JP2002544493A - 環状ヌクレオチドモノホスフェートのための競合的化学ルミネセンス検定 - Google Patents
環状ヌクレオチドモノホスフェートのための競合的化学ルミネセンス検定Info
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Abstract
Description
的化学ルミネセンス検定に関する。通常、環状ヌクレオチドホスフェートは、化
学的構造を考慮すればモノホスフェートとしてのみ存在する。これらの中でも、
おそらく環状アデノシンモノホスフェートが、様々な細胞、細胞内及び細胞間経
路における第一または第二メッセンジャーとしての意味を持つ、最もよく知られ
たものであろう。本発明の利点は、従来技術が出くわした感度及び動的範囲の問
題点を克服する、化学ルミネセンス1,2−ジオキセタン試薬の高感度にある。
場合これらの応答は、cAMPが高いレベルで存在した際に多種多様な反応活性
化の引き金となる、cAMP−依存プロテインキナーゼによって媒介されている
。cAMPが鍵を握る最もよく知られた代謝応答の中に、肝臓におけるグリコー
ゲンからグルコースへの変換があるが、同様にこのグリコーゲン/グルコースエ
ネルギーサイクルには、様々な活性が鍵となっている。このサイクルにおいて、
cAMPの上昇を誘発する重要なホルモンがエピネフリンである。しかしながら
、cAMP放出の引き金ともなる他のホルモンも多種あり、これがキナーゼを媒
介とする代謝応答の鍵となる場合もある。これらのホルモンには、ACTH、F
SH、LH、TSH、上皮小体ホルモン、バソプレッシン及びプロスタグランジ
ンIが含まれる。従って、人を含めた哺乳動物の特定の細胞において、cAMP
のレベルが、様々なホルモン作用及び相互作用の重要な指標となりうることは明
らかである。
レオチドはモノホスフェートとして存在する。グアノシンモノホスフェート(c
GMP)、ウリジンモノホスフェート(cUMP)及びシチジンモノホスフェー
ト(cCMP)は全て、広く様々なホルモン作用及び細胞間相互作用において重
要な役割を担う可能性を有しており、好ましいことに、それらは測定可能である
。cAMPは、これらの“メッセンジャー”環状ヌクレオチドの内で最も研究が
なされている。
検定は、Assay Designから入手可能で、これが比色検定である。他
の免疫学的検定製品は、IGEN及びNENと同様、Amersham Med
−Physics社より入手可能(放射免疫定量)である。Assay Des
ignの態様には、競合的エリザ検定の典型的な例に出てくる検定キット(商標
Biomolでも入手可能)が用いられており、ここでのシグナルの強度は、存
在する環状ヌクレオチドの濃度と反比例する。Biomolによるキットは、吸
光度の測定用である。蛍光検定のキットは、Perseptive Biosy
stemsより入手可能である。
少量のこともあり、そのため、高い感度が要求される。cAMP用に市販されて
いる検定製品の多くは、それ自体この感度を持ち合わせておらず、より高い感度
を得るには、cAMPをアセチル化する(抗体結合をより高めるため)必要があ
る。
めた単純な方法により手に入れることの出来る試薬を用いる、競合的免疫学的検
定を見出すと言う技術熟練者のゴールが残されている。
の高い化学ルミネセンス感度を頼みとする、化学ルミセンス競合的エリザ検定に
より満たされる。本文に関する共同の譲受人であり、P.E.Biosyste
msの一部であるTropix社により開発されたこれらのジオキセタンは、広
く様々な米国特許の主題である。特許を請求する本発明に有用な1,2−ジオキ
セタンは、通常、式Iの一般構造を有している:
れらは電子を供与するか、または電子を吸引している。具体的な群には、ハロゲ
ン、特に塩素、アルコキシ、特にメトキシ、アミン、アルキル等が含まれる。別
法において、これらの群は水素である。Y1、Y2またはXのいずれか一つ以上が
水素以外であることは可能で、またはそれら全てが水素であってもよい。置換基
Rは、アルキル、アラルキル、環状アルキル、O、N、PまたはSの部位を含む
ヘテロアルキルであり、それらの炭素原子は一般に20個未満である。Rはアル
キルであるのが好ましい。Rは、反応性と同様に溶解性を高めるような基で置換
が可能であり、それには、一個以上のフッ素原子のようなハロゲン置換基、カル
ボキシ(COO)置換基、スルホニル置換基等が含まれうる。溶解性を高める同
一の置換基が、Y1、Y2またはX上に存在することも可能である。Arとはアリ
ール部位のことで、通常はフェニルまたはナフチルであり、フェニルが最も好ま
しい。Zは酵素によって開裂する結合を含む部位のことで、その開裂の際には、
アリール部位に付いているOまたはNのいずれかが開裂する。この陰イオンがジ
オキセタンを不安定にし、その分解へと導く。分解の際、ジオキセタンは発光す
る。本発明の趣旨において、Zはホスフェート部位であり、リン酸二ナトリウム
が好ましい。このタイプのジオキセタンは、米国特許4,962,192;4,
931,569;5,112,960;5,145,772及び5,654,1
54に報告があり、同様に他にも多々報告がある。前記特許は全て、本文中に参
考のため記載してある。例えば、米国特許5,112,960の中で報告されて
いるように、3−(4−メトキシスピロ[1,2−ジオキセタン−3,2′−ト
リシクロ[3.3.1.13.7]デカン−4−フェニルホスフェート及びその塩
(AMPPD)のような酵素発光性ジオキセタンは、このタイプの高い有効性を
持つレポーター分子である。この“置換されていない”1,2−ジオキセタンに
、そのアダマンチル環上に塩素原子のような置換基を誘導することにより(CS
PD)、その性能を劇的に向上させることが可能になる。同様に、酵素で開裂可
能な置換基と隣り合わせのフェニル基上、特にその3位またはメタ位に置換基を
導入すると、さらに収率が改善される。本来化学ルミネセンスであるこれらのレ
ポーター分子を酵素発光性ジオキセタンと呼ぶ。特許を請求する本発明において
、その役割を果たす各酵素は、Zがホスフェート部位である先に選定したアルカ
リ性ホスファターゼである。
336,595において記載されているように、エンハンサー分子として高分子
オニウム塩(アンモニウム、ホスフォニウム及びスルホニウム)を用いると、分
解時のジオキセタンからの発光の度合いを高める結果になる。このことは、これ
らの高分子ポリマーが、化学ルミネスンス発光を最大限にする非水の“ミクロ環
境”において、高い疎水性のジオキセタン陰イオンを隔離する性質を持つことに
よるものである。さらに米国特許5,145,772において報告されているよ
うに、これらのジオキセタンは、フルオレセインのようにエネルギーを受容する
蛍光性分子と併用することも可能であり、そうすることで、分解時にジオキセタ
ンから放出されたエネルギーは蛍光受容体へと移行し、その蛍光が検出される。
本発明の検定は、特に化学ルミネセンス発光に適している。
ト剤を単独で用いるか、米国特許5,547,836で触れられているもののよ
うな第二のエンハンスメント剤と一緒に用いるかということも、それ自体、本発
明の一局面を成すものではない。
ばヤギの抗ラビットIgG(American Qualexを含む広く様々な
所から入手可能)のような捕獲抗体で被覆されている。
れを、cAMP(または他の環状ヌクレオチド)に対する抗体及び検査しようと
するサンプル(または標準物質)と共にウェルに入れる。この反応混合物をイン
キュベートして洗浄する。次に、CSPDのようなアルカリ性ホスファターゼ発
光性(triggered)1,2−ジオキセタンを、好ましくはポリ(ビニルベンジル
トリブチルアンモニウムクロリド)のようなエンハンサー、または他のエンハン
スメント剤の存在下で加える。このジオキセタンをインキュベートし、好ましく
はルミノメーターまたは他種の感光装置を用いて、反応室の化学ルミネセンスシ
グナルを検査する。そのシグナルが強ければ強いほど、サンプル中の環状ヌクレ
オチドの濃度は低い。
検出されたシグナルの強度と環状ヌクレオチドの濃度との間には反比例の関係が
あることを示している。本発明は、通常、cAMP、cGMP、cCMP、cU
MP、cIMP及びcTMPを含めた環状ヌクレオチドに適応可能であるが、し
ばしば広く様々な生物物理学的経路において一直線の反比例関係を示す、cAM
P及びcGMPが最も注目を集めている。cAMPが最もよく研究され、最も特
色のある環状ヌクレオチドであることは明らかであり、従って本発明は、cAM
P及びcAMP検出試薬を用いて例示する。他の環状ヌクレオチド用に、試薬、
特に第一抗体、好ましくは単クローン性抗体を換えることは、本文の記載にある
ように技術熟練者にとっては簡単なことであり、容易に達成される。
で置換され、Xが水素であり、Rがメチルであり、さらにZがホスフェートであ
るCSPDを用いて例示される。一般式Iに対応する、他のアルカリ性ホスファ
ターゼ発光性1,2−ジオキセタンを適宜用いることもある。
示した例もある。エンハンスメント剤の例として、ポリ(ビニルベンジルトリブ
チルアンモニウムクロリド)を選んだ。エンハンスメント剤は好ましいが、本発
明の実施に必要なものではない。ウシ血清アルブミンを含めた巨大プロテインの
ような疎水性の高分子と同様、他の四級オニウムポリマーも同じように用いるこ
とができる。
は類似の反応室を捕獲抗体で被覆する。本発明の具体例における捕獲抗体はヤギ
のアンチラビット抗体である。プレートのウェルは捕獲抗体を調製したもので被
覆し、一晩インキュベートした後に洗浄する。非特定の結合を避けるため、プレ
ートの残り部分を処理することにより、そこでの相互作用は抑制可能となる。こ
れに従い、洗浄後、各プレートをスーパーブロックブロック緩衝液(Pierc
eより入手可能)または類似薬剤で処理する。その後プレートは乾燥させる。こ
の工程は図1に記載されている。
準備ができた。cAMPの供給源は、標準値を設定するために特定の稀釈液に調
製した標準物質、または、検査用のサンプルを提供するためにある種の刺激を与
え、その後溶解させた細胞のいずれかである。このようにして細胞の溶解物また
はcAMPの標準物質を、cAMPとアルカリ性ホスファターゼの結合体と共に
、本文中で後に記載するウェルに入れる。最後に、第一抗体、すなわちcAMP
の抗体を反応混合物に加える。cAMPに対しては、多クローン性及び単クロー
ン性抗体のいずれも可能である。どちらかを有効に用いることができる。ラビッ
トの抗cAMP抗体は、抗原と同様、Zymed Laboratories社
から入手可能である。他の抗体も同様に入手可能である。被覆したウェルの中で
反応体を混合した後、抗体が十分結合するまでインキュベートする。通常、イン
キュベーションは室温、約1時間で行う。次にインキュベートした反応混合物を
洗浄緩衝液で繰り返し洗浄するのだが、その緩衝液は、pHが約8.0−11.
0(実例の値は約9.6である)で、0.05Mのカーボネートビカーボネート
及び0.05%のトウィーン−20であってもよい。出願者は推測して望んでい
たわけではなかったのだが、この洗浄緩衝液のアルカリ性は、アルカリ性ホスフ
ァターゼの性能を高めることも可能である。検定の緩衝液それ自体は、検定に好
都合なpH、すなわち約5.5から6.0の間、好ましくは5.8のpHで、酢
酸ナトリウム(0.05モル)と混合したBSA(0.02%)である。技術熟
練者は、ミクロ滴定用ウェルの被覆に用いられる緩衝液と同様、ブロック緩衝液
、洗浄緩衝液及び検定の緩衝液が同一であるということ、それ自体は本発明の確
固たる特徴ではなく、むしろそれは普通の技術熟練者によって様々に変えること
が可能であり、それでもなお特許を請求する本発明を使用できると認識するであ
ろう。
いて、化学ルミネセンスジオキセタンからの発光が増大して一定のレベルに達す
るよう、さらに室温で30分間インキュベーションし、その化学ルミネセンスシ
グナルを、トロピックス717またはノーススタールミノメーター検出器(CC
D)のような検出器で読み取る。この検定プロトコルそれ自体を図2に示す。
最適であることは明らかであろう。図2に示したように、1時間のインキュベー
ションが標準的なプロトコルである。感度及び動的範囲に関する結果は、インキ
ュベーション期間中、そのミクロ滴定用プレートまたは反応室を振盪すると、著
しく向上させることができる。振盪した検定と振盪しなかった検定との性能の比
較が後記の図3に記してある。
及び広げられた動的範囲が、適用を様々な変数と矛盾のないものにしている。標
準が設定されている場合、本発明に従って検定されるサンプルは、哺乳類の付着
及び非付着細胞系を溶解することによって得ることができる。広範囲にわたる細
胞濃度において最適な実施が可能であり、その範囲は、細胞の種類によって決ま
るが、96−ウェルプレートの場合、1ウェルにつき細胞は1,000−100
,000の範囲である。ウェルの数がより多い他のプレートも使用可能である。
化学ルミネセンスシグナル(発光)の検出には、ルミノメーターの使用がお勧め
である。ルミノメーターを使用する場合、測定単位は1ウェルにつき1秒が適当
である。別法として、ルミノメーターの代わりに、商標トップカウントとして入
手可能なもののようなシンチレーション計数計を使用することも可能である。感
度が落ち、化学ルミネセンスを直接測定するために同時進行回路を切ることが必
要なこともある。
結合体(cAMP−AP結合体)の使用にある。アルカリ性ホスファターゼ−開
裂性ジオキセタンを開裂させるのは、cAMPに特異的な抗体によって捕獲され
たこのcAMP−AP結合体のアルカリ性ホスファターゼである。従って、溶解
させたサンプル中のcAMPの濃度が低ければ低いほど、第一抗体によって捕獲
されるcAMP/AP結合体が多くなり、よりシグナルが大きくなる。結合体の
調製は簡単で、これにはアルカリ性ホスファターゼと共に、NHS活性化cAM
Pが(1モルのAPに対して活性化cAMP4モルの比で)合わせ含まれている
。この調整法は図4に示してある。
た濃度を基に溶解したサンプル中の実際の濃度が測定可能となる。代表的な標準
曲線を集めたものを図6に記してあるが、これは本検定の非常に優れた性能を示
している。
検出システムの感度及び動的範囲を図7に示す。ジオキセタンの化学ルミネセン
ス技術をcAMP−特異的免疫学的検定技術と合わせることによって得られた感
度及び動的範囲における予想外の向上が、たとえアセチル化をしなくても、予想
しえなかった極めて優れた成果をもたらしたことは明らかである。
ーにより検出するのが好ましい。例として二つのルミノメーター、TR717対
オリオンCCDを図8で比較している。どちらも、本発明によってもたらされた
より優れた成果を示している。
は、そのような表示がない限り、限定の意味も持たなければ、そう解釈されるも
のでもない。特に、普通の技術熟練者にとって、発明の技術を用いることなく、
ジオキセタンの性質、緩衝液の成分、シグナルの検出装置、プロトコルの時間、
温度及び条件等に変化が生じることもあろう。前記特許請求の範囲の詳説によっ
て除外されない限り、それらの変化も本発明の範疇にある。
チャートである。
って得たシグナルと、振盪しなかった対照のシグナルとの比較を図示して表にし
たデータである。
製法を図示したものである。
である。
るcAMPの検定と比較した表である。
ータを比較したものである。
Claims (20)
- 【請求項1】 サンプル中の環状ヌクレオチドホスフェートの濃度を測定す
るための競合的検定において; 捕獲抗体を提供する反応室中で、(1)前記環状ヌクレオチドホスフェートと
アルカリ性ホスファターゼとの結合体、(2)前記捕獲抗体により結合を受け、
その結合の際には前記環状ヌクレオチドホスフェートと結合する第一抗体、及び
(3)前記サンプル、以上を混合すること、及びそれらを前記第一抗体と前記結
合体とが結合するようインキュベートすること、 前記のインキュベートした反応混合物を洗浄し、未結合の結合体または抗体を
除去すること、 前記の洗浄した反応混合物に、前記結合体中のアルカリ性ホスファターゼと接
触して分解及び発光を誘導する、アルカリ性ホスファターゼ発光性1,2−ジオ
キセタンを加えること、及び、 前記反応混合物によって発せられた化学ルミネセンスシグナルを検出すること
、以上を含む検定方法。 - 【請求項2】 前記捕獲抗体が、反応室の表面上で供給される、請求項1に
記載の方法。 - 【請求項3】 前記反応室が、ミクロ滴定量用プレートのウェルである、請
求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 前記ジオキセタンと共に高分子オニウム塩のエンハンサーを
加えることで、発光開始時の前記ジオキセタンによる発光量が、そのエンハンサ
ー不在下での発光量と比べて高くなるようにする、請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 前記化学ルミネセンスシグナルをルミノメーターによって検
出する、請求項1に記載の方法。 - 【請求項6】 前記反応混合物を、前記1,2−ジオキセタンのインキュベ
ーション期間中に少なくとも一回振盪する、請求項1に記載の方法。 - 【請求項7】 前記捕獲抗体を供給していない、前記ミクロ滴定量用プレー
トの壁の部分が、反応混合物の成分と反応しないようにブロックされている、請
求項3に記載の方法。 - 【請求項8】 前記環状ヌクレオチドホスフェートが、環状アデノシンモノ
ホスフェート(cAMP)、環状グアノシンモノホスフェート(cGMP)、環
状ウリジンモノホスフェート(cUMP)、または環状シチジンモノホスフェー
ト(cCMP)である、請求項1に記載の方法。 - 【請求項9】 前記環状ヌクレオチドホスフェートがcAMPである、請求
項1に記載の方法。 - 【請求項10】 環状ヌクレオチドホスフェートの濃度を測定する競合的免
疫学的検定を行うためのキットにおいて; 前記環状ヌクレオチドホスフェートとアルカリ性ホスファターゼとの結合体; 前記環状ヌクレオチドホスフェートと結合する抗体、及び、アルカリ性ホスフ
ァターゼの存在下で分解し発光するアルカリ性ホスファターゼ発光性1,2−ジ
オキセタン、以上を含む前記キット。 - 【請求項11】 前記キットが、そのキットを用いて行う検定において、前
記ジオキセタンの分解による発光量を、高分子オニウム塩不在下での発光量と比
べて高める、高分子オニウム塩をさらに含む、請求項10に記載のキット。 - 【請求項12】 前記キットがさらに反応室を含む、請求項10に記載のキ
ット。 - 【請求項13】 前記反応室が捕獲抗体で被覆されている、請求項12に記
載のキット。 - 【請求項14】 前記検定を実行し、試薬と接触させる際、前記反応室の捕
獲抗体を供給していない部分が、試薬と反応しないようブロックされている、請
求項13に記載のキット。 - 【請求項15】 前記環状ヌクレオチドホスフェートと結合する前記抗体が
、単クローン性抗体である、請求項10に記載のキット。 - 【請求項16】 前記環状ヌクレオチドホスフェートが、cAMP、cGM
P、cUMP、またはcCMPである、請求項15に記載のキット。 - 【請求項17】 前記環状ヌクレオチドホスフェートがcAMPである、請
求項16に記載のキット。 - 【請求項18】 前記洗浄ステップが、pH8.0−11.0の緩衝液を用
いて行われる、請求項1に記載の方法。 - 【請求項19】 前記洗浄ステップの緩衝液が、カーボネートビカーボネー
ト及びトウィーン20を含む、請求項18に記載の方法。 - 【請求項20】 活性酵素としてのアルカリ性ホスファターゼを用いる反応
ウェルから未結合の反応体を洗浄する際に使用する、pH8.0−11.0のカ
ーボネートビカーボネート及びトウィーン20を含む緩衝液。
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