JP3611575B2 - 金属イオン配位子配位錯体、それらを指向する抗体、及び該抗体を用いる検定 - Google Patents

金属イオン配位子配位錯体、それらを指向する抗体、及び該抗体を用いる検定 Download PDF

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Description

技術分野
本発明は、金属イオンの免疫検定の分野に関する。
発明の背景
キレート剤及び金属イオンを含む錯体に特異的なモノクローナル抗体が、Mearesらの米国特許4,722,892号に開示されている。また、そこには、他の金属を含有する溶液からの金属イオンの検出及び分離も開示されている。これは、例えば、溶液にキレート剤を添加し、この溶液を予め抗体が結合されている固相上を通過させることによるものである。これにより、該抗体はキレート剤と金属イオンとの錯体を捕捉する。
Galardyらの米国特許5,239,078号及び5,189,178号には、1:1比で金属イオンに結合することが可能な（免疫原性担体に結合されている）キレート剤で動物を免疫することによる抗血清の生成が開示されている。この抗体は、キレート剤を投与された患者の治療もしくは予防処方を評価する生理流体試料の生体外検定に有用である。
Tilbyらは、ジクロロジアミノプラチナの代わりにDNAと二塩化プラチナとの錯体に特異的に結合する抗体を開示している（Tilbyら,Cancer Res.,51,123−129（1991））。ジクロロジアミノプラチナは卵巣ガン患者に投与され、ガン細胞のような増殖細胞においてDNAと反応してグアニジンと二塩化プラチナとの錯体を形成し、それによりDNAを破壊して細胞の死を引き起こす。この抗体は、治療に対する患者の応答を決定する、グアニジンと二塩化プラチナとの錯体の形成についての患者の試料の生体外検定に有用である。
Philominらは、コルチゾル及びテストステロンのコバルトカルボニル錯体、並びにこれらの錯体中のステロイド配位子に特異的ではあるがコバルト金属イオンには特異的ではないポリクローナル抗体の合成を開示している（Philominら,Bioconjugate Chem.,4,419−424（1993））。また、Philominらは、これらの有機金属媒体の非同位体カルボニル金属免疫検定におけるトレーサーとしての使用を示唆している。前出。
Rosenblumらの米国特許5,053,226号は、第三級プラチナ（II）錯体:1,2−ジアミノシクロヘキサンプラチナ硫酸二ナトリウムの２つの配位子のうちの一方（すなわち、硫酸塩ではなく1,2−ジアミノシクロヘキサン）に特異的に結合するモノクローナル抗体を開示している。
蛍光偏光技術は、直線偏光で励起した場合に、蛍光標識化合物がその回転の速度に逆比例する偏光度を有する蛍光を放射する原理に基づいている。したがって、蛍光標識トレーサー−抗体錯体を直線偏光で励起すると、蛍光体の光の吸収時と放射時との間での回転が抑制されているため、放射光は高度の偏光を保つ。“遊離の”トレーサー化合物（すなわち、抗体に未結合）を直線偏光で励起した場合には、その回転は対応するトレーサー−抗体複合体よりも非常に早く、分子はよりランダムな向きをとる。したがって、放射光は脱偏光している。このように、蛍光偏光は、競合結合免疫検定において生成するトレーサー−抗体複合体の量を測定するための定量手段を提供する。
Kirkemoらの米国特許4,510,251号及び4,614,823号は、それぞれトレーサーとしてアミノメチルフルオレセン誘導体及びアミノメチルフルオレセン誘導体を用いる、配位子の蛍光偏光免疫検定（FPIA）を開示している。Finoらの米国特許4,476,229号は、蛍光偏光免疫検定に用いられる、チロキシン類自体を有するものを含む置換カルボキシフルオレセンを開示している。Wangらの米国特許4,668,640号は、置換カルボキシフルオレセンを用いる蛍光免疫検定を開示している。
市販のFPIAの例には、IMx▲Ｒ▼、TDx▲Ｒ▼、及びTDxFLxTMT4検定（本出願人）のようなチロキシンに対するものがある。
発明の要約
本発明の一側面では、金属イオンに結合する２以上の配位子を含む金属イオン−配位子配位錯体（この錯体はここでは“MLC"と呼ぶ）が提供される。好ましいMLCは、三元MLC（ここでは“TMLC"と呼ばれる）である。
本発明の別の側面では、金属イオンに結合可能な新規配位子が提供される。この新規配位子は、本発明のいかなる上記側面においても用いることが可能である。
本発明の別の側面では、タンパク質担体が結合して、好ましく免疫原性であるMLC−タンパク質結合体を形成するMLCが提供される。
本発明の別の側面では、MLC−タンパク質結合体を用いる、MLCに特異的に結合する抗体を生成する方法が提供される。また、MLCに結合する抗体のスクリーニング方法、及び関心のない金属イオンを含むMLCとは交差反応しない抗体のスクリーニング方法も提供される。したがって、このようなスクリーニングに有用な、MLCが付着する固相も提供される。
本発明の別の側面では、上記方法により生成する抗体が提供される。好ましくは、これらの抗体は、個々の配位子もしくは金属イオンそれ自体とは反応性ができるだけ少なく、MLC中の少なくとも２つの配位子の構造的特徴を併せ持つエピトープと反応する。
本発明の別の側面では、２以上の配位子を関心のある金属イオンとの結合に用いてMLCを形成する方法が提供される。好ましくは、この方法は、得られたMLCを検出することによる金属イオンの生体外もしくは生体内検定に適用される。好ましくは、この検出は、錯体（この錯体はここでは“MLC−結合剤”と呼ばれる）を形成するMLCへの結合剤の特異的な結合によるものである。より好ましくは、この結合剤は上記した抗体である。また、この方法は、得られたMLC−結合剤を除去することによる、金属イオンの生体外もしくは生体内除去に適用することもできる。
本発明の別の側面では、MLC−結合剤が提供される。
【図面の簡単な説明】
図１は、好ましい配位子の構造を示す。
図２は、MLCにMLC上のカルボキシル基を介してタンパク質が結合したMLC−タンパク質接合体を模式的に示す。
図３は、MLCにMLC上のスルフヒドリル基を介してタンパク質が結合したMLC−タンパク質接合体を模式的に示す。
図４は、特に鉛イオンへの結合のための、好ましい新規配位子を示す。
図５は、鉛イオンの好ましいTMLCを示す。
図６は、配位子L9及びL13から開始してTMLC−タンパク質接合体M3を作製するための合成経路を示す。
図７は、配位子L13及びL15から開始して同じTMLC−タンパク質接合体M3を作製するための別の合成経路を示す。
図８は、新規フルオレセントレーサーL16を示す。
図９は、蛍光標識混合配位子TMLC、M5を示す。
図10は、TMLC上の配位子のカルボキシル基に付着する二官能性スペーサー・アームを模式的に示す。
図11は、TMLC上の配位子のスルフヒドリル基に付着する二官能性スペーサー・アームを模式的に示す。
図12は、同じくM6と呼ばれる、TMLC−フルオレセイン接合体PbL14L16を示す。
発明の詳細な説明
本発明は、金属イオン−配位子配位錯体に、それらの形状に基づいて、特異的に結合する結合剤を提示する。この金属イオン−配位子配位錯体は、ここでは、“MLC"と呼ばれる。好ましくは、この結合剤は生物学的な結合剤である。好ましい生物学的結合剤は、２以上の配位子分子を有するMLCに特異的な抗体である。これらの抗体は、好ましくは、MLCが配位子の１つを介して担体タンパク質に結合する免疫原に対して生じるものである。本発明により、二元MLCのタンパク接合体に対して生じた従来例の抗体とは対照的に、MLCが２以上の配位子分子を有する場合には、関心のある金属イオンの抗体認識がより特異的になることが見いだされた。
３成分（もしくはそれ以上の）多分子錯体に特有の、２成分対応物と比較してより多くの自由度は、結果として、広い範囲に亘る可能な配位子配座及び配位子−金属の量論的関係を生じ、したがって、関心のある特定の金属に独特な特定の形が存在する見込みもより高くなる。従来例の抗体は、EDTAキレート及びポルフィリンのような剛直な二元錯体を認識するものであった。これらの錯体の形状は、それら自体の配位子に固有の立体的な制限によってほとんど決定されてしまうため、１つの金属と他のものとであまり違わない（“配位子主導”形）。このため、このような抗体は、関心のある金属イオンに対して低い特異性しか示さず、例えば、別の非標的金属イオンを含有する試料中の所定の金属イオンの検出においてあまり有用でない。
本発明は、TMLC（及びより多数の配位子を有するもの）の形状が、二元錯体におけるよりも高い程度で金属イオンの性質によって決定される（すなわち、“金属イオン主導”形を示す）ため、特異性が高い。形状が金属イオン主導である場合には、MLCの形態で存在する所定の金属イオンに対する高い特異性を示す形状選択性抗体を、固定された配位子の組に対して、得ることが可能である。
これらの配位子及び／又は抗体は、例えば、試料中の毒性金属、例えば、生物学的試料中の鉛レベルまたは産業廃棄物もしくは水処理プラントにおける水銀レベルの検定または除去に用いることができる。また、生物学的試料中の金属の治療上のレベル、例えば、リュウマチ様関節炎の治療のために金を投与された患者における金のレベルの検定に利用することもできる。さらに、鉄、銅、クロム、コバルト等の内在性金属イオンのレベルの検定に用いることもできる。
また、本発明は、上記目的に有用な新規の配位子も提示する。これらの配位子は、さらに、試料からの金属の排除、例えば、産業上の試料からの毒性金属の排除、写真現像溶液からの銀の捕捉に用いることができる。さらに、この配位子は、鉛中毒のような金属中毒に罹患した患者を治療するために、生体内に（治療的に）投与することができる。
ここに記述される金属は、関心のあるいかなる金属でもあり得る。
また、本発明は、上記目的に適切な配位子の選択の規準を記述する。
また、本発明は、特異性が金属イオン主導である、MLCに特異的な抗体をも提示する。
前述の本発明の概要を以下に詳述する。
金属イオン−配位子配位錯体（MLC）
MLCとは、配位子と呼ばれる幾つかの他の分子に結合した中心金属イオンからなるものである。配位子と金属との間に形成される化学結合の本質は、配位子分子上に与えられる一対の電子を含み、すなわち、分子軌道学の用語では、配位子の埋まった軌道と金属の空軌道とが合して形成される分子軌道として考えることができる。したがって、金属イオンに対する化学結合の形成に直接関与する配位子分子の原子は供与体原子と呼ばれ、一般に周期律表のＶ及びVI族の元素であって、窒素、酸素、イオウ、リン及びヒ素が最も普通に用いられる。
単一の金属イオンに結合する２以上の供与体原子を有する分子をキレート剤またはキレート化剤と呼び、対応する金属錯体をキレートと呼ぶ。所定のキレート剤中に存在する供与体原子の数をそのキレート剤のデンティシティと呼び、２つの供与体部位を有する配位子をバイデンテート、３つの供与体部位を有するものをトリデンテートと呼び、以下も同様である。一般に、キレート剤のデンティシティが高いほど、キレート剤のデンティシティが関心のある特定の金属イオンによって達成され得る最大配位数と一致する点に達するまでは、形成されるキレートの安定性が高くなる。所定の配位状態の所定の金属イオンの最大配位数は、空軌道の数、したがって、配位子供与体原子と形成することが可能な化学結合の数を反映する、その金属固有の特性である。全ての利用可能な空軌道が１以上の配位子の供与体原子との結合に用いられた場合には、この金属は配位の上で飽和したといわれる。
配位子
本発明において、MLCに含まれる配位子の数は少なくとも２つでなければならず、関心のある金属イオンによるが、８つまで可能である。所定の錯体における配位子の数は、特定の金属イオンの性質（主としてその最大配位数）及び選択された配位子の性質（それらのデンティシティ、供与体原子の組、電荷、サイズ等）によって決定される。抗体結合部位が、錯体中に存在する全ての配位子の特徴を認識する必要はない。抗体が少なくとも２つの配位子の組合せを認識する限りにおいて、錯体を安定化させ、もしくは水溶性のような他の特性を増強させるために、エピトープには寄与しないさらなる配位子が存在していてもよい。
所定の金属イオンに対して、当業者は、以下の規準を用いて、本発明による有用な配位子を選択することができる。配位子は、標的金属イオンに好適に結合する供与体原子（もしくはキレート配位子の場合には供与体原子の組）を有していなければならず、特定の供与体原子（一般には、カルボキシル酸素、フェノール性酸素もしくはエーテル酸素；アミン、イミンもしくは芳香族窒素原子及び荷電もしくは中性のイオウ原子からなる群より選択される）に、所定の金属イオンが好適か否かは、一般に当該技術分野において周知である。
本発明による抗体によって認識されるエピトープに寄与する配位子がキレート配位子であることは必須ではない。本発明における使用に適する配位子は好ましくはキレート配位子であるが、特定のホスフィン及び糖類似体のような非キレート配位子もまた有用であり得、キレート配位子の存在は必須ではない。唯一の必要条件は、抗体がMLCの配位球内の少なくとも２つの配位子の組合せを認識することで、これらの配位子はモノデンテートでも、より高いデンティシティのものでもよい。
しかしながら、配位子はまた、生体内においても安定な配位子−金属結合、すなわち、該錯体に対する免疫応答に要する期間（一般には数ヶ月）解離しないような配位子−金属結合を形成する見込みがなければならない。関心のある多くの金属について、特定の配位子−金属結合の生体内安定に関与する多くの技術が存在する。これらは、配位子選択の指標として用いることができる。関心のある多くの金属イオンに対して、上記指標はキレート配位子の選択を支持する。これは、キレート配位子が、一般的に、モノデンテート配位子の対応する組合せよりも熱力学的安定性の高い配位錯体を形成するためである。
多くの金属イオンと安定性の高いMLCを形成する有用なキレート配位子には、ポリアミノポリカルボン酸、例えば、エチレンジアミン四酢酸（EDTA）及びジエチレントリアミン五酢酸（DTPA）並びにフェノール含有アミノポリカルボン酸塩、例えば、N,N−ビス（ヒドロキシベンジル）エチレンジアミン−N,N−二酢酸（HBED）が含まれる。これらのキレート剤は６以上のデンティシティを有し、ほとんどの遷移及び主族の金属は６の最大配位数を有しているため、得られる種は配位の上で飽和した二元MLC、すなわち、単一の配位子分子及び単一の金属イオンからなる錯体である。
本発明による好ましい抗体は、関心のある金属イオンに加えて２もしくは３の配位子を含むMLC、特に好ましくは２つの配位子を有するもの、を認識する。
生体内安定性に関して直接の技術が知られていない場合には、様々な配位子−金属の組合せの熱力学的及び／又は速度論的安定性に関する情報を配位子選択の基礎として用いることができる。
さらなる必要性は、本発明による抗体によって認識されるエピトープを含む配位子の各々が二官能性であることである。二官能性配位子は、少なくとも１つの金属結合部位（供与体原子）に加えて、それを介して配位子が、例えば、タンパク質、固相もしくは標識に、配位子の金属結合特性に重大な影響を与えることなく共有結合することが可能な、第２の反応性基を有する分子である。配位子の二官能性は、MLCに特異的なモノクローナル抗体の同定及び選別に用いられるスクリーニング検定の設計、そのような抗体の精製に用いられるアフィニティクロマトグラフィーの調製及び免疫検定に用いられる抗原−標識トレーサーの調製に必須である。
当業者は、さらなる反応性基を組込んでも金属結合特性に影響を及ぼさない所定の配位子分子内の位置は容易に認識するであろうし、この配位子の他の分子もしくは固相への結合に有用な反応性基も容易に認識するであろう。配位子はまた、可能な位置に芳香族構造、剛直な環系及び非対称炭素中心を含む、高度に差別化された有機的な骨組みを有するように選択されるべきである。配位子の供与体原子の組、デンティシティ、二官能性側部アーム及び有機的骨組みが選択されたら、関心のある特定の金属イオンの最大配位数によって、得られる標的MLCの量論的関係（すなわち、三元であるか、もしくはより高次の分子数であるか）が決まる。
二官能性及び生体内での安定な配位子−金属結合を示すことに加えて、好ましい配位子はまた、免疫原性及びタンパク質による差別的な認識に寄与すると考えられる構造的な特徴をも含む。そのような構造的な特徴には、芳香環系（Zollerら,J.Nucl.Med.,33,1366−72（1992））、剛直な環構造（Kosmasら,Cancer Res.,52,904−11（1992））及び非対称炭素中心（Reardonら,Nature,316,265−68（1985）;Zollerら，前出）が含まれる。
好ましい配位子
好ましい配位子は、二官能性であって芳香族特性を有するトリデンテートキレート剤である。そのような配位子の特に好ましい群は、スルフヒドリル含有アミノ酸と、アルデヒド（もしくはケトン）酸素原子から２もしくは３位にある炭素原子に位置する供与体原子（窒素もしくは酸素）を有する、芳香族アルデヒドもしくはケトンとの、シッフ塩基縮合によって形成される。芳香環系は、免疫原性及び水溶性を高めるため、マイナスに荷電する基で誘導体化されていてもよい。これらのうち、図１に示される配位子が特に好ましい。これらの配位子は、ここでは、L1ないしL8とも呼ばれる。発明者が知る限りでは、ｒがCH2で且つＸ＝OHであるL6を例外として、これらの配位子は新規である。
これらの親配位子（Ｘが−OHであるL1ないしL8）は、全ての１つのスルフヒドリル供与体、１つのイミン窒素供与体、１つのカルボキシレート酸素供与体を提供し、かつ芳香族窒素供与体（L1−L4）もしくはフェノール性酸素供与体（L5−L8）のいずれかを提供する、潜在的なテトラデンテートである。本発明において用いられる場合には、これらの配位子は、他の３つの供与部位を残したまま、カルボキシレート官能性もしくはスルフヒドリル官能性のいずれかにより他の分子と結合する。カルボキシレート結合配位子は、図２に模式的に示したように金属イオンと結合する。これに対して、スルフヒドリル結合配位子は、図３に模式的に示したように金属イオンと結合する。結合部位の選択は、関心のある金属の性質によって決まる。酸素供与体よりもイオウ供与体を好む金属に対しては、スルフヒドリル基、イミン窒素及び芳香族窒素（L1ないしL4の場合）もしくはフェノール性酸素（L5ないしL8の場合）からなるトリデンテート部位が残るように、カルボキシレート結合が用いられる。酸素供与体を好む金属に対しては、カルボキシレート酸素、イミン窒素及び芳香族窒素（L1ないしL4の場合）もしくはフェノール性酸素（L5ないしL8の場合）からなるトリデンテート部位が残るように、スルフヒドリル結合が用いられる。
MLC−特異抗体生成のための標的としての使用に適する様々な遷移及び主族金属イオンのTMLCは、図１に示される好ましい配位子の対称的（全ての配位子が同一）及び混合配位子組合せ（すなわち、異なる配位子の組合せ）のいずれからも構築することができる。このようなMLCは、担体タンパク質に接合されているならば、錯体の形態にある金属イオンに特異的な抗体を生成するための免疫原として有用である。配位子L1−L4（Ｙ＝Ｚ＝水素）は金属結合形態（図２）にある場合には一価の形式的なマイナス電荷を有している。これに対して、配位子L5−L8（Ｙ＝Ｚ＝水素）は二価の電荷を有している。好ましい供与体原子（イオウもしくは酸素）の選択に加えて、配位子電荷の選択も、関心のある特定の金属イオンの性質に基づく。
鉛（II）のMLCに対する抗体は、本発明にとって特に関心のあるものである。鉛（II）は酸素供与体よりもイオウ供与体を好み、鉛イオンが帯びている二価陽性電荷の中和を達成するためには、一価に帯電した配位子を２つだけ必要とする。鉛（II）のMLCに対する特異性を示す好ましい抗体は、図４に示される配位子の対称的及び混合配位子組合せの両者から構築される三元錯体に対して生成する。
配位子L9−L12は、鉛（II）と一般式（（配位子）2Pb）の電気的に中性のTMLCを形成する。このようなTMLCは、対称的（（L9）2Pb、（L10）2Pb、（L11）2Pb、（L12）2Pb）であっても、又は混合配位子錯体（L9L10Pb、L9L11Pb、L9L12Pb、L10L11Pb、L10L12Pb、L11L12Pb）であってもよい。本発明による特に好ましい抗体は、配位子L9に基づく、図５に示される構造を有する対称的MLCを認識する。このTMLC（M1）は、２つの非局在化芳香族環系、４つの５員キレート環及び２つの非対称炭素中心（図５において“＊”印がつけられている）を有している。
関心のある金属イオン
ヒト血流中に見出し得る金属イオンを認識する抗体は、本発明にとって特に関心のあるものである。このような金属には、内在性の必須金属イオン及び、治療での使用の結果として、又は環境中に存在する金属の摂取、吸収もしくは吸入のために存在し得る非生理的金属イオンが含まれる。したがって、金属イオンには、鉛、水銀、ニッケル、カドミウム、タリウム、アンチモン、銀、クロム、マンガン、白金、金、アルミニウム、ビスマス、ガリウム、鉄、銅、亜鉛、コバルト、モリブデン、セレン及びバナジウムイオンが含まれる。本発明の好ましい態様の１つにより、鉛のMLCに特異的なモノクローナル抗体が提供される。
MLC−タンパク質接合体
本発明の別の側面によると、MLCがタンパク質分子に共有結合している接合体が提供される。このようなMLC−タンパク質接合体は、免疫原として、及び本発明のモノクローナル抗体のスクリーニング及び解析に用いられる被覆プレート・マイクロタイターELISA検定における被覆物として用いられる。そのようなMLC−タンパク質接合体の一般的な調製方法を、図５に示される特に好ましい鉛（II）のMLC（M1）を例として用いて説明する。M1とタンパク質との接合体の調製に用いられる反応経路を図６に示す。タンパク質は、好ましくは、動物において免疫原性応答を引き起こし得るものである。かかるタンパク質の例は、ウシ血清アルブミン（BSA）、キーホールリンペット・ヘモシアニン（KLH）、チログロブリン、免疫グロブリン（IgG）等である。あるいは、タンパク質の代わりに、十分なサイズ及び免疫原性の炭水化物、多糖、リポ多糖、ポリアミノ酸、核酸等を用いることができる。当業者は、本明細書の開示に基づいて、これらの代替物の合成が可能である。
図６に示されるように、カルボン酸基をＮ−ヒドロキシスクシンイミド活性エステル（式L13、図６）に転化することにより、MLC中の配位子分子の１方とタンパク質との間のアミド結合生成を可能とする。タンパク質との共有結合の形成に関与しない方のMLC中の第２の配位子は、ｎ−ブチルアミドの形態で用いる（式L14、図６）。これにより、第２の配位子のカルボキシル基は金属結合に利用できないようになり、この部分がリシン残基の４位−炭素側鎖を介してタンパク質に結合した配位子の接合形態の構造類似体となる（式M3、図６）。好ましい接合反応図式には、タンパク質と１配位子が活性化されている予め形成されたTMLC（例えば、式M2、図６）との反応が含まれる。あるいは（図７）、タンパク質をまず遊離の活性化配位子（L13）と反応させ、得られたタンパク質−配位子接合体（式L15、図７）を最初に金属イオンと共にインキュベートして中間体M4（図７）を得、次いでｎ−ブチルアミドの形態にある配位子L14と共にインキュベートして、最終MLC−タンパク質接合体（M3、図７）を得る。
交差反応性試験のためのMLC−タンパク質接合体を調製する場合には、図６及び７に示される反応図式において、関心のある金属イオンを交差反応性の有無を試験すべき非標的金属イオン（例えば、関心のある金属イオンが鉛（II）である場合には鉄（III））に置き換える。幾つかの事例において、交差反応性金属のMLCの量論関係が関心のある金属イオンの対応するMLCと同じではないことは理解されよう。
モノクローナル抗体のような生物学的結合剤
本発明の別の側面は、MLCに対して特異的な高親和性部位を有する生物学的結合剤に関する。特には、２以上の配位子を関心のある金属イオンと共に含むMLC、すなわちTMLC並びにより多数の配位子を有するものを認識し、強く結合する、モノクローナル抗体又は組換えペプチドのような生物学的結合剤に関する。
これらの抗体は、個々の配位子もしくは金属イオン自体とはあまり反応しないのに対して、MLC中の少なくと も２つの配位子の構造上の特徴を併せ持つエピトープとは反応する。すなわち、これらの抗体は、完全に形作られたMLCの特徴であるエピトープを認識する。錯体中の少なくとも２つの配位子の有機的骨組みとの相互作用に加えて、有用な金属イオン特異性を示す抗体を得る上での絶体条件ではないものの、抗体結合部位はアミノ酸側鎖及び金属イオンとの１以上の配位結合の形成にも関与し得る。
本発明の抗体には、免疫グロブリン全長に加えて、免疫グロブリンの抗原結合断片が含まれる。Fab、Ｆ（ab'）２及びFvがこれらの断片の例である。このような断片は、周知の方法によって生成することができる。
所定の金属イオンについて、その金属に特異的な抗体の開発方法は、ａ）少なくとも２つの配位子を有する該金属イオンのMLCを選択し；かつｂ）該標的MLCが担体タンパク質に共有結合して、免疫原として役立つMLC−タンパク質接合体を形成している免疫原を調製する、ことからなる。金属イオン特異性を示す抗体は、主族金属イオン、遷移金属イオンまたはランタノイド及びアクチノイド系元素の金属イオンのMLCに対して生じ得る。好ましい免疫原は、２を超える数の配位子を有するMLC−タンパク質接合体であり、より好ましくは、この配位子は上に論じた図１及び４に示されるものである。好ましいMLC−タンパク質接合体の例を下記例７に記す。
免疫原は、当該技術分野において周知の方法により、本発明による免疫検定システムにおいて使用するための抗体（ポリクローナル及びモノクローナルの両者）の調製に用いることができる。一般に、ウサギ、ヤギ、マウス、モルモット、もしくはウマのような宿主動物に、様々な部位の１以上で、通常はアジュバントとの混合物の形態にある免疫原を注射する。同じ部位もしくは異なる部位に、規則的もしくは不規則な間隔でさらに注射をした後、最適の力価が達成されたとされるまで、採血して抗体力価を評価する。抗体は、宿主動物から採血して多量の抗血清を得るか、又は体細胞ハイブリダイゼーション技術もしくは当該技術分野において周知のモノクローナル抗体を得る技術により得られ、例えば−20℃で、保存することができる。
モノクローナル抗体は、免疫原もしくはそれらの断片を接種した動物に由来する増殖脾臓細胞による、通常は、接種動物と同じかもしくは異なる種の増殖細胞系（好ましくはミエローマ細胞系）との融合と、それに続く適当なクローニング及び選択工程により、Kohler及びMilsteinの方法（Nature,256,495−497（1975））によって生成することができる。本発明においては、得られたハイブリドーマを、標的MLCには結合するが、遊離の配位子もしくは非標的金属イオンのMLCには結合しないモノクローナル抗体が生成しているかについて選択する。
本発明によるモノクローナル抗体は、標的金属イオンに対する高い特異性という利点を提供する。選択された標的金属イオンの三元（もしくはより分子数の多い）錯体に対する特異結合は、大過剰の汚染非標的金属もしくは遊離配位子、またはその両者が存在下しても達成可能である。これは、少なくとも２つの配位子の組合せを標的金属イオンを含むと思われる試料に添加し、標的MLCの存在のプローブに本発明の抗体を用いることによる、関心のある金属イオンの高感度かつ特異的な免疫検定を可能にする。本発明の抗体によって示される驚くほど高度の金属イオン特異性は、３成分（もしくはより多くの）多分子錯体に本質的な、その２成分対応物と比較してより多くの自由度が、結果として、広い範囲に亘る可能な配位子配座及び配位子−金属量論関係を生じ、したがって、関心のある特定の金属に独特の特定の形状が存在する見込みも高まるために生じるものと考えられる。
抗体は、Reading、米国特許4,474,893号、又はCabillyら、米国特許4,816,567号に開示される方法により生成される組換えモノクローナル抗体であってもよい。また、抗体は、Segelら、米国特許4,676,980号に開示される方法によって化学的に構築されるものであってもよい。
MLCに特異的なポリクローナル及びモノクローナル抗体を生成するためのより詳細な方法は、従来技術において記述されており（下記考察を参照、そこに引用される参考文献はここに組込まれる）、免疫原及び所望の抗体の選択方法が本発明において記述されるものであることを除いて、本発明のポリクローナル及びモノクローナル抗体の生成に用いることができる。これらの変形は、従来技術においては見出すことができない、MLC中の少な くとも２つの配位子の構造上の特徴を併せ持つエピトープを認識する抗体の特定の生成及び選別を考慮したものである。好ましいモノクローナル抗体は、所定の金属イオン及び所定の配位子の組の所定の配位錯体に高度に特異的である。好ましくは、これらの抗体は、MLCをそれらの形状に基づいて認識する。少なくとも２つの配位子分子上に存在する構造上の特徴の認識に加えて、抗体結合部位は、金属イオンと免疫グロブリンのアミノ酸側鎖との１以上の配位結合の形成にも関与し得る。しかしながら、本発明による抗体が所定のMLCに対する特異性を示すためには、抗体側鎖が配位子として機能することは必須ではない。
このように、本発明の抗体は、金属非含有形態の配位子との交差反応の問題を解決し、主族金属、遷移金属又はランタノイドもしくはアクチノイド系金属の一員であり得る標的金属イオンに対し予期せざる高い特異性を示す。したがって、これらの抗体を用いて、そのような金属の高感度かつ特異的な免疫検定を設計することができる。これらの抗体は、例えば、関心のある試料中の特定の金属イオンの濃度を測定する検定の構築に用いることができる。特に好ましい態様においては、血液、尿並びに他の体液及び組織中の鉛のレベルに対する免疫検定の構築に、鉛（II）のMLCに対するモノクローナル抗体が用いられる。この免疫検定は、ヒト身体中の鉛濃度のスクリーニング及び監視に用いられるものである。
対照的に、従来技術では、MLCの１つの配位子又は金属イオン単独を認識する、MLCに対する抗体が開示されているに過ぎない。そのような抗体は、最初に、Mearesら、米国特許4,722,892号によって記述された。彼らは、EDTAのアミノベンジル誘導体のインジウム（III）錯体に接合したKLHを含む免疫原を用いた。高い親和性（Ｋ＝４×10）でIn−EDTA錯体に結合する抗体が得られた。これらの抗体はインジウム以外の金属のEDTA錯体にも結合するが、In−EDTA錯体への結合についての親和定数は、研究された他のEDTA錯体のいずれよりも１桁大きかった。全体的に見て、様々なEDTAの二価及び三価金属イオン錯体への抗体の結合についての親和定数は、４桁の範囲に亘るものであった。これに続く開示では、EDTAのコバルト（II）錯体（Goodwinら,J.Nucl.Med.,29,226−34（1988））、DTPAのインジウム（III）錯体（Eilletteら,J.Immunol.Methods,124,277−82（1989）;Le Doussalら,Cancer Res.,50,3445−52（1990））、メソ−テトラキス（カルボキシフェニル）ポルフィリンの鉄（III）及びコバルト（III）錯体（Schwabacherら,J.Am.Chem.Soc.,111,2344−46（1989））、Ｎ−メチルメソポルフィリンIX（Cochranら,Science,249,781−83（1990））、メソ−テトラキス（４−カルボキシビニルフェニル）ポルフィリンのスズ（IV）錯体（Keinanら,Pure Appl.Chem.,62,2013−19（1990））及びHBEDのガリウム（III）錯体（Zoller,ら,J.Nucl.Med.,33,1366−72（1992））に対して生じたモノクローナル抗体が、それぞれ記述されている。MLCに対する抗体を調製しようとするこれらの予め計画された努力に加えて、大環状ポリアミノ−ポリカルボキシレート・キレート剤である1,4,7,10−テトラアザシクロドデカン−N,N′,N″−四酢酸（DOTA）のイットリウム（III）錯体に接合したモノクローナル抗体を静脈注入により投与されたガン患者における予期される副作用として、ポリクローナル体液性抗キレート応答が記述されている（Kosmasら,Cancer Res.,52,904−11（1992））。
Mearesら、米国特許4,722,892号に開示されるように、その全てが1:1金属：ポルフィリン錯体を認識する抗−ポルフィリン系は、それ以外の抗−キレートモノクローナル抗体が生体内で使用するための開発されたのに対して、二重特異性を有する抗体及び放射性同位金属イオンを用いる実験的な腫瘍治療策において触媒抗体となり得る点で関心のあるものである。そのような策では生体内で完全に安定な状態に留まる金属錯体が必要とされるため、非常に高い熱力学的安定性を有する錯体を形成するキレート剤（EDTA、DTPA、HBED）が選択される。これらは、高いデンティシティ（６−８）を有するキレート剤であり、したがって、これら従来の開示の全てにおいては、免疫種は単一の有機キレート配位子及び単一の金属イオンを含む二元MLCであった。したがって、これらの免疫原に対する応答を引き起こすために利用することができる潜在的な抗原性決定基は、単一のキレート配位子の有機的骨組み及び、恐らく、金属イオン自体に限定された。
一般には、MLCの有機成分が免疫原性の特徴のほとんどを構成するとされているが、簡単な、キレート化されていない“イオン性”金属種を認識するモノクローナル抗体も記述されている。Finneganら、EPO 0235457号は、マウス脾臓細胞の金属塩での生体外感作と、それに続くミエローマ細胞系との融合により得られる、シアン化金（Ｉ）に対するモノクローナル抗体を開示している。得られた抗体は、シアン化銀（Ｉ）との29％の交差反応性を示した。Wagnerら、WO 9010709号は、金属カチオン、特にHg（II）及びPb（II）と反応するモノクローナル抗体を開示している。これらの抗体は、関心のある金属イオンと配位するBSA−グルタチオン結合体で免疫したマウスから、標準的な手順により得られた。水銀の場合には、抗体が配位剤とは無関係に遊離の水銀イオンと反応し、したがって、水銀イオンのモノクローナル抗体認識には水銀イオンMLCを予め形成する必要がないことが示された。
従来技術の抗−キレート抗体は、金属の免疫検定におけるそれらの使用に重大な制限を与えるものであった。これらのうちの最大のものは免疫グロブリンの金属イオン特異性である。標的金属と次に最も反応性のものとの親和定数に１−２桁の差しかないことは、多くの用途、特に、他の（非標的）金属イオンが標的金属よりも４桁以上高いレベルで存在し得る生物学的試料における痕跡量金属の測定には不適当であると思われる。第２の関心事は、“空の”（すなわち、非金属化）キレート剤との抗−キレート抗体の反応性である。ほとんどの抗−キレート抗体は腫瘍治療ためのものだが、そこではそのような交差反応性はあまり問題にならない。しかしながら、生体外免疫検定様式においては、試料中の標的金属の濃度は一般に未知であり、したがって、一般に、大過剰のキレート剤を試料に添加して確実に錯体形成を完了させる必要がある。したがって、試料はしばしば高い濃度の遊離キレート剤を含み、場合によっては、試料中のキレート剤の濃度を数桁も上回ってしまう。したがって、抗体の遊離キレート剤との交差反応性があると、金属含有量を実際と異なる高い値になる。
MLCと反応する抗体を単離及び精製するためのアフィニ ティクロマトグラフィ
本発明の別の側面では、適当な固相に共有結合したTMLCを含んでなるアフィニティクロマトグラフィ媒体が提供される。このようなアフィニティクロマトグラフィ媒体は、MLCと反応性のモノクローナル抗体の単離及び精製に用いられる。アミノエチル−セファロース4Bのようなアミノ誘導化固相を用いて、MLC−タンパク質接合体の調製に用いられるものと同じ反応経路を、MLC誘導セファロースビーズの調製に用いることができる。MLC−タンパク質接合体を用いた場合と同様に、標的金属イオンもしくは交差反応性金属イオンの混合もしくは対称TMLCで誘導したセファロースビーズを得ることができる。
二元EDTA−金属錯体に対するモノクローナル抗体のアフィニティクロマトグラフィ精製は困難であることが報告されており、Beidlerら、米国特許5,112,951号には、1:1金属−EDTAキレートに対する抗体を精製するための代替手段としてのオキソ酸誘導固体支持体、例えばスルホプロピル樹脂、の使用が開示されている。
本発明のアフィニティクロマトグラフィ媒体は、多くの手法を用いて、比較的穏やかな条件下で抗体を固体支持体から放出させることが可能であるという利点を提供する。抗体によって認識されるエピトープには形作られたMLCが関与するため、この錯体の解離を引き起こすものならば、アフィニティマトリックスからの抗体の制御溶出の基礎を提供し得る。そのようなプロセスには配位子交換反応一般が含まれ、金属イオンに対する高い親和性を有する小さな配位子（例えば、シアナイドイオン）を用いるものが特に好ましい。あるいは、標的三元錯体を破壊し、固相からの抗体の放出を引き起こす、大過剰の非標的金属イオンも配位子交換反応を進めるために用いることができる。いずれにせよ、抗体を溶出した後に、依然として最初の共有結合した配位子を有する固相を生じる結果となる。したがって、アフィニティクロマトグラフィ媒体の再生は、新鮮な標的金属イオン及び第２の（共有結合していない）配位子で再平衡化することにより容易に達成される。
活性検定
好ましい検定構成の１つにおいては、MLC−タンパク質接合体を固相に固定化し、MLC−反応性抗体の捕捉に用いる。再び鉛（II）を例として用いると、96−ウェル・マイクロタイタープレートに鉛（II）MLC−タンパク質接合体（例えば、式M3）を固定化する。次に、吸着したMLC−タンパク質接合体を担持するプレートをELISA検定に用いる。この検定では、ネズミMLC−反応性抗体を含むと考えられる試料をウェル内でインキュベートした後、洗浄し、信号発生分子（例えば、セイヨウワサビペルオキシダーゼ（HRPO））と接合する抗−マウス抗体（例えば、ヤギ抗−マウス）に晒す。
次に、上記検定における、関心のある金属イオンのMLCと反応する抗体を、同じ配位子と非標的金属イオンとから構成される類似MLCとの交差反応性を知るようさらに試験する。例えば、ハイブリドーマ上清からの組織培養培地を本発明に有用な抗体についてスクリーニングする場合、３つの段階的な検定（マイクロタイタープレートELISAもしくはFPIA）が用いられる。この系列における第１工程では、組織培養培地中に存在する全てのMLC反応性抗体の同定に、標的MLCが、MLC−タンパク質接合体（例えば、ELISAについてのMLC−BSA接合体）又はトレーサー（例えば、FPIAについてのフルオレセン・トレーサー）として用いられる。次に、これらのMLC−反応性抗体を、対応する遊離配位子−タンパク質接合体（例えば、ELISAについての遊離配位子−BSA接合体）又は遊離配位子−トレーサー（例えば、FPIAについての遊離配位子−フルオレセントレーサー）に対して試験し、この検定において反応した抗体は、MLC中の２以上の配位子の結合という規準を満たさなかったとして破棄する。次いで、標的MLCとは反応するが、対応する遊離配位子とは反応しない抗体を、交差反応性金属の類似MLCとの反応性についてさらにスクリーニングする。
したがって、鉛（II）−選択性抗体についてのELISAスクリーニングの場合には、鉛（II）MLC−タンパク質固定化プレートと反応する抗体を、次に、マイクロタイタープレートにM3の鉄（III）、銅（II）又は亜鉛（II）類自体が固定化されている類似の検定で試験する。また、鉛（II）MLC−タンパク質固定化プレートと反応する抗体を、配位子−タンパク質結合体（式L15、図７）がプレートの固定化に用いられる類似のELISA検定を用いて、遊離配位子反応性について試験する。鉛（II）−選択性抗体は、遊離配位子及び非標的金属プレートとの反応性がほとんどなく、及び鉛（II）MLCプレートとは最大に反応するものという基準で同定される。
FPIAスクリーニングにおいては、M3−反応性抗体が含まれると考えられる試料の反応性を５種類の蛍光トレーサー:L16（図８）、（L16）2Pb、（L16）3Fe、（L16）2Cu及び（L16）2Znを用いて評価する。（L16）2Pbで偏光変化を引き起こす試料を他のトレーサーに対して再度試験し、（L16）2Pbとの結合の際には強い偏光変化を生じるが、L16、（L16）2Cu、（L16）2Zn又は（L16）3Feの存在下においては僅かな変化もしくは変化を生じないような抗体を選択する。
蛍光配位子及びMLCトレーサー
TMLC−タンパク質の調製に用いられるものに類似する反応経路及び固相−TMLC結合体を、遊離配位子もしくはTMLCに共有結合する検出可能な標識を含む結合体を得るためにも用いることができる。好ましい検出可能な標識は蛍光体であり、フルオレセンが特に好ましい。他の検出可能な標識の例が以下にさらに記述されている。そのようなフルオレセン−標識トレーサーの調製は、再び好ましい鉛（II）のMLC（式M1、図５）を例として用いて説明することができる。例えば、活性形態の配位子（式L13、図６）を、５−アミノフルオレセン又は５−アミノメチルフルオレセンと反応させて配位子−蛍光体トレーサー（式L16、図８）を得る。対応するMLC−蛍光体トレーサーは、１つの蛍光標識配位子（例えば、（L16）（L14）Pb）又は２つ（例えば、（（L16）2Pb））を含むことができる。
本発明の一側面によると、特に好ましい蛍光標識混合配位子TMLCは図９に示される構造を有している。このような１つの蛍光配位子及び１つの活性化されたアミン反応性配位子を有するTMLCは、様々な様式において、タンパク質、固相、ポリヌクレオチドの選択的に開裂し得る、金属イオン依存性蛍光標識として機能し得る。
また、本発明のMLCまたは配位子接合体に、接合体がタンパク質、固相、蛍光体または他の基質のいずれで形成されているかに関わらず、スペーサー・アームを任意に組込むことが可能であることも理解されよう。それにより二官能性リンカー（ｐ−Ｑ−ｒ、ａ−Ｂ−ｃ）が図10及び11に示される一般的な型の構造の生成に用いられる、当該技術分野において周知の方法によって達成される。結合ｐ′−Ｑ−ｒ（図10）は、ｐ′が二官能性リンカーの官能基の１つ（ｐ）と配位子もしくはMLCに存在するカルボキシレート（もしくは活性化カルボン酸エステル）基との反応に由来する残基であり、ｒがタンパク質、蛍光体、固相等の対応する官能性部と反応する官能基である、二官能性スペーサー・アームである。同様に、ａ′−Ｂ−ｃ（図11）は、ａ′が二官能性リンカーの官能基の１つ（ａ）と配位子もしくはMLCのスルフヒドリル基との反応に由来する残基であるスペーサー・アームである。一般に、本発明のMLCまたは配位子接合体の調製において、Ｑ及びＢは、０−50個の炭素及びヘテロ原子からなり、10個以下のヘテロ原子を含み、直鎖もしくは分岐鎖又は環状基又はそれらの組合せの形態に配置され、飽和もしくは不飽和である結合基であり、ただし、（１）ヘテロ原子が直接結合するのは２個までであり；（２）Ｑ及びＢは−Ｏ−Ｏ−結合を含むことはできず；（３）環状基は６個以下の構成要素を含み；（４）分岐は炭素原子でのみ起こりうる。ヘテロ原子には、窒素、酸素、イオウ及びリンが含まれ得る。ＱおよびＢの例は、アルキレン、アルアルキレン及びアルキレン置換シクロアルキレン基である。ｃ及びｒは、ヒドロキシ（−OH）、カルボキシ（−Ｃ（＝Ｏ）OH）、アミノ（−NH2）、アルデヒド（−CHO）及びアジド（−N3）からなる群より選択される。ａ及びｐは、−OH、−ハロゲン（例えば、Cl、Br、Ｉ）、−SH及び−NHR′（ここで、Ｒ′はＨ、アルキル、置換アルキル及びアリールから選択される）からなる群より選択される。
蛍光標識が好ましくはあるが、他の信号発生基（化学発光、放射性同位体等）を同様に本発明のTMLCに結合させてトレーサー分子を得ることができる。このトレーサーは、本発明による抗体と接合して、関心のある試料中の特定の標的金属イオンの濃度を測定する免疫検定の設計に用いられる。低分子量ハプテン種の測定に有用なあらゆる検定構成がTMLC濃度の測定に用いることができるが、競合蛍光偏光免疫検定（FPIA）が好ましく、それを以下のように、一般的な手順及びその検定の根拠となる原理の説明に用いる。
一般に、FPIAは、特徴的な波長の平面偏光で励起された場合に、蛍光トレーサーが別の特徴的な波長の光（すなわち、蛍光）を出し、後者が所定の媒体におけるトレーサーの回転速度に逆比例する入射励起光に対する偏光度を保持していることに基づいている。この特性の結果として、回転が抑制されているトレーサー物質、例えば、粘性溶液相におけるもの、又は比較的低い回転速度を有する他の溶液成分に結合している場合は、自由な溶液中にある場合よりも放射光の比較的大きな偏光度を保持する。
本発明に従い、特定の金属イオンの定量に蛍光偏光免疫検定を実施する場合には、本発明による免疫原で調製される抗血清もしくはモノクローナル抗体の存在に応じて検出可能な蛍光偏光を生成し得る本発明の標識試薬の存在下において、金属イオンを含有することが疑われる被験試料を配位子及び本発明による免疫原で調製される抗血清もしくはモノクローナル抗体と接触させる。次いで、この溶液に平面偏光を通過させて蛍光偏光応答を得、この応答を被験試料中に存在する金属イオンの量の尺度として検出する。
例えば、以下は金属についてのFPIAの例を示す。
試料予備処理手順において、まず、試料（これは、生物学的試料、特に血液試料であり得る）を処理して金属イオンをイオン性可溶形態で放出させる。このような処理には、一般に、強酸及び／又は洗浄剤の添加が含まれる。次に、関心のある金属イオンを低pHでイオン性形態で含む、得られた溶液相を、標的MLCの形成を支持する条件下において１以上の配位子で処理する。このような条件には、しばしば、処理試料を６−９のpH範囲内に中性化することが含まれる。この工程では、緩衝塩及び配位子を含み、その緩衝濃度、各配位子の濃度及び最終溶液pHが標的MLCの形成を最適化するように選択された単一の溶液を添加することが、しばしば好都合である。次いで、得られた溶液を、ａ）標的MLCに特異的な、本発明によるモノクローナル抗体、及び;b）蛍光体に接合する同じMLCを含むトレーサー分子、と一緒にインキュベートする。抗体及びトレーサーの濃度は、試料中に存在する標的金属によって形成されるMLCが、関心のある試料金属イオン濃度範囲内で、限定された数の抗原結合部位についてトレーサーと効果的に競合するように選択される。得られた溶液の蛍光偏光を測定することにより、抗体に結合した蛍光体の割合の尺度が得られる。次いで、金属イオン濃度に対する蛍光偏光についての標準曲線から、試料中の標的金属イオンの濃度を算出する。
FPIAは、IMx▲Ｒ▼、TDx▲Ｒ▼、及びTDxFLxTM機器（本出願人から入手可能）のような市販の自動化機器において行うことができる。
本発明の抗体は、金属イオンの高感度かつ特異的な免疫検定の開発において特に有用ではあるが、広い範囲に亘る他の用途における使用も期待される。例えば、本発明の抗体は、免疫親和力技術を用いる複合混合物からの特定金属イオンの分離及び回収に有用であることが期待される。したがって、本発明の抗体を固体支持体に固定化し、得られた親和性マトリックスを処理流からの金属イオンの回収（例えば、電気メッキにおける金、写真現像における銀、等）に用いることができる。多くのそのような例が当業者には明らかであろう。
他の検定様式
本発明による特定の金属イオンの定量は、FPIAに加えて、多くの他の免疫検定様式に従うことも可能である。そのような免疫検定系様式には競合、サンドイッチ及び免疫定量技術が含まれるが、これらに限定することを意図するものではない。一般に、そのような免疫検定系は、標識もしくは検出可能な基に付着する本発明の抗体又はそれらの断片を含む標識試薬を有する被験試料からの特定のアナライトに結合する、免疫グロブリン、すなわち抗体全体もしくはそれらの断片の能力に依存する。そのような検出可能な標識には、酵素、放射性標識、ビオチン、毒素、薬物、ハプテン、DNA、RNA、リポソーム、発色団、化学発光体、着色粒子及び着色微粒子、蛍光化合物、例えば、アミノメチルフルオレセン、５−フルオレセニル、６−フルオレセニル、５−カルボキシフルオレセン、６−カルボキシフルオレセン、アミノフルオレセン、チオ尿素フルオレセン、及びメトキシトリアジノル−アミノフルオレセン等のフルオレセン誘導体が含まれるが、これらに限定することを意図するものではない。
典型的には、そのような免疫検定系様式における結合の程度は、アナライトとの結合反応に関与し、もしくは関与していない標識試薬中に存在する検出可能基の量によって決定される。ここでは、検出され、測定された検出可能基の量は被験試料中に存在するアナライトの量に相関し得る。例えば、競合免疫検定系においては、しばしばアナライトと呼ばれる被測定物質が、しばしばトレーサーと呼ばれる検出可能基に結合した構造上非常に類似する物質と、抗体の生成に用いられる免疫原と共通の、構造上の類似性を有するアナライト及びトレーサーの一部に特異的な抗体上の限られた数の結合部位について競合する。そのような検定の例は、（ａ）（関心のあるアナライトを有することが疑われる）被験試料を、標識試薬（すなわち、トレーサー）並びに、標識試薬及びアナライトに結合することが可能な抗体と接触させて反応溶液を形成し；（ｂ）抗体が標識試薬及び、存在する場合は、アナライトに結合するに十分な時間、この反応溶液をインキュベートし；かつ（ｃ）該抗体に結合した反応溶液中の標識試薬の量を、被験試料中のアナライトの量の関数として測定すること、を包含する。トレーサー及び抗体は、同時に、もしくは特定の順序でなく順次に、被験試料に添加することができる。好ましくは、抗体は、トレーサーの添加の後に添加する。好ましい検定は、M6トレーサーを、タンパク質がBSAであるM3免疫原で生成した抗体と共に用いる。免疫原及びトレーサーの好ましい例を、それぞれ下記例７及び８に示す。
試験キット
本発明による試験キットは、被験試料中の特定の金属イオンを定量する所望の免疫検定の実施に必要な全ての必須試薬を含む。そのような免疫検定の例にはFIPAが含まれる。この試験キットは、好ましくは、必要な試薬それ自体、ないしは試薬の併存が可能である場合には組成物又は混合成分として、必要な試薬を保持する１以上の容器の組合せとして、商品として包装された形で提供される。
特定の金属イオンの定量について本特許出願に記述される配位子、トレーサー、及び抗体を含む、被験試料中の特定の金属イオンのFPIA定量のための試験キットが特に好ましい。もちろん、この試験キットには、当該技術分野において周知であり、かつ使用者の立場から望ましい他の物質、例えば、緩衝剤、希釈剤、対照等を含めることが可能なことは理解されよう。
本発明を説明するため、下記実施例において、鉛（II）の結合に適する、二官能性トリデンテート配位子が、これらの配位子の鉛（II）との三元錯体及びこのTMLCに特異的なモノクローナル抗体と共に提示される。血液及び他の生物学的試料中の鉛のレベルを測定する均一系蛍光偏光免疫検定が、鉛（II）のTMLCに特異的なモノクローナル抗体に基づいて提示される。
実施例 １
配位子L 9 （Ｘ＝−OH、図６）の合成
還流MeOH（140ml）中に、攪拌しながら、キノリン−２−カルボキシアルデヒド（15.7g、100ミリモル）を溶解した。得られた溶液を還流温度で攪拌し、MeOH（40ml）中Ｄ−ペニシルアミン（14.9g、100ミリモル）及びNaOH（4.0g、100ミリモル）の溶液を10分間に亘って１−2mlずつ添加した。還流温度でさらに３時間攪拌した後、この溶液を室温に冷却し、ロータリーエバポレーターを用いて約125mlに濃縮した。得られた溶液を攪拌し、濃HCl（10ml）を1mlずつ添加した。酸を全部添加すると、白色の濃い沈殿が生成した。この沈殿を濾別してMeOH/HCl（２×30ml）で洗浄し、減圧乾燥させて20.53g（71％）の配位子９（Ｘ＝−OH、図６）を得た。質量分析．（DCI）m/e 289（Ｍ＋Ｈ）＋、243（Ｍ＋Ｈ−CO2H）＋、211（Ｍ＋Ｈ−CO2H−SH）+;1H NMR（300MHz、CD3OD）δ8.22−8.43（ｍ、1H）、8.03−8.11（ｍ、1H）、7.88−7.95（ｍ、1H）、7.73−7.82（ｍ、1H）、7.56−7.68（ｍ、1H）、7.45（ｄ、1H）、5.98（ｓ、1H）、4,84（ｓ、1H）、4.00（ｓ、1H）、1.70（ｓ、3H）、1.47（ｓ、3H）
配位子L10、L11及びL12を、上記実施例におけるキノリン−２−カルボキシアルデヒドの代わりに、それぞれ、ピリジン−２−カルボキシアルデヒド、ジ−（２−ピリジル）ケトン又はイソキノリルフェニルケトンを用いて、同様に調製した。
実施例 ２
Pb（II）及び配位子L 10 の対称TMLCの形成
MeOH（40ml）中の配位子L10（Ｘ＝−OH、図６、2.38g、10ミリモル）及びNaOH（0.8g、20ミリモル）の溶液を室温で攪拌し、新たに調製したMeOH（15ml）中のPb（OAc）２・3H2O（1.89g、5.0ミリモル）の溶液を滴下した。これにより、少量の白色沈殿が生成した。室温でさらに４時間攪拌した後、この反応混合液を濾過し、濾液を蒸発乾固させ、対称TMLC Pb（L9）2 2-を得た。収量2.48g（73％）。質量分析．（FAB）m/e 727（Ｍ＋2Na）＋、705（Ｍ＋Ｈ＋Na）＋。m/e705及びm/e727親分子の両者に観察された同位体分布パターンは、鉛の４種類の天然安定同位体に基づいて予測されたものと一致した。
実施例 ３
混合配位子TMLC:（（L 10 ）（L 11 ）Pb）の形成
MeOH（20ml）中の配位子L10（Ｘ＝−OH、図６、1.19g、5.0ミリモル）及びNaOH（0.40g、10ミリモル）の溶液を室温で攪拌し、新たに調製したMeOH（15ml）中のPb（OAc）２・3H2O（1.89g、5.0ミリモル）の溶液を一度に添加した。得られた溶液を室温で一晩攪拌した後、濾過した。次いで、濾液を、MeOH（30ml）中の配位子L11（Ｘ＝−OH、図６、1.58g、5.0ミリモル）及びNaOH（0.40g、10ミリモル）の溶液を滴下しながら攪拌した。室温でさらに２時間攪拌した後、この反応混合液を濾過し、濾液を減圧蒸発させて乾固させ、非対称TMLC（（L10）（L11）Pb2-）を黄色固体（3.36g、89％）として得た。質量分析．（FAB）m/e 804（Ｍ＋2Na）＋、782（Ｍ＋Ｈ＋Na）＋。
実施例 ４
後の接合のための活性化基を有する配位子の調製：配位 子L 13 の合成
配位子L9（8.64g、30ミリモル）及びＮ−ヒドロキシスクシンアミド（3.45g、30ミリモル）をTHF（250ml）に懸濁させた。得られた混合液を室温で攪拌し、THF（20ml）中のジシクロヘキシルカルボジイミド（6.18g、30ミリモル）の溶液を添加した。室温での攪拌をさらに24時間続けた後、この反応混合液を濾過した。濾液を減圧下で約30mlに濃縮すると少量のさらなる白色沈殿が生成し、この沈殿を濾別した。次いで、濾液を攪拌し、ヘキサン（120ml）を滴下することによって、生成物が白色の濃い固体として沈殿した。これを濾別してヘキサン（50ml）で洗浄し、減圧乾燥させて、9.54g（83％）の配位子L13（図６）を得た。質量分析．（FAB）m/e 386（Ｍ＋Ｈ）+;1H NMR（300MHz、CDCl3）δ8.07−8.15（ｍ、2H）、7.78−7.83（ｍ、1H）、7.68−7.75（ｍ、1H）、7.50−7.56（ｍ、1H）、7.26−7.29（ｍ、1H）、5.99（ｄ、1H）、5.17（ｔ、1H）、4.23（ｄ、1H）、2.89（ｓ、4H）、1.80（ｓ、3H）、1.52（ｓ、3H）。
実施例 ５
阻害型ｎ−ブチルアミド配位子の調製：配位子L 14 の合 成
配位子L13（1.93g、5.0ミリモル）をEt2O（60ml）に懸濁させ、得られた混合液を室温で15分間激しく攪拌した。その時点で残留していた少量の未溶解固体を濾過により除去した。濾液を攪拌し、、Et2O（5ml）中のｎ−ブチルアミン（0.37g、5.0ミリモル）の溶液を添加すると、直ちに白色沈殿が生成した。反応混合液をさらに60秒間攪拌した後、迅速に濾過した。その濾液を室温で一晩静置した。この間に、生成物はフラスコの壁面に結晶化した。母液をデカントして捨て、結晶性生成物を減圧乾燥させて0.67g（39％）の配位子L14を得た。質量分析．（FAB）m/e 344（Ｍ＋Ｈ）+;1H NMR（300MHz、CDCl3）δ8.07−8.15（ｍ、2H）、7.78−7.82（ｍ、1H）、7.68−7.75（ｍ、1H）、7.50−7.55（ｍ、1H）、7.35（ｄ、1H）、6.72（ｔ、br、1H）、5.90（ｓ、1H）、3.77（ｓ、1H）、3.25−3.50（ｍ、2H）、1.75（ｓ、3H）、1.50−1.60（ｍ、2H）、1.45（ｓ、3H）,1.33−1.45（ｍ、2H）、0.95（ｔ、3H）。
実施例 ６
タンパク質−配位子接合体の調製:BSA−配位子L 9 （式L 15 、図７）
BSA（50mg、８×10-4ミリモル）を、0.1M酢酸ナトリウム、0.1％酢酸亜鉛（W:V）を含む緩衝液、pH5.3（6.5ml）に溶解した。この緩衝タンパク質溶液にアセトニトリル（2.0ml）を添加したが、溶液の外観又はpHに変化は生じなかった。このBSA溶液に、アセトニトリル（1.5ml）中の配位子L13（15.4mg、４×10-2ミリモル）の溶液を滴下し、得られた溶液を室温で一晩インキュベートした。配位子添加後の最初の４時間、反応溶液のpHを周期的に点検し、5.0−5.5の範囲に維持した。一晩インキュベートした後、65％:35％（v:v）0.1M NaOAc/0.1M Zn（OAC）２、pH5.3:アセトニトリルで平衡化及び溶出する、2.5×20cmのSephadex LH−20カラムでのゲル濾過により、未接合配位子を除去した。配位子の芳香族系に特有の紫外線（UV）吸収（アセトニトリル溶液中のM2について、λmax＝319,304nm）に基づいて、接合を同定した。
実施例 ７
TMLC−タンパク質接合体の調製:BSA−（PbL 13 L 14 ） （M 3 、図６）
両配位子が添加される段階まで、以下の反応を窒素雰囲気下で行った。
鉛（II）シクロヘキサンブチレート（0.56g、1.0ミリモル）をTHF（20ml）に溶解し、得られた溶液を、THF（26ml）中の配位子L14（0.34g、1.0ミリモル）及び1,8−ビス（ジメチルアミノ）ナフタレン（0.22g、1.0ミリモル）の溶液を滴下しながら攪拌した。得られた反応混合液を30分間還流した後、THF（20ml）中の配位子L13（0.39g、1.0ミリモル）及び1,8−ビス（ジメチルアミノ）ナフタレン（0.22g、1.0ミリモル）の溶液を滴下した。さらに30分間還流した後、この反応混合液を室温に冷却し、濃縮して濾過し、濾液を減圧下で蒸発乾固させた。残滓をアセトニトリル（100ml）に溶解して、活性化TMLC（式M2、図６）の保存溶液を得た。
BSA（50mg、８×10-4ミリモル）を0.1M酢酸ナトリウム緩衝液、pH6.0（6.5ml）に溶解し、アセトニトリル（2.0ml）を添加した。このBSA溶液にM2の保存溶液のアリコート（1.5ml、1.5×10-2ミリモル）を滴下し、得られた混合液を室温で一晩インキュベートした。活性化TMLC添加後の最初の４時間、pHを頻繁に監視し、5.5−6.0の範囲に維持した。一晩インキュベートした後、65％:35％（v:v）0.1M NaOAc、pH6:アセトニトリルで平衡化及び溶出を行う、2.5×20cm Sepharose LH−20カラムでのゲル濾過により、未接合TMLCを除去した。タンパク質含有ピークを採集し、凍結乾燥した。凍結乾燥生成物（式M3、図６）の鉛含量を、原子吸光分析により決定した。
実施例 ８
TMLC−フルオレセン接合体の調製：（図12においてM 6 と して示されるPbL 14 L 16 ）の合成
実施例７に記載されているようにして、THF溶液中に式M2のTMLC（1.0ミリモル、図６）を調製した。減圧下で溶媒を除去し、残滓をDMF（10ml）に再溶解した後、DMF（20ml）中の５−アミノメチルフルオレセン（0.44g、1.0ミリモル）及びトリエチルアミン（0.10g、５ミリモル）の溶液に添加した。得られた反応混合液を光を遮りながら16時間攪拌した後、減圧下で蒸発乾固させた。この粗TMLC−フルオレセン・トレーサーは、CHCl3:MeOH 40％:60％（v:v）で溶出を行うシリカプレート（Baxter）での分取TLCによって精製してもよい。
実施例 ９
血液鉛の蛍光偏光免疫検定：予備処理
鉛含量を検定しようとする血液試料（200μｌ）を3M HNO3（50μｌ）で処理し、2,000gで15分間遠心する。上清のアリコート（100μｌ）を、10％（v:v）DMFを含有するホウ酸緩衝液、pH10（50μｌ）中に、実施例５に記述されるように調製された配位子L14（0.36mg）の溶液と混合する。得られた溶液の最終pHは9.0−9.5である。
実施例 10
血液鉛蛍光偏光免疫検定
前に記述したように、本発明のFPIAの試薬には、トレーサー及び本発明の免疫原に対して生成した抗体が含まれる。加えて、希釈緩衝液を含む通常用いられる検定溶液、及びM6キャリブレーター及び対照が準備される。
好ましい手順は、自動化TDx、ADx又はIMxシステムと一緒に用いられるように設定される；しかしながら、手で検定を行うことも可能である。いずれの手順においても、バックグラウンドの読取りを行う前に、被験試料を予備処理後の上清（実施例９）及び希釈緩衝液中の抗体と混合することができる。その後、トレーサーを被検溶液に添加する。インキュベートした後、蛍光偏光の読取りを行う。
自動化検定においては、キャリブレーター、対照又は被験試料の各々の蛍光偏光値を決定し、TDx、ADx又はIMx機器の出力テープに印刷する。また、この機器は、各キャリブレーターの偏光とその濃度とをプロットすることにより、非線型回帰解析を用いて標準曲線を生成する。各対照又は試料の濃度はこの保存された曲線から読取られ、出力テープに印刷される。
好ましい自動化血液鉛検定において以下の試薬が用いられる。
１）予備処理溶液
２）リン酸カリウム緩衝液（0.15Mリン酸緩衝液、pH7.5）中の50％メタノールで希釈されたトレーサー
３）30％グリセロールを含むTDx緩衝液（0.01％ウシγグロブリン及び0.1％ナトリウムアジドを含有する0.1Mリン酸緩衝液、pH7.5）で希釈された、M3（図６、ここでタンパク質はBSA）免疫原に対して生成したウサギ抗血清又はマウスモノクローナル抗体を含む抗体
４）TDx緩衝液からなる希釈緩衝液
５）各キャリブレーターの組
６）5mg/ml M6を含む対照。
全ての偏光蛍光測定は、以下の手順で検定するTDx機器を用いて行う。
１）22.5μｌの標準又は未知の被験試料及び12.5μｌの抗体試薬をキュベットに送出し、十分な容量の希釈緩衝液を加えて容量を1mlとして、バックグラウンド強度の読取りを行う；
２）12.5μｌの抗体、25μｌのトレーサー、及び２回目の22.5μｌの試料をキュベットに加え、十分な容量の希釈緩衝液を加えて容量を2.0mlとする；
３）反応混合液をインキュベートする；
４）混合液の最終偏光蛍光強度からバックグラウンドの偏光蛍光強度を差し引くことにより、抗体に結合するトレーサーによる蛍光偏光を得る；
５）未知の被験試料の偏光値を、既知M6含量のキャリブレーターを用いて作成した標準曲線と比較する。
ここに記載される発明は、公開された研究及び未公開の研究の両者を引き合いに出している。例として、そのような研究は科学論文、係属する特許出願、及び特許からなる。この出願において引用されている全ての研究は、参照することにより、その全体がここに組込まれる。
本発明の現時点での好ましい態様の前述の記載は、説明及び記述を目的として示されている。これは、添付の請求の範囲及びその均等物によって定義される本発明の範囲を限定することを意図するものではない。好ましい態様の様々な変形及び変種が上記技術に照らして可能であり、当業者には明らかであろう。そのような変形及び変種は本発明の精神又は範囲から離れるものではなく、したがって、本発明の範囲は全ての均等物を含む添付の請求の範囲によって定義されることが意図されている。

Claims (41)

  1. ２以上の配位子を含んでなる金属イオン−配位子配位錯体であって、該配位子が、式L1乃至L8:
    Figure 0003611575
    ［式中、
    ｒは、−CH2−、−（CH2）２−および−（Ｃ（CH3）２）−からなる群より選択され;YおよびＺは同じであっても異なっていてもよく、−Ｈ、−CO2Hおよび−SO3Hからなる群より選択され；
    Ｘは、−OH、−OR1、−NHR2および−NHR3からなる群より選択され;R1は、C1−C4アルキルもしくは
    Figure 0003611575
    であり；
    R2は、C1−C4アルキルであり；および
    R3は、接合体分子に由来するC1−C10アルキルである。］
    からなる群から選択される構造を有する、同じであっても異なっていてもよい配位子である、前記金属イオン−配位子配位錯体。
  2. 前記配位子が、式L9乃至L12:
    Figure 0003611575
    ［式中、Ｘは、請求項１に定義されるとおりである。］
    からなる群から選択される構造を有する、請求項１に記載の金属イオン−配位子配位錯体。
  3. ｒがCH2であり、かつＸ＝OHであるL6を除いて、請求項１に記載の式L1乃至L8からなる群より選択される構造を有する配位子。
  4. 免疫原性分子に接合した請求項１に記載の金属イオン−配位子配位錯体から成る接合体。
  5. 固定支持体に共有結合した請求項１に記載の金属イオン−配位子配位錯体を含むアフィニティクロマトグラフィ媒体。
  6. 少なくとも１つの配位子の非金属結合反応性基で標識に共有結合している請求項１に記載の金属イオン−配位子配位錯体から成る接合体。
  7. 式M6:
    Figure 0003611575
    で表される接合体。
  8. 金属イオンを含有する請求項１に記載の金属イオン−配位子配位錯体。
  9. 金属イオンが、元素の周期律表の主族金属から選択される請求項８に記載の金属イオン−配位子配位錯体。
  10. 金属イオンが、元素の周期律表の遷移金属からなる群より選択される請求項８に記載の金属イオン−配位子配位錯体。
  11. 金属イオンが、元素の周期律表のランタノイド及びアクチノイド金属からなる群より選択される請求項８に記載の金属イオン−配位子配位錯体。
  12. 金属イオンが、
    鉛；
    水銀；
    ニッケル；
    カドミウム；
    タリウム；
    アンチモン；
    銀；
    クロム；
    マンガン；
    白金；
    金；
    アルミニウム；
    ビスマス；
    ガリウム；
    鉄；
    銅；
    亜鉛；
    コバルト；
    モリブデン；
    セレン；及び
    バナジウム、
    からなる群より選択される請求項８に記載の金属イオン−配位子配位錯体。
  13. 金属イオンを含有する請求項２に記載の金属イオン−配位子配位錯体。
  14. 金属イオンが、元素の周期律表の主族金属から選択される請求項13に記載の金属イオン−配位子配位錯体。
  15. 金属イオンが、元素の周期律表の遷移金属からなる群より選択される請求項13に記載の金属イオン−配位子配位錯体。
  16. 金属イオンが、元素の周期律表のランタノイド及びアクチノイド金属からなる群より選択される請求項13に記載の金属イオン−配位子配位錯体。
  17. 金属イオンが、
    鉛；
    水銀；
    ニッケル；
    カドミウム；
    タリウム；
    アンチモン；
    銀；
    クロム；
    マンガン；
    白金；
    金；
    アルミニウム；
    ビスマス；
    ガリウム；
    鉄；
    銅；
    亜鉛；
    コバルト；
    モリブデン；
    セレン；及び
    バナジウム、
    からなる群より選択される請求項13に記載の金属イオン−配位子配位錯体。
  18. 金属イオンと結合して請求項１に記載の金属イオン−配位子配位錯体を形成し得る請求項３に記載の配位子。
  19. 金属イオンが、元素の周期律表の主族金属から選択される請求項18に記載の配位子。
  20. 金属イオンが、元素の周期律表の遷移金属からなる群より選択される請求項18に記載の配位子。
  21. 金属イオンが、元素の周期律表のランタノイド及びアクチノイド金属からなる群より選択される請求項18に記載の配位子。
  22. 金属イオンが、
    鉛；
    水銀；
    ニッケル；
    カドミウム；
    タリウム；
    アンチモン；
    銀；
    クロム；
    マンガン；
    白金；
    金；
    アルミニウム；
    ビスマス；
    ガリウム；
    鉄；
    銅；
    亜鉛；
    コバルト；
    モリブデン；
    セレン；及び
    バナジウム、
    からなる群より選択される請求項18に記載の配位子。
  23. 金属イオン−配位子配位錯体が金属イオンを含有する請求項４に記載の接合体。
  24. 金属イオンが、元素の周期律表の主族金属から選択される請求項23に記載の接合体。
  25. 金属イオンが、元素の周期律表の遷移金属からなる群より選択される請求項23に記載の接合体。
  26. 金属イオンが、元素の周期律表のランタノイド及びアクチノイド金属からなる群より選択される請求項23に記載の接合体。
  27. 金属イオンが、
    鉛；
    水銀；
    ニッケル；
    カドミウム；
    タリウム；
    アンチモン；
    銀；
    クロム；
    マンガン；
    白金；
    金；
    アルミニウム；
    ビスマス；
    ガリウム；
    鉄；
    銅；
    亜鉛；
    コバルト；
    モリブデン；
    セレン；及び
    バナジウム、
    からなる群より選択される請求項23に記載の接合体。
  28. 金属イオン−配位子配位錯体が金属イオンを含有する請求項５に記載のアフィニティクロマトグラフィ媒体。
  29. 金属イオンが、元素の周期律表の主族金属から選択される請求項28に記載のアフィニティクロマトグラフィ媒体。
  30. 金属イオンが、元素の周期律表の遷移金属からなる群より選択される請求項28に記載のアフィニティクロマトグラフィ媒体。
  31. 金属イオンが、元素の周期律表のランタノイド及びアクチノイド金属からなる群より選択される請求項28に記載のアフィニティクロマトグラフィ媒体。
  32. 金属イオンが、
    鉛；
    水銀；
    ニッケル；
    カドミウム；
    タリウム；
    アンチモン；
    銀；
    クロム；
    マンガン；
    白金；
    金；
    アルミニウム；
    ビスマス；
    ガリウム；
    鉄；
    銅；
    亜鉛；
    コバルト；
    モリブデン；
    セレン；及び
    バナジウム、
    からなる群より選択される請求項28に記載のアフィニティクロマトグラフィ媒体。
  33. 金属イオン−配位子配位錯体が金属イオンを含有する請求項６に記載の接合体。
  34. 金属イオンが、元素の周期律表の主族金属から選択される請求項33に記載の接合体。
  35. 金属イオンが、元素の周期律表の遷移金属からなる群より選択される請求項33に記載の接合体。
  36. 金属イオンが、元素の周期律表のランタノイド及びアクチノイド金属からなる群より選択される請求項33に記載の接合体。
  37. 金属イオンが、
    鉛；
    水銀；
    ニッケル；
    カドミウム；
    タリウム；
    アンチモン；
    銀；
    クロム；
    マンガン；
    白金；
    金；
    アルミニウム；
    ビスマス；
    ガリウム；
    鉄；
    銅；
    亜鉛；
    コバルト；
    モリブデン；
    セレン；及び
    バナジウム、
    からなる群より選択される請求項33に記載の接合体。
  38. 試料中の金属イオンを検出もしくは定量する免疫検定であって、
    （ａ）該試料を、請求項６に記載の接合体であるトレーサー、該金属と結合して請求項１に記載の金属イオン−配位子配位錯体を形成し得る少なくとも２つの配位子、並びに請求項４に記載の接合体に対して生成された抗体と接触させ；および
    （ｂ）該試料中の該金属イオンの量に反比例する、前記抗体に結合したトレーサーの量を検出もしくは測定する、
    ことを包含する免疫検定。
  39. 金属イオンが鉛イオンである請求項38に記載の免疫検定。
  40. トレーサーが請求項７に記載の式M6で表される接合体であり、かつ抗体が式M3:
    Figure 0003611575
    で表される接合体に対して生成された抗体である請求項39に記載の免疫検定。
  41. （ａ）請求項１に記載の式L1乃至L8からなる群より選択される構造を有する配位子；及び
    （ｂ）請求項４に記載の接合体に対して生成された抗体、
    を含む検定キット。
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