JP2008111709A - Labelling agent and measuring method of target substance - Google Patents

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Koji Suzuki
鈴木  孝治
Kenichi Maruyama
健一 丸山
Yuki Ueno
由貴 上野
Chie Suga
千絵 須賀
Akio Ueda
晃生 上田
Yasuhiro Kobayashi
康宏 小林
Koji Yamada
幸司 山田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel biochemical substance labelling agent which enables a specific binding assay using an inexpensive and small-sized measuring instrument having high sensitivity, and a measuring method of a target substance using the labelling agent. <P>SOLUTION: A compound, which has a structure of reacting with the functional group in a sample compound to form a covalent bond, a structure responding to light irradiation to cleave and a structure liberated by cleavage to emit an electrochemical signal in its one molecule is used as a labelling agent and covalently bonded to a sample compound to be labelled. The electrochemical signal produced by light irradiation is detected and measured to detect and measure the target substance with which the sample compound interacts indirectly and specifically. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、化学的アッセイ、特に生化学的アッセイ、より特定的にはイムノアッセイのような特異的結合アッセイにおける生物化学的物質の標識剤、及び該標識剤によって標識化された生物化学的物質を用いた標的物質の測定方法に関する。   The present invention relates to a labeling agent for a biochemical substance in a chemical assay, particularly a biochemical assay, more specifically a specific binding assay such as an immunoassay, and a biochemical substance labeled with the labeling agent. The present invention relates to a method for measuring the target substance used.

従前よりウェスタンブロッティング法などの抗原抗体反応を応用したアッセイ法で使用される抗体等の生化学的物質を標識する方法として放射性物質や蛍光物質による化学標識が広く用いられている。しかしながら、放射性標識剤を用いた場合には、実験者はそのアッセイ法により目的物質を検出・測定するために、該アッセイ実験方法を実施するための実験技術に加えて、放射性物質を取り扱う技術を要求されることなる。また、放射性物質を用いる実験方法は人体に有害であり、かつそのための特殊な実験施設と実験設備を要するので総合的に費用がかかるという問題がある。   Conventionally, chemical labeling with a radioactive substance or a fluorescent substance has been widely used as a method for labeling biochemical substances such as antibodies used in an assay method applying an antigen-antibody reaction such as Western blotting. However, when a radiolabeling agent is used, in order to detect and measure the target substance by the assay method, the experimenter has a technique for handling the radioactive substance in addition to the experimental technique for performing the assay experiment method. Will be required. In addition, the experiment method using a radioactive substance is harmful to the human body, and there is a problem that it requires a special experiment facility and experiment equipment for that purpose, so that it is expensive.

また蛍光物質を用いた化学標識は、その蛍光強度を検出・測定することにより標的物質を間接的に検出することを可能とする。しかしながら、蛍光強度の検出・測定に用いる機材は現時点では一定の大きさと重量を有するものであり、実験施設内で比較的大きな実験スペースを占領する上に移動ができないために実験を行なう場所が限定されるという問題がある。また、一般的に蛍光強度の検出・測定装置は高価であり、全ての実験者が容易に使用できないという問題もある。さらには、現在の蛍光検出・測定装置では一定レベルよりも低い蛍光強度を検出できないために、低濃度の標的物質を検出・測定できないという問題もある。   In addition, chemical labeling using a fluorescent substance enables the target substance to be indirectly detected by detecting and measuring the fluorescence intensity. However, the equipment used for the detection and measurement of fluorescence intensity is of a certain size and weight at the present time, occupies a relatively large experiment space in the experiment facility and cannot be moved, so the place where the experiment is performed is limited There is a problem of being. In addition, a fluorescence intensity detection / measurement device is generally expensive, and there is a problem that all experimenters cannot easily use it. Furthermore, since the current fluorescence detection / measurement apparatus cannot detect a fluorescence intensity lower than a certain level, there is a problem that a low concentration target substance cannot be detected / measured.

近年、低濃度の標的物質を検出可能なルシフェラーゼ等の発光性物質を用いた標識剤も開発されているが(特許文献1参照)、発光反応過程に時間を要し、標的物質の経時的測定を困難なものにするという問題がある。また、反応溶液の成分等により酵素事態の安定性が左右されるという問題もある。   In recent years, a labeling agent using a luminescent substance such as luciferase capable of detecting a target substance at a low concentration has been developed (see Patent Document 1), but the luminescence reaction process takes time, and the target substance is measured over time. There is a problem of making it difficult. There is also a problem that the stability of the enzyme situation depends on the components of the reaction solution.

上記の如く、生化学的アッセイ法は使用する標識化剤により施設・設備を含む実験の費用、実験の環便さ、及び検出・測定方法の性質が大きく影響を受ける。現時点において低濃度の標的物質を検出できる高感度、低コスト、実験装置の小型化の全てを実現する標識剤、又は該標識剤を用いた生化学的アッセイ法は開発されていない。   As described above, in the biochemical assay method, the cost of the experiment including facilities and equipment, the convenience of the experiment, and the nature of the detection / measurement method are greatly affected by the labeling agent used. At present, no labeling agent that can detect all target substances at low concentrations, low cost, and downsizing of an experimental apparatus, or a biochemical assay using the labeling agent has not been developed.

特表平10−504903号公報Japanese National Patent Publication No. 10-504903

かかる状況に鑑み、本発明の目的は高い感度を有し、安価で小型の測定装置を用いての特異的結合アッセイを可能とする新規な生物化学的物質標識剤、及び該標識剤を用いた標的物質の測定方法を提供することである。   In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a novel biochemical substance labeling agent that has a high sensitivity and enables a specific binding assay using an inexpensive and small measuring device, and the labeling agent. It is to provide a method for measuring a target substance.

本願発明者らは、鋭意研究の結果、試料化合物中の官能基と反応して共有結合する構造と、光照射に応答して開裂する構造と、同開裂により遊離されて電気化学的シグナルを発生する構造を1つの分子中に有する化合物を標識剤として試料化合物と共有結合させてラベル化し、光照射することにより生じる電気化学的シグナルを検出及び測定することにより、間接的に該試料化合物が特異的に相互作用する標的物質を検出及び測定できることを実験的に確認し、本発明を完成させた。   As a result of diligent research, the inventors of the present application have produced a structure that reacts with a functional group in a sample compound to covalently bond, a structure that cleaves in response to light irradiation, and is released by the cleavage to generate an electrochemical signal. The sample compound is indirectly specific by detecting and measuring the electrochemical signal generated by light-irradiation with a compound that has a structure to be bound in one molecule as a labeling agent. Experimentally confirmed that target substances that interact with each other can be detected and measured, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は下記一般式[I]   That is, the present invention provides the following general formula [I]

Figure 2008111709
Figure 2008111709

(ただし、式中、Xは、他の官能基に共有結合可能な構造、Yは、光照射により開裂可能な構造、Zは、電気化学的に測定可能な酸化還元活性を有する構造を示し、L1及びL2は存在していても、存在しなくてもよく、存在する場合には、L1は構造XとYを共有結合で連結する任意のスペーサー構造を示し、L2は構造YとZを共有結合で連結する任意のスペーサー構造を示す)
で表される構造を有する標識剤を提供する。さらに、本発明は、本発明の標識剤で標識した特異結合性物質を、該特異結合性物質と特異的に結合する標的物質と反応させ、該特異結合性物質と標的物質の特異的結合により形成される複合体の分離精製後、標的物質と結合した標識特異結合性物質を光照射して前記一般式[I]中のYを開裂させ、それによって遊離した前記一般式[I]中の構造Zを電気化学的に測定することを含む、標的物質の測定方法を提供する。
(Wherein, X represents a structure that can be covalently bonded to another functional group, Y represents a structure that can be cleaved by light irradiation, Z represents a structure having electrochemically measurable redox activity, L 1 and L 2 may or may not be present; if present, L 1 represents any spacer structure that covalently connects structures X and Y, and L 2 represents structure Y Any spacer structure that connects Z and Z by a covalent bond)
The labeling agent which has a structure represented by this is provided. Furthermore, the present invention reacts a specific binding substance labeled with the labeling agent of the present invention with a target substance that specifically binds to the specific binding substance, and by specific binding of the specific binding substance and the target substance. After separation and purification of the formed complex, the labeled specific binding substance bound to the target substance is irradiated with light to cleave Y in the general formula [I], and thereby released in the general formula [I]. Provided is a method for measuring a target substance, comprising electrochemically measuring structure Z.

本発明によれば、小型で安価な測定装置により、高感度に標的物質の検出及び濃度測定ができる標識剤を提供された。これにより、標的物質の検出及び濃度測定アッセイを、携帯可能な程度に小さな検出・測定装置を用いて実験場所を限定されずに行なうことができる。   According to the present invention, a labeling agent capable of detecting a target substance and measuring a concentration with high sensitivity is provided by a small and inexpensive measuring device. Thereby, the detection of the target substance and the concentration measurement assay can be performed using a detection / measurement device that is small enough to be carried without being limited to the experimental place.

上記の通り、本発明の標識剤は標識化すべき特異結合性物質に共有結合可能な構造X、光照射により開裂可能な構造Y、及び電気化学的に測定可能な酸化還元活性を有する構造Zから成る化学構造を有しており、X, Y及びZが直接又はスペーサー構造を介して共有結合し、それぞれの機能を発揮する。   As described above, the labeling agent of the present invention comprises a structure X that can be covalently bound to a specific binding substance to be labeled, a structure Y that can be cleaved by light irradiation, and a structure Z that has an electrochemically measurable redox activity. And X, Y, and Z are covalently bonded directly or through a spacer structure to exert their respective functions.

上記一般式[I]中において、構造Xは、他の物質と結合しうる構造を示す。Xの好ましい一群の例として、特異結合性物質中の官能基と反応して共通結合しうる官能基を有する構造を挙げることができる。この場合、Xとしては、特異結合性物質中の官能基と反応できる官能基であれば、いかなる官能基であってもよい。特異結合性物質は、標的物質と特異的な結合性を有することから、タンパク質や核酸等の生体物質である場合が多いので、これらに含まれることが多い官能基、即ち、−NH2基、−SH基、−COOH基、−OH基、−CHO基、−PO3基等と反応して共有結合する官能基が好ましい。このような官能基の例として、下記実施例において採用したスクシンイミド基の他に、SCN-、ClO2S-、 In the general formula [I], the structure X represents a structure that can be bonded to another substance. As a preferred group of X, a structure having a functional group capable of reacting with a functional group in a specific binding substance to be commonly bonded can be exemplified. In this case, X may be any functional group as long as it is a functional group capable of reacting with the functional group in the specific binding substance. Since the specific binding substance has a specific binding property to the target substance, it is often a biological substance such as a protein or a nucleic acid. Therefore, a functional group often included in these substances, that is, an —NH 2 group, A functional group that reacts with a —SH group, —COOH group, —OH group, —CHO group, —PO 3 group, or the like to form a covalent bond is preferable. As examples of such functional groups, in addition to the succinimide group employed in the following examples, SCN-, ClO 2 S-,

Figure 2008111709
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マレイミド基、すなわち、 Maleimide group, ie

Figure 2008111709
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BrHC−、ClOC−、−NH、−NHNH、−CHI、−CHONH(−HCl)(塩酸塩であってもなくても良い)、 BrH 2 C-, ClOC -, - NH 2, -NHNH 2, -CH 2 I, ( may or may not be the hydrochloride salt) -CH 2 ONH 2 (-HCl) ,

Figure 2008111709
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Figure 2008111709
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を挙げることができる。これらの官能基と反応する特異結合性物質の官能基(R')及び、該反応の結果形成される結合を下記表1に示す(なお、Xが−NHの場合は、表1に示される、特異結合性物質中の官能基(R')が−NHの場合のXと表1に記載のように結合できる)。 Can be mentioned. The functional group (R ′) of the specific binding substance that reacts with these functional groups and the bond formed as a result of the reaction are shown in Table 1 below (when X is —NH 2 , it is shown in Table 1). And X in the case where the functional group (R ′) in the specific binding substance is —NH 2 can be bound as shown in Table 1).

Figure 2008111709
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また、Xとしては、CHCH(NH)=CH−も好ましく採用することができる。この場合、2分子の標識剤がR−CHOで表される特異結合性物質と次のように反応する。 Further, as X, CH 3 CH (NH 2 ) ═CH— can also be preferably employed. In this case, two molecules of the labeling agent react with the specific binding substance represented by R-CHO as follows.

Figure 2008111709
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好ましいXとして、さらに一般式[II]   Preferred X is further represented by the general formula [II]

Figure 2008111709
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(ただし、Halはハロゲンを示す)、 (However, Hal represents halogen),

Figure 2008111709
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及び一般式[III] And general formula [III]

Figure 2008111709
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(ただし、nは1〜5の整数を示す)
で表される基を挙げることができる。一般式[II]中、ハロゲンとしては、好ましくは臭素である。
(However, n represents an integer of 1 to 5)
The group represented by these can be mentioned. In the general formula [II], the halogen is preferably bromine.

上記一般式[II]で表されるXは、特異結合性物質中のシトシンと反応して次のように結合する。   X represented by the above general formula [II] reacts with cytosine in the specific binding substance and binds as follows.

Figure 2008111709
Figure 2008111709

(ただし、式中、Rは、例えばヌクレオチドや核酸の糖部分のような任意の基を示す) (However, in the formula, R represents an arbitrary group such as a nucleotide or a sugar moiety of a nucleic acid)

このXは、特異結合性物質中のシトシン部分と結合することができるので、シチジン一リン酸、シチジン二リン酸、シチジン三リン酸、デオキシシチジン一リン酸、デオキシシチジン二リン酸及びデオキシシチジン三リン酸並びにシトシンを含むDNA及びRNAのような核酸と結合できる。   Since this X can bind to the cytosine moiety in the specific binding substance, cytidine monophosphate, cytidine diphosphate, cytidine triphosphate, deoxycytidine monophosphate, deoxycytidine diphosphate and deoxycytidine triphosphate It can bind to nucleic acids such as DNA and RNA, including phosphate and cytosine.

Xが上記   X is above

Figure 2008111709
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の場合は、特異結合性物質中のグアニンと反応して次のように結合する。 In the case of, it reacts with guanine in the specific binding substance and binds as follows.

Figure 2008111709
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(ただし、式中、Rは、例えばヌクレオチドや核酸の糖部分のような任意の基を示す) (However, in the formula, R represents an arbitrary group such as a nucleotide or a sugar moiety of a nucleic acid)

このXは、特異結合性物質中のグアニン部分と結合することができるので、グアノシン一リン酸、グアノシン二リン酸、グアノシン三リン酸、デオキシグアノシン一リン酸、デオキシグアノシン二リン酸及びデオキシグアノシン三リン酸並びにグアニンを含むDNA及びRNAのような核酸と結合できる。   Since this X can bind to the guanine moiety in the specific binding substance, guanosine monophosphate, guanosine diphosphate, guanosine triphosphate, deoxyguanosine monophosphate, deoxyguanosine diphosphate and deoxyguanosine triphosphate. It can bind to nucleic acids such as DNA and RNA containing phosphate and guanine.

Xが上記一般式[III]で示される基である場合は、特異結合性物質中のリン酸エステル部分と反応して次のように結合する(ただし、下記の例ではnが2の場合について示す)。   When X is a group represented by the above general formula [III], it reacts with the phosphate ester moiety in the specific binding substance and binds as follows (however, in the following example, n is 2) Show).

Figure 2008111709
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なお、この反応式では、特異結合性物質がデオキシアデノシン一リン酸(すなわち、ヌクレオチド中の塩基がアデニンで、糖がデオキシリボース)の場合を示しているが、Xは、リン酸エステル部分と結合するので、塩基は、シトシン、グアニン、チミン又はウラシルのようなアデニン以外の他の塩基であってもよいし、糖はデオキシリボースでもリボースでもよい。また、リン酸エステルの数は、上記反応式では1個であるが、Xは、末端のリン酸エステルと結合するので、縮合しているリン酸エステルの数は1個〜3個のいずれであってもよい。従って、上記一般式[III]で示されるXはあらゆる種類のヌクレオシド一リン酸、ヌクレオシド二リン酸及びヌクレオシド三リン酸と結合することが可能である。さらに、核酸の末端には遊離のリン酸エステルが存在するので、上記一般式[III]で示されるXはDNAやRNAのような核酸と結合することも可能である。   In this reaction formula, the specific binding substance is deoxyadenosine monophosphate (that is, the base in the nucleotide is adenine and the sugar is deoxyribose), but X is bound to the phosphate ester moiety. Thus, the base may be a base other than adenine such as cytosine, guanine, thymine or uracil, and the sugar may be deoxyribose or ribose. In addition, the number of phosphate esters is one in the above reaction formula, but X is bonded to the phosphate ester at the end, so the number of condensed phosphate esters is any one of 1 to 3. There may be. Therefore, X represented by the above general formula [III] can bind to all kinds of nucleoside monophosphates, nucleoside diphosphates and nucleoside triphosphates. Furthermore, since a free phosphate ester is present at the end of the nucleic acid, X represented by the above general formula [III] can be bound to a nucleic acid such as DNA or RNA.

構造Yについては、上記構造Xと共有結合することができ、且つ光照射により開裂して構造Zを遊離する機能を持つ化学構造であれば、特に限定されず、公知の化学構造を利用することができる。好ましい例として、2-ニトロベンジル構造(下記実施例参照)を挙げることができる。   The structure Y is not particularly limited as long as it is a chemical structure that can be covalently bonded to the structure X and can be cleaved by light irradiation to release the structure Z, and a known chemical structure should be used. Can do. A preferred example is a 2-nitrobenzyl structure (see Examples below).

構造Zについては、光照射により構造Yから遊離することができ、その遊離した状態を電気化学的に測定可能な酸化還元活性を有する化学構造であれば、特に限定されず、公知の化学構造を利用することができる。好ましい例として、フェロセン(下記実施例参照)、オスミウム錯体・ルテニウム錯体などをあげることができる。   The structure Z is not particularly limited as long as it is a chemical structure that can be liberated from the structure Y by light irradiation and has a redox activity capable of electrochemically measuring the liberated state. Can be used. Preferred examples include ferrocene (see Examples below), osmium complex / ruthenium complex, and the like.

上記の構造Zの例であるフェロセンの場合、その構造は鉄イオン(II)とシクロペンタジエン2分子が配位結合したものであり、2分子の正五角形構造の炭素平面であるシクロペンタジエニル環が平行に該鉄イオン(II)を中心となるようにサンドイッチ構造を有しており、遊離状態で鉄イオンと錯体炭素骨格との間で共有電子対の共鳴による可逆的酸化還元反応を起こすことができる。かかる可逆的酸化還元反応は電子の供与を伴うために電圧を生じることから、該電圧を測定することにより本発明による標識剤で標識された特異的結合性物質と特異的に結合した標的物質を間接的に検出することができ、また予め既知の濃度を測定した時の電圧数値と比較することにより標的物質の濃度を間接的に測定することが可能となる。   In the case of ferrocene, which is an example of the above-described structure Z, the structure is a coordinate bond between iron ion (II) and two molecules of cyclopentadiene, and a cyclopentadienyl ring that is a carbon plane of two molecules of a regular pentagon structure. Has a sandwich structure in which the iron ion (II) is centered in parallel, and in a free state, a reversible redox reaction is caused between the iron ion and the complex carbon skeleton by resonance of a shared electron pair. Can do. Since such a reversible oxidation-reduction reaction generates a voltage due to the donation of electrons, the target substance specifically bound to the specific binding substance labeled with the labeling agent of the present invention is measured by measuring the voltage. It can be detected indirectly, and the concentration of the target substance can be indirectly measured by comparing with a voltage value when a known concentration is measured in advance.

一般式[I]中、L及びLは任意のスペーサー部である。本発明の標識化剤は、Xにより特異結合性物質と結合し、標的物質と結合した標識化特異結合性物質に光照射して前記一般式[I]中のYを開裂させ、それによって遊離した前記一般式[I]中の構造Zを電気化学的に測定する原理を利用するので、XとYの間に位置するL、及びYとZの間に位置するLは、存在していても存在しなくてもよいし、存在している場合であっても、任意の構造をとり得るものである。例としては、炭素数1ないし20程度のアルキレン基で構成されるが、骨格炭素が窒素、酸素等に置換されていてもよく、カルボニル基、カルボキシル基、アミド基、水酸基等を含んでいてもよい。好ましい例として、アルキレン基(好ましくは炭素数2〜10)、アルキレン基の一方又は両方の末端に、他の構造との結合のためのアミド結合やエステル結合を持つもの、またアミノ結合・ペプチド結合等を例示することができる。 In the general formula [I], L 1 and L 2 are optional spacer portion. The labeling agent of the present invention binds to a specific binding substance by X, and irradiates the labeled specific binding substance bound to the target substance with light to cleave Y in the general formula [I], thereby releasing it. L 1 located between X and Y and L 2 located between Y and Z exist because the principle of electrochemically measuring the structure Z in the general formula [I] is present. Even if it exists, it may take an arbitrary structure. Examples include an alkylene group having about 1 to 20 carbon atoms, but the skeletal carbon may be substituted with nitrogen, oxygen or the like, and may contain a carbonyl group, a carboxyl group, an amide group, a hydroxyl group or the like. Good. Preferred examples include an alkylene group (preferably having 2 to 10 carbon atoms), an alkylene group having an amide bond or an ester bond for bonding with another structure at one or both ends, and an amino bond / peptide bond. Etc. can be illustrated.

本発明の標識剤である化合物の合成は、公知となっている化学構造X,Y及びZを、公知のスペーサーL及びLを介して、又は介さずして、共有結合させる方法であれば特に限定されず、当業者であれば、有機化学の常識に沿って合成可能である。下記実施例にて、具体的な合成方法を示すが、実施例に限定されるものではない。 The synthesis of the compound which is the labeling agent of the present invention may be a method in which the known chemical structures X, Y and Z are covalently bonded with or without the known spacers L 1 and L 2. It is not particularly limited, and those skilled in the art can synthesize it according to common sense of organic chemistry. In the following examples, specific synthesis methods will be described, but the present invention is not limited to the examples.

本発明の標識剤を用いた特異結合性物質の標識化は、構造Xと特異的結合性物質の反応基を介して、有機合成化学の分野において周知の技術により行うことができる。構造X及び特異結合性物質の反応基、及び形成される結合構造は上記表1及び上記した通りである。   The labeling of the specific binding substance using the labeling agent of the present invention can be performed by a technique well known in the field of synthetic organic chemistry via the structure X and the reactive group of the specific binding substance. The reactive group of the structure X and the specific binding substance and the binding structure formed are as described in Table 1 and above.

本発明の標識剤の有機化学合成の結果は、有機合成化学分野において周知である方法により検証することができる。有機合成の結果を検証できる方法であれば、特に限定されるものではないが、例として電子イオン化法、化学イオン化法、電解脱離法、高速原子衝突法、マトリックス支援レーザー脱離イオン化(MALDI)法、エレクトロスプレーイオン化法等の質量分析法が挙げられる。これらの方法によれば、有機合成反応の前後での、質量電化比に対する分析試料の検出強度を表したマススペクトルの変化を解析することにより合成反応の結果を把握することができる。   The results of organic chemical synthesis of the labeling agent of the present invention can be verified by methods well known in the field of organic synthetic chemistry. The method is not particularly limited as long as it can verify the results of organic synthesis, but examples include electron ionization, chemical ionization, electrolytic desorption, fast atom bombardment, matrix-assisted laser desorption / ionization (MALDI) And mass spectrometry such as electrospray ionization. According to these methods, the result of the synthesis reaction can be grasped by analyzing the change in the mass spectrum representing the detection intensity of the analytical sample with respect to the mass electrification ratio before and after the organic synthesis reaction.

また、上記の通り本発明は、前記一般式[I]で表される標識剤で標識した特異結合性物質を、該特異結合性物質と特異的に結合する標的物質と反応させ、該特異結合性物質と標的物質の特異的結合により形成される複合体の分離後、標的物質と結合した標識特異結合性物質を光照射して前記一般式[I]中のYを開裂させ、それによって遊離した前記一般式[I]中の構造Zを電気化学的に測定することを含む、標的物質の測定方法をも提供する。該測定方法の各工程について以下に述べる。なお、本発明において、「測定」には定量と検出の両者が包含される。   In addition, as described above, the present invention reacts the specific binding substance labeled with the labeling agent represented by the general formula [I] with a target substance that specifically binds to the specific binding substance, and the specific binding After separation of the complex formed by the specific binding between the target substance and the target substance, the labeled specific binding substance bound to the target substance is irradiated with light to cleave Y in the general formula [I], thereby releasing it. There is also provided a method for measuring a target substance, which comprises electrochemically measuring the structure Z in the general formula [I]. Each step of the measurement method will be described below. In the present invention, “measurement” includes both quantification and detection.

本発明の標識剤で特異結合性物質を標識化する場合に、該特異結合性物質については、構造Xと共有結合できるものであり、かつ標的物質と特異的に結合することができる物質であれば、特に限定されず、例えば標的物質がタンパク質、糖鎖等である場合には抗体タンパク質や標的物質と特異的に相互作用して複合体を形成するタンパク質等の特異的結合性物質を挙げることができる。また標的物質が核酸等である場合には該標的物質の塩基配列を認識して特異的に結合して核酸−タンパク質複合体を形成するタンパク質や、又はオリゴヌクレオチド等の標的物質と相補性を有する特異的結合性物質を挙げることができる。好ましい例としては、抗原、抗体及びその抗原結合性断片(FabやF(ab')2等)、核酸、DNA結合性転写因子や、受容体及びそのリガンド、MutSタンパク質に代表されるDNA配列のミスマッチ検出機能を持ったタンパク質、ヒストン等に代表されるクロマチン構造タンパク質、RNA等を挙げることができる。 When a specific binding substance is labeled with the labeling agent of the present invention, the specific binding substance may be a substance that can covalently bind to the structure X and can specifically bind to the target substance. For example, when the target substance is a protein, sugar chain, etc., specific binding substances such as antibody proteins and proteins that specifically interact with the target substance to form a complex are listed. Can do. When the target substance is a nucleic acid or the like, it has complementarity with the target substance such as a protein or oligonucleotide that recognizes the base sequence of the target substance and specifically binds to form a nucleic acid-protein complex. Specific binding substances can be mentioned. Preferred examples include antigens, antibodies and antigen-binding fragments thereof (Fab, F (ab ′) 2 etc.), nucleic acids, DNA-binding transcription factors, receptors and their ligands, and DNA sequences represented by MutS protein. Examples include proteins having a mismatch detection function, chromatin structural proteins such as histones, and RNA.

本発明の標識剤により上記特異結合性物質を標識化するための反応は、標識剤のXと、特異結合性物質中の、Xと結合させるべき官能基の種類に応じて、公知の技術に基づき適宜の条件で行うことができる。下記実施例にも、好ましい標識剤と特異結合性物質との結合反応の条件が具体的に記載されている。   The reaction for labeling the specific binding substance with the labeling agent of the present invention is carried out by a known technique depending on the X of the labeling agent and the type of functional group to be bound to X in the specific binding substance. Based on appropriate conditions. The following examples also specifically describe the conditions for the binding reaction between the preferred labeling agent and the specific binding substance.

X及び該Xと結合する特異結合性物質中の官能基(R’)の上記した(表1参照)具体的な組合せのそれぞれについて、具体的な結合反応条件の例を以下に記載する。もっとも、これらは単なる例示であり、他の反応条件でもこれらの官能基同士を結合させることは可能であるので、結合反応条件が下記のものに限定されるものではないことは当業者にとって明らかである。また、ここに記載されていないXについても、当業者が化学常識に従って容易に結合反応を行うことができる。なお、本発明の標識剤と特異結合性物質との結合条件の記述において、「試料」は特異結合性物質を意味する。   Examples of specific binding reaction conditions are described below for each of the specific combinations described above (see Table 1) of X and the functional group (R ′) in the specific binding substance that binds to X. However, these are merely examples, and these functional groups can be bonded to each other under other reaction conditions, and it will be apparent to those skilled in the art that the bonding reaction conditions are not limited to the following. is there. In addition, with respect to X that is not described here, a person skilled in the art can easily perform a binding reaction according to chemical common sense. In the description of the binding conditions between the labeling agent of the present invention and the specific binding substance, “sample” means a specific binding substance.

XがSCN−、R'が−NH2の場合
2〜3 mgの試料に0.2 ml (エタノール : 水 :トリエチルアミン = 2 : 2 : 1 v/v)を加え減圧乾固した後、0.5 ml (エタノール : 水 :トリエチルアミン : プローブ = 7 : 7 : 1 : 1 v/v)を加え室温で20分間反応させる。溶媒を減圧留去した後、溶離液に溶解し試料溶液とする(B. A. Bidlingmeyer, et al, J. Chromatogr., 336, 93 (1984)参照)。
When X is SCN- and R 'is -NH 2
Add 0.2 ml (ethanol: water: triethylamine = 2: 2: 1 v / v) to a sample of 2-3 mg and dry under reduced pressure, then 0.5 ml (ethanol: water: triethylamine: probe = 7: 7: 1: Add 1 v / v) and react at room temperature for 20 minutes. After evaporating the solvent under reduced pressure, the solvent is dissolved in the eluent to give a sample solution (see BA Bidlingmeyer, et al, J. Chromatogr., 336, 93 (1984)).

XがClO2S−で、R’が−NH2の場合
2〜3 mgの試料に500μLの1M NaHCO3水溶液と200μLの1mg/mLプローブ/アセトン溶液を加え、60℃で30分間加熱する。アセトンを留去後、溶離液に溶解し試料溶液とする(Meffin, P. J., et al, J. Pharm. Sci., 66, 583 (1977)参照)。
When X is ClO 2 S— and R ′ is —NH 2
Add 500 μL of 1M NaHCO 3 aqueous solution and 200 μL of 1 mg / mL probe / acetone solution to 2-3 mg sample and heat at 60 ° C. for 30 minutes. Acetone is distilled off, and then dissolved in an eluent to obtain a sample solution (see Meffin, PJ, et al, J. Pharm. Sci., 66, 583 (1977)).

Xが X is

Figure 2008111709
で、R’が−NH2の場合
Figure 2008111709
And R ′ is —NH 2

1.5 mgの試料をTHF5.0mLに溶解し、50 mgのプローブを加え、60℃で30分間加熱する。THFを留去後、溶離液に溶解し試料溶液とする(Jupill, T. H., Am. Lab., 8 (5), 85-92 (1976)参照)。   Dissolve 1.5 mg sample in 5.0 mL THF, add 50 mg probe and heat at 60 ° C. for 30 min. After THF is distilled off, it is dissolved in the eluent to obtain a sample solution (see Jupill, T.H., Am. Lab., 8 (5), 85-92 (1976)).

Xが X is

Figure 2008111709
で、R’が−SHの場合
Figure 2008111709
And R 'is -SH

2〜3 mgの試料を500μLの水に溶解後、200μLの1mg/mLプローブ/アセトニトリル溶液を加え、60℃で30分間加熱する。溶媒を留去後、溶離液に溶解し試料溶液とする(Nakashima K., et al, Talanta., 32, 167 (1985)参照)。   Dissolve 2-3 mg of sample in 500 μL of water, add 200 μL of 1 mg / mL probe / acetonitrile solution, and heat at 60 ° C. for 30 minutes. After distilling off the solvent, dissolve in the eluent to obtain a sample solution (see Nakashima K., et al, Talanta., 32, 167 (1985)).

XがBrH2C−又はIH2C−で、R’が−COOHの場合
2〜3 mgの試料をアセトン500 μLに溶解し、200 μLの1 mg / mLプローブ/アセトン溶液およびK2CO31 mgを加え、60℃で30分間加熱する。溶媒を留去後、溶離液に溶解し試料溶液とする(Dunges, W., Anal. Chem., 49, 442 (1977)参照)。
X is BrH 2 C-or the IH 2 C-a, when R 'is -COOH
Dissolve 2-3 mg of sample in 500 μL of acetone, add 200 μL of 1 mg / mL probe / acetone solution and 31 mg of K2CO, and heat at 60 ° C. for 30 minutes. After the solvent is distilled off, the sample is dissolved in the eluent to obtain a sample solution (see Dunges, W., Anal. Chem., 49, 442 (1977)).

XがClOC−で、R’が−OHの場合
2〜3 mgの試料を0.5 mlのピリジンに溶解後、0.2 mLの1 mg / mLプローブ/ピリジン溶液を加え、40℃で1時間加熱する。溶媒を留去後、溶離液に溶解し試料溶液とする(Suzuki, A., et al., J. Biochem., 82, 1185 (1977)参照)。
When X is ClOC- and R 'is -OH
Dissolve 2-3 mg of sample in 0.5 ml of pyridine, add 0.2 mL of 1 mg / mL probe / pyridine solution, and heat at 40 ° C for 1 hour. After distilling off the solvent, it is dissolved in an eluent to obtain a sample solution (see Suzuki, A., et al., J. Biochem., 82, 1185 (1977)).

Xが X is

Figure 2008111709
で、R’が−CHOの場合
Figure 2008111709
And R ′ is —CHO

2〜3 mgの試料をメタノール1.0 ml、酢酸0.1 ml、0.2 mLの1 mg / mLプローブ/メタノール溶液を加え、40℃で30分間加熱する。溶媒を留去後、溶離液に溶解し試料溶液とする。   Add 2-3 mg of sample to 1.0 ml of methanol, 0.1 ml of acetic acid, 0.2 mL of 1 mg / mL probe / methanol solution, and heat at 40 ° C. for 30 minutes. After distilling off the solvent, the sample solution is dissolved in the eluent.

Xが X is

Figure 2008111709
で、R’が−NH2の場合
Figure 2008111709
And R ′ is —NH 2

試料のエタノール溶液(10-4 〜10-3 M) 0.1mLに、10 mg/mLのプローブ/エタノール溶液1.5 mLを加え、室温で5分間〜10分間撹拌する。溶媒を減圧留去後、溶離液に溶解し試料溶液とする(Roth, M., Anal. Chem., 43, 880 (1971)参照)。 Add 1.5 mL of a 10 mg / mL probe / ethanol solution to 0.1 mL of the sample ethanol solution (10 −4 to 10 −3 M), and stir at room temperature for 5 to 10 minutes. After evaporating the solvent under reduced pressure, the solvent is dissolved in the eluent to prepare a sample solution (see Roth, M., Anal. Chem., 43, 880 (1971)).

Xが−CH2ONH2・HClでR’が X is is R 'with -CH 2 ONH 2 · HCl

Figure 2008111709
の場合
Figure 2008111709
in the case of

1〜5 mgの試料、トリエチルアミン2滴、プローブ50 mgを50℃で30分間加熱する。溶媒を減圧留去後、溶離液に溶解し試料溶液とする(Jupille, T. H., Am. Lab., 8 (5), 85-92 (1976)参照)。   Heat 1-5 mg sample, 2 drops of triethylamine, 50 mg of probe at 50 ° C. for 30 minutes. After distilling off the solvent under reduced pressure, the sample is dissolved in the eluent to prepare a sample solution (see Jupille, T.H., Am. Lab., 8 (5), 85-92 (1976)).

Xが−NHNH2、R’が−CHOの場合
1〜5 mgの試料を水0.5 mlに溶解後、30%HclO4水溶液に20mg/mLの割合でプローブを溶かした溶液を加え、室温で10分間撹拌した。溶媒を減圧留去後、溶離液に溶解し試料溶液とする(Newberg, C., et al., Anal. Chim. Acta, 7, 238 (1952)参照)。
When X is —NHNH 2 and R ′ is —CHO
After dissolving 1 to 5 mg of sample in 0.5 ml of water, a solution in which the probe was dissolved in a 30% HclO 4 aqueous solution at a rate of 20 mg / mL was added and stirred at room temperature for 10 minutes. After evaporating the solvent under reduced pressure, the sample is dissolved in the eluent to prepare a sample solution (see Newberg, C., et al., Anal. Chim. Acta, 7, 238 (1952)).

Xが X is

Figure 2008111709
で、R’が
Figure 2008111709
And R 'is

Figure 2008111709
の場合
Figure 2008111709
in the case of

0.1〜5.0μgの試料を、50μLのリン酸緩衝溶液(pH7.0)に溶解後、200μLの1mg/mLのプローブ/リン酸緩衝溶液(pH7.0)を加え、室温で5分間撹拌する。溶媒を減圧留去後、溶離液に溶解し試料溶液とする。   Dissolve 0.1-5.0 μg of sample in 50 μL of phosphate buffer solution (pH 7.0), add 200 μL of 1 mg / mL probe / phosphate buffer solution (pH 7.0), and stir at room temperature for 5 minutes. After evaporating the solvent under reduced pressure, the solvent is dissolved in the eluent to obtain a sample solution.

Xが X is

Figure 2008111709
で、R’が
Figure 2008111709
And R 'is

Figure 2008111709
の場合
Figure 2008111709
in the case of

0.1〜5.0μgの試料を、50μLのリン酸緩衝溶液(pH7.0)に溶解後、200μLの1mg/mLのプローブ/リン酸緩衝溶液(pH7.0)を加え、室温で5分間撹拌する。溶媒を減圧留去後、溶離液に溶解し試料溶液とする。   Dissolve 0.1-5.0 μg of sample in 50 μL of phosphate buffer solution (pH 7.0), add 200 μL of 1 mg / mL probe / phosphate buffer solution (pH 7.0), and stir at room temperature for 5 minutes. After evaporating the solvent under reduced pressure, the solvent is dissolved in the eluent to obtain a sample solution.

Xが−CH2CH2NH2で、R’が X is —CH 2 CH 2 NH 2 and R ′ is

Figure 2008111709
の場合
Figure 2008111709
in the case of

0.1〜5.0μgの試料を、50μLのリン酸緩衝溶液(pH7.0)に溶解後、200μLの1mg/mLのプローブ/リン酸緩衝溶液(pH7.0)および1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミドを加え、室温で30分間撹拌する。溶媒を減圧留去後、溶離液に溶解し試料溶液とする。   After dissolving 0.1-5.0 μg of sample in 50 μL of phosphate buffer solution (pH 7.0), 200 μL of 1 mg / mL probe / phosphate buffer solution (pH 7.0) and 1-ethyl-3- (3- Add (dimethylaminopropyl) carbodiimide and stir at room temperature for 30 minutes. After evaporating the solvent under reduced pressure, the solvent is dissolved in the eluent to obtain a sample solution.

上記に例を示した、本発明の標識剤で特異結合性物質を標識する有機合成反応の結果についても、有機合成化学分野において周知である方法により検証することができる。有機合成の結果を検証できる方法であれば、特に限定されるものではないが、例として電子イオン化法、化学イオン化法、電解脱離法、高速原子衝突法、マトリックス支援レーザー脱離イオン化(MALDI)法、エレクトロスプレーイオン化法等の質量分析法が挙げられる。これらの方法によれば、有機合成反応の前後での、質量電化比に対する分析試料の検出強度を表したマススペクトルの変化を解析することにより合成反応の結果を把握することができる。   The result of the organic synthesis reaction in which the specific binding substance is labeled with the labeling agent of the present invention as shown above can also be verified by a method well known in the field of synthetic organic chemistry. The method is not particularly limited as long as it can verify the results of organic synthesis, but examples include electron ionization, chemical ionization, electrolytic desorption, fast atom bombardment, matrix-assisted laser desorption / ionization (MALDI) And mass spectrometry such as electrospray ionization. According to these methods, the result of the synthesis reaction can be grasped by analyzing the change in the mass spectrum representing the detection intensity of the analytical sample with respect to the mass electrification ratio before and after the organic synthesis reaction.

本発明の標識剤により標識化された特異結合性物質と、標的物質との間で、特異的結合を形成させる反応において、標的物質は、標識化された該特異結合性物質と特異的に結合することができる物質であれば、特に限定されない。例えば、特異結合性物質が抗体、又はFabやF(ab')2のような該抗体の抗原結合性断片である場合には、標的物質として該特異結合性物質と抗原抗体反応活性を持つ抗原を挙げることができる。反対に、特異結合性物質が抗原であり、標的物質が抗体、又はFabやF(ab')2のような該抗体の抗原結合性断片である場合も挙げることができる。また、特異結合性物質がタンパク質である場合には、標的物質が該特異結合性物質と特異的相互作用による結合性を持つタンパク質、又はそのペプチド断片、核酸等を挙げることができる。さらに、特異結合性物質が核酸である場合には、標的物質は該特異結合性物質と相補的な塩基配列を持つDNA又はRNA等の核酸分子、又は該特異結合性物質と特異的に結合するタンパク質やペプチド等を挙げることができる。 In the reaction for forming a specific bond between the specific binding substance labeled with the labeling agent of the present invention and the target substance, the target substance specifically binds to the labeled specific binding substance. There is no particular limitation as long as it can be used. For example, when the specific binding substance is an antibody or an antigen-binding fragment of the antibody such as Fab or F (ab ′) 2 , an antigen having antigen-antibody reaction activity with the specific binding substance as a target substance Can be mentioned. On the other hand, the case where the specific binding substance is an antigen and the target substance is an antibody or an antigen-binding fragment of the antibody such as Fab or F (ab ′) 2 can also be mentioned. Moreover, when the specific binding substance is a protein, the target substance can include a protein having a binding property due to specific interaction with the specific binding substance, or a peptide fragment thereof, a nucleic acid, and the like. Further, when the specific binding substance is a nucleic acid, the target substance specifically binds to a nucleic acid molecule such as DNA or RNA having a base sequence complementary to the specific binding substance, or the specific binding substance. Examples include proteins and peptides.

本発明の標識剤により標識化された特異結合性物質と特異的に結合する標的物質との反応は、該特異結合性物質が抗体、又はFabやF(ab')2のような該抗体の抗原結合性断片であり標的物質が抗原である場合や、その反対の場合には抗原抗体反応が挙げられ、この場合、周知の条件下で特異的に反応(すなわち、抗原抗体反応)させることができる。 The reaction with the target substance that specifically binds to the specific binding substance labeled with the labeling agent of the present invention is performed when the specific binding substance is an antibody or an antibody such as Fab or F (ab ′) 2 . In the case where the target substance is an antigen when it is an antigen-binding fragment and vice versa, an antigen-antibody reaction may be mentioned. it can.

本発明の標識剤により標識化された特異結合性物質と特異的に結合する標的物質との反応は、該特異結合性物質がタンパク質で、標的物質が該特異結合性物質と特異的相互作用による結合性を持つタンパク質、又はそのペプチド断片、核酸等である場合は、該特異結合性物質と標的物質との間に生じる特異的相互作用(例えば、レセプターとそのリガンドとの反応、転写因子タンパク質と、該タンパク質と特異的に結合する核酸部位との反応、MutSタンパク質と二本鎖核酸のミスマッチ部位との反応等)による結合が挙げられ、この場合も、周知の条件下で特異的に反応させることができる。   The reaction with the target substance that specifically binds to the specific binding substance labeled with the labeling agent of the present invention is based on the specific interaction between the specific binding substance and the target binding substance. In the case of a protein having a binding property, a peptide fragment thereof, a nucleic acid or the like, a specific interaction (for example, a reaction between a receptor and its ligand, a transcription factor protein, and the like) occurring between the specific binding substance and a target substance , Reaction with a nucleic acid site that specifically binds to the protein, reaction with a MutS protein and a mismatched site of a double-stranded nucleic acid, etc.). be able to.

本発明の標識剤により標識化された特異結合性物質と特異的に結合する標的物質との反応は、該特異結合性物質が核酸で、標的物質が該特異結合性物質と相補的な塩基配列を持つDNA又はRNA等の核酸分子である場合には、ハイブリダイゼーションによる特異的結合が挙げられるが、この場合も、周知の条件下で特異的な反応を起こさせることができる。   The reaction with the target substance that specifically binds to the specific binding substance labeled with the labeling agent of the present invention is carried out in such a manner that the specific binding substance is a nucleic acid and the target substance is a complementary base sequence to the specific binding substance. In the case of a nucleic acid molecule such as DNA or RNA having a specific bond, specific binding by hybridization can be mentioned. In this case, a specific reaction can be caused under well-known conditions.

また本発明の標識剤により標識化された特異結合性物質と、標的物質との特異的結合能に対する標識化による影響は、各種特異的結合能を定量的に測定する方法により測定することができる。これら各種特異的結合能を定量的に測定する方法は当業者の間で周知の技術ではあるが、例えば該特異結合性物質が抗体、又はFabやF(ab')2のような該抗体の抗原結合性断片であり、抗原である標的物質との間に抗原抗体反応により特異的結合を形成している場合、或いはその反対の組合せの場合や、該特異結合性物質がタンパク質又はペプチドで、タンパク質、ペプチド又は核酸分子である標的物質と特異的相互作用により複合体を形成している場合、或いはその反対の組合せの場合等には、ひとつの測定方法として表面プラズモン共鳴(SPR)法により該特異的結合の特異性、カイネティクス及びアフィニティーを測定することができる。また、SPR法の原理を用いた測定装置としてはBIACORE社製のBiacore2000等を挙げることができる。また、例えば、特異結合性物質が核酸であり、該特異結合性物質と相補的な塩基配列をもつ標的物質とハイブリダイゼーションによる特異的結合を形成している場合には、ハイブリダイゼーションする際にサイバーグリーンなどの蛍光物質をインターカレーションにより複合体に取り込ませ、該ハイブリダイズした2本の核酸が解離する温度をリアルタイムPCR測定器により変性曲線を測定する方法等により特異的結合能を測定することができる。また、他の周知の測定方法を利用することもできる。 Further, the influence of the labeling on the specific binding ability between the specific binding substance labeled with the labeling agent of the present invention and the target substance can be measured by a method for quantitatively measuring various specific binding ability. . Methods for quantitatively measuring these various specific binding capacities are techniques well known among those skilled in the art. For example, the specific binding substance is an antibody or an antibody such as Fab or F (ab ′) 2 . An antigen-binding fragment, and when a specific binding is formed by an antigen-antibody reaction with a target substance that is an antigen, or in the opposite combination, or the specific binding substance is a protein or peptide, When a complex is formed by specific interaction with a target substance that is a protein, peptide, or nucleic acid molecule, or in the opposite combination, the surface plasmon resonance (SPR) method is used as one measurement method. Specificity, kinetics and affinity of specific binding can be measured. An example of a measuring apparatus using the principle of the SPR method is Biacore 2000 manufactured by BIACORE. In addition, for example, when the specific binding substance is a nucleic acid and forms a specific bond by hybridization with a target substance having a complementary base sequence with the specific binding substance, the cyber Measure the specific binding ability by incorporating a fluorescent substance such as green into the complex by intercalation and measuring the temperature at which the two hybridized nucleic acids dissociate using a real-time PCR analyzer Can do. Other known measurement methods can also be used.

次に、特異結合性物質と標的物質の特異的結合により形成される複合体を分離する(いわゆるB/F分離)。通常、標的物質は固相に固定化されているので、バッファーによる洗浄や遠心分離法(ビーズを固相に用いた場合等)、磁気分離法(磁気ビーズを固相に用いた場合等)等によりB/F分離を行なうことができる。標的物質が固相に固定化されていない場合でも、蛍光強度差による分離法、分子量による分離法(電気泳動やゲルろ過クロマトグラフィー等)の周知技術によりB/F分離を行なうことができる。   Next, the complex formed by the specific binding between the specific binding substance and the target substance is separated (so-called B / F separation). Usually, since the target substance is immobilized on a solid phase, washing with a buffer, centrifugation (such as when beads are used as a solid phase), magnetic separation (such as when magnetic beads are used as a solid phase), etc. B / F separation can be performed by Even when the target substance is not immobilized on a solid phase, B / F separation can be performed by well-known techniques such as a separation method based on a difference in fluorescence intensity and a separation method based on molecular weight (electrophoresis, gel filtration chromatography, etc.).

次に、標的物質と結合した標識特異結合性物質を光照射して前記一般式[I]中のYを開裂させる。標的物質と結合した標識特異結合性物質を光照射してYを開裂させる方法も、周知の方法により簡単に行なうことができる。用いる光としては、紫外線(好ましくは波長250nm〜400nm)、可視光線(400nm-480nm)等を挙げることができる。照射条件は、Yの種類に応じて適宜設定することができる。下記実施例で用いた2-ニトロベンジル基の場合には、波長300nm〜350nm程度、好ましくは約365nmの紫外線を、1mW/cm2〜10000mW/cm2、好ましくは約3500〜5000mW/cm2程度光照射することにより、容易にYを開裂させることができる。 Next, the labeled specific binding substance bound to the target substance is irradiated with light to cleave Y in the general formula [I]. A method of cleaving Y by irradiating the label specific binding substance bound to the target substance by light irradiation can also be easily performed by a known method. Examples of the light to be used include ultraviolet rays (preferably wavelengths of 250 nm to 400 nm), visible rays (400 nm to 480 nm), and the like. Irradiation conditions can be appropriately set according to the type of Y. In the case of the 2-nitrobenzyl group used in the following examples, ultraviolet rays having a wavelength of about 300 nm to 350 nm, preferably about 365 nm, 1 mW / cm 2 to 10,000 mW / cm 2 , preferably about 3500 to 5000 mW / cm 2 are used. Y can be easily cleaved by light irradiation.

Zの可逆的酸化還元反応により発生する電気化学シグナルの測定には特殊な装置を要することはなく、電気化学分野における周知の技術により簡単に測定することができる。好ましい例としては、参照極、作用極及び対極からなる電気化学測定装置により一定電圧に対する生じる電流変化量を測定可能な装置などで、具体的には、測定装置としては以下の例を挙げることができる。ポテンシオスタットなどである。   The measurement of the electrochemical signal generated by the reversible oxidation-reduction reaction of Z does not require a special device, and can be easily measured by a well-known technique in the electrochemical field. Preferable examples include an apparatus capable of measuring a current change amount generated with respect to a constant voltage by an electrochemical measurement apparatus including a reference electrode, a working electrode, and a counter electrode. Specifically, examples of the measurement apparatus include the following examples. it can. Such as a potentiostat.

上記の方法により、本発明の標識剤で標識化された特異結合性物質を用いて、標的物質を検出及び標的物質の濃度を間接的に測定することができるが、以下において標的物質の検出及び標的物質の濃度測定の例を挙げる。   According to the method described above, the specific binding substance labeled with the labeling agent of the present invention can be used to detect the target substance and indirectly measure the concentration of the target substance. An example of target concentration measurement is given below.

上記したように、本発明により標識された特異的結合性物質と、該特異結合性物質と特異的に結合する標的物質の反応には、本発明により標識された抗体タンパク質又は該抗体の抗原結合性断片を特異結合性物質とし、標的物質を抗原とする、抗原抗体反応が考えられる。抗原抗体反応を利用した生化学アッセイ法として、免疫沈降法、ウェスタンブロッティング法、プロテインチップ解析法、ELISA法、ELISPOT法等による標的物質の検出・測定が可能となる。この場合、既知の濃度で標的物質が含まれる試料を入手できるのであれば、標的物質濃度と該標識剤に光照射した時に生じる電圧の関係を表す検量線を作成することにより、分析試料中に含まれる標的物質の濃度を間接的に定量することができる。   As described above, the reaction between the specific binding substance labeled according to the present invention and the target substance that specifically binds to the specific binding substance includes the antibody protein labeled according to the present invention or the antigen binding of the antibody. An antigen-antibody reaction can be considered in which a specific fragment is a specific binding substance and a target substance is an antigen. As a biochemical assay method using an antigen-antibody reaction, a target substance can be detected and measured by an immunoprecipitation method, Western blotting method, protein chip analysis method, ELISA method, ELISPOT method or the like. In this case, if a sample containing the target substance at a known concentration can be obtained, a calibration curve representing the relationship between the target substance concentration and the voltage generated when the labeling agent is irradiated with light is prepared. The concentration of the target substance contained can be quantified indirectly.

また、例えば標的物質が細胞により刺激に応じて分泌される場合や、標的物質が分析対象となる反応系での酵素反応による生成物質である場合のように、標的物質濃度が経時的に変化するような場合は、該標識剤への光照射により瞬時に電圧変化が生じる特性を利用して経時的に標的物質濃度を定量することが可能である。   In addition, for example, when the target substance is secreted by a cell in response to a stimulus, or when the target substance is a substance generated by an enzymatic reaction in a reaction system to be analyzed, the target substance concentration changes over time. In such a case, it is possible to quantify the concentration of the target substance over time using the property that the voltage changes instantaneously when the labeling agent is irradiated with light.

さらに、クロマチン免疫沈降法等のアッセイ法と同様の原理を用いてアッセイを行なうことにより、構造X,Y及びZからなる標識剤により標識化された抗体を用いて、さらに標的物質と特異的に結合する核酸分子等の非ペプチド分子を電気化学的に検出・測定することも可能である。   Furthermore, by performing an assay using the same principle as the assay method such as chromatin immunoprecipitation, an antibody labeled with a labeling agent consisting of structures X, Y and Z is used to further specifically target the target substance. It is also possible to detect and measure non-peptide molecules such as nucleic acid molecules to bind electrochemically.

上記したように、本発明により標識された特異的結合性物質と、該特異結合性物質と特異的に結合する標的物質の反応には、本発明により標識されたタンパク質又はペプチドを特異結合性物質とし、そのタンパク質相互作用の相手を標的物質とする、特異的相互作用が考えられる。タンパク質による特異的相互作用を利用した生化学アッセイ法の例として、プルダウン・アッセイ法、ツーハイブリッド法等の試験管内、生体内(in vitro, in vivo)でのアッセイ法を挙げることができる。   As described above, in the reaction between the specific binding substance labeled according to the present invention and the target substance that specifically binds to the specific binding substance, the protein or peptide labeled according to the present invention is used as the specific binding substance. And a specific interaction with the partner of the protein interaction as a target substance is considered. Examples of biochemical assays utilizing specific interactions by proteins include in vitro and in vivo assays such as pull-down assays and two-hybrid methods.

さらに、本発明により標識された特異的結合性物質と、該特異結合性物質と特異的に結合する標的物質の反応には、例えば、本発明により標識されたDNA又はRNA断片のような核酸分子を特異結合性物質とし、該特異結合性物質と相補的塩基配列を有する核酸を標的物質とする、ハイブリダイゼーションによる特異的結合が考えられる。このようなハイブリダイゼーションによる特異的結合を利用した生化学アッセイ法として、サザンブロッティング法、ノーザンブロッティング法、DNAマイクロアレイ法等による標的物質の検出及び測定が可能となる。また、上記方法以外にもプローブとして分析試料中の標的物質とハイブリダイズさせることにより、標的物質の検出及び該標的物質濃度の測定が可能となる。この場合、既知の濃度で標的物質が含まれる試料を入手できるのであれば、標的物質濃度と該標識剤に光照射した時に生じる電圧の関係を表す検量線を作成することにより、分析試料中に含まれる標的物質の濃度を間接的に定量することができる。   Furthermore, in the reaction of the specific binding substance labeled according to the present invention and the target substance that specifically binds to the specific binding substance, for example, a nucleic acid molecule such as a DNA or RNA fragment labeled according to the present invention Specific binding by hybridization is conceivable using a specific binding substance as a target substance and a nucleic acid having a complementary base sequence to the specific binding substance as a target substance. As a biochemical assay method using specific binding by such hybridization, it becomes possible to detect and measure a target substance by Southern blotting, Northern blotting, DNA microarray method, and the like. In addition to the above method, the target substance can be detected and the target substance concentration can be measured by hybridizing with the target substance in the analysis sample as a probe. In this case, if a sample containing the target substance at a known concentration can be obtained, a calibration curve representing the relationship between the target substance concentration and the voltage generated when the labeling agent is irradiated with light is prepared. The concentration of the target substance contained can be quantified indirectly.

また、例えば標的物質が細胞により刺激に応じて転写される核酸分子等の場合や、PCR増幅などのように標的物質が分析対象となる反応系での酵素反応による生成物質である場合、又はウィルス感染や遺伝子導入実験により細胞内への標的物質の核酸濃度の変化を分析する場合、又は導入した遺伝子の転写活性を解析する場合のように、標的物質の核酸濃度が経時的に変化するような場合は、該標識剤への光照射により瞬時に電圧変化が生じる特性を利用して経時的に標的物質濃度を定量することが可能である。   In addition, for example, when the target substance is a nucleic acid molecule transcribed by a cell in response to a stimulus, or when the target substance is a substance generated by an enzymatic reaction in a reaction system to be analyzed, such as PCR amplification, or a virus The nucleic acid concentration of the target substance changes over time, such as when analyzing changes in the nucleic acid concentration of the target substance into cells by infection or gene transfer experiments, or when analyzing the transcriptional activity of the introduced gene. In this case, it is possible to quantify the concentration of the target substance over time using the characteristic that voltage changes instantaneously by light irradiation to the labeling agent.

また、標的物質が核酸分子への結合能を示すペプチドである場合には本発明の標識剤により標識化された核酸を特異結合性物質として使用し、標的物質と特異的に結合させることによって標的物質の検出及び測定が可能となる。核酸分子への結合能を示すペプチドの例として、DNA結合性転写因子や、受容体及びそのリガンド、MutSタンパク質に代表されるDNA配列のミスマッチ検出機能を持ったタンパク質、ヒストン等に代表されるクロマチン構造タンパク質などを挙げることができる。   In addition, when the target substance is a peptide exhibiting the ability to bind to a nucleic acid molecule, the nucleic acid labeled with the labeling agent of the present invention is used as a specific binding substance, and the target substance is specifically bound to the target substance. Substances can be detected and measured. Examples of peptides exhibiting the ability to bind to nucleic acid molecules include DNA-binding transcription factors, receptors and their ligands, proteins with DNA sequence mismatch detection functions typified by MutS protein, and chromatin typified by histones. Examples include structural proteins.

反対に、本発明の標識剤により核酸分子への結合能を示すペプチドを特異結合性物質として標識して、該特異結合性物質と特異的に結合する塩基配列を持つ核酸分子を標的物質として検出することも可能である。核酸分子への結合能を示すペプチドの例として、DNA結合性転写因子や、受容体及びそのリガンド、MutSタンパク質に代表されるDNA配列のミスマッチ検出機能を持ったタンパク質、ヒストン等に代表されるクロマチン構造タンパク質などを挙げることができる。   On the other hand, a peptide showing binding ability to a nucleic acid molecule is labeled as a specific binding substance with the labeling agent of the present invention, and a nucleic acid molecule having a base sequence that specifically binds to the specific binding substance is detected as a target substance. It is also possible to do. Examples of peptides exhibiting the ability to bind to nucleic acid molecules include DNA-binding transcription factors, receptors and their ligands, proteins with DNA sequence mismatch detection functions typified by MutS protein, and chromatin typified by histones. Examples include structural proteins.

下記実施例で具体的に説明するように、本願発明者は本発明の標識剤により標識した抗前立腺特抗原抗体をイムノアッセイ法に応用し、詳細な研究開発の結果、抗原抗体反応を利用した前立腺特異抗原の検査方法の開発に成功している。本発明は、光照射により標識剤が発する電気化学シグナルを検出するという測定原理を採用しており、標的物質に対し高い感受性を有している。従って、本発明の標識剤を用いた、がんの早期警戒指標である前立腺特異抗原の検査方法は少量のサンプルからの標的物質の検出を可能とするものである。また、上記検査方法はシンプルな測定原理を利用しているため、プロテイン・マイクロチップ解析法の開発へ非常に高い応用性を有していると考えられ、本発明は、より網羅的なハイスループット解析法への技術的な根幹を提供するものといえる。   As specifically described in the following examples, the present inventor applied an anti-prostate specific antigen antibody labeled with the labeling agent of the present invention to an immunoassay, and as a result of detailed research and development, the prostate using an antigen-antibody reaction was used. We have succeeded in developing a test method for specific antigens. The present invention employs the measurement principle of detecting an electrochemical signal emitted from a labeling agent by light irradiation, and has high sensitivity to a target substance. Therefore, the method for examining prostate-specific antigen, which is an early warning index for cancer, using the labeling agent of the present invention enables detection of a target substance from a small amount of sample. In addition, since the above inspection method uses a simple measurement principle, it is considered to have very high applicability to the development of protein / microchip analysis methods, and the present invention provides a more comprehensive high throughput. It can be said that it provides the technical basis for the analysis method.

さらに、本願発明者らは、本発明の標識剤により標識されたMutSタンパク質を特異結合性物質として用いた場合に、該特異結合性物質と標的物質であるK-ras遺伝子配列上のミスマッチ部位が、特異的結合による複合体を形成することを原子間力顕微鏡によりナノレベルで確認した上で、光照射により本発明の標識剤を開裂させ、Zから発生する電気化学シグナルを検出することで標的物質の検出及び定量的測定をすることに成功している。また、その検出限界の理論値は、標的物質濃度がフェムトモルのオーダーであると算出された。すなわち、MutSタンパク質を本発明の標識剤で標識したものを二本鎖核酸と反応させることにより、MutSタンパク質を、二本鎖核酸中のミスマッチ部位に特異的に結合させ、未結合のMutSタンパク質を除去した後、光照射により構造Zを遊離させ、遊離した構造Zを、その酸化還元活性を利用して電気化学的測定により測定することにより、二本鎖核酸中のミスマッチを特異的に検出することができる。本発明の標識剤を用いたDNAミスマッチ部位の検出及び定量的測定方法は、特異的結合を利用した高い正確性と、電気化学的シグナルの検出を利用した非常に高い検出感度を兼ね備えたものである。   Further, when the MutS protein labeled with the labeling agent of the present invention is used as a specific binding substance, the inventors of the present invention have a mismatch site on the K-ras gene sequence that is the specific binding substance and the target substance. After confirming the formation of a complex by specific binding at the nano level with an atomic force microscope, the labeling agent of the present invention is cleaved by light irradiation and the target is detected by detecting the electrochemical signal generated from Z. We have succeeded in detecting and quantitatively measuring substances. The theoretical value of the detection limit was calculated that the target substance concentration was on the order of femtomole. That is, by reacting a MutS protein labeled with the labeling agent of the present invention with a double-stranded nucleic acid, the MutS protein is specifically bound to a mismatch site in the double-stranded nucleic acid, and an unbound MutS protein is After removal, the structure Z is liberated by light irradiation, and the liberated structure Z is measured by electrochemical measurement using its redox activity to specifically detect mismatches in the double-stranded nucleic acid. be able to. The method of detecting and quantitatively measuring a DNA mismatch site using the labeling agent of the present invention combines high accuracy using specific binding and very high detection sensitivity using detection of an electrochemical signal. is there.

以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。もっとも、本発明は下記実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

標識剤の設計及び合成
構造XとしてN-ヒドロキシサクシイミド(NHS)基、構造Yとして2−ニトロベンジル基、構造Zとしてフェロセン基を有する下記一般式[VIII]で表される化合物を標識剤の1つの具体例として合成した。スペーサー構造にはL1に下記[A]で表す構造、L2に下記[B]で表す構造をそれぞれ用いた。下記化合物はレドックス活性を有する標識剤であり、以下において該化合物名を便宜的にKOXと称することとする。
Design and Synthesis of Labeling Agent A compound represented by the following general formula [VIII] having N-hydroxysuccinimide (NHS) group as structure X, 2-nitrobenzyl group as structure Y, and ferrocene group as structure Z Synthesized as one specific example. As the spacer structure, a structure represented by the following [A] in L 1 and a structure represented by the following [B] in L 2 were used. The following compound is a labeling agent having redox activity, and in the following, the compound name will be referred to as KOX for convenience.

Figure 2008111709
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Figure 2008111709
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Figure 2008111709

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KOX化合物は下記反応式[IX]−[XI]に示す合成スキームに従って合成された。具体的反応条件を以下に示す。まず、下記に示す1を50度で4時間クロロベンゼン中で反応させる。その後、塩酸中で反応させ3を得て、4−6の過程においては保護基をつけるためBocを反応させる。その後、電気化学活性基であるフェロセンを付加し8を得る。最終的に、NHS基を取り付けることで、最終生成物13を得る。   The KOX compound was synthesized according to the synthesis scheme shown in the following reaction formulas [IX]-[XI]. Specific reaction conditions are shown below. First, 1 shown below is reacted in chlorobenzene at 50 degrees for 4 hours. Then, it reacts in hydrochloric acid to obtain 3, and in the process of 4-6, Boc is reacted to attach a protecting group. Then, ferrocene which is an electrochemically active group is added to obtain 8. Finally, attaching the NHS group gives the final product 13.

Figure 2008111709

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Figure 2008111709
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KOX化合物の構造Xの具体例であるN-ヒドロキシサクシイミドは、タンパク質のα-アミノ基とリジン側鎖のε-アミノ基とを特異的に結合する部位であり、KOXを特異結合性物質の具体例の一つであるタンパク質と結合させることができる。   N-hydroxysuccinimide, which is a specific example of the structure X of the KOX compound, is a site that specifically binds the α-amino group of the protein and the ε-amino group of the lysine side chain, and KOX is a specific binding substance. It can be combined with a protein which is one specific example.

上記化学式2で表されるKOX化合物の構造Yの具体例である2-ニトロベンジル基は紫外線照射することで光開裂を起こす部位である。ニトロベンジル基は、ケージド化合物の光脱保護基として頻繁に使用される化学構造である。ケージド化合物とは、光分解性の保護基で生理活性分子を保護し,一時的にその活性を失わせた分子をいい、光照射により,瞬時に元の生理活性分子を出現させる機能を有する。従って、シグナル分子が機能発現するタイミング及び部位を,光照射のタイミング及び部位で制御可能であり,照射光量により発現量を調節することも原理的には可能となるため,シグナル伝達に関与する分子の時空間動態を,リアルタイムで制御することを可能とする化学構造である。   The 2-nitrobenzyl group, which is a specific example of the structure Y of the KOX compound represented by the above chemical formula 2, is a site that undergoes photocleavage when irradiated with ultraviolet rays. The nitrobenzyl group is a chemical structure frequently used as a photodeprotection group for caged compounds. A caged compound refers to a molecule in which a physiologically active molecule is protected with a photodegradable protecting group and temporarily loses its activity, and has the function of instantly appearing the original physiologically active molecule by light irradiation. Therefore, the timing and part at which the function of the signal molecule is expressed can be controlled by the timing and part of the light irradiation, and the amount of expression can be adjusted in principle by the amount of irradiation. It is a chemical structure that enables real-time control of spatiotemporal dynamics.

KOXのUV照射実験
構造Yの具体例である2-ニトロベンジル基に紫外線光照射すると、下記反応式のように光開裂を起こす。
UV irradiation experiment of KOX When 2-nitrobenzyl group, which is a specific example of structure Y, is irradiated with ultraviolet light, photocleavage occurs as shown in the following reaction formula.

Figure 2008111709
Figure 2008111709

従って、上記KOXに紫外線光を照射すると、KOXは下記反応式[XII]のように光開裂を起こす。   Therefore, when KOX is irradiated with ultraviolet light, KOX undergoes photocleavage as shown in the following reaction formula [XII].

Figure 2008111709
Figure 2008111709

KOXの紫外線照射実験は具体的には、以下の手法で行なった。暗箱中にて、紫外線レーザー(波長、350nm)を、バイアルに5mMKOXに調整した溶液に照射し、照射実験を行った。   Specifically, the UV irradiation experiment of KOX was performed by the following method. In a dark box, an ultraviolet laser (wavelength, 350 nm) was irradiated to a solution adjusted to 5 mM KOX in a vial to perform an irradiation experiment.

上記手法に従ってKOXへの紫外線照射を行なったところ、次のような結果を得た。その結果、MALDI−MSスペクトルの解析結果によって、フェロセン基とNHS基を含む基に分離されていることが、確認された。   When KOX was irradiated with ultraviolet rays according to the above method, the following results were obtained. As a result, it was confirmed by the analysis result of the MALDI-MS spectrum that the ferrocene group and the NHS group were separated.

上記KOX化合物の構造Zの具体例であるフェロセン基はレドックス活性を有する部位である。フェロセンは鉄イオン(II)とシクロペンタジエン二分子が配位結合した化合物であり、可逆性酸化還元反応を起こす代表的な有機化合物である。従って、可逆性酸化還元反応が電荷の移動を伴うことにより生じる電圧を電気化学的に測定することができる。フェロセン基の可逆的酸化還元反応及び共有電子対の共鳴状態を下記反応式[XIII]に記す。   The ferrocene group which is a specific example of the structure Z of the KOX compound is a site having redox activity. Ferrocene is a compound in which an iron ion (II) and a cyclopentadiene bimolecule are coordinated, and is a typical organic compound that causes a reversible redox reaction. Therefore, the voltage generated when the reversible redox reaction is accompanied by charge transfer can be electrochemically measured. The reversible redox reaction of the ferrocene group and the resonance state of the shared electron pair are shown in the following reaction formula [XIII].

Figure 2008111709
Figure 2008111709

ウサギ由来抗マウスIgGタンパク質の標識化
下記実施例において、ウサギ由来抗マウスIgGタンパク質を特異結合性物質の具体例として、KOXを用いて標識した。また、KOX標識化の確認実験をMALDI法質量分析実験にて行った。
Labeling of rabbit-derived anti-mouse IgG protein In the following Examples, rabbit-derived anti-mouse IgG protein was labeled with KOX as a specific binding substance. In addition, a confirmation experiment of KOX labeling was performed by a MALDI mass spectrometry experiment.

標識化に使用した実験試薬及び機器は下記の通り。
<試薬>
1M Tris-HCl pH 7.5 (和光純薬)
ADP(和光純薬)
DTT(MP Biomedicals)
Glycerol(和光純薬)
HEPES(同仁堂)
KCl(和光純薬)
MgCl2(和光純薬)
NaOH(和光純薬)
PMSF(和光純薬)
Surfactant P-20(BIACORE)
ウサギ由来抗マウスIgG(CHEMICON)
<溶媒>
DMSO(和光純薬)
<精製分離(遠心濃縮法)>
Amicon-Ultra 4(MILLIPORE)
The experimental reagents and equipment used for labeling are as follows.
<Reagent>
1M Tris-HCl pH 7.5 (Wako Pure Chemical Industries)
ADP (Wako Pure Chemical Industries)
DTT (MP Biomedicals)
Glycerol (Wako Pure Chemical Industries)
HEPES
KCl (Wako Pure Chemical Industries)
MgCl 2 (Wako Pure Chemical Industries)
NaOH (Wako Pure Chemical)
PMSF (Wako Pure Chemical Industries)
Surfactant P-20 (BIACORE)
Rabbit-derived anti-mouse IgG (CHEMICON)
<Solvent>
DMSO (Wako Pure Chemical Industries)
<Purified separation (centrifugal concentration method)>
Amicon-Ultra 4 (MILLIPORE)

ウサギ由来抗マウスIgGタンパク質の標識化は次のプロトコルに従った。第一に、抗マウスIgGを200μgとり、Amicon-Ultra 4を用いて4℃、4000rpmで抗マウスIgGが溶解しているPBS pH 7.6から10mM HEPES pH 7.9 (50mM KCl, 5mM MgCl2, 0.2mM PMSF, 1mM DTT, 10% Glycerol)へバッファー交換した。第二に、抗マウスIgG 200μg/200μLに、DMSO 4μLに溶解させたKOX 100μg溶液を加えて、同時に抗マウスIgG 200μg/200μLにDMSO 4μLを入れたものもブランクとして準備した。第三に、室温下で2時間または4時間という二通りの条件でインキュベートして、Amicon-Ultra 4を用いて、4℃、4000rpmで濃縮及び洗浄を3回行った。第四に、過剰なKOXを除去し反応を停止した。最後に、20mM Tris-HCl pH 7.6 (150mM KCl, 5mM MgCl2, 1mM DTT, 1mM ADP, 0.005% Surfactant P-20)を用い洗浄を行い、抗マウスIgG -KOX複合体を得た。 The labeling of the rabbit-derived anti-mouse IgG protein followed the following protocol. First, 200 μg of anti-mouse IgG was taken, and PBS pH 7.6 to 10 mM HEPES pH 7.9 (50 mM KCl, 5 mM MgCl 2 , 0.2 mM PMSF) in which anti-mouse IgG was dissolved at 4 ° C. and 4000 rpm using Amicon-Ultra 4 , 1 mM DTT, 10% Glycerol). Secondly, a KOX 100 μg solution dissolved in 4 μL of DMSO was added to 200 μg / 200 μL of anti-mouse IgG, and at the same time, 4 μL of DMSO was added to 200 μg / 200 μL of anti-mouse IgG was also prepared as a blank. Thirdly, the cells were incubated at room temperature under two conditions of 2 hours or 4 hours, and concentrated and washed 3 times at 4 ° C. and 4000 rpm using Amicon-Ultra 4. Fourth, the reaction was stopped by removing excess KOX. Finally, washing was performed using 20 mM Tris-HCl pH 7.6 (150 mM KCl, 5 mM MgCl 2 , 1 mM DTT, 1 mM ADP, 0.005% Surfactant P-20) to obtain an anti-mouse IgG-KOX complex.

標識化確認の質量分析実験に使用した実験試薬及び機器は下記の通り。
<試薬>
SA(TCI)
TFA(和光純薬)
<溶媒>
MeCN(和光純薬)
<測定機器>
質量分析計 (MALDI-TOF MS)
The experimental reagents and equipment used in the mass spectrometry experiment for labeling confirmation are as follows.
<Reagent>
SA (TCI)
TFA (Wako Pure Chemical Industries)
<Solvent>
MeCN (Wako Pure Chemical Industries)
<Measurement equipment>
Mass spectrometer (MALDI-TOF MS)

KOX標識化確認の質量分析実験は次のプロトコルに従い、質量分析計のイオン化法はMALDI法、質量分析部はTOF BURKER DALTONICS社のultraflexを用いた。上記、ウサギ由来抗マウスIgGタンパク質の標識化において、室温下で2時間または4時間という二通りの条件でインキュベートさせたものに対してMALDI-TOF MSを用いて抗マウスIgGタンパク質1分子に対するKOXラベル化分子数の確認を行った。マトリックスはMeCN:水=1:1, 0.1% TFA混合溶液に溶かしたSAの飽和溶液を用いた。各条件により得られたマススペクトルを図1に示す。   The mass spectrometry experiment for confirming the KOX labeling was performed according to the following protocol. The ionization method of the mass spectrometer was the MALDI method, and the mass spectrometer was an ultraflex of TOF BURKER DALTONICS. In the above-mentioned labeling of rabbit-derived anti-mouse IgG protein, KOX label for one molecule of anti-mouse IgG protein using MALDI-TOF MS for those incubated at room temperature for 2 hours or 4 hours The number of chemical molecules was confirmed. The matrix used was a saturated solution of SA dissolved in MeCN: water = 1: 1, 0.1% TFA mixed solution. The mass spectrum obtained under each condition is shown in FIG.

図1より、レドックスタグプローブ:KOXの抗体へのラベル化前後で、スペクトルが右へシフトしていることから、抗マウスIgGへもKOXがラベル化されることが確認された。   From FIG. 1, the spectrum was shifted to the right before and after the labeling of the redox tag probe: KOX to the antibody. Thus, it was confirmed that KOX was also labeled on the anti-mouse IgG.

図2は図1におけるスペクトルのピーク近傍を拡大したものであり、図2から得られるピークシフトより、KOXの分子量が633であることをふまえ、抗マウスIgG 1分子あたりに結合したKOX分子数を求めることができる。各条件におけるラベル化数の結果を下記の表2に示す。   Fig. 2 is an enlargement of the vicinity of the spectrum peak in Fig. 1. Based on the peak shift obtained from Fig. 2, the number of KOX molecules bound per molecule of anti-mouse IgG is calculated based on the fact that the molecular weight of KOX is 633. Can be sought. The results of the number of labels under each condition are shown in Table 2 below.

Figure 2008111709
Figure 2008111709

表2より1抗体あたり、ラベル化条件が室温 ( r.t. )で、2時間、4時間ではそれぞれKOXが1〜2、6〜8分子ラベル化されていることが確認できた。またラベル化時間が長くなるほど、ラベル化数が多くなることが確認された。以下にラベル化の反応機構を下記の化学式7示す。   From Table 2, it was confirmed that 1 to 2 and 6 to 8 molecules of KOX were labeled per antibody under the labeling conditions of room temperature (r.t.) for 2 hours and 4 hours, respectively. It was also confirmed that the number of labels increased as the labeling time increased. The reaction mechanism of the labeling is shown in the following chemical formula 7.

抗前立腺特異的抗原(anti-Prostate Specific Antigen: PSA)抗体(Detection-PSA)のKOX標識化
IgG抗体にKOXがラベル化されることが確認できたので、次に実際に標的物質との特異結合性を有する物質として選んだPSA抗体の標識化を行った。また、KOX標識化の確認実験をMALDI法質量分析実験にて行った。
KOX labeling of anti-prostate specific antigen (PSA) antibody (Detection-PSA)
Since it was confirmed that KOX was labeled on the IgG antibody, the PSA antibody selected as a substance actually having a specific binding property to the target substance was labeled. In addition, a confirmation experiment of KOX labeling was performed by a MALDI mass spectrometry experiment.

標識化に使用した実験試薬及び機器は下記の通り。
<試薬>
1M Tris-HCl pH 7.5 (和光純薬)
ADP(和光純薬)
DTT(MP Biomedicals)
Glycerol(和光純薬)
HEPES(同人堂)
KCl(和光純薬)
MgCl2(和光純薬)
NaOH(和光純薬)
PMSF(和光純薬)
Surfactant P-20(BIACORE)
抗PSAモノクローナル抗体(Detection-PSA) (BIODEESIGN, catalog: M86506M)
<溶媒>
DMSO(和光純薬)
<精製分離(遠心濃縮法)>
Amicon-Ultra 4(MILLIPORE)
The experimental reagents and equipment used for labeling are as follows.
<Reagent>
1M Tris-HCl pH 7.5 (Wako Pure Chemical Industries)
ADP (Wako Pure Chemical Industries)
DTT (MP Biomedicals)
Glycerol (Wako Pure Chemical Industries)
HEPES
KCl (Wako Pure Chemical Industries)
MgCl 2 (Wako Pure Chemical Industries)
NaOH (Wako Pure Chemical)
PMSF (Wako Pure Chemical Industries)
Surfactant P-20 (BIACORE)
Anti-PSA monoclonal antibody (Detection-PSA) (BIODEESIGN, catalog: M86506M)
<Solvent>
DMSO (Wako Pure Chemical Industries)
<Purified separation (centrifugal concentration method)>
Amicon-Ultra 4 (MILLIPORE)

Detection-PSAの標識化は次のプロトコルに従った。第一に、Detection-PSAを200μgとり、Amicon-Ultra 4を用いて4℃、4000rpmでDetection-PSAが溶解しているPBS pH 7.4から10mM HEPES pH 7.9 (50mM KCl, 5mM MgCl2, 0.2mM PMSF, 1mM DTT, 10% Glycerol)へバッファー交換した。第二に、Detection-PSA 200μg/200μLに、DMSO 4μLに溶解させたKOX 100μg溶液を加えて、同時にDetection-PSA 200μg/200μLにDMSO 4μLを入れたものもブランクとして準備した。第三に、室温下で2時間と4時間という二通りの条件でインキュベートして、Amicon-Ultra 4を用いて、4℃、4000rpmで濃縮・洗浄を3回行った。第四に、過剰なKOXを除去し反応を停止した。最後に、20mM Tris-HCl pH 7.6 (150mM KCl, 5mM MgCl2, 1mM DTT, 1mM ADP, 0.005% Surfactant P-20) を用い洗浄を行い、Detection-PSA -KOX複合体を得た。 The labeling of Detection-PSA followed the following protocol. First, 200 μg of Detection-PSA is taken, and PBS pH 7.4 to 10 mM HEPES pH 7.9 (50 mM KCl, 5 mM MgCl 2 , 0.2 mM PMSF) in which Detection-PSA is dissolved at 4000 rpm at 4 ° C. using Amicon-Ultra 4 , 1 mM DTT, 10% Glycerol). Secondly, a KOX 100 μg solution dissolved in DMSO 4 μL was added to Detection-PSA 200 μg / 200 μL, and at the same time, Detection-PSA 200 μg / 200 μL containing DMSO 4 μL was also prepared as a blank. Thirdly, the cells were incubated at room temperature under two conditions of 2 hours and 4 hours, and concentrated and washed 3 times at 4 ° C. and 4000 rpm using Amicon-Ultra 4. Fourth, the reaction was stopped by removing excess KOX. Finally, washing was performed using 20 mM Tris-HCl pH 7.6 (150 mM KCl, 5 mM MgCl 2 , 1 mM DTT, 1 mM ADP, 0.005% Surfactant P-20) to obtain a Detection-PSA-KOX complex.

標識化確認の質量分析実験に使用した実験試薬及び機器は下記の通り。
<試薬>
SA; sinapinic acid (TCI)
TFA; trifluor acetic acid (和光純薬)
Protein calibration standard II(BURKER DALTONICS)
<溶媒>
MeCN(和光純薬)
EtOH(和光純薬)
<測定機器>
質量分析計 (MALDI-TOF MS)
The experimental reagents and equipment used in the mass spectrometry experiment for labeling confirmation are as follows.
<Reagent>
SA; sinapinic acid (TCI)
TFA; trifluor acetic acid
Protein calibration standard II (BURKER DALTONICS)
<Solvent>
MeCN (Wako Pure Chemical Industries)
EtOH (Wako Pure Chemical Industries)
<Measurement equipment>
Mass spectrometer (MALDI-TOF MS)

KOX標識化確認の質量分析実験は次のプロトコルに従い、質量分析計のイオン化法はMALDI法、質量分析部はTOF BURKER DALTONICS社のultraflexを用いた。室温下で2時間と4時間という二通りの条件でインキュベートさせたものに対してMALDI-TOF MSを用いてラベル化数の確認を行った。マトリックスは抗マウスIgGの検出に用いていたMeCN:水=1:1, 0.1% TFA混合溶液に溶かしたシナピン酸( SA )の飽和溶液では、2価体ピークに対する1価体ピークの強度比が小さかったため、マトリックスを検討し、
SA1: SAのEtOH飽和
SA2: SAのTA飽和 (TA 2:1=0.1% TFA水:MeCN)
というSAを2種類の溶媒で飽和させたものを用いた。具体的な混晶作成の手順としては、まずSA1を1μLピペットでとり、ターゲットプレートにのせてSAの薄膜を作り、その後測定したいサンプルとSA2 0.5μLずつを等量混合させたものを薄膜上にのせて乾燥させ、測定を行った。測定の際に、キャリブレーションとしてProtein calibration standard IIを外部標準として用いて行った。
The mass spectrometry experiment for confirming the KOX labeling was performed according to the following protocol. The ionization method of the mass spectrometer was the MALDI method, and the mass spectrometer was an ultraflex of TOF BURKER DALTONICS. The number of labels was confirmed using MALDI-TOF MS for those incubated at room temperature for 2 hours and 4 hours. In the saturated solution of sinapinic acid (SA) dissolved in MeCN: water = 1: 1, 0.1% TFA mixed solution used for detection of anti-mouse IgG, the matrix had a ratio of the intensity of the monovalent peak to the divalent peak. Because it was small, I examined the matrix,
SA1: SA EtOH saturation
SA2: SA TA saturation (TA 2: 1 = 0.1% TFA water: MeCN)
The SA was saturated with two types of solvents. As a specific procedure for preparing a mixed crystal, first take 1 μL of SA1 with a pipette, place it on the target plate to make a thin film of SA, then mix the sample to be measured and 0.5 μL of SA2 in equal amounts on the thin film. It was then dried and measured. During the measurement, Protein calibration standard II was used as an external standard for calibration.

上記キャリブレーションの結果、得られた分子量既知のキャリブレーションのスペクトルピーク値を外部標準として補正し、実際の測定を行った。実際の測定結果として得られたスペクトルを図3、4に示す。   As a result of the calibration, the obtained spectrum peak value of calibration with a known molecular weight was corrected as an external standard, and actual measurement was performed. The spectrum obtained as an actual measurement result is shown in FIGS.

図5は図3、4におけるスペクトル近傍を拡大したものであり、これによりラベル化前後でピークのシフトが確認された。また得られたスペクトルのピークより、各ラベル化条件での結果を表3に示す。   FIG. 5 is an enlarged view of the vicinity of the spectrum in FIGS. 3 and 4, which confirmed a peak shift before and after labeling. Table 3 shows the results under each labeling condition based on the peak of the spectrum obtained.

Figure 2008111709
Figure 2008111709

表3より、ラベル化時間が2時間ではPSA 1抗体に対して、KOX 2.4分子、ラベル化時間4時間ではPSA 1抗体に対して、KOX 3.3分子がラベル化されたことが確認できた。また、ラベル化時間が長いほど、KOXラベル化数が多い結果となった。KOXラベル化数が多くなればなるほど、PSA 1抗体あたりに付いたフェロセン量が多くなるため、微量のPSA抗原でも高感度にPSAを検出することが可能である。   From Table 3, it was confirmed that the KOX 2.4 molecule was labeled against the PSA 1 antibody at a labeling time of 2 hours, and the KOX 3.3 molecule was labeled against the PSA 1 antibody at a labeling time of 4 hours. In addition, the longer the labeling time, the greater the number of KOX labels. As the number of KOX labels increases, the amount of ferrocene attached per PSA antibody increases, so that it is possible to detect PSA with high sensitivity even with a small amount of PSA antigen.

SPR法によるDetection-PSA抗体の抗原結合力の確認実験
KOXをラベル化したDetection-PSAが、Detection-PSA−KOX複合体の状態でも、抗原抗体反応を起こす能力を保持しているかどうかを確認するために、SPR法を用いてPSA抗原への、KOXラベル化Detection-PSA抗体の結合量を測定した。
Confirmation experiment of detection-PSA antibody antigen binding by SPR method
In order to confirm whether Detection-PSA labeled with KOX retains the ability to cause an antigen-antibody reaction even in the state of Detection-PSA-KOX complex, The binding amount of the labeled Detection-PSA antibody was measured.

SPR法によるDetection-PSA抗体の抗原結合力の確認実験に使用した試薬及び機器は下記の通り。
<試薬>
1M Tris-HCl pH 7.5 (和光純薬)
ADP (和光純薬)
DTT (和光純薬)
KCl (和光純薬)
MgCl2 (和光純薬)
Surfactant P-20 (BIACORE)
Sensor Chip SA (BIACORE)
<ランニングバッファー>
20mM Tris-HCl pH7.6 (150mM KCl, 5mM MgCl2, 1mM DTT, 1mM ADP, 0.005% Surfactant P-20 を含む)
<測定機器>
Biacore 2000 (BIACORE)
The reagents and equipment used in the confirmation experiment of the antigen-binding ability of Detection-PSA antibody by the SPR method are as follows.
<Reagent>
1M Tris-HCl pH 7.5 (Wako Pure Chemical Industries)
ADP (Wako Pure Chemical Industries)
DTT (Wako Pure Chemical Industries)
KCl (Wako Pure Chemical)
MgCl 2 (Wako Pure Chemical Industries)
Surfactant P-20 (BIACORE)
Sensor Chip SA (BIACORE)
<Running buffer>
20mM Tris-HCl pH7.6 (including 150mM KCl, 5mM MgCl2, 1mM DTT, 1mM ADP, 0.005% Surfactant P-20)
<Measurement equipment>
Biacore 2000 (BIACORE)

実験は次のプロトコルに従い、測定には[0058]で示したプロトコルに基づいてラベル化したDetection-PSA抗体を用いた。第一に、ストレプトアビジン修飾SAセンサーチップにビオチン化Capture-PSA抗体をフローし、固定化した。第二に、PSA抗原をフローし、抗原抗体反応を起こさせた。最後に、ラベル化条件を変えたKOXラベル化Detection-PSA抗体をフローし、さらに抗原抗体反応を起こさせ、Detection-PSA抗体の結合量を算出した。   The experiment was performed according to the following protocol, and for the measurement, Detection-PSA antibody labeled based on the protocol shown in [0058] was used. First, biotinylated Capture-PSA antibody was flowed and immobilized on a streptavidin-modified SA sensor chip. Second, PSA antigen was flowed to cause an antigen-antibody reaction. Finally, the KOX-labeled Detection-PSA antibody with different labeling conditions was flowed to further cause an antigen-antibody reaction, and the binding amount of the Detection-PSA antibody was calculated.

図6は上記SPR法による実験から得られたセンサグラムを示すが、該センサグラムから、PSA抗原に結合したKOXラベル化Detection-PSA抗体量を算出した結果を表4に示す。RU値は1000秒の時の値をとった。この時、抗体結合量は、1000RUがセンサーチップ表面でのタンパク質1ng/ mm2の質量変化に相当することから求めた。 FIG. 6 shows a sensorgram obtained from the experiment by the SPR method, and Table 4 shows the result of calculating the amount of KOX-labeled Detection-PSA antibody bound to the PSA antigen from the sensorgram. The RU value was taken at 1000 seconds. At this time, the antibody binding amount was determined from 1000 RU corresponding to a mass change of 1 ng / mm 2 of protein on the sensor chip surface.

Figure 2008111709
Figure 2008111709

図6及び表4に示されるとおり、ラベル化Detection-PSA抗体とラベル化していないDetection-PSA抗体とを比較すると、ラベル化していないDetection-PSA抗体の方がPSA抗原とよく結合していることが分かる。ラベル化していないDetection-PSA抗体に比べ、4hラベル化抗体は、44.6%の活性維持率となっている。RU値568.0という値からは、KOXラベル化Detection-PSA抗体が、抗体としての能力を十分保持しており、標的物質の検出及び濃度測定に支障はないと考えられる。従って、KOXによるラベル化を受けても、Detection-PSA抗体は抗体としての活性を維持していることが確認された。   As shown in FIG. 6 and Table 4, when comparing the labeled Detection-PSA antibody with the unlabeled Detection-PSA antibody, the unlabeled Detection-PSA antibody binds better to the PSA antigen. I understand. Compared to the unlabeled Detection-PSA antibody, the 4h-labeled antibody has an activity maintenance rate of 44.6%. From the value of RU value 568.0, it is considered that the KOX-labeled Detection-PSA antibody has sufficient ability as an antibody, and there is no problem in the detection and concentration measurement of the target substance. Therefore, it was confirmed that the detection-PSA antibody maintained its activity as an antibody even after being labeled with KOX.

KOXラベル化Detection-PSA抗体を用いたPSA抗原の電気化学検出
KOXラベル化Detection-PSA抗体に紫外線を照射することにより、実際に標的物質であるPSA抗原を検出することの確認実験を行なった。
Electrochemical detection of PSA antigen using KOX labeled Detection-PSA antibody
A confirmation experiment was performed to actually detect the PSA antigen as the target substance by irradiating the KOX-labeled Detection-PSA antibody with ultraviolet light.

PSA抗原の検出確認実験に使用した試薬と機器は下記の通り。
<試薬>
1 M Tris-HCl pH 7.5 (和光純薬)
ADP (和光純薬)
BSA (和光純薬)
EDTA (同人堂)
MagnaBindTM Streptavidin Beads (PIERCE)
MgCl2 (和光純薬)
NaCl (和光純薬)
PBS (NIPPON GENE)
Triton-X100 (和光純薬)
Biotin labeling Kit (同人堂)
<紫外線光源>
LIGHTNINGCURE L8868 (浜松ホトニクス)
<電極>
参照極:Ag|AgCl電極
作用極:グラッシ−カーボン電極 直径1.0 mm
対極 :白金電極
(BAS社製)
The reagents and equipment used in the PSA antigen detection confirmation experiment are as follows.
<Reagent>
1 M Tris-HCl pH 7.5 (Wako Pure Chemical Industries)
ADP (Wako Pure Chemical Industries)
BSA (Wako Pure Chemical Industries)
EDTA
MagnaBindTM Streptavidin Beads (PIERCE)
MgCl 2 (Wako Pure Chemical Industries)
NaCl (Wako Pure Chemical Industries)
PBS (NIPPON GENE)
Triton-X100 (Wako Pure Chemical Industries)
Biotin labeling Kit (Dojindo)
<Ultraviolet light source>
LIGHTNINGCURE L8868 (Hamamatsu Photonics)
<Electrode>
Reference electrode: Ag | AgCl electrode
Working electrode: Glass-carbon electrode, diameter 1.0 mm
Counter electrode: Platinum electrode (manufactured by BAS)

Capture-PSAをビオチン化し、188μg/Tris-HCl pH 7.8 200μL濃度のCapture-PSAを得た。また紫外線光源のランプは水銀キセノンランプ、紫外線照射強度は365 nmにおいて平均3500 mW/cm2である。光量(Intensity)は50%で実験を行った。PSA抗原検出実験は次のプロトコルに従って行った。第一に、ストレプトアビジン磁性ビーズ50μL(1mg)を1.5mLチューブに入れ、磁気スタンドで1分間静置後、上清を除去した。第二に、ビーズを20mM Tris-HCl pH 7.8 (1.0M NaCl, 1mM EDTA, 0.02% Triton-X100)で3回洗浄した後に、ビオチン化Capture-PSA 5μg/100μLを加え、室温で30分間インキュベートさせ、磁気スタンドに1分間静置後、上清を除去し、10mM Tris-HCl pH 8.0 (1mM EDTA, 1M NaCl, 0.1% Triton X-100)で2回洗浄した。第三に、Capture-PSAを固定化したビーズ表面への非特異吸着を防ぐために、2% BSA/PBSバッファーで4℃、overnightでブロッキングした。第四に、PSA抗原200μL入れて、37℃で2h放置後、上清を除去した後に、10mM Tris-HCl pH 8.0 (1mM EDTA, 1M NaCl, 0.1% Triton X-100)で2回洗浄した。第五に、Detection-PSA-KOX複合体200μg/100μLを作用させ、37℃で1.5hインキュベートさせた。第六に、1時間後、磁気スタンドで過剰なKOXを除去した。20mM Tris-HCl pH 7.6 (150mM KCl, 5mM MgCl2, 1mM DTT, 1mM ADP, 0.005% Surfactant P-20)を用いて5回洗浄した。最後に、紫外線を180秒照射後、光開裂を起こし、遊離したフェロセン部位をCVで測定した。 Capture-PSA was biotinylated to obtain Capture-PSA at a concentration of 188 μg / Tris-HCl pH 7.8 200 μL. The lamp of the UV light source is a mercury xenon lamp, and the UV irradiation intensity is 3500 mW / cm 2 on average at 365 nm. The experiment was conducted at an intensity of 50%. The PSA antigen detection experiment was performed according to the following protocol. First, 50 μL (1 mg) of streptavidin magnetic beads was placed in a 1.5 mL tube, allowed to stand for 1 minute on a magnetic stand, and then the supernatant was removed. Second, after washing the beads 3 times with 20 mM Tris-HCl pH 7.8 (1.0 M NaCl, 1 mM EDTA, 0.02% Triton-X100), add 5 μg / 100 μL of biotinylated Capture-PSA and incubate for 30 minutes at room temperature. After standing for 1 minute on a magnetic stand, the supernatant was removed and washed twice with 10 mM Tris-HCl pH 8.0 (1 mM EDTA, 1 M NaCl, 0.1% Triton X-100). Thirdly, in order to prevent non-specific adsorption to the surface of the beads on which Capture-PSA was immobilized, blocking was performed with 2% BSA / PBS buffer at 4 ° C. overnight. Fourth, 200 μL of PSA antigen was added and allowed to stand at 37 ° C. for 2 hours. After removing the supernatant, the plate was washed twice with 10 mM Tris-HCl pH 8.0 (1 mM EDTA, 1 M NaCl, 0.1% Triton X-100). Fifth, 200 μg / 100 μL of Detection-PSA-KOX complex was allowed to act and incubated at 37 ° C. for 1.5 h. Sixth, after 1 hour, excess KOX was removed with a magnetic stand. Washing was performed 5 times using 20 mM Tris-HCl pH 7.6 (150 mM KCl, 5 mM MgCl 2 , 1 mM DTT, 1 mM ADP, 0.005% Surfactant P-20). Finally, after UV irradiation for 180 seconds, photocleavage occurred, and the released ferrocene site was measured by CV.

図7はUV照射前後で上清150μLを微小セルにとり、CVで測定した結果を示すものであるが、光開裂前後でフェロセンのピークが現れたことから、電気化学的にPSA抗原が検出できたといえる。また、PSA抗原濃度 590nM(17.7μg/ml)で約0.8μAの応答が得られた。CVではpAまで測ることができることから、理論的には59fM(1.77pg/ml)まで検出可能であるといえる。   FIG. 7 shows the results of measuring 150 μL of the supernatant in a microcell before and after UV irradiation and measuring with CV. Since the ferrocene peak appeared before and after photocleavage, the PSA antigen was detected electrochemically. I can say that. A response of about 0.8 μA was obtained at a PSA antigen concentration of 590 nM (17.7 μg / ml). Since CV can measure up to pA, it can theoretically be detected up to 59 fM (1.77 pg / ml).

標的物質濃度と電気化学シグナル強度の相関関係の検証
上記したプロトコルに従い、標的物質のPSA抗原濃度を0, 88.5, 885 ng/mLと異なるレベルに定めて、それぞれ電気化学検出を行った。この結果を図8に示す。
Verification of correlation between target substance concentration and electrochemical signal intensity According to the protocol described above, the PSA antigen concentration of the target substance was set to a level different from 0, 88.5, and 885 ng / mL, and electrochemical detection was performed. The result is shown in FIG.

図8から明らかなように、PSA抗原濃度の増加に伴い、フェロセンの酸化電位; 596mV vs. Ag|AgClにおいて明瞭なピーク電流の増加が観察された。このことより、PSA抗原を間接的にレドックス活性標識剤を用いて電気化学検出できたと言える。また、PSA抗原濃度の増加とピーク電流の増加に明瞭な相関関係が認められるので、本発明のレドックス活性標識剤を用いて検量線との併用等の周知の手法により電気化学的に標的物質濃度を間接的に定量できることができるといえる。   As is clear from FIG. 8, with the increase of the PSA antigen concentration, a clear increase in peak current was observed at the oxidation potential of ferrocene: 596 mV vs. Ag | AgCl. From this, it can be said that the PSA antigen could be electrochemically detected indirectly using a redox activity labeling agent. In addition, since there is a clear correlation between an increase in PSA antigen concentration and an increase in peak current, the target substance concentration can be electrochemically detected by a well-known technique such as combined use with a calibration curve using the redox active labeling agent of the present invention. Can be quantified indirectly.

MutSタンパク質のKOX標識化及びKOX標識化MutSタンパク質の質量分析
以下の手法でMutSタンパク質のKOX標識化を行なった。
MutSタンパク質のKOX標識化は、PBS緩衝溶液中にてMutSタンパク質とKOXをバイアル中に共存させ、室温にて反応させることで標識化を行った。
KOX labeling of MutS protein and mass spectrometry of KOX labeled MutS protein KUT labeling of MutS protein was carried out by the following method.
MutS protein was labeled by KOX labeling by allowing the MutS protein and KOX to coexist in a vial in a PBS buffer solution and reacting at room temperature.

次に以下の手法によりKOX標識化MutSタンパク質の質量分析を行い、Mutsタンパク質へのKOX結合を確認した。MALDI−MSスペクトルにて、KOX分の約2分子分の質量スペクトルシフトを確認することで行った。   Next, mass spectrometry of the KOX-labeled MutS protein was performed by the following method to confirm KOX binding to the Muts protein. This was carried out by confirming a mass spectrum shift of about two molecules of KOX in the MALDI-MS spectrum.

MutS-KOX複合体の酵素活性の検証
以下の手法により、KOX標識化によるMutSタンパク質の酵素活性への影響を検証した。酵素活性の測定はSPR(表面プラズモンレゾナンス法)を用いて検証をおこなった。基板上に、DNAのミスマッチハイブリダイゼイションを起こした状態で固定し、フローにてMutS−KOXを、基板にフローした。その結果、SPRシグナルの上昇応答を取得することができ、相互作用を確認することができた。
Verification of enzyme activity of MutS-KOX complex The effect of MutS protein on the enzyme activity of MutS protein was verified by the following method. The enzyme activity was measured using SPR (Surface Plasmon Resonance Method). The DNA was immobilized on a substrate in a state of mismatch hybridization of DNA, and MutS-KOX was flowed to the substrate by a flow. As a result, an increase response of the SPR signal could be obtained, and the interaction could be confirmed.

MutS-KOX複合体とDNAの相互作用
以下に述べる具体的手法で、MutS-KOX複合体と標的DNAとの相互作用の検証を行なった。相互作用の測定はSPR(表面プラズモンレゾナンス法)を用いて検証をおこなった。基板上に、DNAのミスマッチハイブリダイゼイションを起こした状態で固定し、フローにてMutS−KOXを、基板にフローした。その結果、SPRシグナルの上昇応答を取得することができ、相互作用を確認することができた。
Mutation between MutS-KOX complex and DNA The interaction between MutS-KOX complex and target DNA was verified by the specific method described below. The interaction was verified using SPR (Surface Plasmon Resonance Method). The DNA was immobilized on a substrate in a state of mismatch hybridization of DNA, and MutS-KOX was flowed to the substrate by a flow. As a result, an increase response of the SPR signal could be obtained, and the interaction could be confirmed.

MutS-KOX複合体を用いたミスマッチDNA検出実験
以下の手法を用いて、MutS-KOX複合体によるミスマッチDNAの検出実験を行なった。
バイアル中に相互作用させたMutS-KOX複合体を含む溶液に、UVを照射し、標的DNAに相互作用した分だけを開列させることで、選択的に標的DNAの反応量だけを分離した。その後、反応溶液上澄み液を、電気化学電極を挿入したバイアルに移し、電位印加することで、フェロセンの酸化電位にてその電流応答を確認することで、ミスマッチDNA検出を行った。
Mismatch DNA Detection Experiment Using MutS-KOX Complex Mismatch DNA detection experiment using MutS-KOX complex was performed using the following method.
The solution containing the MutS-KOX complex interacted in the vial was irradiated with UV, and only the amount interacting with the target DNA was opened to selectively separate only the reaction amount of the target DNA. Thereafter, the supernatant of the reaction solution was transferred to a vial in which an electrochemical electrode was inserted, and the potential response was confirmed by ferrocene oxidation potential by applying a potential to detect mismatched DNA.

マウスIgGタンパク質とKOX標識剤の結合を確認するための質量分析結果を示す図である。It is a figure which shows the mass spectrometry result for confirming the coupling | bonding of mouse | mouth IgG protein and a KOX labeling agent. 図1のマススペクトルのピーク近傍を拡大した図である。It is the figure which expanded the peak vicinity of the mass spectrum of FIG. 室温、2時間のインキュベーション条件下での、Detection-PSAとKOX標識剤の結合を確認するための質量分析結果を示す図である。It is a figure which shows the mass-spectrometry result for confirming the coupling | bonding of Detection-PSA and a KOX label | marker under incubation conditions at room temperature for 2 hours. 室温、4時間のインキュベーション条件下での、Detection-PSAとKOX標識剤の結合を確認するための質量分析結果を示す図である。It is a figure which shows the mass-spectrometry result for confirming the coupling | bonding of Detection-PSA and a KOX label | marker under incubation conditions of room temperature and 4 hours. 図3及び図4のマススペクトルのピーク近傍を拡大した図である。FIG. 5 is an enlarged view of the vicinity of the peak of the mass spectrum of FIGS. 3 and 4. KOX標識化Detection-PSAとPSA特異的抗原間結合のSPR法解析センサグラムを示す。An SPR analysis sensorgram of the binding between KOX-labeled Detection-PSA and PSA-specific antigen is shown. KOX標識化Detection-PSAとPSA特異的抗原の反応により生じた電流の電気化学的検出を示すグラフを示す。The graph which shows the electrochemical detection of the electric current produced by reaction of KOX labeled Detection-PSA and a PSA specific antigen is shown. PSA特異的抗原濃度の増加とKOX標識化Detection-PSAの反応により生じた電流の増加についての相関関係を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation about the increase in the electric current produced by the reaction of the increase in a PSA specific antigen concentration, and the reaction of KOX labeling Detection-PSA.

Claims (10)

下記一般式[I]
Figure 2008111709
(ただし、式中、Xは、他の官能基に共有結合可能な構造、Yは、光照射により開裂可能な構造、Zは、電気化学的に測定可能な酸化還元活性を有する構造を示し、L1及びL2は存在していても、存在しなくてもよく、存在する場合には、L1は構造XとYを共有結合で連結する任意のスペーサー構造を示し、L2は構造YとZを共有結合で連結する任意のスペーサー構造を示す)
で表される構造を有する標識剤。
The following general formula [I]
Figure 2008111709
(Wherein, X represents a structure that can be covalently bonded to another functional group, Y represents a structure that can be cleaved by light irradiation, Z represents a structure having electrochemically measurable redox activity, L 1 and L 2 may or may not be present; if present, L 1 represents any spacer structure that covalently connects structures X and Y, and L 2 represents structure Y Any spacer structure that connects Z and Z by a covalent bond)
A labeling agent having a structure represented by:
前記一般式[I]中、Zがフェロセン、オスミウム錯体及びルテニウム錯体から成る群より選ばれる請求項1記載の標識剤。   2. The labeling agent according to claim 1, wherein, in the general formula [I], Z is selected from the group consisting of ferrocene, osmium complex, and ruthenium complex. 前記一般式[I]中、Zがフェロセンである請求項2記載の標識剤。   3. The labeling agent according to claim 2, wherein Z in the general formula [I] is ferrocene. 前記一般式[I]中、Yが2−ニトロベンジル構造から成る群より選ばれる請求項1ないし3のいずれか1項に記載の標識剤。   The labeling agent according to any one of claims 1 to 3, wherein, in the general formula [I], Y is selected from the group consisting of a 2-nitrobenzyl structure. 前記一般式[I]中、Yが2−ニトロベンジル構造である請求項4記載の標識剤。   The labeling agent according to claim 4, wherein Y in the general formula [I] has a 2-nitrobenzyl structure. 前記一般式[I]中、Xがスクシンイミド構造及びマレイミド構造から成る群より選ばれる請求項1ないし5のいずれか1項に記載の標識剤。   The labeling agent according to any one of claims 1 to 5, wherein, in the general formula [I], X is selected from the group consisting of a succinimide structure and a maleimide structure. 前記一般式[I]中、Xがスクシンイミド構造である請求項6記載の標識剤。   The labeling agent according to claim 6, wherein X in the general formula [I] has a succinimide structure. 請求項1ないし7のいずれか1項に記載の標識剤で標識した特異結合性物質を、該特異結合性物質と特異的に結合する標的物質と反応させ、該特異結合性物質と標的物質の特異的結合により形成される複合体の分離後、標的物質と結合した標識特異結合性物質を光照射して前記一般式[I]中のYを開裂させ、それによって遊離した前記一般式[I]中の構造Zを電気化学的に測定することを含む、標的物質の測定方法。   The specific binding substance labeled with the labeling agent according to any one of claims 1 to 7 is reacted with a target substance that specifically binds to the specific binding substance, and the specific binding substance and the target substance are reacted. After separation of the complex formed by specific binding, the labeled specific binding substance bound to the target substance is irradiated with light to cleave Y in the general formula [I], thereby releasing the general formula [I ] The measuring method of a target substance including measuring the structure Z in [inside]] electrochemically. 前記特異結合性物質が、抗原、抗体及びその抗原結合性断片、MutSタンパク質、レセプター及びそのリガンド、核酸及びRNAから成る群より選ばれる請求項8記載の方法。   The method according to claim 8, wherein the specific binding substance is selected from the group consisting of an antigen, an antibody and an antigen-binding fragment thereof, a MutS protein, a receptor and its ligand, a nucleic acid, and an RNA. 前記特異結合性物質が、抗原、抗体及びその抗原結合性断片並びにMutSタンパク質から成る群より選ばれる請求項9記載の方法。
The method according to claim 9, wherein the specific binding substance is selected from the group consisting of an antigen, an antibody and an antigen-binding fragment thereof, and a MutS protein.
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JP2006084216A (en) * 2004-09-14 2006-03-30 Nikon Corp Method for analyzing and recovering biomolecule

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004117376A (en) * 2000-04-28 2004-04-15 Aclara Biosciences Inc Tag library compound, composition, kit, and method of using the same
JP2006084216A (en) * 2004-09-14 2006-03-30 Nikon Corp Method for analyzing and recovering biomolecule

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