JP4155415B2 - 生体試料の測定法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は酵素反応を用いて被検液中のADPを生成する酵素またはその基質の一方を測定する方法において、ADPを生成する酵素またはその基質の一方を含有する被検液を少なくともADPを生成する酵素とその基質に基づく反応に関与する成分の反応試薬、ATP、グルコース、ADP依存性ヘキソキナーゼ(ADP−HK)、酸化型NAD(P)〔酸化型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(リン酸)〕類、グルコース−6−リン酸脱水素酵素(G6PDH)およびマグネシウムイオン、コバルトイオンまたはマンガンイオンのいずれか1種または2種以上のイオン放出性塩類の存在下、15〜45℃の温度条件にて反応させ、被検液中のADPを生成する酵素またはその基質を反応によって生成されるAMPとともに、還元型NAD(P)〔還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(リン酸)〕類の生成量に基づいて測定する方法に関し、臨床検査などの分野で用いられ、血清、血漿、尿、髄液などの被検液中のADP生成する酵素またはその基質を測定する目的である。
【0002】
【従来の技術】
従来、生体試料中のADPを生成する酵素またはその基質を測定する方法としては酵素反応による基質の反応生成物に作用する他の脱水素酵素または酸化酵素と組み合わせて測定する方法(例えば、グリセロールとグリセロールキナーゼの場合、グリセロールにATPの存在下、グリセロールキナーゼを作用させてADPおよびグリセロールリン酸を生成せしめ、このグリセロールリン酸をグリセロールリン酸脱水素酵素またはグリセロールリン酸オキシダーゼを用いて測定する方法)や酵素反応によって生成するADPを種々の方法で測定する方法が知られている。
【0003】
しかし、他の脱水素酵素や酸化酵素と組み合わせて、測定する方法はADPを生成する酵素によって、それぞれ、組み合わせの酵素を変えなければならず、汎用性に欠け、また、測定しようとする基質や酵素によっては組み合わせの酵素が存在しない場合もある。
また、酵素反応によって生成するADPを測定する方法としては液体クロマトグラフィーを用いて測定する方法が知られているが液体クロマトグラフィー法は操作性が煩雑であるという欠点を有している。
【0004】
さらに、操作性に優れるADP測定酵素法としてピルビン酸キナーゼ〔PK(EC 2.7.1.40)〕と乳酸脱水素酵素〔LDH(EC 1.2.3.3)〕を用いた還元型NAD(NADH+H+ )の減少法(反応式1)、ピルビン酸キナーゼとピルビン酸オキシダーゼを用いたオキシダーゼ法(反応式2)やピルビン酸キナーゼとピルビン酸脱炭酸酵素とアルデヒド脱水素酵素を用いた還元型NAD(P)〔NAD(P)H+H+ 〕の増加法(反応式3)が知られている(特開平7−8297号公報)。
【0005】
これらの反応式を以下に示す。下記式中のPEPはホスホエノールピルビン酸、Piはリン酸、PDCはピルビン酸脱炭酸酵素、AlDHはアルデヒド脱水素酵素、TPPはチアミンピロリン酸を意味する。
【0006】
【化1】
【0007】
【化2】
【0008】
【化3】
【0009】
しかしながら、還元型NADの減少法においては、前もって所定量の還元型NADを反応液内に存在させ、反応の終了後、反応液内に残存する還元型NADの量を測定する減少法であるために、
(1)測定対象の成分が少ない場合には測定値が不正確である。
(2)測定できる成分の上限値が定量前に反応液内に存在させる還元型NADの量により制限される。
【0010】
(3)還元型NADの量の測定に使用する分光光度計の機種に応じて、定量前に反応液内に存在させる還元型NADの量を変える必要がある。
(4)分析用試薬中に含有される還元型NADが不安定である。
等の問題点がある。
また、ピルビン酸キナーゼとピルビン酸オキシダーゼを用いて生ずる過酸化水素の発色指示薬系を用いて測定するピルビン酸の定量法が広く利用されているが、(5)この方法は生体試料中の干渉物質(還元物質)(尿酸、アスコルビン酸等)や着色物質(ビリルビン、ヘモグロビン等)の影響を受けるので測定値の正確さにおいて必ずしも十分満足できる方法とはいえない。
【0011】
また、ピルビン酸キナーゼとピルビン酸脱炭酸酵素とアルデヒド脱水素酵素を用いた還元型NAD(P)の増加法は用いる酵素の反応の数が多く、繁雑な手法にすぎなっかた。
また、本発明に使用されるADP依存性ヘキソキナーゼとしては、超高度好熱菌ピロコッカス・フリオサス・DSM3638(Pyrococcus・furiosus・DSM3638)菌株の菌体内に存在することが報告されている(J.Biol.Chem.,269,17537−17541)が、該菌株の生育温度が90℃〜105℃であるため、その由来する酵素の至適温度が90℃以上であり、活性測定に用いているG6PDHは酵母由来でその熱安定性を考慮して、活性測定を50℃で行っているもので、ADP−HKの至適温度と異なる温度条件にて活性測定を行ったものにすぎず、ADP−HKの至適温度に照らして一般の臨床診断の温度条件とは全く異なる測定条件であった。かつ、50℃の反応温度で測定を行うことに関して、臨床診断の分野では反応温度として50℃で行うと(6)組み合わせの酵素の失活によって正確に測定できない。(7)検体となる生体成分の熱変性がおこり、にごりが生じる。などの問題点があり正確な測定が不可能であった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
まず、本発明者らはPyrococcus・furiosus・DSM3638菌株を培養し、ADP−HKを精製し、該酵素の反応の至適温度を調べた結果、至適温度は80〜100℃であった。さらに37℃における相対活性は100℃の場合の10%程度であり、一般的にこのような性質の酵素を用いて37℃で反応を行わせると正確な定量反応を行わせることは不可能であると思われた。しかし、意外にも本発明者らは37℃で該酵素反応を用いた定量実験を実施して、該酵素反応37℃を含む生体成分の一般的定量における通常の反応温度条件である15〜45℃の温度条件でも生体成分としての基質または酵素活性の測定が可能であることを見いだした。
【0013】
さらに、本発明者らは、下記酵素反応(反応式4、5)を用いて生体試料中のADPを生成する酵素またはその基質を測定する方法において、生体試料がADPを生成する酵素の活性測定を目的とする被検液の場合にはその酵素の基質とATPの存在下にADPを生成する酵素とその基質に基づく反応に関与する成分の反応試薬を用いて、または生体試料が基質の量の測定を目的とする被検液の場合にはその基質に作用してADPを生成する酵素とATPの存在下にADPを生成する酵素とその基質に基づく反応に関与する成分の反応試薬を用いて、グルコース、ADP−HKおよび酸化型NAD(P)類、G6PDHおよびマグネシウムイオン、コバルトイオンまたはマンガンイオンに基づく反応により、ADPをAMPを生成せしめるとともに酸化型NAD(P)類を還元型NAD(P)類に還元する反応を行い、還元型NAD(P)類の生成量に基づいた生体中のADPを生成する酵素またはその基質の定量方法が極めて有用であり、かかる反応が生体試料中のADPを生成する酵素またはその基質に普遍的に利用できる酵素反応であることを見い出して、本発明を完成した。
【0014】
即ち、本発明は被検液としての生体試料中のADPを生成する酵素またはその基質を、ADPを生成する酵素とその基質に基づく反応に関与する反応試薬を用いるとともに、ATP、グルコース、ADP−HKおよび酸化型NAD(P)類、G6PDHおよびマグネシウムイオン、コバルトイオンまたはマンガンイオンの存在下に反応せしめて簡便かつ高精度に測定することのできる方法を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記知見に基づいて完成されたもので、酵素反応を用いて被検液中のADPを生成する酵素またはその基質の一方を測定する方法において、ADPを生成する酵素またはその基質の一方を含有する被検液を少なくともADPを生成する酵素とその基質に基づく反応に関与する成分の反応試薬、ATP、グルコース、ADP−HK、酸化型NAD(P)類、G6PDHおよびマグネシウムイオン、コバルトイオンまたはマンガンイオンのいずれか1種または2種以上のイオン放出性塩類の存在下、15〜45℃の温度条件にて反応させ、被検液中のADPを生成する酵素またはその基質を反応によって生成されるAMPとともに、還元型NAD(P)類の生成量に基づいて測定する方法である。
【0016】
本発明で用いられる、グルコース、ADP−HKおよび酸化型NAD(P)類、G6PDHおよびマグネシウムイオン、コバルトイオンまたはマンガンイオンの存在下、酸化型NAD(P)類から還元型NAD(P)類を生成する酵素反応は下記反応式4及び5で示される。
【0017】
【化4】
【0018】
【化5】
【0019】
以下、本発明をより詳細に説明する。
上記反応式4で示されるADP−HKとしては、グルコースを基質とし、ADPを消費してグルコース−6−リン酸およびAMPを生成するADP−HKであればなんら限定されるものではなく、例えばこのADP−HK生産菌としては超高度好熱菌Pyrococcus・furiosus・DSM3638菌株はドイッチェ・ザンムルグ・フォン・マイクロオルガニスメン・ウント・チェルクツルレン・GmbH(DSM)に基準培養物として寄託され、DSMカタログ(1993)に記載されており、何人も入手可能であり本菌株から得られた高度好熱性ADP−HKが好ましい。
【0020】
また、上記反応式5で示される酵素反応に用いられるG6PDHは市販されており(ベーリンガーマンハイム社:Leuconostoc・mesentoroides由来、シグマ社:パン酵母、Bacillus・stearothermophilus、Leuconostoc・mesentoroides由来)、容易に入手可能である。
【0021】
上記ADP−HKが触媒する酵素反応(反応式4)に使用するマグネシウムイオンの代わりにコバルトイオンまたはマンガンイオンを放出しうるいずれか1種または2種以上のイオン放出性塩類を用いればよく、その塩類としては塩化物、硫酸化物などが包含され、好適には塩化マグネシウム、塩化コバルト、塩化マンガンが挙げられるが、なんらこれらに限定されるものではない。
【0022】
酵素反応式5に示されるように、上記G6PDHが触媒する酵素反応に使用される補酵素としての酸化型NAD(P)類には酸化型NAD、酸化型NADPを含む酸化型NAD(P)の他に酸化型チオ−NAD、酸化型チオ−NADPを含む酸化型チオ−NAD(P)、酸化型3−アセチルNAD、酸化型3−アセチルNADPを含む酸化型3−アセチルNAD(P)、酸化型デアミノNAD、酸化型デアミノNADPを含む酸化型デアミノNAD(P)などが包含されるが、なんらこれらに限定されるものではない。
【0023】
本発明において、酵素反応4および5で示される酵素反応のADP−HK、G6PDH、グルコース、酸化型NAD(P)類およびマグネシウムイオン、コバルトイオンまたはマンガンイオンの使用量としては酵素反応が円滑に進行する量であればよく、測定対象となる被検液中の物質の種類、被検液中の含量、共役させる酵素反応の種類、反応時間および温度などにより適宜調整されるが、ADP−HKおよびG6PDHの濃度は0.1〜100U/ml程度、好ましくは1〜50U/ml程度である。グルコース、酸化型NAD(P)類の濃度は酵素反応を行うのに十分な濃度あればよく、グルコースは0.5〜100mM程度、好ましくは1〜50mM程度、酸化型NAD(P)類は0.5〜50mM程度、好ましくは、1〜10mM程度とされ、マグネシウムイオン、コバルトイオンまたはマンガンイオンの濃度としては0.1〜50mM程度、好ましくは0.5〜10mM程度である。
【0024】
本発明の方法は、酵素反応系に悪影響を及ぼさない適当な緩衝液(例えば、トリス−塩酸緩衝液、リン酸緩衝液、モノまたはジエタノールアミン緩衝液、グッド緩衝液等)(例えばpH6〜9、好ましくはpH6.5〜8)を用いて行われる。また、測定手法は特に限定されず、エンドポイント法、レートアッセイ法などの手法を適宜用いることができる。
【0025】
測定対象となる被検液としてはADPを生成するかまたは形成されたADPを含有する生体試料が挙げられ、例えば、血清、血漿、尿、髄液などが例示される。このような被検液としては通常5〜200μlを用いて上記反応系によって反応を行うもので、反応温度としては例えば15〜45℃、好ましくは20℃〜40℃の反応温度条件で行えばよく、また、反応時間はエンドポイント法では、1〜60分間、好ましくは1〜10分間、レートアッセイ法では反応が直線的に行われている時間内、好ましくは、2〜3分間を計って測定する。
【0026】
用いた酸化型NAD(P)類から形成される還元型NAD(P)類の生成量は種々の方法により測定することができるが、通常、簡便かつ高精度で測定することのできる吸光度測定法により行われる。測定波長は還元型NAD(P)類の種類によって適宜選択され、好適には各還元型NAD(P)類の極大吸収波長域の波長に基づいて行えばよく、例えば還元型NAD(P)、還元型3−アセチル−NAD(P)、還元型デアミノ−NAD(P)などの場合には340nm、還元型チオ−NAD(P)の場合は405nmの波長が選択される。また還元型NAD(P)類の生成量の測定法として、インドニトロテトラゾニウム(INT)やニトロブルーテトラゾニウム(NTB)等のテトラゾニウム塩を用いて電子受容体としてフェナジンメトサルフェート(PMS)やジアホラーゼ(EC 1.6.4.3)の作用によりホルマザン色素を形成せしめ、このホルマザン色素の呈色を測定する方法を用いてもよい。また、還元型NAD(P)類の蛍光を測定してもよい。
【0027】
本発明における生体試料である被検液中のADPを生成する酵素の基質またはその酵素活性の一方の測定において、ATPの存在下に、ADPを生成する酵素またはの基質を被検液とする場合、各種生体試料中のキナーゼ、シンセターゼ、ヒドロラーゼまたはカルボキシラーゼとその基質となる物質がキナーゼ、シンセターゼ、ヒドロラーゼまたはカルボキシラーゼの作用によってADPに導くことができる。従って、これらの酵素反応系と酵素反応4および5で示される酵素反応系を共役させることにより生体試料中のADPに誘導されるは酵素活性またはその基質の量を、還元型NAD(P)類の生成量として測定することができる。これらの例として基質と使用する酵素の関係として表1に示し、その反応に関与する基質や酵素活性いずれか一方の測定をなし、その反応に関与する他方の成分(但し、関与する他方の成分として、ATPは包含、意味しないものとする)を反応に関与するの成分の反応試薬として使用すればよい。
【0028】
【表1】
【0029】
以下にこれらの反応式を示す。
生体試料として尿素またはウレアアミドヒドロラーゼの一方を含有してこの一方を測定する方法において、その反応に関与する成分としての反応試薬を使用した場合の反応式を下記に示し、酵素反応によって生成するADPを測定すればよい。なお、反応に関与する成分の反応試薬(但し、関与する他方の成分として、ATPは包含、意味しないものとする:以下同様である)としては、下記反応式中の左側および矢印下段に記載の成分を意味する(以下、同様である)もので、生体試料として尿素を測定する場合の反応に関与する成分の反応試薬としてはウレアアミドヒドロラーゼ、水分子、マグネシウムイオン(塩化マグネシウム)、炭酸水素カリウムが挙げられ、また生体試料としてウレアアミドヒドロラーゼ活性を測定する場合の反応に関与する成分の反応試薬としては尿素、水分子、マグネシウムイオン(塩化マグネシウム)、炭酸水素カリウムが挙げられ、但し水分子は反応媒体の分子にて代替される。
【0030】
【化6】
【0031】
生体試料としてクレアチニンまたはクレアチニンアミドヒドロラーゼの一方を含有してこの一方を測定する方法において、その反応に関与する成分を反応試薬として使用した場合の反応式を下記に示す。なお、このような逐次酵素反応の場合、反応式中の左側の成分と右側の成分とが同一の場合には逐次反応での生成成分の逐次反応物であることから反応に関与する成分であるが反応試薬として別途に添加するものではないことは明白である(以下、同様である)。
【0032】
また、下記反応式における▲1▼、▲2▼について、生体試料としてクレアチニンまたはクレアチニンアミドヒドロラーゼの一方を含有してこの一方を測定する方法において、酵素反応にて生成されるクレアチンを▲1▼の反応にて生成されるADPとして測定してもよく、または酵素反応にて生成されるクレアチンを▲2▼以下の反応にて生成されるADPとして測定してもよいことを意味する。
【0033】
生体試料としてクレアチニンを測定する場合の反応に関与する成分の反応試薬としては▲1▼の反応系ではクレアチニンアミドヒドロラーゼ、水分子、クレアチンキナーゼ(CK)、マグネシウムイオンが挙げられ、▲2▼の反応系ではクレアチニンアミドヒドロラーゼ、水分子、クレアチンアミドヒドロラーゼ、尿素、ウレイドアミドヒドロラーゼ、マグネシウムイオンが挙げられ、また生体試料としてクレアチニンアミドヒドロラーゼ活性を測定する場合の反応に関与する成分の反応試薬としては▲1▼の反応系ではクレアチニン、水分子、クレアチンキナーゼ、マグネシウムイオンが挙げられ、▲2▼の反応系ではクレアチニン、水分子、クレアチンアミドヒドロラーゼ、尿素、ウレイドアミドヒドロラーゼ、マグネシウムイオンが挙げられる。
【0034】
【化7】
【0035】
生体試料としてクレアチニンまたはクレアチニンデイミナーゼの一方を含有してこの一方を測定する方法において、その反応に関与する成分を反応試薬として使用した場合の反応式を下記に示し、酵素反応によって生成するADPを測定すればよい。この場合、生体試料としてクレアチニンを測定する場合の反応に関与する成分の反応試薬としてはクレアチニンデイミナーゼ、水分子、N−メチルヒダントインナーゼが挙げられ、生体試料としてクレアチニンデイミナーゼ活性測定する場合の反応に関与する成分の反応試薬としてはクレアチニン、水分子、N−メチルヒダントインナーゼが挙げられる。
【0036】
【化8】
【0037】
生体試料としてクレアチンまたはクレアチンキナーゼの一方を含有してこの一方を測定する方法において、その反応に関与する成分を反応試薬として使用した場合の反応式を下記に示し、酵素反応によって生成するADPを測定すればよい。この場合、生体試料としてクレアチンを測定する場合の反応に関与する成分の反応試薬としてはクレアチンキナーゼ、マグネシウムイオンが挙げられ、また生体試料としてクレアチンキナーゼ活性を測定する場合の反応に関与する成分の反応試薬としてはクレアチン、マグネシウムイオンが挙げられる。
【0038】
【化9】
【0039】
なお、反応式9のクレアチンは、上記反応式7に基づいて遊離されたクレアチンであってもよい。
生体試料としてグリセロールまたはグリセロールキナーゼ(GK)の一方を含有してこの一方を測定する方法において、その反応に関与する成分を反応試薬として使用した場合の反応式を下記に示し、酵素反応によって生成するADPを測定すればよい。この場合、生体試料としてグリセロールを測定する場合の反応に関与する成分の反応試薬としてはグリセロールキナーゼ、マグネシウムイオンが挙げられる。
【0040】
【化10】
【0041】
なお、グリセロールは、トリグリセリドやモノまたはジグリセリドにリパーゼや膵リパーゼ(但し、活性化剤としてCo−リパーゼを適宜添加する)を作用せしめて遊離されたグリセロールでもよく、また、ホスファチジルグリセロールにホスホリパーゼDを作用せしめて遊離されたグリセロールでもよい。
特に、生体内成分の生化学検査項目としてのトリグリセリド定量の目的、トリグリセリドやジグリセリドを合成基質とした膵リパーゼ活性測定の目的に好適である。
【0042】
例えば、生体試料としてトリグリセリド定量の目的として測定する場合の反応に関与する成分の反応試薬としてはリパーゼ、水分子、グリセロールキナーゼ、マグネシウムイオンが挙げられる。また、膵リパーゼ活性測定の目的として測定する場合の反応に関与する成分の反応試薬としては、トリグリセリドやジグリセリドの合成基質、水分子、グリセロールキナーゼ、マグネシウムイオン、適宜Co−リパーゼ、合成基質の可溶化剤としての界面活性剤が挙げられる。
【0043】
生体試料としてコリンまたはコリンキナーゼの一方を含有してこの一方を測定する方法において、その反応に関与する成分を反応試薬として使用した場合の反応式を下記に示し、酵素反応によって生成するADPを測定すればよい。
【0044】
【化11】
【0045】
なお、コリンはホスファチジルコリン(リン脂質成分)にホスリパーゼDを作用せしめて遊離されたコリンやコリンエステル、例えばベンゾイルコリンまたはオルトトルオイルコリンなどの合成基質にコリンエステラーゼを作用させて遊離されたコリンであってもよい。
特に、生化学検査項目としてのリン脂質成分定量の目的、合成基質を用いたコリンエステラーゼ活性測定の目的に好適である。
【0046】
このリン脂質成分定量の目的として測定する場合の反応に関与する成分の反応試薬としてはホスリパーゼD、水分子、マグネシウムイオンが挙げられ、またコリンエステラーゼ活性測定の目的として測定する場合の反応に関与する成分の反応試薬としては例えばベンゾイルコリンまたはオルトトルオイルコリンなどの合成基質、水分子、マグネシウムイオンが挙げられる。
【0047】
以下、同様に、生体試料として基質またはADPを生成する酵素の一方を含有してこの一方を測定する方法において、その反応に関与する成分を反応試薬として使用した場合の反応式を下記に示し、酵素反応によって生成するADPを測定すればよい。
また、本発明の測定法の完成に基づき、本発明における反応に関与する成分の反応試薬は、上記および下記の種々反応式から明白なものであり、測定すべき被検液によって適宜選択、調製が可能であることも明らかであり、さらにまたこれらの反応試薬は記載のものに何ら限定されるものではない。
【0048】
【化12】
【0049】
【化13】
【0050】
【化14】
【0051】
【化15】
【0052】
【化16】
【0053】
【化17】
【0054】
【化18】
【0055】
【化19】
【0056】
【化20】
【0057】
【化21】
【0058】
【化22】
【0059】
【化23】
【0060】
【化24】
【0061】
【化25】
【0062】
【化26】
【0063】
【化27】
【0064】
【化28】
【0065】
【化29】
【0066】
なお、上記反応式におけるアンモニアとしては、前記反応式6にて例示される尿素とウレアアミドヒドロラーゼとの反応によって生成されたアンモニアであってもよく、また反応式7にて例示される▲2▼の反応系におけるクレアチニンとクレアチニンアミドヒドロラーゼとの反応によって生成されたアンモニアであってもよく、反応式8のクレアチニンとクレアチニンデイミナーゼのための前段の反応によって生成されたアンモニアであってもよいもので、このアンモニアとしては何ら限定されるものではない。
【0067】
【化30】
【0068】
【化31】
【0069】
【化32】
【0070】
【化33】
【0071】
【化34】
【0072】
【化35】
【0073】
【化36】
【0074】
上記反応において、特にGOT活性測定として好適である。
【0075】
【化37】
【0076】
上記反応において、特にGPT活性測定として好適である。
これらの反応において、添加するATPの量は例えば0.1〜50mM程度、好ましくは0.5〜10mM程度である。また、基質を定量する場合に、添加する酵素量は1〜100U/ml程度である。さらに、酵素活性を測定する場合の添加する基質は1〜100mM程度である。これらの基質や酵素以外の反応に関与する成分の反応試薬においては、基質と反応して消費される成分は上記基質の使用量と同量ないしそれの2倍量程度でよく、マグネシウムイオンの濃度としては好適には塩化マグネシウムとして0.1〜50mM程度、好適には0.5〜10mM程度であるが、特に反応において阻害を受けない限りこれらより過剰量を使用することを除外するものではない。
【0077】
またこれらの反応は、前記反応式4および5とともに同一反応系としてもよく、また別反応系としてもよいが、好ましくは同一反応系となすことである。
特に、好適な例を述べると、尿素の場合は既存測定法は
【0078】
【化38】
【0079】
上記反応式38に示す通り、還元型NAD(P)の減少法であり、そのため、
(8)測定対象の成分が少ない場合には測定値が不正確である。
(9)測定できる成分の上限値が定量前に反応液内に存在させる還元型NAD(P)の量により制限される(測定レンジが狭い)。
(10)還元型NAD(P)の量の測定に使用する分光光度計の機種に応じて、定量前に反応液内に存在させる還元型NAD(P)の量を変える必要がある。
(11)分析用試薬中に含有される還元型NAD(P)が不安定である。
(12)ドライ用試薬への対応が不可能である。等の欠点を有する。
【0080】
さらに、この測定法は原理的にアンモニアを測定する方法であるために、
(13)検体や試薬中のアンモニアを消去する必要がある。
それに対して、本発明の測定法は
【0081】
【化39】
【0082】
【化40】
【0083】
【化41】
【0084】
上記反応式39、40、41に示す通り、還元型NAD(P)の増加法であり、減少法により生じる欠点は全く無く、さらに、アンモニアの消去も必要としない優れた測定法であった。
クラアチンキナーゼの場合は既存測定法は
【0085】
【化42】
【0086】
上記反応式42に示した。この反応系では基質となるクレアチンリン酸が非常に高価で測定試薬の値段が高くなる欠点があった。
それに対して、本発明の測定法は
【0087】
【化43】
【0088】
【化44】
【0089】
【化45】
【0090】
上記反応式43、44、45に示す通り、基質としてクレアチンを用いるため測定試薬を安価に提供することができた。
クレアチニンの場合は既存測定法は
【0091】
【化46】
【0092】
上記反応式46に示す通り、オキシダーゼ法であり、検体中の還元物質(アスコルビン酸等)の影響を受けるために測定値が不正確となり、さらにザルコシンオキシダーゼがプロリンに作用し、検体中のプロリンの影響を受ける等の欠点を有する。
それに対して、本発明の測定法は
【0093】
【化47】
【0094】
【化48】
【0095】
【化49】
【0096】
【化50】
【0097】
【化51】
【0098】
【化52】
【0099】
上記反応式47、48、49および50、51、52に示す通り、還元型NAD(P)の増加法であり、検体中の還元物質(アスコルビン酸等)やプロリンの影響を全く受けない。
トリグリセリドの場合は既存測定法は
【0100】
【化53】
【0101】
上記反応式53に示す通り、オキシダーゼ法であり、検体中の還元物質(アスコルビン酸等)の影響を受けるので測定値が不正確となる。
それに対して、本発明の測定法は
【0102】
【化54】
【0103】
【化55】
【0104】
【化56】
【0105】
上記反応式54、55、56に示す通り、還元型NAD(P)の増加法であり、検体中の還元物質の影響を全く受けない。
なお、上記反応式54のトリグリセリドの代わりにジグリセリドやモノグリセリド(これらの場合2分子または1分子の水分子を消費して2分子または1分子の脂肪酸を遊離する反応式となる)の場合も同様である。
【0106】
ホスファチジルコリンの場合は既存測定法は
【0107】
【化57】
【0108】
上記反応式57に示す通り、オキシダーゼ法であり検体中の還元物質(アスコルビン酸等)の影響を受けるので測定値が不正確となる。
それに対して、本発明の測定法は
【0109】
【化58】
【0110】
【化59】
【0111】
【化60】
【0112】
上記反応式58、59、60に示す通り、還元型NAD(P)の増加法であり検体中の還元物質の影響を受けない。
アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(GOT)の場合の既存測定法は
【0113】
【化61】
【0114】
上記反応式61に示す通り、還元型NADの減少法であり、そのため、
(14)測定対象の成分が少ない場合には測定値が不正確である。
(15)測定できる成分の上限値が定量前に反応液内に存在させる還元型NADの量により制限される(測定レンジが狭い)。
(16)還元型NADの量の測定に使用する分光光度計の機種に応じて、定量前に反応液内に存在させる還元型NADの量を変える必要がある。
(17)分析用試薬中に含有される還元型NADが不安定である。
(18)ドライ用試薬への対応が不可能である。等の欠点を有する。
さらに、この測定法は検体中の乳酸脱水素酵素の影響を受け、正確に測定することができない方法であった。
【0115】
それに対して、本発明での測定方法は
【0116】
【化62】
【0117】
【化63】
【0118】
【化64】
【0119】
上記反応式62、63、64に示す通り、還元型NAD(P)の増加法であり、減少法により生じる欠点は全く無く、さらに検体中の乳酸脱水素酵素の消去も必要としない優れた測定法であった。
アラニンアミノトランスフェラーゼ(GPT)の場合の既存測定法は
【0120】
【化65】
【0121】
上記反応式65に示す通り、還元型NADの減少法であり、
(19)測定対象の成分が少ない場合には測定値が不正確である。
(20)測定できる成分の上限値が定量前に反応液内に存在させる還元型NADの量により制限される。(測定レンジが狭い)
(21)還元型NADの量の測定に使用する分光光度計の機種に応じて、定量前に反応液内に存在させる還元型NADの量を変える必要がある。
(22)分析用試薬中に含有される還元型NADが不安定である。
(23)ドライ用試薬への対応が不可能である。等の欠点を有する。
さらに、この測定法は検体中の乳酸脱水素酵素の影響を受け、正確に測定することができない方法であった。
それに対して、本発明での測定法は
【0122】
【化66】
【0123】
【化67】
【0124】
【化68】
【0125】
上記反応式66、67、68に示す通り、還元型NAD(P)の増加法であり、減少法により生じる欠点は全く無く、さらに検体中の乳酸脱水素酵素の消去も必要としない優れた測定法であった。
以下、本発明の生体試料中のADPを生成する酵素またはその基質の測定方法を例をもって具体的に説明するが、本発明の方法はこれらに限定されるものでない。
【0126】
【発明の実施の形態】
以下、実施例、参考例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例、参考例によって限定されるものではない。
【0127】
【参考例】
ADP−HKの酵素活性測定法
測定試薬
50mM トリス−塩酸緩衝液(pH7.5)
20mM グルコース
2mM ADP
2mM MgCl2
5U/ml G6PDH
0.025% NBT(ニトロテトラゾニウムブルー)
1mM 酸化型NADP
1% トリトンX−100
5U/ml ジアホラーゼ(NADH)
測定試薬1mlを37℃で1分間予備加温した後、0.02mlの酵素液を添加して10分間反応させる。反応後、0.1N塩酸を2ml添加して反応を停止させ、5分以内に層長1.0cmのセルを用いて、波長550nmにおける吸光度を測定する(As)。また盲検として酵素液のかわりに蒸留水0.02mlを用いて同一の操作を行って吸光度を測定する(Ab)、この酵素使用の吸光度(As)と盲検の吸光度(Ab)の吸光度差(As−Ab)より酵素活性を求める。酵素活性1単位は37℃で1分間に1μモルの還元型NADPを生成させる酵素量とし、計算式は下記の通りである。
酵素活性(U/ml)=(As−Ab)×0.795×酵素の希釈倍率
ADP−HKの取得
Pyrococcus furiosus DSM3638の培養
培地組成
0.1% 酵母エキス
0.5% トリプトン
0.72% マルトース
2.39% NaCl
0.4% Na2 SO4
0.07% KCl
0.02% NaHCO3
0.01% KBr
0.03% H3 BO4
1.08% MgCl2
0.15% CaCl2
0.0025% SrCl2
0.025% NH4 Cl
0.014% K2 HPO4
0.1% CH3 COONa
0.0015% N(COOH)3
0.0005% MnSO4
0.0014% FeSO4
0.0002% NiCl2
0.0001% CoSO4
0.0001% ZnSO4
0.00001% CuSO4
0.000001% Na2 WO4
0.000001% Na2 MoO4
0.1% システイン塩酸塩
上記培地成分を含む液体培地(pH7)500mlを500ml溶三角フラスコ10本に分注し、120℃、20分間、加熱滅菌した後、これにPyrococcus・furiosus・DSM3638株の菌体懸濁液10mlを移植し、攪拌させながら、95℃で20時間培養し、種培養液とした。上記培地成分を含む液体培地200l/300lタンクを滅菌した後、種培養液を移植し、攪拌させながら、95℃で15時間培養し、5mU/mlの培養液200lを得た。
【0128】
ADP−HKの精製
得られた培養液200lを遠心分離して、得られた菌体を0.9%のNaClを含む20mMのトリス−塩酸緩衝液(pH7.5)で1回洗浄した。洗浄菌体を20mMのトリス−塩酸緩衝液(pH7.5)に懸濁して2lに調整し、クボタ社製の超音波破砕機(INSONATOR 201M)を用いて180W、30分間処理して、菌体破砕液を得た。
【0129】
この破砕液を8000rpm、30分間遠心分離し、1.8l(酵素活性980U)の上清を得た。この上清を透析チューブを用いて10mMのトリス−塩酸緩衝液(pH7.5)8lに対して5℃で一夜透析した後、10mMのトリス−塩酸緩衝液(pH7.5)で緩衝化したDEAE−Sepharose FF(ファルマシア社製)200ml(2.6×38cm)のカラムに通し、0〜1モルのNaClのリニアグラジエントで溶出を行った。その結果、0.08〜0.1モルのNaCl濃度で活性画分(950U)が溶出された。この得られた活性画分に4MとなるようにNaClを溶解し、4MのNaClで緩衝化されたPhenyl−Sepharose FF(ファルマシア社製)200ml(2.6×38cm)のカラムに通し、4〜0MのNaClのリニアグラジエントにより溶出を行った。
【0130】
その結果、0.02から0.07モルのNaCl濃度で活性画分(900U)が得られた。この得られた活性画分を10mMトリス−塩酸(pH7.5)8lに5℃、一夜透析した後、10mMトリス−塩酸緩衝液(pH7.5)で緩衝化したヒドロキシアパタイト(ペンタックス社製)100ml(2.6×19cm)のカラムに通し、0〜0.5Mのリン酸緩衝液(pH7.5)のリニアグラジエントにより溶出を行った。その結果、0.02〜0.03Mのリン酸緩衝液濃度で活性画分(850U)が溶出された。この酵素液を凍結乾燥して5mgの酵素粉末(170U/mg)を得た。
【0131】
ADP−HKの理化学的性質は以下の通りであった。
ADP−HKの理化学的性質
(1)酵素作用
基質としてグルコースを用いた酵素作用を以下に示す。
【0132】
【化69】
【0133】
(2)分子量
トーソー社製TSK−G3000SWXL(0.75×30cm)を用いたゲル濾過法により測定したADP−HKの分子量は100000±5000であった。
(3)至適pHはpH6.0〜7.0(リン酸緩衝液)であった。
【0134】
(4)至適温度は80〜100℃であることから高度好熱性ADP−HKと認められた。
【0135】
【実施例1】
37℃でマグネシウムイオンを用いたときの尿素の定量
測定試薬
50mM トリス−塩酸緩衝液(pH7.5)
30U/ml ウレアアミドリアーゼ
2mM ATP
10mM KCl
8mM KHCO3
20mM グルコース
5U/ml G6PDH
1mM 酸化型NADP
2mM MgCl2
5U/ml ADP−HK
測定方法
尿素を2.6mM、5.2mM、7.8mM,10.4mM、13mMの水溶液に調整し、尿素サンプルを作成した。測定試薬1mlに尿素サンプル20μl加え、37℃、5分間加温後の340nmの吸光度を試薬ブランクを対照に測定した。図1に示すように尿素が定量的に測定できた。
【0136】
【実施例2】
37℃でマグネシウムイオンを用いたときのクレアチニンの定量(1)
測定試薬
50mM トリス−塩酸緩衝液(pH7.5)
100U/ml クレアチニンアミドヒドロラーゼ
5U/ml クレアチンキナーゼ
2mM ATP
20mM グルコース
5U/ml G6PDH
1mM 酸化型NADP
2mM MgCl2
5U/ml ADP−HK
測定方法
クレアチニンを2.6mM、5.2mM、7.8mM,10.4mM、13mMの水溶液に調整し、クレアチニンサンプルを作成した。測定試薬1mlにクレアチニンサンプル20μlを加え、37℃、5分間加温後の340nmの吸光度を、試薬ブランクを対照として、測定した。図2に示すようにクレアチニンが定量的に測定できた。
【0137】
【実施例3】
37℃でマグネシウムイオンを用いたときのクレアチニンの定量(2)
測定試薬
50mM トリス−塩酸緩衝液(pH7.5)
10U/ml クレアチニンデイミナーゼ
10U/ml N−メチルヒダントイナーゼ
2mM ATP
20mM グルコース
5U/ml G6PDH
1mM 酸化型NADP
2mM MgCl2
5U/ml ADP−HK
測定方法
クレアチニンを2.7mM、5.3mM、7.9mM,10.5mM、13mMの水溶液に調整し、クレアチニンサンプルを作成した。測定試薬1mlにクレアチニンサンプル20μlを加え、37℃、5分間加温後の340nmの吸光度を、試薬ブランクを対照として、測定した。図3に示すようにクレアチニンが定量的に測定できた。
【0138】
【実施例4】
37℃でマグネシウムイオンを用いたときのクレアチンの測定
測定試薬
50mM トリス−塩酸緩衝液(pH7.5)
5U/ml クレアチンキナーゼ
2mM ATP
20mM グルコース
5U/ml G6PDH
1mM 酸化型NADP
2mM MgCl2
5U/ml ADP−HK
測定方法
クレアチンを2.6mM、5.2mM、7.8mM,10.4mM、13mMの水溶液に調整し、クレアチンサンプルを作成した。測定試薬1mlにクレアチンサンプル20μlを加え、37℃、5分間加温後の340nmの吸光度を、試薬ブランクを対照として、測定した。図4に示すようにクレアチンが定量的に測定できた。
【0139】
【実施例5】
37℃でマグネシウムイオンを用いたときのグリセロールの測定
測定試薬
50mM トリス−塩酸緩衝液(pH7.5)
5U/ml グリセロールキナーゼ
2mM ATP
20mM グルコース
5U/ml G6PDH
1mM 酸化型NADP
2mM MgCl2
5U/ml ADP−HK
測定方法
グリセロールを2.6mM、5.2mM、7.8mM,10.4mM、13mMの水溶液に調整し、グリセロールサンプルを作成した。測定試薬1mlにグリセロールサンプル20μlを加え、37℃、5分間加温後の340nmの吸光度を、試薬ブランクを対照として、測定した。図5に示すようにグリセロールを定量的に測定できた。また、トリグセリドにリパーゼを作用させ遊離するグリセロールやホスファチジルグリセロールにホスホリパーゼDを作用させ遊離するグリセロールも測定することができた。
【0140】
【実施例6】
37℃でマグネシウムイオンを用いたときのコリンの測定
測定試薬
50mM トリス−塩酸緩衝液(pH7.5)
5U/ml コリンキナーゼ
2mM ATP
20mM グルコース
5U/ml G6PDH
1mM 酸化型NADP
2mM MgCl2
5U/ml ADP−HK
測定方法
塩化コリンを2.6mM、5.2mM、7.8mM,10.4mM、13mMの水溶液に調整し、塩化コリンサンプルを作成した。測定試薬1mlに塩化コリンサンプル20μlを加え、37℃、5分間加温後の340nmの吸光度を、試薬ブランクを対照として、測定した。図6に示すようにコリンを定量的に測定できた。また、リン脂質にホスホリパーゼDを作用させ、遊離するコリンも測定することができた。
【0141】
【実施例7】
37℃でマグネシウムイオンを用いたときのL−グルタミン酸の測定
測定試薬
50mM トリス−塩酸緩衝液(PH7.5)
10U/ml グルタミンシンセターゼ
10mM NH4 Cl
2mM ATP
20mM グルコース
5U/ml G6PDH
1mM 酸化型NADP
2mM MgCl2
5U/ml ADP−HK
測定法方
L−グルタミン酸を2.6mM、5.2mM、7.8mM、10.4mM、13mMの水溶液に調製し、L−グルタミン酸サンプルを作成した。測定試薬1mlにL−グルタミン酸サンプル20μlを加え、37℃、5分間加温後の340nmの吸光度を試薬ブランクを対照として、測定した。図7に示すようにL−グルタミン酸が定量的に測定できた。また、アスパラギン酸トランスフェラーゼ(GOT)やアラニントランスフェラーゼ(GPT)の作用によって遊離するL−グルタミン酸も測定することができた。
【0142】
【実施例8】
37℃でコバルトイオンを用いたときの尿素の定量
測定試薬
50mM トリス−塩酸緩衝液(pH7.5)
30U/ml ウレアアミドリアーゼ
2mM ATP
10mM KCl
8mM KHCO3
20mM グルコース
5U/ml G6PDH
1mM 酸化型NADP
2mM CoCl2
10U/ml ADP−HK
測定方法
尿素を2.3mM、4.6mM、6.9mM,9.2mM、11.5mMの水溶液に調整し、尿素サンプルを作成した。測定試薬1mlに尿素サンプル20μl加え、37℃、5分間加温後の340nmの吸光度を試薬ブランクを対照に測定した。図8に示すように尿素が定量的に測定できた。
【0143】
【実施例9】
37℃でマンガンイオンを用いたときのクレアチニンの定量
測定試薬
50mM トリス−塩酸緩衝液(pH7.5)
100U/ml クレアチニンアミドヒドロラーゼ
5U/ml クレアチンキナーゼ
2mM ATP
20mM グルコース
5U/ml G6PDH
1mM 酸化型NADP
2mM MnCl2
10U/ml ADP−HK
測定方法
クレアチニンを2.5mM、5.0mM、7.5mM,10.0mM、12.5mMの水溶液に調整し、クレアチニンサンプルを作成した。測定試薬1mlにクレアチニンサンプル20μlを加え、37℃、5分間加温後の340nmの吸光度を、試薬ブランクを対照として、測定した。図9に示すようにクレアチニンが定量的に測定できた。
【0144】
【実施例10】
20℃でマグネシウムイオンを用いたときのクレアチンの測定
測定試薬
50mM トリス−塩酸緩衝液(pH7.5)
5U/ml クレアチンキナーゼ
2mM ATP
20mM グルコース
5U/ml G6PDH
1mM 酸化型NADP
2mM MgCl2
20U/ml ADP−HK
測定方法
クレアチンを2.8mM、5.6mM、8.4mM,11.2mM、14mMの水溶液に調整し、クレアチンサンプルを作成した。測定試薬1mlにクレアチンサンプル20μlを加え、20℃、5分間加温後の340nmの吸光度を、試薬ブランクを対照として、測定した。図10に示すようにクレアチンが定量的に測定できた。
【0145】
【実施例11】
40℃でマグネシウムイオンを用いたときのグリセロールの測定
測定試薬
50mM トリス−塩酸緩衝液(pH7.5)
5U/ml グリセロールキナーゼ
2mM ATP
20mM グルコース
5U/ml G6PDH
1mM 酸化型NADP
2mM MgCl2
5U/ml ADP−HK
測定方法
グリセロールを2.7mM、5.4mM、8.1mM,10.8mM、13.5mMの水溶液に調整し、グリセロールサンプルを作成した。測定試薬1mlにグリセロールサンプル20μlを加え、40℃、5分間加温後の340nmの吸光度を、試薬ブランクを対照として、測定した。図11に示すようにグリセロールを定量的に測定できた。また、トリグセリドにリパーゼを作用させ遊離するグリセロールやホスファチジルグリセロールにホスホリパーゼDを作用させ遊離するグリセロールも測定することができた。
【0146】
【発明の効果】
本発明の測定方法では、還元型NAD(P)類の生成量に基づいて生体物質を測 定するので測定限界が高く、また分子吸光係数が明確になっている還元型NAD(P)類を測定するので、測定値の信頼性が高い。更に、本発明の測定方法は、検体中の還元物質などの影響を受けないという利点を有する。従って、本発明によれば、生体試料中のADPを生成する酵素とその基質を簡便にして高精度で測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、37℃でマグネシウムイオンを用いたときの尿素測定の検量線を示す。
【図2】図2は、37℃でマグネシウムイオンを用いたときのクレアチニン測定(1)の検量線を示す。
【図3】図3は、37℃でマグネシウムイオンを用いたときのクレアチニン測定(2)の検量線を示す。
【図4】図4は、37℃でマグネシウムイオンを用いたときのクレアチン測定の検量線を示す。
【図5】図5は、37℃でマグネシウムイオンを用いたときのグリセロール測定の検量線を示す。
【図6】図6は、37℃でマグネシウムイオンを用いたときのコリン測定の検量線を示す。
【図7】図7は、37℃でマグネシウムイオンを用いたときのグルタミン酸測定の検量線を示す。
【図8】図8は、37℃でコバルトイオンを用いたときの尿素測定の検量線を示す。
【図9】図9は、37℃でマンガンイオンを用いたときのクレアチニン測定の検量線を示す。
【図10】図10は、20℃でマグネシウムイオンを用いたときのクレアチン測定の検量線を示す。
【図11】図11は、40℃でマグネシウムイオンを用いたときのグリセロール測定の検量線を示す。
Claims (16)
- 酵素反応を用いて被検液中のADPを生成する酵素またはその基質の一方を測定する方法において、ADPを生成する酵素またはその基質のいずれか一方を含有する被検液を、以下1)〜7)の存在下、20〜40℃の温度条件にて反応させ、被検液中のADPを生成する酵素またはその基質を反応によって生成されるAMPとともに、還元型NAD(P)類の生成量に基づいて測定する方法。
1)ADPを生成する酵素とその基質のうち、測定対象と異なる他方を含む反応試薬
2)ATP
3)グルコース
4)ピロコッカス・フリオサス由来ADP依存性ヘキソキナーゼ
5)酸化型NAD(P)類
6)グルコース−6−リン酸脱水素酵素
7)マグネシウムイオン、コバルトイオンまたはマンガンイオンのいずれか1種または2種以上のイオン放出性塩類 - ADPを生成する酵素がウレアアミドヒドラーゼであり、その基質がウレアである請求項1記載の測定する方法。
- ADPを生成する酵素がクレアチンキナーゼであり、その基質がクレアチンである請求項1記載の測定する方法。
- クレアチンが、クレアチニンにクレアチニナーゼを作用させて遊離されたクレアチンである請求項3記載の測定する方法。
- ADPを生成する酵素がN−メチルヒダントイナーゼであり、その基質がN−メチルヒダントインである請求項1記載の測定する方法。
- N−メチルヒダントインが、クレアチニンにクレアチニンデイミナーゼを作用させて遊離されたN−メチルヒダントインである請求項5記載の測定する方法。
- ADPを生成する酵素がグリセロールキナーゼであり、その基質がグリセロールである請求項1記載の測定する方法。
- グリセロールが、リパーゼの作用によってトリグリセリド、ジグリセリドまたはモノグリセリドから遊離されたグリセロールまたはホスホリパーゼDの作用によるホスファチジルグリセロールから遊離されたグリセロール請求項7記載の測定する方法。
- ADPを生成する酵素がコリンキナーゼであり、その基質がコリンである請求項1記載の測定する方法。
- コリンが、ホスホリパーゼDの作用によるホスファチジルコリンまたはコリンエステラーゼの作用によるコリンエステルから遊離されるコリンである請求項9記載の測定する方法。
- ADPを生成する酵素がグルタミンシンターゼまたはグルタミン酸キナーゼであり、その基質がL−グルタミン酸である請求項1記載の測定する方法。
- L−グルタミン酸が、L−アスパラギン酸及びα−ケトグルタル酸からアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼの作用により形成されるL−グルタミン酸である請求項11記載の測定する方法。
- L−グルタミン酸が、L−アラニン及びα−ケトグルタル酸からアラニンアミノトランスフェラーゼの作用により形成されるL−グルタミン酸である請求項11記載の測定する方法。
- 以下1)〜7)を含有することを特徴とする、ADPを生成する酵素またはその基質のいずれか一方の測定用組成物。
1)ADPを生成する酵素とその基質のうち、測定対象と異なる他方を含む反応試薬
2)ATP
3)グルコース
4)ピロコッカス・フリオサス由来ADP依存性ヘキソキナーゼ
5)酸化型NAD(P)類
6)グルコース−6−リン酸脱水素酵素
7)マグネシウムイオン、コバルトイオンまたはマンガンイオンのいずれか1種または2種以上のイオン放出性塩類 - ADPを生成する酵素がウレアミドヒドラーゼであり、その基質がウレアである請求項14記載の組成物。
- ADPを生成する酵素がクレアチンキナーゼであり、その基質がクレアチンである請求項14記載の組成物。
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