JP3097866B2 - 標識試薬を使用した結合検定法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、標識試薬を使用した結合検定法に関する。
結合検定法は、液体サンプル中の抗原の濃度を測定する
ためのイムノアッセイを含み、そしてDNA配列を含む液
体サンプル中の他の分析物の測定又は検出のために、本
発明を使用することも可能である。

本発明は、非競合的なサンドイッチ検定法、すなわ
ち、検定されるべき抗原又は他の分析物、例えば、ホル
モンを含む液体サンプルが、その分析物に特異的なその
分子上の結合部位をもつ第一結合剤（例えば、抗体）に
より接触され、これにより、その液体サンプル中の分析
物の濃度を表す第一結合剤上の結合部位のフラクション
が、その分析物により占有されるような検定法と特定の
関係をもつ。この結合部位のフラクションの占有率を、
次に、結合された分析物と又は結合された分析物により
占有された結合部位と結合することができるが非占有結
合部位とは結合することができない第二結合材料の使用
を含むバック−タイトレーション技術により測定する。
便利には、この第一結合剤を、以降、捕獲結合剤（capt
ure binding agent）といい、そしてこの第二結合材料
を、以降、顕色結合材料（developing binding materia
l）という。

非競合的検定法は、上記のバック−タイトレーション
技術が、捕獲結合剤上の結合部位についてその分析物と
競合する顕色結合材料、例えば、捕獲結合剤上の非占有
結合部位と結合することができる分析物又は他の材料の
標識変異体の使用を含むような競合的検定法から区別さ
れるべきである。但し、本発明を、このような検定にお
いて使用することもできる。それぞれの場合において
は、顕色結合材料の結合の程度は、顕色結合材料（又は
その材料及び捕獲結合剤の両方）を、例えば、蛍光標識
により標識付けすることにより、そして、捕獲結合剤に
結合した分析物の結合された標識生成物及び未知サンプ
ルの場合には顕色結合材料により放射されるシグナル強
度と、既知の分析物濃度の対応サンプルにより達成され
るシグナル強度であって一緒に投与量−応答曲線を提供
するものとを比較することにより測定される。非競合的
サンドイッチ検定法の１つのタイプは、標識された顕色
結合材料及び標識されてもよく又は標識されなくてもよ
い固定化された捕獲結合剤の使用を含む。

背景技術 非競合的サンドイッチ・イムノアッセイが、一般的
に、より慣用の競合的イムノアッセイよりも高い感度を
示すことは、目下、よく認識されている。このより高い
感度についての広く受け入れられた説明は、固定化捕獲
結合剤（普通には固体支持体上に配置された抗体）の、
そして標識された顕色結合材料（これもしばしば抗体）
の両方の比較的大量の使用にある。大量の抗体、特に捕
獲抗体の使用により、分析物と捕獲抗体との間の反応速
度が増加し、質量作用の法則に従って、より大量の分析
物が、いずれかの特定の時間間隔内で固相捕獲抗体上に
捕獲されるということを意味している。したがって、大
量の捕獲抗体の使用は、非常に高い感度と比較的短いイ
ンキュベーション時間とを組み合わせる非競合的イムノ
アッセイの顕色に不可欠なものとして一般的に了解され
ている。（例えば、Hay et al.“American Thyroid Ass
ociation Assesment of Current Free Thyroid Hormone
and Clinical Assays"in Clinical Chemistry,Vol 37,
No.11,（1991）at pages 2002−2008を参照のこと。）
このアプローチは、しかしながら、欠点を担持してい
る。例えば、それは、不足することができ、そして製造
にコストがかかる抗体のかなりの消費を意味する。ま
た、それは、捕獲抗体がその上に沈着するところの固体
支持体の全表面積を最大化するための様々な戦略の使用
を含んでいる。例えば、細孔性ガラス微小球であって、
その細孔が抗体付着のために利用されることができる表
面積をかなり増加させるようなものが、サンドイッチ検
定装置内の固体支持体として使用されてきた。

Roger Ekinsは、先に、例えば、WO−84/01031、WO−8
8/01058及びWO−89/01157中で、この一般的な理解が誤
りであり、そして特定の状況においては、未知サンプル
及び分析物を含む標準サンプルが、その分析物の有意で
ないフラクションのみが捕獲結合剤に結合するようにな
るような少量の捕獲結合剤によりそれぞれ接触されると
き、先に述べた条件下で達成されるよりもさらに高い感
度をもつ検定法が開発されることができるということを
論じていた。（この有意でないフラクションは、そのサ
ンプル中の分析物の全量の、普通には５％未満、そして
理想的には１−２％以下であり、サンプル及び試薬操作
の精度における限界、シグナル測定、標準化、温度変化
等により、その測定手順の他の場所の中に不可避なもの
として導入された分析物の測定における誤差が、一般的
には、そのサンプル中の分析物の10％のオーダーを有す
るが、ときどき、10％ほどまでの分析物のより高いフラ
クションの結合が正確な測定があまり重要でないときに
は許容されることができる、というこに留意のこと。）
分析物の全量の有意でないフラクションが結合されるよ
うになるときにだけ、捕獲結合剤上の結合部位のフラク
ション占有率Ｆは、以下の式 ｛式中、Ｋは、平衡において測定した分析物についての
捕獲結合剤のアフィニティー定数であり、そして所定の
温度及び他の所定の条件において一定である。｝によ
り、（熱力学平衡において）そのサンプル中の分析物の
濃度［Ａ］と関係する。熱力学的平衡に達する前も、上
記の式は、だいたい適用でき（但し、そのサンプル中の
分析物の有意でないフラクションがフラクション占有率
の測定の時において捕獲結合剤に結合するようになって
おり、その後に、より高い、有意な量が結合されるよう
になるかどうかにかかわらず、例えば、その時までに、
平衡が達成されるような場合に限る。）、このような状
況において、式中のＫが測定時における分析物について
の捕獲結合剤の明らかなアフィニティー定数であるとい
う変更にのみ従属している。

また、Roger Ekins in WO−89/01157等により、１以
上のマイクロスポットであって例えば、1mm²未満の直径
をもつものの形態において固体支持体上にスポットされ
た捕獲結合剤を使用し、1ml以下のオーダーのサンプル
容量を使用するような技術を行うことが提案されてい
る。

しかしながら、上記のような装置により、十分に強力
であるが感度のあるシグナルを与えることができる標識
を提供するための問題が生じることができる。また、非
常に少量の固相捕獲結合剤の使用が内因的に長いインキ
ュベーション時間を必要としなけらばならず、そして低
い感度の検定を生じさせるという理由で、マイクロスポ
ット（microspot）検定フォーマットを使用して達成可
能な感度に関して、疑いが表明された。

発明の要約 我々は、今般、上記のような系において、その標識付
け系として、マーカー、好ましくは蛍光標識を担持する
ミクロン又は好ましくはサブ−ミクロン・サイズの微小
球を使用することにより、非常に良好な結果が得られる
ことができるということを発見した。顕色結合材料単独
のための又は顕色結合材料と捕獲結合剤の両方のための
上記のような標識の使用と、マイクロスポットの形態に
おける固体支持体上の高い表面密度において配置された
非常に少量の捕獲結合剤とを組み合わせることにより、
比較的多量の捕獲結合剤に頼っている従来のサンドイッ
チ装置のものよりも、同程度に速く行え又はさらに速く
行え、そしてこれに匹敵する感度を又は事実上さらに優
れている、非競合的検定装置を、改良することができ
る。高感度検定法の設計に対する最近受け入れられてい
る見解に反し、そして全体として予測されていない、こ
の決定時な発見は、異例の高い感度を有し一方ほんの比
較的短いインキュベーション及び測定時間を必要とす
る、様々な優れた小型化された診断装置の開発の基礎を
潜在的に作り出す。

もちろん、非常に少量の捕獲結合剤を同様に使用する
競合的検定装置内での標識付け目的のために微小球を使
用することもできるが、のような装置内では、感度につ
いての限界が、事実上、その標識の比活性であることが
できず、そしてその微小球の使用を原因とする感度にお
ける対応した又は実質的な増加は、それ故に、必ずし
も、達成され又はさらに期待されないであろう。但し、
速さにおける増加は、期待されることができる。

本発明は従えば、液体サンプル中の分析物の濃度が標
準サンプルから計算された投与量−応答曲線による比較
により測定され、分析物に特異的な部位をもつ捕獲結合
剤及び結合された分析物と又はその結合された分析物に
より占有された捕獲結合剤上の結合部位と又はその捕獲
結合剤上の占有されていない残りの結合部位と結合する
ことができる顕色結合材料を使用し、この捕獲結合剤
が、そのサンプル中の分析物の有意でないフラクション
のみがその捕獲結合剤に結合されるようになるような量
で使用され、そして標識が顕色結合材料に関連した検定
中で使用され、これによりその標識と関連したシグナル
強度がその分析物による捕獲結合剤上の結合部位のフラ
クション占有率を表すような、結合検定方法が提供さ
れ、この方法においては、５μｍ未満のサイズをもち、
そしてマーカー、好ましくは蛍光標識を担持する微小球
がその標識として使用される。

（以下に記載する）他の態様において、本発明は、結
合検定法において使用されるキットを、また、液体サン
プル中に一本鎖DNA配列を含んで成る分析物の検出又は
測定のための結合検定法を提供する。

詳細な開示 ミクロン及びサブミクロン・サイズの蛍光微小球は、
凡そ1982年以降に公知であり、そして多くの源、例え
ば、Seradyn Inc.から、又はMolecular Probes Inc.か
ら、登録商標FluoSpheresの下で、商業的に入手可能で
ある。好適な微小球は、一般的に、５、μｍ未満の、そ
して好ましくは、１μｍ以下の、より好ましくは、0.01
〜0.5μｍのオーダーの、直径をもっており、そしてす
べてが同一の標準サイズを本質的に有する球を使用する
ことが好ましい。この微小球は、いずれかの好適な又は
便利な不活性材料、例えば、ポリマー・ラテックス、例
えば、ポリスチレン・ラテックスから作られることがで
き、これは、所望により、その表面上に、負電荷の基、
例えば、スルフェート、カルボキシル若しくはカルボキ
シレート−修飾基又は正電荷の基、例えば、アミジン基
のいずれかを提供される。その球の表面上の上記の電荷
基の存在は、多種多様の蛋白、例えば、IgG、アビジン
／ストレプトアビジン及びBSAが、必要なときに、様々
な表面密度においてその球の表面に受動的に吸着され又
は共有結合により結合されるこを可能にする。

この微小球は、様々なタイプのマーカー、例えば、放
射性、化学発光性又は酵素の標識を担持することができ
るけれども、それらは、好ましくは、蛍光標識を担持す
る。この蛍光及び放射性標識は、好ましくは、その微小
球内に含まれ、そこでは、それらは、外側の影響力から
遮蔽されるが、それらは（そして上記の酵素及び化学発
光標識が一般的であろう）、その球の表面上に存在する
ことができる。それぞれの微小球は、望ましくは、標識
として多数の蛍光染料を、例えば、１μｍ直径球におい
ては10百万まで、より小さな球（例えば、100又は1,000
〜100,000又は１百万）においてはより少ない数で、非
常に小さな球においては約10まで減少して、含む。この
蛍光染料分子は、標準的なフィルター・セットに匹敵す
る適当なカラー・レンジ（励起及び減衰波長）の蛍光、
例えば、黄色／緑色、オレンジ色又は赤色を提供するた
めに、選ばれることができ、又は特注のフィルター・セ
ットを使用することができる。蛍光染料は、クマリン
（coumarin）、フルオレセイン（fluorescein）、ロー
ダミン（rhodamine）及びテキサス・レッド（Texas Re
d）を含む。この蛍光染料分子は、それにより放射され
るシグナル強度が背景妨害が消失した後に公知の時間−
分解蛍光技術により測定されることができるような長い
蛍光時間をもつもの、例えば、ランタニド・キレート及
びクリプタート（cryptates）であることができる。非
水性媒質中でのみ蛍光を発する染料を使用することがで
きる。この微小球における使用のために好ましい蛍光染
料は、その微小球の内部へのそれらの取り込みを容易に
するための油溶解性の染料である。黄色／緑色、オレン
ジ色及び赤のFluoSpheresであって、それぞれ、488、56
8及び647nmにおけるクリプトン／アルゴン混合ガス・レ
ーザー線により非常に効率よく励起されるものが、目
下、好ましい。

顕色結合材料のための又は捕獲結合剤及び顕色結合材
料のための標識としての使用において、本発明の検定装
置内では、微小球は、発色結合材料、又は“ユニバーサ
ル・マーカー（universal marker）”試薬として使用す
ることができるアビジンをもち、そしてすべてのビオチ
ン化された結合材料を結合させることができ、又はこの
場合のような捕獲結合剤は、その球の表面上に物理的に
吸着されることができる。しかしながら、より便利に
は、適当な表面−修飾微小球を選択し、そしてその顕色
結合材料（例えば、抗体）又は捕獲結合剤（例えば、抗
体）を、連結基を通してか又は直接にかのいずれかでそ
れらに共有結合により結合させる。それは、例えば、カ
ルボジイミド活性化により提供される。したがって、例
えば、微小球と結合材料とを結合させるために、結合材
料は、疎水性のスルフェート−修飾微小球上に吸着さ
れ、又はアルデヒド−修飾又はカルボキシレート−修飾
親水性微小球に共有結合により結合されることができ
る。後者は、水溶性カルボジイミドを介してのものであ
る。捕獲結合剤と顕色結合材料の両方が、蛍光微小球に
より標識されるときは、もちろん、異なる染料が、２セ
ットの微小球において使用されるであろうし、そして次
に、そのシグナル強度比を、WO 88/01058中のような比
較のために、測定しそして使用することができる。

それ故、顕色結合材料の１分子又はユニットが多数の
蛍光染料分子又はかなりの数の他の標識分子を原因とす
るシグナルを生じさせるという意味において、蛍光染料
の多数の分子を含む微小球が、（他のタイプの標識、例
えば、放射性又は化学発光標識の幾つかの分子を含み又
は担持する微小球がそうするように）増幅装置を提供す
ることは、明らかであろう。したがって、このような増
幅装置は、例えば、非常に少量の捕獲結合剤だけが使用
され、そしてこれ故、顕色結合剤の量も非常に少ないと
きに、検定感度における制御要素がシグナルの大きさで
あるような、これらの検定手順の感度を、非常に増加さ
せることができる。

この微小球は、固定化材料、普通には捕獲結合剤（捕
獲抗体）が、1mm²から100μm²以下までの面積をもつ、
例えば、直径0.01−1mmの、１以上のマイクロスポット
の形態の固体支持体上に吸着されるが、非常に小さいマ
イクロスポットのためには、非常に小さな微小球又は少
し大きな微小球を使用することが必要であるかもしれな
いような、検定装置と一緒になって、主に使用される。
このマイクロスポット上の捕獲結合剤の表面密度は、望
ましくは、抗体の場合においては、1,000〜100,000分子
／μm²、好ましくは、10,000〜50,000分子／μm²の範囲
内にある。他の結合剤については、この表面密度は、こ
の範囲内にあるか又はその上か下にあることができる
が、好ましくは、その分析物分子の結合を立体的に妨害
することないように可能な限り高くあるべきである。こ
れらのマイクロスポットは、そのマイクロスポットを被
覆することを目的としながら、そのマイクロスポットの
サイズに依存して、一般的には、1ml以下の、例えば、5
0又は100μｌあるいはさらに少ないサンプル・サイズと
一緒になって使用される。

このマイクロスポット技術は、異なるマイクロスポッ
ト、例えば、10以上、例えば、50以上までのものの上
に、同一の固体支持体上に異なる捕獲結合剤を固定化
し、そして異なる結合検定のための微小球により標識さ
れた異なる又は同一の発色結合材料を使用することによ
り、単一操作において、同一の又は異なる液体サンプル
中の異なる分析物を測定するために、使用されることが
できる。異なる結合検定に関連した標識（例えば、蛍光
染料）及び／又はシグナル強度を測定するために使用さ
れる技術は、異なる検定からの結果が区別されることが
できるように選ばれるであろう。このための技術は、例
えば、WO−88/01058から、公知である。

本発明により達成される結果を最適化するために、多
数の異なる特徴が、最適化されるべきであり、これは、
以下の事項を含んでいる： ｉ）分析物による捕獲結合剤のフラクション占有率、 ii）測定が行われる時における、そして平衡が達成され
る前に測定が行われる場合には、平衡が達しているとこ
ろの速度における、 その分析物についてのアフィニティー定数のサイズ、 iii）その支持体上の捕獲結合剤の表面密度、 iv）そのマイクロスポットのサイズ、 ｖ）その支持体の性質、 vi）そのシグナルを測定するために使用する装置、 vii）その微小球の処理、例えば、未反応部位をブロッ
クするためのもの、及び、 viii）使用するバッファー溶液の性質。

特徴ｉ）については、非常に多くの捕獲結合剤の使用
が最適感度のために裂けられるべきであるということに
留意すべきである。最も高いシグナル／ノイズ比（Ｒ）
が、捕獲結合剤の量が0.01/Kより下に低下し、そしてゼ
ロに達するときに（その測定装置それ自体はゼロ・ノイ
ズを生じさせると仮定する）、Ｋが測定の時に捕獲結合
剤と分析物との間のアフィニティー定数でありながら、
得られるということは、理論的に証明されている。この
シグナル／ノイズ比をR₀として定める（0.01/Kの捕獲結
合剤の量が、その捕獲結合剤が晒されるところの溶液中
に存在する＜１％の分析物分子に結合するということに
留意のこと。）。捕獲結合剤がその上に吸着されるとこ
ろの面積が増加する場合には（結合剤の方面密度が一定
に残存している）、ある量の結合剤が、付随して増加す
るであろう。また、結合した全分析物のパーセンテージ
も、（より少ない割合の程度にもかかわらず）増加する
であろうが、このシグナル／ノイズ比は、減少するであ
ろう。例えば、その面積が、結合剤の量が1/Kに等しく
なるように100倍増加する場合には、結合剤の量は、≦5
0％に上昇し、そしてそのシグナル／ノイズ比は、R₀/2
のオーダーまで減少するであろう。

上記比Ｒと捕獲結合剤濃度（すなわち、結合剤により
被覆された領域）との間の関係を、添付図面の図１中に
示す。この図は、（1/Kの単位、ｘ−軸における）その
被覆領域上の捕獲結合剤の全量の関数としての、シグナ
ル／ノイズ比（連続線は、ｙ−軸がその領域が結合剤に
より被覆された時の値の％であり、そしてこの故にその
結合剤濃度である場合には、ゼロに近づく。）と、結合
された分析物の量（不連続線は、ｙ−軸が分析物の全量
を装うその媒質中に存在する全分析物の％である場合に
は、が非常に低く、すなわち、＜0.0001/Kである。）の
グラフである。明らかに、捕獲結合剤により被覆された
領域（そしてこれ故にその濃度）が増加するとき、結合
された全分析物のパーセンテージは、増加するが、その
シグナル／ノイズ比は、減少する。この効果は、添付図
面の図２中に絵として示した。ここで、ｄは、捕獲結合
剤により被覆された領域のmmにおける直径であり、［A
b］は、mm²当たり0.1/Kの表面密度を装う結合剤の濃度
であり、そしてs/nは、その表面積がゼロに近づくとき
に観察される値のパーセンテージとして表されたシグナ
ル／ノイズ比である。この図は、なおその上に、その被
覆面積が増加するとき、結合した分析物の量も増加する
が、そのシグナル／ノイズ比及びこれ故の感度が減少す
るということを示す努力を示している。

しかしながら、シグナル／ノイズ比Ｒが、結合剤濃度
が0.01/K未満のとき最も高いのであるが、この比は、使
用された捕獲結合剤の量が1/Kに等しいか又は超えると
きでさえ、未だに許容できるほど高くなることができる
ということは明らかである。マイクロスポット領域上に
被覆された結合剤の量に対する上限は、好ましくは10/K
である。このことは、1000−倍低い量の結合剤を使用し
て達成されることができるものよりも10−倍低い感度を
意味し、そして本発明は、非常に高感度を作り出すこと
ができるけれども、達成されることができる最大値より
も低い感度が許容される場合にも使用することができる
ということが強調されるべきである。

要因ii）についいては、一見、Ｋの低い平衡値をもつ
結合剤を使用することがよいようであるかもしれない
が、実際には、高感度検定のためには、平衡においてよ
り高い値のＫ、例えば、10¹¹−10¹²以上リッター／モル
をもつ結合剤を使用し、そして、たとえ測定が平衡に達
するまで遅らされる場合に分析物の実質的なフラクショ
ンが結合されるようになるにせよ、（必要又は要求され
る場合には、）測定の時において、分析物の有意でない
フラクションのみが結合されるようになり、そして測定
の時においてＫの有効値がかなり小さくなる、例えば、
10⁸−10¹¹になることができるように、平衡に達する前
に測定するのがよい。Ｋのより高い有効値が、その分析
物の濃度が低い（例えば、10⁶分子/ml）場合には、より
適切であることができ、そしてより低い有効値のＫが、
その分析物の濃度が高い（例えば、10¹⁴分子/ml）の場
合には、より適切であることができる。好ましくは、有
効値のＫは、サンプル中の測定されるべき分析物濃度の
逆数の次数を有する。使用される濃度において、平衡が
12時間又はいくぶん少ない時間以内に達成されるが、平
衡に達する前にその測定が約２時間以下以内に行われる
ように、捕獲結合剤を使用することが望ましい。この初
期の前平衡測定は、DNAプローブによる場合のように、
捕獲剤が分析物についての非常に高いアフィニティー定
数をもつ場合には、特に重要である。

要因iii）については、非常に低い表面密度がシグナ
ル／ノイズ比を減少させるということに留意しなければ
ならない。なぜなら、捕獲結合剤により占有され且つそ
の比を測定するために走査された領域が増加するからで
ある。他方において、非常に高い表面密度は、分子のす
べてが分析物を結合させるために利用できないように、
隣接捕獲結合剤分子の間で立体的な障害を引き起こす。
立体的な障害が問題であるかどうかを見る初歩的な実験
は、変化する結合剤の表面密度のスポットを作り、標
識、例えば、¹²⁵Iによりそれらを標識付けし、そして最
適値を最も高いシグナルとしながら、そのシグナルが結
合剤表面密度によりどのくらい変化するのかを測定する
ことにより、行われることができる。過去においては、
慣用の手順が、ml当たり10μｇのオーダーの捕獲結合剤
（抗体）の被覆が使用されてきたが、本発明について
は、ml当たり100−200μｇの数字が、より適切であるこ
とができる。また、より高い表面密度の使用は、より小
さな表面が、非特異的結合であって他方においてそのノ
イズを増加させ、そしてそのシグナル／ノイズ比を減少
させるものに利用されることができるという、利点をも
っている。

要因vi）については、シグナル／ノイズ比を最大化す
ることが好ましい。従って、そこからシグナルが測定さ
れるところの領域は、望ましくは小さく、好ましくは、
マイクロスポット又はその部分の領域に限定される。そ
のマイクロスポットより先のより広い領域からのシグナ
ルを測定することは、そのシグナル・レベルを増加する
ことなくそのノイズ・レベルを増加させ、そしてそれ
故、そのシグナル／ノイズ比を減少させる。これ故に、
共焦点顕微鏡又は非常に精密な顕色を達成することがで
きる他の装置により、顕色を集中させ、そして測定を行
うことが要求されることができる。

要因vii）については、顕色結合材料又は捕獲結合剤
の微小球への吸着又は共有結合後、その微小球の未反応
部位は、それらが捕獲結合剤のための他の生体分子又は
固体支持体へ非特異的に結合することを避けるために遮
蔽される。遮蔽は、非妨害蛋白材料のいずれかにより行
われることができる。アルブミン、特にウシ血清アルブ
ミンが好ましい。ウシ血清アルブミン（BSA）又は等価
物によってだけではなく、洗剤、例えば、TWEEN−20又
は他の非イオン洗剤によっても遮蔽することが必要であ
ることが見つかった。BSA又は他の蛋白材料単独により
遮蔽されない微小球上の幾つかの結合部位が在ると信じ
られている。BSA単独により遮蔽された微小球は、さら
に、固体支持体、例えば、検定が行われるところのマイ
クロタイターwellのプラスチック壁に、又は例えば、そ
の系（例えば、液体サンプル）の他の成分中に存在する
他の生体若しくは非生体分子に、結合することができる
結合部位を、捕獲結合剤への非特異的結合を可能にしな
がら、もつようである。追加の遮蔽剤としての洗剤の使
用は、このような結合部位の数を減少させ、又はそれら
を全体に取り除く。また、この洗剤は、ゆるく結合した
結合剤又は材料あるいは他の蛋白であって保存バッファ
ー及び／又は検定バッファー中に吸着されることができ
るものを除去することを助け、そして決定を妨害する。
非妨害反応体は、微小球の表面上の活性化された基、例
えば、不活性アミン、例えば、活性化カルボキシル基を
遮蔽するためのエタノールアミン、グリシン又はリジン
を、遮蔽するために使用されることができるが、いずれ
の特定の化合物も、検定適合性についてチェックされる
べきである。

要因viii）については、検定バッファー及び洗浄バッ
ファーのための成分の選択は、その結果の感度に影響を
及ぼすことができるということに留意すべきである。TS
Hにより、例えば、TRISが、リン酸塩よりも良好なバッ
ファーを与える。また、そのバッファー中に洗剤、例え
ば、TWEEN 40を含み非特異的結合を減少させることが必
要であるかもしれない。

他の態様においては、免疫検定は、公知の方法、例え
ば、先に述べたようなRoger Ekinsの先の特許出願（こ
れを引用により本明細書中に取り込む）中に、又は他の
文献中に、記載されるようなもの、において行われるこ
とができる。イムノアッセイを行うとき、捕獲結合剤及
び発色結合材料の両方が抗体であることが好ましいが本
質的ではない。モノクロナール又はポリクロナールの抗
体を使用することができ、そしてその手順を、分析物、
例えば、ホルモン、核酸、蛋白、ビタミン、薬、ウイル
ス、バクテリア、農薬、腫瘍マーカー又は生体サンプ
ル、例えば、体液の他の成分を検定するために、その捕
獲結合剤及び顕色結合剤を問題の分析物に結合するよう
に適当に選択しながら、使用することができる。結合検
定における分析物は、ヌクレオチド配列、例えば、DNA
オリゴヌクレオチド配列であることができ、この場合に
おいては、捕獲結合剤及び顕色結合材料が、両方、他の
ヌクレオチド配列であって互いに異なるものであろうも
のであることができる。この分析物は、その捕獲結合剤
のためのたった１つのエピトープを含むことができ、又
はそのエピトープは、その分析物分子上で複製されるこ
とができる。ポリクロナールの発色結合材料（抗体）
は、その分析物又はその分析物捕獲結合剤複合体上の様
々なエピトープと反応するおとができ、又は異なるエピ
トープと反応する２以上のモノクロナール抗体顕色結合
材料（抗体）を使用することができる。

核酸（DNA）検定のために使用するとき、DNAプロー
ブ、一本鎖ヌクレオチド配列、例えば、慣用の又は標準
的なタイプのオリゴヌクレオチド配列が、捕獲結合剤と
して、固体支持体に付着され、そしてこれが、液体サン
プル中の分析物を構成する対応する一本鎖DNA配列を認
識し、そしてこのような配列は、双子ストランド配列
（twin−strand sequence）を形成するように結合され
るようになる。オリゴヌクレオチド配列から成るDNAプ
ローブは、多数の会社、例えば、Clontech Laboratorie
s Inc.から商業的に入手可能であり、又はそれらは、整
列されるために合成されることができ、及び／又は商業
的な会社、例えば、British Biotechnology Products L
td.により、（例えば、ビチオン又はジゴキシゲニン（d
igoxigenin）により）修飾されることができる。この顕
色結合材料は、標識抗体であって一本鎖配列に対するも
のとしての双子ストランド配列を認識するもの（添付図
面の図３を参照のこと）、又は他のDNA配列であってそ
の分析物を構成する他のDNA配列の他の部分を認識し且
つ標識されたもの（添付図面の図４を参照のこと）のい
ずれかであることができ、これらの結合材料の両方が、
非競合的検定を作り出す。競合的検定のためには、捕獲
結合剤の非占有部位、すなわち、分析物に結合していな
い残りのDNAプローブ、を認識する標識された顕色結合
材料を使用することが可能である（添付図面の図５を参
照のこと）。それぞれの場合において、この標識は、本
発明に従って、マーカー、好ましくは、その微小球内に
含まれる蛍光染色の分子、を担持する微小球により提供
される。図３−５のそれぞれの中では、Ａは、マイクロ
スポットを表し、Ｂは、捕獲結合剤を、そしてＭは、微
小球を表している。図３中では、AbDSDは、２本鎖DNAに
対する抗体であり、そして図４中では、AbDは、抗−ジ
ゴキシゲニン抗体であり、そしてＤは、ジゴキシゲニン
である。これらの方法論を使用するハイブリダイゼーシ
ョン技術は、既に公知である。例えば、例:Guesdon J−
Ｌ（1992），“Immunoenzymic Techniques Applied to
the Specific Detection of Nucleic Acids",Journal o
f Immunological Methods 150,33−49;Mantero G,Zonar
o A,Albertini A,Bertolo P ＆ Primi D.（1991），“D
NA Enzyme Immunoassay:General Method for Detecting
Products of Polymerase Chain Reaction",Clinical C
hemistry 37/3,422−429;Keller G.H.,Huang D−P,Shih
W−K ＆ Manak M.M.（1990），“Detection of Hepati
tis B Virus DNA in Serum by Polymerase Chain React
ion Amplification and Microtiter Sandwitch Hybridi
zation",Journal of Clinical Microbiology 28/6,1411
−1416;Nickerson D.A.,Kaiser R.,Lappin S,Stewart
J,Hood L ＄ Landegren U（1990），“Automated DNA D
iagnostics Using an ELISA−based Oligonucleotide.L
igation Assay",Proceedings of the National Academy
of Sciences 87,8923−8927;Wolf S.F.,Haines L.,Fis
ch J.,kremsky J.N.,Dougherty J.P.＆ Jacobs K.（198
7），“Rapid Hybridization Kinetics of DNA Attache
d to Submicron Latex Particles",Nucleic Acids Rese
arch 15/7,2911−2926.を参照のこと。

それ故、本発明に記載のDNA検定は、DNA配列を検定す
るためのよく知られたポリメラーゼ連鎖反応（PCR）に
対する変法を提供する。このPCR法は、最初の非常に低
い濃度のDNA配列に対する増幅（２重化）の反復サイク
ルにより導入される誤りを含む特定の欠点を受けてい
る。本発明は、顕色結合材料（抗体又は他のDNA配列）
の分子が吸着又は直接的若しくは間接的な化学結合によ
り付着されるところの微小球内に含まれる多数の蛍光染
料により、検出又は測定されるべきDNA配列の最初の非
常に低い濃度が１段階において増幅されたシグナルを生
じさせるような他の強化された手順を提供する。

本発明のさらなる態様に従えば、液体サンプル中に一
本鎖DNA配列を含んで成る分析物の検出のための結合検
定法であって、非競合的又は競合的手順において、その
サンプルを、その液体サンプル中の分析物を認識し且つ
それと結合することができる一本鎖オリゴヌクレオチド
DNAプローブである固定化捕獲結合剤と、そして標識顕
色結合材料であって、そのプローブ及び分析物から形成
された双子ストランドDNA配列だけを認識しそしてそれ
と結合することができる抗体であるか、又はその分析物
の他の部分又はその残りのプローブのいずれかを認識し
且つこれと結合することができるオリゴヌクレオチドDN
A配列であるかのいずれかであるものと接触させ、その
顕色結合材料を、５μｍ未満のサイズをもちそしてマー
カーを担持している微小球により標識し、そして、非付
着の顕色結合材料を除去した後、固定化された捕獲結合
剤に直接的に又は間接的に結合されるようになっている
顕色結合材料に付着したマーカーからのシグナルの存在
又は強度により、その分析物の存在を検出すること、を
含んで成る方法を提供する。

好ましくは、このマーカーは、例えば、0.01〜１μｍ
の、例えば、0.05〜0.5μｍのサイズをもつ微小球内に
含まれた多数（100以上）の蛍光染料分子の形態での、
蛍光標識である。既に述べたマイクロスポット技術と一
緒に、捕獲結合剤が上記表面密度において固体支持体上
に１以上のマイクロスポットとして固定化され、そして
マイクロスポットのサイズが既に述べたものであり、そ
して場合により異なる捕獲結合剤が同一支持体上の異な
るマイクロスポット上に固定化され、複数の異なるDNA
配列が単一操作において、適切に差異を付けられた顕色
結合材料及びシグナル検出又はシグナル測定技術を使用
して、検出又は測定されることができるようにしなが
ら、上記の技術を使用することが好ましい。

一本鎖DNAプローブを形成し、そして固体支持体上に
それを固定化するための手順は、よく知られており、そ
して文献、例えば、上記のGuesdon及び先に記載した引
用中に記載されており、そして標準的な技術を、このた
めに、そして例えば、沸騰による、検出されるべき分析
物（存在してもしなくてもよい一本鎖DNA配列）を含む
液体サンプルの形成のために、使用することができる。
顕色結合材料の微小球への結合を、マーカー不含固体支
持体への固定化のための知られた方法、例えば、Wolf e
t alの先に記載した文献中に記載されているようなも
の、により行うことができ、そして汚染等及び他の妨害
影響力を避けるための普通の予防措置我とられるべきで
ある。

さらなる態様においては、本発明は、結合検定法にお
ける使用のためのキットであって、液体サンプル中の分
析物の濃度を、その分析物に特異的な結合部位を持つ捕
獲結合剤及び顕色結合材料であって結合された分析物と
又はその結合された分析物により占有された捕獲結合剤
上の結合部位と又はその捕獲結合剤上に未占有で残った
結合部位と結合することができるものを使用して測定
し、標識を、その顕色結合材料との関係において使用
し、これにより、その標識と関連したシグナル強度がそ
の分析物によるその捕獲結合剤上の結合部位のフラクシ
ョン占有率を表し、（ａ）その上に固定化された捕獲結
合剤をもつ固体支持体、（ｂ）マーカーを担持している
微小球の表面に、吸着されたか又は直接的に若しくは間
接的に化学結合された顕色結合材料を含んで成る顕色試
薬、及び（ｃ）測定されるべき分析物の既知の量又は濃
度をもつ標準、を含んで成るようなキットを、提供す
る。

好ましくは、この発色試薬は、その微小球に付着した
顕色結合材料を含むバッファー溶液を含んで成るが、凍
結乾燥形態の試薬を提供することもできる。同様に、そ
の標準は、既知濃度においてその分析物を含むバッファ
ー溶液、又は溶液形態で適当な再構築のための指示によ
る凍結乾燥された形態として提供されることもできる。
この標準は、ホルモン不含血清中で調製されることがで
きる。３以上の標準、例えば、12までの、未知サンプル
中の予測値にわたる変化した既知の分析物の濃度が、在
ることができる。

好ましくは、上記の顕色試薬は、５μｍ未満のサイズ
をもち、そして蛍光染料の分子を含む微小球に共有結合
で結合されたか又吸着された顕色結合材料を含み、そし
てその固体支持体は、1mm²未満のサイズの及び少なくと
も1000分子／μm²表面密度の１以上のマイクロスポット
の形態でその上に固定化された捕獲結合剤をもつ。異な
る捕獲結合剤を、同一の固体支持体上の異なるマイクロ
スポット上に固定化することができ、そして複数の異な
る顕色試薬及び異なるセットの標準を、異なる分析物の
ための様々な異なる検定を単一操作において同一の固体
支持体を使用して同時に又は逐次的に行うことができる
ように、提供することができる。

本発明を、以下の例中にさらに記載するが、これは、
標識された顕色結合材料の調製（例１−４）並びに本発
明に記載の方法及びキット（例５−12）について説明し
ている。

例中においては、濃度のパーセンテージは、重量によ
るものである。

例１ 疎水性スルフェート−微小球上の抗体又はアビジンの吸
着 １）直径0.08又は0.12μｍをもつその微小球（Molecula
r Probes IncからのFluoSpheres−FluoSpheresは、登録
商標である。）内の蛍光染料分子を含むポリマー・ラテ
ックス材料の界面活性剤−不含スルフェート−活性化微
小球の純水中の２％固形分懸濁液の0.5mlを、1mlの、pH
7.4における0.1Mリン酸塩バッファー中に溶解した顕色
結合材料（抗体又はアビジン）の2mgに、滴下した。こ
の懸濁液を４℃で一夜、振とうした。

２）この懸濁液を、10℃で30分間、20,000rpmにおいて
遠心分離し（遠心分離の時間及び速度は、そのラテック
ス微小球のサイズにより変化するであろう。）、未反応
抗体から抗体−結合ラテックス微小球を分離した。この
上澄の抗体又はアビジンを、蛋白の推定のために回収し
た。

３）遠心分離したペレットを、音波処理により1.0ml
の、0.1Mリン酸塩バッファー中に分散させた。分散後、
微小球上の未占有疎水性部位を、1mlの、２％（１％最
終）ウシ血清アルブミン（BSA）の添加により遮蔽し、
そして室温において２時間振とうした。この球を、さら
に、200μｌの５％ Tween−20（−0.5％最終）の添加に
より遮蔽し、そして室温において１時間振とうした。こ
の洗剤インキュベーション段階は、また、保存及び／又
は検定バッファー中に吸収されるかもしれ、そして検定
を妨害するかもしれない弱く結合された抗体／アビジン
を強固なものにするのに役立った。

４）上記調製物を、上記の如く遠心分離し、そしてその
微小球を、2mlの、0.1Mリン酸塩バッファー中に再懸濁
させた。

５）段階４を２回繰り返した。最後の遠心分離の後、そ
の微小球を、0.2％ BSA及び0.01％アジ化ナトリウムを2
mlのリン酸塩バッファー中に分散させ、そして４℃で保
存した。

例２ １段階によるカルボキシレート−修飾ラテックス微小球
への抗体又はアビジンの共有結合 １）蛍光染料分子（Molecular Probes IncからのFluoSp
heres）を含み且つ直径0.09μｍをもつカルボキシレー
ト−修飾ポリマー・ラテックス微小球の純粋な材料中の
２％固形分懸濁液の0.5mlを、顕色結合材料として2mgの
抗体又はアビジンを含む、0.5mlの、0.015M、pH5の酢酸
塩バッファーに滴下した。この懸濁液を室温で15分間、
インキュベートした。

２）4mgのEDAC［１−エチル−３−（３−ジメチルアミ
ノプロピル）−カルボジイミド］（Sigma Chemical Com
pany）を、上記混合物に添加し、そして攪拌した。この
pHを、希NaOHにより6.5±0.2に調整し（このラテックス
微小球の凝集がこの段階で観察されたが、それらは、穏
やかな音波処理により再分散されることができる。）、
そしてこの反応混合物を、４℃で一夜混合した。

３）この反応混合物を、10℃で30分間、20,000rpmにお
いて遠心分離した。この上澄液を、蛋白の推定のために
回収した。

４）遠心分離したペレットを、音波処理により1.0ml
の、0.1Mリン酸塩バッファー中に分散させた。分散後、
微小球上の未占有部位を、1mlの、２％（１％最終）ウ
シ血清アルブミン（BSA）の添加により遮蔽し、そして
室温において２時間振とうした。この球を、さらに、20
0μｌの５％ Tween−20（−0.5最終）の添加により遮蔽
し、そして室温において１時間振とうした。

５）上記調製物を、上記の如く遠心分離し、そしてその
微小球を、2mlの、0.1Mリン酸塩バッファー中に再懸濁
させた。

６）段階５を２回繰り返した。最後の遠心分離の後、抗
体−又はアビジン−結合微小球を、0.2％ BSA及び0.01
％アジ化ナトリウムを含む2mlのリン酸塩バッファー中
に分散させ、そして４℃で維持した。

例３ ２段階によるカルボキシレート−修飾ラテックス微小球
への抗体又はアビジンの共有結合 １）例２中で使用したカルボキシレート−修飾ポリマー
・ラテックス微小球の懸濁液の0.5mlを、10mlの遠心分
離チューブに添加し、そして10℃で30分間、20,000rpm
で遠心分離した。

２）遠心分離したペレットを、0.02Mリン酸塩バッファ
ー、pH4.5中に再懸濁し、そして上記のように遠心分離
した。

３）段階２を繰り返した。

４）0.5mlの、EDACの２％溶液を、上記分散微小球に滴
下し（このラテックス微小球の凝集がこの段階で観察さ
れたが、それらは、穏やかな音波処理により再分散され
ることができる。）、そしてこの反応混合物を、室温に
おいて穏やかに混合し、そして上記の如く３時間遠心分
離した。

５）遠心分離したペレットを、0.2Mボレート・バッファ
ー、pH8.5中に再懸濁し、そして上記のように遠心分離
した。

６）段階５を２回繰り返した。

７）この遠心分離したペレットを、0.5mlのボレート・
バッファー中に再懸濁させ、0.5mlの同一バッファー中
に溶解させた2mgの抗体又はアビジンに滴下し、そして
室温において一夜穏やかに混合した。

８）この懸濁液を、上記の如く遠心分離し、この上澄液
を、蛋白の推定のために維持した。

９）遠心分離したペレットを、1mlの、ボレート・バッ
ファー中の0.1Mエタノール・アミン中に再懸濁し、室温
において30分間穏やかに混合し、そしてそして上記の如
く遠心分離した。

10）遠心分離したペレットを、1mlの、１％ BSA中に再
懸濁し、１時間緩やかに混合し、そしてそして上記の如
く遠心分離した。

11）遠心分離したペレットを、1mlの、0.5％ Tween−20
中に再懸濁し、１時間緩やかに混合し、そしてそして上
記の如く遠心分離した。

12）遠心分離したペレットを、1mlの、0.02Mリン酸塩バ
ッファー、pH7.4中に再懸濁し、そしてそして上記の如
く遠心分離した。

13）遠心分離したペレットを、1mlの、0.2％ BSA及び0.
01％のアジ化ナトリウムを含むリン酸塩バッファー中に
再懸濁し、そしてそして４℃で維持した。

例4a 吸着又は共有結合による抗体及びアビジンの混合物の微
小球への結合 吸着又は共有結合による抗体及びアビジンの混合物の
微小球への結合のための方法論は、抗体又はアビジンの
微小球への結合のために先に例１〜３中に記載したもの
と本質的に同じである。但し、その反応のために使用す
る抗体溶液も、少量のアビジンを含んでいた。

例4b Taxas Redによるモノクロナール抗−TSH抗体の標識付け １）1mgのモノクロナール抗−TSH抗体を、1mlのカーボ
ネート・バッファーpH9中に溶解した。

２）1mgのTexas Red（Molecular Probes Inc.）を、250
μｌのN,N−ジメチルホルムアミド（Sigma Chemical Co
mpany）中に溶解し、４μg/μｌの濃度を得る。

３）10μｌの４μg/μｌのTexas Redを抗体溶液に添加
し、攪拌し、そして氷上に２時間放置した（染料対蛋白
比（w/w）＝0.04）。

４） Texas Red−結合抗体を、0.1Mリン酸塩バッファ
ー、pH7.4による溶出によりpD10 Sephadexカラム（Phar
macia）上で未反応の及び加水分解された染料から、分
離した。

５） アジ化ナトリウムを保存剤として標識抗体に添加
し（0.1％）、そしてその調製物を４℃で保存した。

例4c ビオチンによる抗体又はBSAの標識付け １）2mgの抗体又はBSAを、1mlのpH8.5のビカーボネート
・バッファー中に溶解した。

２）2.2mgのＮ−ヒドロキシスクシンイミドイル ６−
（ビオチンアミド）ヘキサノエート（Vector Laborator
ies）を、55μｌのN,N−ジメチルホルムアミド中に溶解
し、40μg/μｌの濃度を得る。

３）10μｌの40μg/μｌのビオチンを抗体又はBSA溶液
に添加し、室温において２時間振とうした（ビオチン対
蛋白比（w/w）＝0.2）。

４）上記反応を、10mgのグリシンの添加にいより終了さ
せた。

５）ビオチン−結合IgG又はBSAを、0.1Mリン酸塩バッフ
ァー、pH7.4による溶出によりpD10 Sephadex カラム
（Pharmacia）上で未反応のビオチンから、分離した。

６） アジ化ナトリウムを上記結合調製物に添加し（0.
1％）、そしてそれを４℃で保存した。

例５ 蛍光微小球に結合した顕色抗体を使用した超感度サンド
イッチ２段階バック−タイトレーションTSHマイクロス
ポット・イムノアッセイ 第一段階 １）白色のポリスチレン・マイクロタイターwell（Dyna
tech LaboratoriesからのMicrolite 1）を、0.1Mリン酸
塩バッファー、pH7.4中で１μｌ以下の、200μg/mlのモ
ノクロナール抗−TSH捕獲抗体によりスポットした。こ
の抗体小滴（droplets）を、直ちに吸引し、そしてその
wellを、１％（w/v）BSAにより遮蔽（blocked）し、そ
して同一バッファーにより広範に洗浄した。この抗体マ
イクロスポットを、使用までバッファー中に維持した。

２）pH7.75における0.05M/ Tris−HClバッファー（洗
浄バッファー）により濯いだ後、200μｌの、検定バッ
ファー中の標準又はサンプルのどちらかを、それぞれの
wellに添加し、そして30分から数時間までの間、室温に
おいて（又は、最大検定感度が要求される場合には４℃
において一夜）振とうした。

３）上記のwellを、洗浄バッファーにより４回洗浄し
た。

第二段階 １）検定バッファー中の直径0.1μｍの蛍光染料含有微
小球（〜0.01mg抗体結合微小球を含む）に結合した200
μｌの顕色結合材料抗体のアリコットを、それぞれのwe
llに添加し、そして室温において0.5〜１時間振とうし
た。

２）このwellを、0.05％ Tween−20（w/v）を含む洗浄
バッファーにより７回洗浄し、完全に乾燥するまで吸引
し、そしてMRC−600レーザー走査共焦点顕微鏡（Bio−R
ad Microscience）により走査した。それぞれのマイク
ロスポットから放射されるシグナルを、定量し、そして
その結果を、標準投与量−反応曲線と比較し、未知サン
プル中のTSHの濃度を測定した。

投与量−反応曲線の調製のために使用した標準は、検
定バッファー中に0.01、0.03、0.1、0.3、１、３、10及
び30μU TSH/mlを含んでいた。

検定バッファーの組成は、以下のようであった： Tris−（ヒドロキシメチル）−アミノメタン 50 mM/ 塩化ナトリウム 9.0 g/ ウシ血清アルブミン 5.0 g/ ウシ・グロブリン 0.5 g/ Tween 40 0.1 g/ アジ化ナトリウム 0.5 g/ HCl 25℃において7.75のpHになるまで 例６ 甲状腺刺激ホルモン（TSH）についての検定を、捕獲
及び顕色抗体としてTSH分子上の異なるエピトープに向
けられている２つのモノクロナール抗体を、そしてNati
onal Institute for Biological Standards and Contro
lにより供給されたTSH標準サンプルを、使用して行っ
た。この捕獲抗体を、受動的吸着によりDynatech Micro
lite マイクロタイターwells上に約0.5mmのマイクロス
ポットとして吸着させ、約40,000IgG分子／μm²の表面
密度を得た。この顕色抗体は、黄色／緑色の蛍光染料を
含む直径0.08μｍのカルボキシレート−修飾ポリスチレ
ン・ラテックスFluoSpheresに共有結合された。このTSH
サンプルを、約200μｌの量でこのマイクロタイターwel
lに適用した。

一夜のインキュベーションの後、得られた結果は、添
付図面の図６上にプロットしたものと同じであり、この
図は、mU/リッターにおけるTSH濃度（Ｘ−軸）に対する
任意単位における蛍光強度（ｙ−軸）のグラフである。
検定の感度（ゼロ投与量推定値の標準偏差の測定に基づ
く）は、0.002mU/リッターであった。例５中で使用した
ものと同じ標準及び検定バッファーを使用した。

例７ 例６を、繰り返した。但し、全インキュベーション時
間を、１時間まで減少させ（捕獲抗体によるサンプルの
0.5時間のインキュベーション、その後の顕色抗体によ
る0.5時間のインキュベーション）、そしてその微小球
のサイズを、0.12μｍ直径まで増加させた。この検定の
感度は、それにより、ゼロ投与量推定値の標準偏差の測
定に基づき0.0002mU/リッターまで10倍増加した。この
結果を、添付図面の図７中にプロットする。その図は、
図６と同じ軸上のグラフである。

例８ 蛍光微小球に結合した顕色抗体を使用した１段階の超感
度サンドイッチTSHマイクロスポット・イムノアッセイ １）白色のポリスチレン・マイクロタイターwell（Dyna
tech LaboratoriesからのMicrolite 1）を、0.1Mリン酸
塩バッファー、pH7.4中で１μｌ以下の、200μg/mlのモ
ノクロナール抗−TSH捕獲抗体によりスポットした。こ
の抗体小滴を、直ちに吸引し、そしてそのwellを、１％
（w/v）BSAにより遮蔽し、そして同一バッファーにより
広範に洗浄した。この抗体マイクロスポットを、使用ま
でバッファー中に維持した。

２）上記wellを、例５中で使用した検定バッファーによ
り濯ぎ、次に検定バッファー／サンプル中の100μｌの
標準及び100μｌの顕色抗体結合微小球をそれぞれのwel
lに添加し、そして、室温において、30分間、又は、最
大検定感度が要求される場合にはそれより長い間、振と
うした。

３）上記wellを、0.05％ Tween−20（w/v）を含む洗浄
バッファーにより７回洗浄し、完全に乾燥するまで吸引
し、そして先の例５中のものと同じ共焦点顕微鏡により
走査した。その結果を、例５中に述べた標準を使用して
得られた標準投与量−反応曲線と比較し、未知サンプル
中のTSHの濃度を測定した。

例９ 蛍光微小球に結合した顕色抗体を使用した二重標識超感
度サンドイッチ１−若しくは２−段階バック−タイトレ
ーションTSHマイクロスポット・イムノアッセイ 二重標識１若しくは２段階検定のための手順は、先に
記載した１段階検定のためのものと本質的に同じであ
る。但し、未標識捕獲抗体が、Texas Red（Molecular P
robes Inc.）により標識されているか、又は白色のMicr
oliteマイクロタイターwells上に直接に吸着されている
かのいずれかであり；又はそれが、赤色の蛍光染料を含
むラテックス微小球（Molecular Probes Inc.）にアビ
ジンと一緒に結合されることができ、そして次に、先に
そのマイクロタイターwells上に吸着されているビオチ
ン−標識されたBSAマイクロスポットに結合される。

例10 二重標識を行った。発色抗体を、例１、２及び３中に
記載したような直径0.12μｍの黄色／緑色ポリスチレン
・ラテックス微小球に結合した。捕獲抗体を、ビオチン
／アビジンを介して約40,000IgG分子／μm²の表面密度
においてDynatech Microlite mマイクロタイターwells
上に間接的に吸着させた。この抗体を、アビジンと一緒
に、赤色蛍光染料を含む直径0.1μｍのポリスチレン・
ラテックス微小球に第一結合させ、次にその結合した球
を、そのマイクロタイターwells上に先に被覆されてい
るビオチン化BSAマイクロスポットに結合させる。この
黄色／緑色及びオレンジ色／赤色の染料を、クリプトン
／アルゴン混合ガス・レーザーの488及び568nm線を使用
して走査した。これは、同時に又は連続的のいずれかで
行うことができた。そのテスト・サンプル中の抗原（TS
H）の濃度は、この２つの染料からの蛍光シグナルの比
を観察し、そして標準サンプルを使用してそのシグナル
とそれを関係付けることにより、得られた。

得られた結果を添付図面の図８中に示した。この図
は、mU/リッターにおけるTSH濃度（ｘ−軸）に対する２
つの蛍光シグナル（ｙ−軸）の比のグラフである。の検
定の感度（ゼロ投与量推定値の標準偏差の測定に基づ
く）は、0.0002mU/リッターであった。

例11 蛍光微小球に結合したビオチン化顕色抗体及びアビジン
のユニバーサル試薬を使用した単一標識又は二重標識の
超感度サンドイッチ１−若しくは２−段階バック−タイ
トレーションTSHマイクロスポット・イムノアッセイ 例５〜10中に記載した検定系に反して、蛍光微小球に
結合したアビジンのユニバーサル・マーカー試薬っを、
本例において使用し、ビオチンにより標識されている結
合顕色抗体を間接的に標識を付ける（tag）。

本検定系は、免疫応答の終了後にアビジン微小球の添
加の追加の段階を必要とするけれども、“ユニバーサル
・マーカー（universal marker）”を使用することがで
きるという利点は、このマイナーな欠点より重要であ
る。この“ユニバーサル・マーカー”系は、Roger Ekin
sによりWO−89/01157中に記載されているマイクロスポ
ット多分析物系（multianalyte system）において特に
有用であろう。なぜなら、検定感度におけるかなりの改
善があるからであり、この検定感度は、他のものが要求
されるであろう多数の（同時検定が行われるところの数
に等しい）顕色抗体結合微小球調製物よりも、単一のユ
ニバーサル・アビジン微小球調製物を使用することか
ら、非特異的結合における減少の結果として予測される
ことができる。

例12 マイクロスポットDNA配列検定方法論 非競合的方法論（定性的及び定量的な検定法） 例12a 蛍光染料を含む微小球に結合したビオチン化固相捕獲
DNAプローブ及び抗−２本鎖DNA抗体を使用したマイクロ
スポット・サンドイッチDNA配列検定。

１）Microlite 1マイクロタイターwellsを、室温におい
て１時間吸着により１μｌ以下の、100μg/μｌアビジ
ンDX（Vector Laboratories）によりスポットし、0.15M
NaCl、0.05％ Tween 20、0.5％BSA及び100μg/mlサケ
精子DNAを含む200μｌの0.1M Tris−HCl pH7.5により20
分間、遮蔽し、そして0.05％ Tween 20を含むTris−HCl
により洗浄した。

２）100μｌのTris EDTA中の５〜100ngの、Clontech La
boratoriesから購入したビオチン化捕獲DNAプローブ
を、アビジンDX被覆wellsに添加し、室温において２時
間振とうしながらインキュベートし、そして0.05％ Twe
en 20を含むTris−HClにより洗浄した。

３）Manero et alの文献（先を参照のこと。）中に記載
された手順を修正して、未知サンプルの0.5mlアリコッ
トを10分間沸騰させることにより調製し、次に氷上で急
速に冷却し、ハイブリダイゼーション・バッファー:1X
SSC（150mmol/のNaCl及びリッター当たり15mmolのク
エン酸３ナトリウム）、2X Denhardt's溶液（リッター
当たり0.4gのBSA、0.4gのFicol及び0.4gのポリビニルピ
ロリドン）、10mmol/のTris−HCl pH7.5、及び1mmol/
EDTAを含むもの、により希釈した。定量検定のため
に、調製されたサンプル又は、場合により、既知量でそ
して同一のハイブリダイゼーション・バッファー中に一
本鎖標的DNAを含む標準を、上記wellsに添加し（この標
準よりもむしろ陽性及び陰性対照を定量的テストのため
に他のwellsに添加した）、50℃で１時間振とうしなが
らインキュベートし、そして0.05％ Tween 20を含むPBS
により洗浄した。

４）例３中に記載した方法による、そして0.5％ BSA及
び0.05％ Tween 20を含むPBS中の直径0.1μｍの蛍光微
小球（FluoSpheres）に結合した200μｌの、抗−２本鎖
DNA抗体を、添加し、室温において１時間振とうしなが
らインキュベートし、PBS−Tween 20により洗浄し、そ
して例５中に記載したような共焦点顕微鏡により走査し
た。

例12b ビオチン化固相捕獲DNAプローブ、ジゴキシゲニン（d
igoxigenin）により標識された相補的であるが非重複で
ある顕色DNAプローブ及び蛍光染料を含む微小球に結合
した抗−ジゴキシゲニン抗体を使用したマイクロスポッ
ト・サンドイッチDNA配列検定。

１）アビジン−ビオチン化捕獲DNAプローブ・マイクロ
スポットを、例12a中に記載したように調製した。

２）ハイブリダイゼーション段階を、例12a中に記載し
たように調製した。

３）100μｌのハイブリダイゼーション・バッファー中
の５〜10ngの、ジゴキシゲニンにより標識された相補的
であるが非重複である顕色DNAプローブ（Nickerson et
alの先の文献中に記載されているようなもの）を、添加
し、室温において１時間振とうしながら50℃でインキュ
ベートし、そしてPBS−Tween 20により洗浄した。

４）0.5％ BSA及び0.05％ Tween 20を含むPBS中の直径
約0.1μｍの、抗−ジオキシゲニン抗体−結合蛍光微小
球（FluoSpheres）の200μｌを添加し、室温において１
時間振とうしながらインキュベートし、PBS−Tween 20
により洗浄し、そして上記の共焦点顕微鏡により走査し
た。

例12c−12e 非標識固相捕獲DNAプローブ及び、蛍光染料を含む微
小球に結合した抗−２本鎖DNA抗体又は相補的であるが
非重複であるビオチン化発色DNA顕色プローブのいずれ
か並びに蛍光染料を含むアビジン−結合微小球又はジゴ
キシゲニンにより標識された相補的であるが非重複であ
る顕色DNAプローブ及び蛍光染料を含む微小球に結合し
た抗−ジゴキシゲニン抗体を使用したマイクロスポット
・サンドイッチDNA配列検定を、適当な変更を伴って類
似のやり方で行うことができる。

競合的DNA配列検定方法論（定量的及び定性的） 例12f ビオチン化固相捕獲DNAプローブ及び蛍光染料を含む
微小球により標識された標的DNA配列の競合的材料を使
用したマイクロスポットDNA配列検定。

１）アビジン−ビオチン化捕獲DNAプローブ・マイクロ
スポットを、例12a中に記載したように調製した。

２）未知サンプルの0.5mlアリコットを10分間沸騰させ
ることにより調製し、次に氷上で急速に冷却し、ハイブ
リダイゼーション・バッファー:1X SSC（150mmol/のN
aCl及びリッター当たり15mmolのクエン酸３ナトリウ
ム）、2X Denhardt's溶液（リッター当たり0.4gのBSA、
0.4gのFicol及び0.4gのポリビニルピロリドン）、10mmo
l/のTris−HCl pH7.5、及び1mmol/ EDTAを含むも
の、により希釈した。定量検定のために、調製されたサ
ンプルに加えてポリメラーゼ連鎖反応により作られ、そ
してラテックス粒子へのDNAの付着のために先に述べたW
olf et alの文献中に記載されているものから修正され
た技術を使用して調製された直径0.1μｍの蛍光微小球
（FluoSpheres）により標識された、標的DNA配列の競合
的材料、又は一本鎖標的DNAに加えて上記競合的材料を
含み且つ同一のハイブリダイゼーション・バッファー中
の標準を、上記wellsに添加し（陽性及び陰性対照に加
えて、標準と競合的材料とを加えたものの代わりの競合
的材料を、定量的テストのために添加した）、50℃で１
時間振とうしながらインキュベートし、そして0.05％ T
ween 20を含むTris−HClにより洗浄し、例５中に記載し
たように走査した。

先に示したように、非競合的イムノアッセイのための
これらの非常に高い感度は、検定の設計についての最近
認められている見解の視点において予想されるものでな
い。一旦、本発明に従った微小球を使用した発想が受入
れられれば、顕色結合材料のそれぞれの分子に付着した
標識の分子の増加した数により、感度における幾つかの
増加が、いずれかの検定フォーマットにおいて予測され
るであろう。このことは、標識された顕色剤分子の比活
性における有効な増加をもたらす。しかしながら、この
効果単独では、本分野における慣用の概念から顕著に離
れ、そして特に非常に少量の捕獲結合剤を必要とする検
定設計をもたらすことが予測されないかもしれない。

これらの予測されない発見のためのさらなる可能性の
ある説明をたぶん前進させることができる。第一のもの
は、マイクロスポットの形態での非常に小さい領域に高
い表面密度における非常に少数の捕獲結合剤分子を限定
することにより、測定可能なインキュベーション時間内
に得られたシグナル／ノイズ比が、非常に大量の捕獲抗
体がより大きな表面積にわたり分散している慣用の設計
において得られたものと比較したとき、改善されたもの
であることができるとうものである。第二のものは、そ
の上に捕獲結合剤と顕色結合材料分子とがそれぞれ配置
されているところの２つの固体表面（すなわち、その検
定が行われるところの微小球とマイクロタイターwell
s）の間に分析物分子が配置されたとき、分析物分子上
の結合部位が、その分析物がその表面上に複製された同
一のエピトープを含む場合に、又はその顕色結合材料が
ポリクロナール抗体である場合に、又はその分析物上の
異なるエピトープに向けられた１を超えるモノクロナー
ル抗体が発色材料として使用された場合に、多数の顕色
結合材料分子に結合するようになることができ、それ故
に、その顕色結合材料の有効なアフィニティーを増加さ
せるというものである。このことは、微小球上の顕色結
合材料分子の表面密度が、達成される感度の重要な決定
因子を表しているようであるということを暗示してい
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エキンス，ロジャー フィリップ イギリス国，ロンドン ダブリュ１エヌ ８エーエー，モーティマー ストリー ト（番地なし），ユニバーシティ カレ ッジ アンド ミドルセックス スクー ル オブ メディシン，デパートメント オブ モレキュラー エンドクリノロ ジー内 (72)発明者 チュー，フレデリック ウッドナム イギリス国，ロンドン ダブリュ１エヌ ８エーエー，モーティマー ストリー ト（番地なし），ユニバーシティ カレ ッジ アンド ミドルセックス スクー ル オブ メディシン，デパートメント オブ モレキュラー エンドクリノロ ジー内 (56)参考文献 特開 平１−214760（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−131064（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−144662（ＪＰ，Ａ) 特表 平３−503081（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 33/48 - 33/98

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体サンプル中の１又は複数の分析物の濃
   度を測定するための結合検定法であって、 前記サンプル中に存在すると予想される各々の分析物に
   特異的な結合部位を有する捕獲結合剤と、結合した分析
   物に又は結合した分析物により占有された捕獲結合剤上
   の結合部位に又は分析物により占有されないで残った結
   合部位に結合することができる顕色結合材料と、を用
   い、 ここで所定の分析物のための前記捕獲結合剤は、各々が
   1mm²未満の領域を有する１又は複数のマイクロスポット
   の形態で支持体上に高密度で固定されており、 ５μｍ未満の直径を有する標識された微小球を、該標識
   からのシグナルの強度が前記捕獲剤の結合部位上の占有
   率を表すように前記顕色結合材料に関するアッセイにお
   いて用い、それにより前記分析物の濃度を測定すること
   を特徴とする方法。
2. 【請求項２】所定の被検体に特異的な前記捕獲結合剤
   が、前記サンプル中の被検体の５％未満に結合する少量
   で用いられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】所定の被検体に特異的な0.1V/Kモル未満の
   捕獲結合剤を用い、ここでＶはリッター単位でのサンプ
   ル容量であり、Ｋは前記アッセイの条件下での前記分析
   物のための捕獲結合剤の有効アフィニティー定数である
   ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】前記捕獲結合剤が10,000〜50,000分子／μ
   m²の表面密度で固定されていることを特徴とする請求項
   １に記載の方法。
5. 【請求項５】前記マイクロスポットが、100μm²未満の
   領域を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 【請求項６】複数の分析物の濃度が複数の異なる捕獲結
   合剤を用いて同じ操作において測定され、ここで各々の
   捕獲結合剤が前記サンプル中の所定の被検体に特異的な
   結合部位を有することを特徴とする請求項１に記載の方
   法。
7. 【請求項７】１又は複数の顕色結合材料が前記アッセイ
   に用いられ、ここで、該顕色結合材料及び前記標識され
   た微小球は、該顕色結合材料に関して同じ標識を用いる
   ように互いに結合することができ、ここで異なる捕獲結
   合剤を含むマイクロスポットは前記支持体上の位置によ
   り区別されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 【請求項８】前記微小球及び前記顕色結合材料のうちの
   一方がビチオンに結合しており、そして他方がアビジン
   又はストレプトアビジンに結合していることを特徴とす
   る請求項７に記載の方法。
9. 【請求項９】前記標識が前記微小球内に含まれているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 【請求項１０】前記標識が蛍光標識であることを特徴と
    する請求項１に記載の方法。
11. 【請求項１１】前記微小球が他の材料との非特異的相互
    作用を最小化するよう遮蔽されていることを特徴とする
    請求項１に記載の方法。
12. 【請求項１２】前記捕獲結合剤及び顕色結合材料が抗体
    であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 【請求項１３】前記分析物が核酸配列であり、前記捕獲
    結合剤が該分析物に結合することができるオリゴヌクレ
    オチド配列であり、そして該前記顕色結合剤が前記分析
    物を認識することができるオリゴヌクレオチド配列又は
    抗体であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
14. 【請求項１４】前記分析物が、ホルモン、核酸分子、タ
    ンパク質、ビタミン、薬、ウイルス、バクテリア、農薬
    又は腫瘍マーカーであることを特徴とする請求項１〜11
    のいずれか一に記載の方法。
15. 【請求項１５】液体サンプル中の１又は複数の標的核酸
    配列の存在を検出するための結合検定法であって、 所定の標的核酸配列に結合することができるオリゴヌク
    レオチド配列を含む１又は複数の捕獲結合剤と、その結
    合した標的核酸配列に結合することができるオリゴヌク
    レオチド配列を含む顕色結合材料と、を用い、 ここで、所定の標的核酸配列のための前記捕獲結合剤
    は、各々が1mm²未満の領域を有する１又は複数のマイク
    ロスポットの形態で高密度で固定されており、 ５μｍ未満の直径を有する標識された微小球を、該標識
    からのシグナルが前記標的核酸配列の存在を表すよう
    に、前記顕色結合材料に関するアッセイにおいて用いる
    ことを特徴とする方法。
16. 【請求項１６】液体サンプル中の１又は複数の分析物の
    濃度を測定するためのキットであって、該キットが、 各々が前記サンプル中に存在すると予想される所定の分
    析物に特異的な結合部位を有する１又は複数の捕獲結合
    剤であって、各々が1mm²未満の領域を有する１又は複数
    のマイクロスポットの形態で支持体上に高密度が固定さ
    れている捕獲結合剤と、 １又は複数の顕色結合材料であって、各々が、所定の結
    合した分析物に、結合した分析物により占有された所定
    の捕獲結合剤の結合部位に、又は分析物により占有され
    ないで残った所定の捕獲結合剤の結合部位に結合するこ
    とができる顕色結合材料と、 を含み、 ここで、５μｍ未満の直径を有する標識された微小球
    を、該標識からのシグナルの強度が所定の捕獲結合剤の
    結合部位上の占有率を表すように、前記顕色結合材料に
    関するアッセイにおいて用い、それにより前記分析物の
    濃度を測定することを特徴とする方法。
17. 【請求項１７】既知の量又は濃度の分析物を含む標準を
    更に含む請求項16に記載のキット。