JP2002517205A - 新規なパーオキシダーゼ基質およびその触媒型レポーター付着における使用 - Google Patents
新規なパーオキシダーゼ基質およびその触媒型レポーター付着における使用Info
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- C12Q1/28—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving oxidoreductase involving peroxidase
Abstract
Description
ーター付着(Catalyzed reporter deposition)のような種々の用途において使用
し得るシンナモイル含有基質に関する。
方法において広く使用されている。例えば、セイヨウワサビパーオキシダーゼ(H
RP)(EC 1.11.1.7)は、多種の水素供与性基質の過酸化水素による酸化を触媒する
。また、HRPは、触媒型レポーター付着用の好ましい酵素の1つである。
を構成する新規なシグナル増幅方法である。この方法は、Bobrow et al. Journa
l of Immunological Methods, 125: 279-285 (1989)、およびBobrow et al. Jou
rnal of Immunological Methods, 137: 103-112 (1991)においても記載されてい
る。
ー酵素の固相への付着を触媒し、シグナル増幅と改良されたアッセイ検出限界を
与える。好ましい実施態様においては、HRPがADEASである。
応する。ADEASと上記コンジュゲートが反応するとき、活性化コンジュゲートが
形成されて、活性化コンジュゲートのレセプターを固定した場所に付着する。こ
のレセプターは、上記分析物依存性酵素活性化系とは反応性でない。
る。基質の選択は、使用するADEASによる。即ち、有用な合成基質と必要に応じ
てのレセプターを適切に設計するためには、各特異性酵素の触媒特性についての
詳細な知識が要求される。開示されているコンジュゲートの例には、ビオチンチ
ラミン、フルオレセインチラミン、NADP、ホスホリル化ビオチン等の置換フェノ
ール類がある。
ては、注意をもって行わなければならない。Guilbault et al., Analytical Che
mistry, Vol.40, No.8, pages 1256-1263 (1968)は、パーオキシダーゼ、ガラク
トースオキシダーゼ、グルコースオキシダーゼおよびインバーターゼのような酸
化性酵素の蛍光測定用の広範囲の基質を研究している。これらの研究者等は、側
鎖に二重結合を含有する3,4-ジヒドロキシケイ皮酸は、酵素との反応を停止させ
るので、酸化性酵素の蛍光測定用の有用な基質ではなかったと報告している。
:
Aは検出可能な標識である)。
ポーターシグナルを増幅させるサンプル中の分析物の存在または不存在を検出ま
たは定量するアッセイ法における、そのようなシンナモイル含有化合物の使用に
関する。
当業者において公知の任意の方法で、特異性結合対の1員にカップリングさせた
酵素系、或いは (ii) 特異性結合対の1員にカップリングさせる必要のない分析
物である場合の酵素を称する。この酵素は、それ自体または第2の酵素と一緒に
、活性化コンジュゲートの生成を触媒し、次いで、この活性化コンジュゲートが
活性化コンジュゲートのレセプターが存在する場所に付着する。
トの付着に基づくレポーターシグナルの増幅を意味する。 本明細書で使用する用語“コンジュゲート”は、後述するような単一酵素ADEA
Sまたは多成分酵素ADEASコンジュゲートのいずれであれ、パーオキシダーゼ介在
ADEASに特異性の検出可能な標識化シンナモイル含有基質を意味する。
いはレポーターが基質に後述するような異なる成分を導入する場合には特異性結
合対の未標識第1員にカップリングさせ得ることを意味する。基質を特異性結合
対の未標識1員に結合させる場合、レセプターに結合させた後、基質-特異性結合
対複合体を結合対の第2員と反応させ、これをレポーターにカップリングさせる
。また、基質-特異性結合対複合体を、付着させる前の特異性結合対の検出可能
に標識した他の1員と前以て反応させてもよい。
る活性化コンジュゲートのレセプターへの直接結合を意味する。 用語“レセプター”は、後述するような特異性結合対相互作用の形成により活
性化コンジュゲートに結合する部位を意味する。 用語“活性化コンジュゲート”は、コンジュゲートがADEASに触発されてレセ
プターと結合することを意味する。
の付着を、コンジュゲートの基質部分を活性化形(レセプターの存在する場所に
共有結合する)に変えることによって触媒する。ADEASは、増幅を行うのに酵素カ
スケード反応または酵素循環によらない。むしろ、ADEASは、単一酵素または酵
素混合物によりコンジュゲートを活性化する。コンジュゲートの付着は、分析物
とADEASが反応しレセプターが活性化コンジュゲートに結合するのに利用できる
場合にのみ生ずる。即ち、ADEAS、コンジュゲートおよびレセプターは、作動3要
素を構成するよう選択される。分析物とADEASは、分析物が酵素(例えば、パーオ
キシダーゼ)である場合には同じものであり得、或いは異なるものであってもよ
い。
ようなシンナモイル含有基質が酵素との反応を抑制するものと予想されていたた
めに、パーオキシダーゼ介在反応においては不適当な基質であると考えられてい
た。
ドリダクターゼ類がある。さらに詳細には、パーオキシダーゼ類を挙げることが
できる。本発明の新規な基質において適し得る好ましいADEASは、セイヨウワサ
ビパーオキシダーゼである。
を有する新規なコンジュゲートが、非シンナモイル含有コンジュゲートを用いて
通常得られていた値の少なくとも10倍のレベルで触媒型レポーター付着の感度を
著しく改善することを見出した。 本発明の新規なp-ヒドロキシシンナモイル含有化合物は、下記の構造を有する
:
Aは検出可能な標識である)。
せ得る実質的任意のリンカー基であり得る。検出可能な標識に結合させた多くの
リンカー基が、商業的に入手可能である。検出可能な標識に結合していないリン
カー基の例には、下記のものがある:
るのに、或いは特異性結合対の1員にカップリングさせるのに利用できる。レセ
プターは、125Iのような放射活性アイトソープ、酵素類、蛍光原性物質、化学発
光体、または電気化学物質であり得る。
リアーゼ類、オキシドリダクターゼ類、トランスフェラーゼ類、イソメラーゼ類
およびリガーゼ類がある。幾つかの好ましい例は、ホスファターゼ類、エステラ
ーゼ類、グルコシダーゼ類およびパーオキシダーゼ類である。特定の例には、ア
ルカリホスファターゼ、リパーゼ類、ベータ-ガラクトシダーゼおよびセイヨウ
ワサビパーオキシダーゼがある。上述したように、酵素をレポーターとして使用
する場合、その酵素は、ADEASにおいて使用する酵素または酵素類と同じものま
たは異なるものであってもよい。本発明は、ラジオアイソトープ標識コンジュゲ
ートまたは酵素標識コンジュゲート等の付着を触媒するのに使用できる。
プであり得る。免疫特異性対の例は、抗原/抗体系またはハプテン/抗ハプテン系
である。抗体成分は、ポリクローナル、モノクローナルまたはこれらの免疫反応
性画分であれ、当業者において周知の慣用的方法によって調製できる。用語“免
疫反応性抗体画分”または“免疫反応性画分”とは、抗体の結合領域を含有する
画分を意味する。そのような画分は、Fc部分を除いた画分として定義されるFab
タイプ画分、例えば、Fab、Fab'およびF(ab')2画分であり得、或いはインタクト
抗体の長鎖成分を結合しているジスルフィド結合の還元性開裂によって得られる
いわゆる“ハーフ分子”画分であり得る。特異性結合対の抗原成分が免疫原性で
ない、例えば、ハプテンである場合、その成分は、担体部分に共有結合させて免
疫原性を付与させ得る。
ものの、抗体ではない系がある。非免疫性結合対には、ビオチン-アビチン、ま
たはビオチン-ストレプトアビチン、葉酸-葉酸塩結合性タンパク質、相補性プロ
ーブ核酸等がある。
および標識化方法を用いて合成できる。1つの方法は、下記の反応式に従ってp-
ヒドロキシケイ皮酸を反応させることであり得る:
成分と反応させて、最終のp-ヒドロキシシンナモイル含有化合物を調製する。 上述したように、検出可能な標識を結合させた多くのリンカー基が商業的に入
手可能である。これらの商業的に入手可能なリンカー基は、当業者において周知
の通常のプロトコールを用いてp-ヒドロキシケイ皮酸と反応させ得る。
ゲート)を活性化させると、レセプターが存在する場所に結合する。活性化コン
ジュゲートは、特異性結合対の相互作用(この場合、共有結合である)によりレセ
プターに結合する。外因性レセプターは、アッセイ内において起源のないレセプ
ターを意味する。このレセプターは、本発明のコンジュゲートを反応混合物に加
える前に支持体表面に固定し得る。内因性レセプターは、アッセイ内で起源する
レセプターを意味する。本発明のコンジュゲートは、活性化させたとき、電子リ
ッチ成分のような活性化フェノール成分に適するレセプターに結合するものと信
じている。
ポーターシグナルを増幅させる、サンプル中の分析物の存在または不存在を検出
または定量するアッセイにおける上記検出可能に標識したシンナモイル含有化合
物の使用に関する。イムノアッセイまたは核酸ハイブリダイゼーションアッセイ
のような実質的に任意のアッセイフォーマットを使用できる。 多くの変形が可能であり、これらの変形は本発明の範囲内に属するものである
ことは、当業者にとって自明であろう。
と解釈すべきではない。
0 mL)に溶解し、次いでN-ヒドロキシスクシンイミド(4.0 g、35ミリモル)と1,3-
ジシクロヘキシルカルボジイミド(ジクロロメタン中1M、35 mL、35ミリモル)を
加えた。得られた薄黄色溶液を1夜室温で攪拌し、濾過し、濾液を蒸発させ、シ
リカゲルクロマトグラフィーで精製し、1:1酢酸エチル:ヘキサンで溶出させた
。薄層クロマトグラフィーによる生成物含有画分をプールし、蒸発させて白色固
形物(3.31 g、42%)を得た。1H NMR (DMSO-d6)δ7.9 (d、1H、ビニル)、7.7 (d
、2H、フェニル3,5)、6.9 (d、2H、フェニル2,6)、6.7 (d、1H、ビニル)、2.8 (
s、4H、スクシンイミドメチレン)。
、トリエチルアミン(10μL、0.072ミリモル)および4-ヒドロキシケイ皮酸、スク
シンイミジルエステル(18 mg、0.068ミリモル)をジメチルホルムアミド(DMF)(1
mL)に溶解し、室温で1夜攪拌した。反応混合物を、水中0〜100%メタノール直線
勾配で30分に亘って溶出させるC18逆相クロマトグラフィーで精製した。22分で
の溶出ピークを集め、蒸発させて白色固形物22 mg (0.051ミリモル、75%)を得
た。1H NMR (CD3OD)δ7.5 (d、1H、ビニル)、7.4 (d、2H、芳香族3,5)、6.8 (d
、2H、芳香族2,6)、6.4 (d、1H、ビニル)、4.4 (m、1H、ビオチンメチン-NH)、4
.2 (m、1H、ビオチンメチン-NH)、3.4 (m、4H、エタンジアミド)、3.1 (m、1H、
ビオチンメチン-S)、2.8 (1H、ビオチンメチン-S)、2.6 (1H、ビオチンメチン-S
)、2.2 (2H、ビオチンCH2-CO)、1.3〜1.7 (m、6H、ビオチン脂肪族)。
ナトリウム(3 mL) pH = 8中に懸濁させ、DMF(0.5 mL)中の4-ヒドロキシケイ皮酸
、スクシンイミジルエステル(35 mg、0.13ミリモル)溶液を攪拌しながら小分割
で加えた。得られた黄色懸濁液を室温で1夜攪拌し、粗反応混合物を、50 mMリン
酸ナトリウム、pH = 3中の50〜100%メタノール直線勾配で15分に亘って溶出さ
せるC18逆相クロマトグラフィーで精製した。約11分で溶出する主要ピークを数
本の注射器からプールし、C8 sep-pakカートリッジ上で脱塩し、蒸発させて黄色
固形物10 mg (0.02ミリモル、25%)を得た。1H NMR (CD3OD)δ8.9 (s、1H、DNP
H-3)、8.2 (d、1H、DNP H-5)、7.4 (d、1H、ビニル)、7.3 (d、2H)、7.2 (d、1H
、DNP H-6)、6.8 (d、2H、芳香族2,6)、6.4 (d、1H、ビニル)、4.5 (m、1H、リ
ジンメチン)、3.5 (t、2H、CH2-NH)、2.1〜1.5 (m、6H、CH2)。
アミン、ジヒドロクロリド(DAMP)(45 mg、0.12ミリモル)、トリエチルアミン(35
μL、0.25ミリモル)、および4-ヒドロキシケイ皮酸、スクシンイミジルエステル
(35 mg、0.13ミリモル)をジメチルホルムアミド(DMF)(1 mL)に溶解し、室温で1
夜攪拌した。反応混合物を真空蒸発させ、少量のメタノール/水に溶解し、水中0
〜100%メタノール直線勾配で30分に亘って溶出させるC8逆相クロマトグラフィ
ーで精製した。第1の主要ピークを集め、蒸発させて黄色固形物27 mg(0.06ミリ
モル、49%)を得た。1H NMR (CD3OD)δ8.9 (s、1H、DNP H-3)、8.2 (d、1H、DNP
H-5)、7.4 (d、1H、ビニル)、7.3 (d、2H)、7.2 (d、1H、DNP H-6)、6.8 (d、2
H、芳香族2,6)、6.4 (l、1H、ビニル)、3.6 (t、2H、CH2-NH)、3.4 (t、2H、CH2 -NH)、3.3 (t、2H、CH2-NH)、3.2 (t、2H、CH2-NH)、2.9 (s、3H、メチル)、2.2
〜1.9 (m、4H、CH2)。
リウム pH = 8中に懸濁させ、DMF(3 mL)中の4-ヒドロキシケイ皮酸、スクシンイ
ミジルエステル(130 mg、0.50ミリモル)溶液を攪拌しながら小分割で加えた。得
られた淡黄色溶液を室温で1夜攪拌し、粗反応混合物を、50 mMリン酸ナトリウム
、pH = 3.5中の50〜100%メタノール直線勾配で30分に亘って溶出させるC18逆相
クロマトグラフィーで精製した。約25分で溶出する主要ピークを数本の注射器か
らプールし、蒸発させてガラス状固形物を得、これをトリフルオロ酢酸:水(7:
3)(10 mL)で24時間攪拌しながら脱保護した。溶液を真空蒸発させ、トルエン
(3x10 mL)からストリッピングし、エーテルで粉末化して純白でないガラス状固
形物97 mg (0.24ミリモル、75%)を得た。
ナモイル)-L-リジン
L)に溶解し、pHを1N NaOHにより9〜10に調整した。5-(および-6)カルボキシフル
オレセイン、N-ヒドロキシスクシンイミドエステル(39 mg、0.08ミリモル)を数
回分割して固形物として加え、反応混合物を室温で1夜攪拌し、50 mMリン酸ナト
リウム、pH = 3.5中の50〜100%メタノール直線勾配で30分に亘って溶出させるC
18逆相クロマトグラフィーで精製した。主要ピークを数本の注射器からプールし
て、0.06ミリモル(100%)の所望生成物を含有する黄色溶液を得た。
emagen Diagnostics社)を、リン酸緩衝液(PBS)で2分間水和させた。抗CMV-セイ
ヨウワサビパーオキシダーゼコンジュゲート(Ishikawa, E. et al., J. Immuuno
assay, 4, 209-237, 1983の方法の変形法により調製)を、0.1Mトリス、0.15M Na
Cl、0.5%ミルクタンパク質、pH7.5中で希釈し、上記スライド上で37℃、30分間
インキュベートした。次いで、スライドを0.1Mトリス、0.15M NaCl、0.05% twe
en 20、pH7.5 (TNT) 緩衝液で2分間洗浄した。ビオチニル-チラミド(NEN Life S
cience Products社、NEL-700)を増幅希釈液(Amplification Diluent) (NEN Life
Science Products社、NEL-700)中で2μg/mlに希釈し、スライドのウェルの1つ
に入れ、室温で10分間インキューベートした。N-1-ビオチニル-N-2-(4-ヒドロキ
シシンナモイル)-エタンジアミンを増幅希釈液中で0.2μg/mlに希釈し、スライ
ドの第2のウェルに入れ、室温で10分間インキュベートした。スライドをTNT緩衝
液で2回各2分間洗浄した。ストレプタビジン-フルオレセイン(NEN Life Science
Products社、NEL-720)をTNT緩衝液中で1:500に希釈し、室温で30分間インキュ
ベートした。スライドをTNT緩衝液で3回各5分間洗浄した。エバンスブルー(0.00
1%)をスライド上で1分間インキュベートし、スライドを脱イオン水で2回洗浄し
、風乾させた。フェージング防止取りつけ媒体(anti-fade mounting media) (Ve
ctashield)とスリップカバーを取り付けたのち、スライドを、Zeiss蛍光顕微鏡
で200倍で画像化した。
ビオチニル-N-2-(4-ヒドロキシシンナモイル)-エタンジアミンを用いることによ
り、明るいCMV感染核によって示されるようにはるかに優れた感度が得られるこ
とを示唆している。その感度は、ビオチニル-チラミド増幅によっては検出され
なかった内因性パーオキシダーゼ活性がN-1-ビオチニル-N-2-(4-ヒドロキシシン
ナモイル)-エタンジアミンの使用により明白に検出される程である。日常の実施
においては、内因性パーオキシダーゼ不活化工程を用いるが、この工程を、本実
施例においては、N-1-ビオチニル-N-2-(4-ヒドロキシシンナモイル)-エタンジア
ミンを使用して得られる優れた効果をさらに具体的に示すために用いなかった。
ロウィルス早期抗原の検出を示す。HRPがADEASであり、ビオチンチラミンがコン
ジュゲートであった。
ロウィルス早期抗原の検出を示す。HRPがADEASであり、N-1-ビオチニル-N-2-(4-
ヒドロキシシンナモイル)-エタンジアミンがコンジュゲートであった。このコン
ジュゲートは、ビオチンチラミンの10倍低い濃度で用いた。
Claims (16)
- 【請求項1】 下記の構造を有するp-ヒドロキシシンナモイル含有化合物: 【化1】 (式中、Xはp-ヒドロキシシンナモイル成分にAを結合し得るリンカー基であり、
Aは検出可能な標識である)。 - 【請求項2】 Xが、下記からなる群から選ばれる請求の範囲第1項記載の化
合物: 【化2】 - 【請求項3】 Aがビオチン、ジニトロフェニル、フルオレセインおよびテ
トラメチルローダミンからなる群から選ばれる請求の範囲第1項または第2項記載
の化合物。 - 【請求項4】 少なくとも1種の酵素を含む分析物依存性酵素活性化系を用
い、請求の範囲第1項記載の構造を有する検出可能な標識化基質を含むコンジュ
ゲートと反応させて活性化コンジュゲートを生成させ、この活性化コンジュゲー
トはこの活性化コンジュゲートの少なくとも1種のレセプターが存在する場所へ
実質的に共有的に付着しており、そのレセプターは上記分析物依存性酵素活性化
系と反応性でなく、付着させた検出可能な標識が検出または定量可能なシグナル
を直接または間接的に発生させることを特徴とするアッセイにおける分析物の検
出または定量方法。 - 【請求項5】 Xが、下記からなる群から選ばれる請求の範囲第4項記載の方
法: 【化3】 - 【請求項6】 Aがビオチン、ジニトロフェニル、フルオレセインおよびテ
トラメチルローダミンからなる群から選ばれる請求の範囲第4項または第5項記載
の方法。 - 【請求項7】 分析物依存性酵素活性化系がパーオキシダーゼである請求の
範囲第4項、第5項または第6項記載の方法。 - 【請求項8】 a) 固相上に分析物を固定させること; b) 工程a)の生成物を分析物依存性酵素活性化系と反応させること、この分析物
依存性酵素活性化系が酵素にカップリングさせた特異性結合対の1員であるか或
いは酵素であること; c) 工程b)の生成物を請求の範囲第1項記載の構造を有するコンジュゲートと反応
させて特異性結合対の第1員である活性化コンジュゲートを生成させること、こ
の活性化コンジュゲートが、上記分析物依存性酵素活性化系と反応性でない固相
表面上の特異性結合対の第2員に結合させることによって上記固相上に共有的に
付着していること、付着させた検出可能な標識が検出または定量可能なシグナル
を直接または間接的に発生させること;および d) サンプル中の分析物の存在または不存在を工程c)で発生させたシグナルから
検出または定量すること; を特徴とするサンプル中の分析物の存在または不存在を検出または定量するアッ
セイ法。 - 【請求項9】 Xが、下記からなる群から選ばれる請求の範囲第8項記載のア
ッセイ法: 【化4】 - 【請求項10】 Aがビオチン、ジニトロフェニル、フルオレセインおよび
テトラメチルローダミンからなる群から選ばれる請求の範囲第8項または第9項記
載のアッセイ法。 - 【請求項11】 分析物依存性酵素活性化系がパーオキシダーゼである請求
の範囲第8〜10項のいずれか一項に記載のアッセイ法。 - 【請求項12】 a)分析物依存性酵素活性化系の少なくとも1成分である分
析物(この分析物依存性酵素活性化系は、酵素にカップリングさせた特異性結合
対の1員であるか或いは酵素である)を請求の範囲第1項記載の構造を有するコン
ジュゲートと反応させて特異性結合対の第1員である活性化コンジュゲートを生
成させること、この活性化コンジュゲートが、上記分析物依存性酵素活性化系と
反応性でない固相表面上の特異性結合対の第2員に結合させることによって上記
固相上に付着していること、付着した検出可能な標識が検出または定量可能なシ
グナルを直接または間接的に発生させること;および b) サンプル中の上記分析物の存在または不存在を工程a)で発生させたシグナル
から検出または定量すること; を特徴とするサンプル中の分析物の存在または不存在を検出または定量するアッ
セイ法。 - 【請求項13】 Xが、下記からなる群から選ばれる請求の範囲第12項記載
のアッセイ法: 【化5】 - 【請求項14】 Aがビオチン、ジニトロフェニル、フルオレセインおよび
テトラメチルローダミンからなる群から選ばれる請求の範囲第12項または第13項
記載のアッセイ法。 - 【請求項15】 分析物依存性酵素活性化系がパーオキシダーゼである請求
の範囲第12〜14項のいずれか一項に記載のアッセイ法。 - 【請求項16】 パーオキシダーゼ酵素を検出可能な標識化フェノールと反
応させることを含み、活性化させたコンジュゲートが請求の範囲第1項記載の構
造を有することを特徴とする活性化コンジュゲートの生成方法。
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