JP3377516B2 - 蛋白質と炭素鎖が結合した担体 - Google Patents
蛋白質と炭素鎖が結合した担体Info
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Description
ンから選択した蛋白質が炭素鎖を介して担体に結合した
高速液体クロマトグラフィ−用充填剤に関する。
分離などに高速液体クロマトグラフィ−が広く用いられ
ているがその分離能力は、接続されるカラムに大きく依
存するため、さまざまな種類のカラムが市販されてい
る。中でももっとも汎用されているのがシリカゲルなど
の担体に炭素鎖を結合させたものを使用する逆相カラム
である。
分析方法は、高感度であるため、生体成分例えば血漿中
の低分子化学物質の定量などに使用されることも多い。
しかしながら、生体成分は、特に逆相系のカラムを使用
した場合、カラムに吸着し、分離能の低下や溶媒送液圧
の上昇をもたらすため生体成分を除去するための前処理
が必須であった。
ンら(Anal. Chem. 1985,Vol.57,p.1757-1763 )は、多
孔性のシリカゲル担体の内側のみを化学修飾したカラム
を開発している。
発したカラムは、分析中における生体成分の妨害を除去
する点において優れているが、低分子化学物質の保持
力、分離力などの点においては十分に満足できるもので
はない。本発明者らは、生体成分の妨害を除去し、か
つ、低分子化学物質に対しても十分な保持力と分離力を
有した充填剤及びその充填剤を充填したカラムについて
鋭意研究してきたが、下記に示す構成により、従来のカ
ラムの有する欠点を解決できることを見いだし本発明を
完成した。
ジン、オボアルブミンから選択した蛋白質または同蛋白
質に化学修飾を施した蛋白質が炭素鎖を介して担体に結
合することを特徴とする充填剤及び該充填剤を充填した
カラムに関する。本発明により生体成分を直接カラムに
注入しても生体成分の影響を受けずに、かつ、低分子化
学物質に対しても十分な保持時間と分離能を有した分析
が可能となり、また、生体成分の前処理における除去が
容易になるが、これらがすなわち本発明の目的である。
アルブミンである。アビジンは、卵白中に含まれる分子
量約68000の塩基性糖蛋白質であり、マンノ−ス、
ヘキソサミンなどの糖を含む。オボアルブミンは卵白中
にもっとも多量に含まれる糖蛋白質であり、分子量45
000で、グルコサミン、マンノ−スが結合している。
本発明では、分子量数千から数十万の蛋白質が炭素鎖を
介して担体に結合していることが重要であり、またこれ
らの蛋白質の1種または2種以上を組み合わせて用いる
ことができる。更に、これらの蛋白質は、グルタ−ル
化、ジオ−ル化、アシル化等の化学修飾を施すことによ
り、耐久性の向上等を図ることができる。
分岐を有する炭素鎖であり、炭素鎖のいずれかの炭素原
子に側鎖としてシアノ基もしくはアリ−ル基が結合して
いても良く、更に、炭素鎖中にアリ−ル基を有してもま
たジスルフィド結合を有しても良い。アリ−ル基とは、
例えば置換基を有しても良いフェニル基もしくはナフチ
ル基を意味する。直鎖状の炭素鎖はC3 〜C18が望まし
いが、炭素数はその先端に結合する蛋白質の分子量との
関係で最も好ましい数が決定される。本発明において炭
素鎖は親水性である蛋白質が結合した充填剤に、疎水性
を付与するために導入されている。後の作用の項におい
て説明するように低分子薬物はこの炭素鎖の部分におい
て種々の相互作用の結果分離される。薬物との相互作用
は炭素鎖の炭素数や置換基により異なるため目的に応じ
て適宜炭素鎖を選択することができる。炭素鎖の両末端
は、蛋白質及び担体に化学結合される。化学結合は特に
限定されないが、例えばアミド結合により蛋白質及び担
体のアミノ基と結合することができる。
のであればいかなるものでも良いが、例えば、シリカゲ
ル、セルロ−ス、ガラス、合成ポリマ−などを用いるこ
とができる。担体は、炭素鎖と結合するための官能基を
有する必要があり、官能基を有しない担体は適切な基を
導入する必要があるが、例えばアミノプロピルシリカゲ
ルなどは官能基を有するため本発明にかかる充填剤の製
造に適している。
体に結合した充填剤を充填したカラムは高速液体クロマ
トグラフィ−用カラムとすることができる。さらに本発
明にかかる蛋白質が炭素鎖を介して担体に結合した充填
剤を充填したカラムは前処理段階における血中成分の除
去にも優れた効果を発揮する。この場合のカラムは、高
速液体クロマトグラフィ−用とは異なり、高圧に耐える
必要はなく、高分子材料等の比較的柔軟なカラム中に充
填すれば良い。質量分析等により、血中に含まれる薬物
等の微量の低分子物質の構造を決定する際等には必ず生
体成分などの妨害物質を除去する必要があり、従来は非
常に複雑な操作を行っていた。しかし、本発明にかかる
前処理用カラムは、注射器等により試料をそのまま通過
させるだけで生体成分の除去ができる。すなわち、生体
成分等の高分子物質はカラムに保持されずに流出してし
まうのに対し、低分子薬物等は、カラムに保持されるの
で、生体成分等の妨害物質が流出した後、適切な溶媒に
より流出させることにより容易に低分子薬物等を精製で
きる。したがって、本発明は、蛋白質が化学結合により
炭素鎖の一方に結合し、さらにその炭素鎖のもう一方が
化学結合によりアミノアルキル基を有するシリカゲルの
アミノ基に結合した充填剤を用い生体試料中に存在する
低分子医薬を精製または分離する方法である。
することができる。炭素鎖の両端に1級アミンと反応す
る基を有する化合物、例えばスクシンイミジルスベレイ
ト(以下DSSと略す)をアセトニトリルに溶解し更に
炭酸水素ナトリウム緩衝液とアミノプロピルシリカゲル
を加え反応させる。有機溶媒をよく洗浄した後、炭酸水
素ナトリウム緩衝液中でアミノ基を有する蛋白質と更に
反応させることにより炭素鎖を介して蛋白質が結合した
充填剤を得ることができる。この場合には、蛋白質はア
ミド結合を介してn−ヘキシル基に結合し、更にアミド
結合を介してアミノプロピルシリカゲルのプロピルシリ
カゲル残基に結合している。あるいは、アミノプロピル
シリカゲルをステンレスカラムに充填後、上述の溶媒、
反応剤をポンプで送液して炭素鎖を介して蛋白質が結合
した充填剤が充填された高速液体クロマトグラフィ−用
カラムを得ることもできる。
には、例えば、オボムコイドのような蛋白質及びグルタ
−ルアルデヒドをpH6.8のりん酸塩緩衝液にいれ、
30℃で15時間撹拌後して、グルタ−ル化オボムコイ
ド(非還元型)を得る。更に、水素化ホウ素ナトリウム
を用いて、pH6.8のりん酸緩衝液中で、4℃、12
時間撹拌し還元してグルタ−ル化オボムコイド(還元
型)を得ることができる。次に、DSSをアセトニトリ
ルに溶解し、炭酸水素ナトリウム緩衝液とアミノプロピ
ルシリカゲルを加え反応させる。有機溶媒をよく洗浄し
た後、炭酸水素ナトリウム緩衝液中で上記の化学修飾し
た蛋白質を反応させることにより、化学修飾した蛋白質
が結合した充填剤を得ることができる。化学修飾した蛋
白質が結合した充填剤は、また、蛋白質が炭素鎖を介し
て結合した充填剤を化学修飾することによっても得るこ
とができる。
フィ−に接続して、生体成分とともに低分子化学物質を
注入すると生体成分の妨害を受けずに低分子化学物質の
精度の良い分析ができる。そのメカニズムは必ずしも明
らかではないが、次のように考えることができる。生体
成分とともに低分子化合物を、高速液体クロマトグラフ
ィ−に接続した本発明にかかるカラムに注入すると、生
体成分中に含まれるアルブミン、グロブリンなどの高分
子物質は本発明にかかる充填剤の表面に存在する蛋白質
を通り抜けることができず、また蛋白質は親水性である
ためにカラムに保持されることなく流出する。
炭素鎖に達し疎水的相互作用等を受け種々の成分に分離
する。この低分子化学物質と炭素鎖の相互作用は炭素鎖
の種類に応じて種々変化するため目的に応じてもっとも
適切なものを選ぶことが可能である。しかし、特願昭6
1−74369に開示するような蛋白質が直接アミノプ
ロピルシリカゲルに化学結合した充填剤では低分子物質
は保持されない。更に驚くべきことには、本発明者らは
蛋白質に光学的に活性な物質を用いると、低分子化学物
質の光学異性体をも分離できることを見いだし、しかも
その光学異性体分離能は、担体に直接蛋白質を結合した
場合よりすぐれていることを見いだした。
カラムは生体成分の影響を受けることなく精度良く低分
子物質の分析ができるだけでなくその光学分割もできる
のである。また、本発明を例えば血漿中の薬物濃度を測
定する際の前処理用カラムとして使用する場合には、従
来のような複雑な操作を必要とせずに血漿中の生体成分
を分離できるため前処理に要する時間を大幅に短縮でき
る。
を介してアミノプロピルシリカゲル担体に結合した充填
剤を充填したカラムを用いて、血漿中の蛋白質の回収率
を測定した結果を表1に示す。結果は、ヒト血漿20μ
lを、高速液体クロマトグラフィ−に接続した上記カラ
ムに注入して、カラムからの流出液を10分間集め流出
液中の蛋白量を測定したものである。蛋白量の測定は、
ブラッドフォ−ド(Analytical Biochemistry Vol.72,2
48-254(1976))の方法に従い、比色定量により行った。
H7では本発明によるカラムにほとんど吸着しないこと
が分かる。pH4.5における回収率が悪い理由は、血
漿中の蛋白質の等電点が、pH4.5付近であるため、
疎水性が増加しカラムに保持されたものと考えられる。
るカラム(アビジンをC6 炭素鎖を介してアミノプロピ
ルシリカゲル担体に結合した充填剤を充填したカラム)
に注入した場合のクロマトグラムを図1に示す。実験
は、ヒト血漿20μlにケトプロフェン鏡像体50μg
を添加したサンプルを注入して行った。
うである。移動相 5%アセトニトリル/95%
0.1Mリン酸カリウム緩衝液(pH7) 流速 1ml/min 検出波長 260nm
ロフェンの分析ができることが分かる。しかも、ケトプ
ロフェンの光学分割が同時に行えることが明らかであ
る。
M炭酸水素ナトリウム緩衝液(pH6.8 )とアセトニトリ
ルの1:1混液100mlに入れ、一夜撹拌し、ガラス
フィルタ−上に取り、十分に洗浄して、活性化アミノプ
ロピルシリカゲルを得た。別に、アビジンを0.1M炭
酸水素ナトリウム緩衝液100mlに溶解し、前記の活
性化アミノプロピルシリカゲルを加え16時間反応さ
せ、アビジンがC6 の炭素鎖を介してアミノプロピルシ
リカゲル担体に結合した充填剤を得た。
速液体クロマトグラフィ−用カラムを得た。 実施例3 実施例2で得た高速液体クロマトグラフィ−用カラムを
用いヒト血漿中のケトプロフェンの分析を行った。移動
相の組成は5%アセトニトニル/95% 0.1Mリン
酸カリウム緩衝液(pH7)であり、流速は1ml/m
in,検出波長は260nmであった。
生体成分を除去し、低分子量物質を精製できるカラムを
得た。 実施例5 実施例4で得たカラムを用いヒト血漿中のケトプロフェ
ンの分離を行った。カラムに薬物を含んだ血漿を直接注
入し、少量のpH7緩衝液で洗浄し、更に10%アセト
ニトリル/pH7リン酸緩衝液により、薬物のみを溶出
させた。 実施例6 アミノプロピルシリカゲル3g及びDSS2gを0.1
M炭酸水素ナトリウム緩衝液(pH6.8 )とアセトニトリ
ルの1:1混液100mlに入れ、一夜撹拌し、ガラス
フィルタ−上に取り、十分に洗浄して、活性化アミノプ
ロピルシリカゲルを得た。別に、オボアルブミンを0.
1M炭酸水素ナトリウム緩衝液100mlに溶解し、前
記の活性化アミノプロピルシリカゲルを加え16時間反
応させ、オボアルブミンがC6 の炭素鎖を介してアミノ
プロピルシリカゲル担体に結合した充填剤を得た。
速液体クロマトグラフィ−用カラムを得た。
M炭酸水素ナトリウム緩衝液(pH6.8 )とアセトニトリ
ルの1:1混液100mlに入れ、一夜撹拌し、ガラス
フィルタ−上に取り、十分に洗浄して、活性化アミノプ
ロピルシリカゲルを得た。別に、オボムコイドを0.1
M炭酸水素ナトリウム緩衝液100mlに溶解し、前記
の活性化アミノプロピルシリカゲルを加え16時間反応
させ、オボムコイドがC6 の炭素鎖を介してアミノプロ
ピルシリカゲル担体に結合した充填剤を得た。
液体クロマトグラフィ−用カラムを得た。
酸N,N’- ジスクシンイミジル2gを0.1M炭酸水
素ナトリウム緩衝液(pH6.8 )とアセトニトリルの1:
1混液100mlに入れ、一夜撹拌し、ガラスフィルタ
−上に取り、十分に洗浄して、活性化アミノプロピルシ
リカゲルを得た。別に、アビジンを0.1M炭酸水素ナ
トリウム緩衝液100mlに溶解し、前記の活性化アミ
ノプロピルシリカゲルを加え、16時間反応させ、アビ
ジンがC10の炭素鎖を介してアミノプロピルシリカゲル
担体に結合した充填剤を得た。
ンイミジルの合成は次のようにして行った。1、10- ド
デカン二酸4.5gと炭酸N,N’- ジスクシンイミジ
ルをアセトニトリル100mlに溶解し、ピリジン3.
2mlを加えた後、還流下10時間撹拌した。冷却後、
溶媒を減圧下留去すると結晶が析出した。得られた結晶
を酢酸エチルより再結晶し、目的物4.2gを白色の結
晶として得た。
高速液体クロマトグラフィ−用カラムを得た。 実施例12 実施例1で得た担体2gおよびグルタ−ルアルデヒド
0.1gを0.06Mりん酸塩緩衝液(pH6.8)3
0mlに入れ、30℃で15時間撹拌し、グルタ−ル化
されたアビジン(非還元型)が結合した担体を得た。更
に、0.2gの水素化法素ナトリウムを加え、4℃で1
2時間撹拌、還元し、グルタ−ル化されたアビジン(還
元型)が結合した充填剤を得た。 実施例13 実施例12で得た担体をステンレスカラムに充填し、高
速液体クロマトグラフィ−用カラムを得た。
に常法により充填した。次にDSS300mgを溶解し
た0.1M炭酸水素ナトリウム緩衝液:アセトニトリル
(1:2)混合溶液からなる移動相30mlで4時間還
流し活性化した。移動相を0.1M炭酸水素ナトリウム
緩衝液で置換し、アビジン500mgが溶解した同緩衝
液を4時間還流してアビジンがC6 の炭素鎖を介してア
ミノプロピルシリカゲルに結合した充填剤が充填された
高速液体クロマトグラフィ−用カラムを得た。
を、本発明にかかる充填剤を充填したカラムに注入した
場合のクロマトグラムを示す。
Claims (7)
- 【請求項1】アビジン、またはオボアルブミンのうちか
ら選択された蛋白質が化学結合により炭素鎖の一方に結
合し、さらにその炭素鎖のもう一方が化学結合によりア
ミノアルキル基を有するシリカゲルのアミノ基に結合し
た充填剤。 - 【請求項2】蛋白質が、化学修飾したアビジン、または
オボアルブミンである請求項1記載の充填剤。 - 【請求項3】蛋白質の化学修飾が、グルタ−ル化もしく
はその還元化、ジオ−ル化またはアシル化である請求項
2記載の充填剤。 - 【請求項4】炭素鎖が、直鎖状もしくは分岐状炭素鎖、
シアノ基もしくはアリ−ル基を有する直鎖状もしくは分
岐状炭素鎖、炭素鎖中にアリ−ル基を有する炭素鎖、ま
たは炭素鎖中にジスルフィド結合を有する炭素鎖である
請求項1記載の充填剤。 - 【請求項5】アビジン、またはオボアルブミンのうちか
ら選択された蛋白質がアミド結合により炭素鎖の一方に
結合し、さらにその炭素鎖のもう一方がアミド結合によ
りアミノアルキル基を有するシリカゲルのアミノ基に結
合した充填剤。 - 【請求項6】 アビジン、またはオボアルブミンのうちか
ら選択された蛋白質が化学結合により炭素鎖の一方に結
合し、更にその炭素鎖のもう一方が化学結合によりアミ
ノアルキル基を有するシリカゲルのアミノ基に結合した
充填剤を充填した高速液体クロマトグラフィ−用カラ
ム。 - 【請求項7】 アビジン、またはオボアルブミンのうちか
ら選択された蛋白質が化学結合により炭素鎖の一方に結
合し、更にその炭素鎖のもう一方が化学結合によりアミ
ノアルキル基を有するシリカゲルのアミノ基に結合した
充填剤を充填した精製用カラム。
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