JP4330534B2 - Glycated protein measurement method - Google Patents

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    • G01N33/721Haemoglobin
    • G01N33/723Glycosylated haemoglobin

Description

本発明は臨床検査の分野で糖尿病診断のマーカとして利用されている糖化蛋白質ならびにヘモグロビンA1cの測定方法に関する。より詳細には、本発明は、糖化蛋白質およびヘモグロビンA1cがフルクトシルアミン酸化触媒によるフルクトシルアミンの酸化反応を拮抗的に阻害することに基づいて、糖化蛋白質ならびにヘモグロビンA1cの定量を行う方法に関する。さらに、本発明は本発明の方法に基づき構築された糖化蛋白質ならびにヘモグロビンA1c測定用キットならびにセンサーに関する。  The present invention relates to a method for measuring glycated protein and hemoglobin A1c, which are used as a marker for diagnosis of diabetes in the field of clinical examination. More specifically, the present invention relates to a method for quantifying glycated protein and hemoglobin A1c based on antagonistic inhibition of fructosylamine oxidation reaction by fructosylamine oxidation catalyst by glycated protein and hemoglobin A1c. Furthermore, the present invention relates to a glycated protein, a hemoglobin A1c measurement kit and a sensor constructed based on the method of the present invention.

蛋白質主鎖および側鎖のアミノ基はグルコースなどの還元糖の還元末端と非酵素的に結合して、アマドリ化合物すなわち糖化蛋白質を生ずる。血中においては、ヘモグロビンが糖化されて糖化ヘモグロビン(グリコヘモグロビン;HbA1c)を生ずることが知られている。糖尿病患者では健常人に比べてヘモグロビンに対するHbA1cの存在比率が高いこと、およびHbA1cの血中濃度は過去数週間の血糖値を反映することから、HbA1c血中濃度は糖尿病の診断および糖尿病患者の血糖コントロールの指標として、臨床試験において極めて重要である。
これまでに、種々の菌株からアマドリ化合物に対して作用する酵素、フルクトシルアミン酸化酵素が単離されており、これらの酵素を用いて糖化アルブミンやHbA1cなどの糖化蛋白質の加水分解産物を分析しうることが示唆されている(特開昭61−268178、特開昭61−280297、特開平3−155780、特開平5−192193、特開平7−289253、特開平8−154672、Agric.Biol.Chem.,53(1),103−110,1989、Agric.Biol.Chem.,55(2),333−338,1991、J.Biol.Chem.,269(44),27297−27302,1994、Appl.Environ.Microbiol.,61(12),4487−4489,1995、Biosci.Biotech.Biochem.,59(3),487−491,1995、J.Biol.Chem.,270(1),218−224,1995、J.Biol.Chem.,271(51),32803−32809,1996、J.Biol.Chem.,272(6),3437−3443,1997)。
また、フルクトシルアミンを酸化する触媒作用を有する種々の合成高分子が合成されており、これらの触媒を用いて糖化アルブミンやHbA1cなどの糖化蛋白質の加水分解産物を分析しうることが示唆されている(WO01/90735 WO02/22698)、Anal.Chim.Acta 435,151−156,2001)。
しかし、これまでに報告されているフルクトシルアミン酸化触媒は、加水分解されていない糖化蛋白質を基質として酸化することはできない。このため、まず糖化蛋白質の加水分解を行い、その結果生じる低分子量化した糖化ペプチドあるいはフルクトシルアミンをフルクトシルアミン酸化触媒を用いて酸化することにより、糖化蛋白質を測定していた。したがって、当該技術分野においては、糖化蛋白質を分解せずに測定する方法が望まれていた。
本発明は糖化蛋白質ならびにヘモグロビンA1cを加水分解せずにその濃度を測定する新規な糖化蛋白質の測定方法を提供することを目的とする。より詳細には本発明は臨床検査などの分野で利用される糖化蛋白質、特にヘモグロビンA1c(HbA1c)や糖化アルブミンの測定方法、ならびにその方法に基づき構築される測定用試薬ならびにセンサーを提供することを目的とする。
The amino group of the protein main chain and the side chain is non-enzymatically linked to the reducing end of a reducing sugar such as glucose to produce an Amadori compound, that is, a glycated protein. In blood, it is known that hemoglobin is saccharified to produce glycated hemoglobin (glycohemoglobin; HbA1c). Since the abundance ratio of HbA1c to hemoglobin is higher in diabetic patients than in healthy individuals, and the blood concentration of HbA1c reflects the blood glucose level in the past several weeks, the blood concentration of HbA1c depends on the diagnosis of diabetes and the blood glucose level of the diabetic patient. As an index of control, it is extremely important in clinical trials.
So far, enzymes that act on Amadori compounds, fructosylamine oxidase, have been isolated from various strains, and hydrolyzed products of glycated proteins such as glycated albumin and HbA1c have been analyzed using these enzymes. (JP-A-61-268178, JP-A-61-2280297, JP-A-3-155780, JP-A-5-192193, JP-A-7-289253, JP-A-8-154672, Agric. Biol. Chem., 53 (1), 103-110, 1989, Agric.Biol.Chem., 55 (2), 333-338, 1991, J. Biol.Chem., 269 (44), 27297-27302, 1994, Appl.Environ.Microbiol., 61 (12), 4487-4489, 995, Biosci. Biotech. Biochem., 59 (3), 487-491, 1995, J. Biol. Chem., 270 (1), 218-224, 1995, J. Biol. Chem., 271 (51), 32803-32809, 1996, J. Biol. Chem., 272 (6), 3437-3443, 1997).
In addition, various synthetic polymers having a catalytic action to oxidize fructosylamine have been synthesized, and it is suggested that hydrolyzed products of glycated proteins such as glycated albumin and HbA1c can be analyzed using these catalysts. (WO01 / 90735 WO02 / 22698), Anal. Chim. Acta 435, 151-156, 2001).
However, the fructosylamine oxidation catalysts reported so far cannot oxidize glycated proteins that have not been hydrolyzed as substrates. For this reason, the glycated protein was measured by first hydrolyzing the glycated protein and oxidizing the resulting low molecular weight glycated peptide or fructosylamine using a fructosylamine oxidation catalyst. Therefore, in the said technical field, the method of measuring without decomposing | disassembling glycated protein was desired.
An object of the present invention is to provide a novel method for measuring a glycated protein, in which the concentration of glycated protein and hemoglobin A1c is measured without hydrolysis. More specifically, the present invention provides a method for measuring a glycated protein, particularly hemoglobin A1c (HbA1c) or glycated albumin, which is used in fields such as clinical tests, and a measuring reagent and sensor constructed based on the method. Objective.

本発明者は、糖化蛋白質がフルクトシルアミン酸化触媒によるフルクトシルアミン酸化反応を拮抗的に阻害しうることを見いだし、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、試料中の糖化蛋白質を測定する方法であって、前記試料を一定量のフルクトシルアミンの存在下でフルクトシルアミン酸化触媒と接触させ、前記触媒により酸化されたフルクトシルアミンの量を測定することにより、前記糖化蛋白質の量を測定することを特徴とする方法を提供する。本発明にしたがえば、糖化蛋白質を加水分解することなく、糖化蛋白質によるフルクトシルアミン酸化触媒の拮抗阻害を指標として糖化蛋白質を測定することが可能となる。
本明細書において、「フルクトシルアミン酸化触媒」とは、フルクトシルアミンの酸化反応を触媒し、かつその反応が糖化蛋白質の存在下で濃度依存的に阻害される触媒を表す。フルクトシルアミン酸化触媒の例としては、フルクトシルアミン酸化酵素、および電子受容体の存在下でフルクトシルアミンの酸化を触媒するポリマー、例えばイミダゾール基含有ポリマーが挙げられる。
好ましい態様においては、本発明は上記記載のフルクトシルアミン酸化触媒がイミダゾール基を有する分子であることを特色とする糖化蛋白質の測定方法を提供する。また好ましい態様においては、本発明は上記記載のフルクトシルアミン酸化触媒がフルクトシルアミン酸化酵素であることを特色とする糖化蛋白質の測定方法を提供する。より好ましくは、フルクトシルアミン酸化触媒はフルクトシルバリンに選択的である。
好ましくは、本発明の方法において、フルクトシルアミンの量を測定する工程は、フルクトシルアミンの酸化に伴って還元された電子受容体の量を分光学的に測定することにより行われる。また好ましくは、本発明の方法において、フルクトシルアミンの量を測定する工程は、フルクトシルアミンの酸化に伴って還元された電子受容体の量を電極を用いて電気化学的に測定することにより行われる。
さらに本発明は上記記載の糖化蛋白質がヘモグロビンA1cであることを特色とする糖化蛋白質の測定方法を提供する。
また本発明は上記記載の原理に基づく糖化蛋白質測定キットを提供する。好ましくは、このキットは、フルクトシルアミン酸化触媒およびフルクトシルアミンを含む。本発明はまた上記記載の原理に基づくヘモグロビンA1c測定キットを提供する。
さらに本発明は上記記載の原理に基づく糖化蛋白質測定用センサーを提供する。本発明はまた、上記記載の原理に基づくヘモグロビンA1c測定用センサーを提供する。
The present inventor has found that a glycated protein can antagonistically inhibit fructosylamine oxidation reaction by a fructosylamine oxidation catalyst, and has completed the present invention. That is, the present invention is a method for measuring a glycated protein in a sample, wherein the sample is brought into contact with a fructosylamine oxidation catalyst in the presence of a certain amount of fructosylamine, and the fructosylamine oxidized by the catalyst is used. By measuring the amount of glycated protein, the method comprises measuring the amount of the glycated protein. According to the present invention, it is possible to measure a glycated protein using hydrolysis inhibition of fructosylamine oxidation catalyst as an index without hydrolyzing the glycated protein.
In the present specification, the “fructosylamine oxidation catalyst” refers to a catalyst that catalyzes the oxidation reaction of fructosylamine and that the reaction is inhibited in a concentration-dependent manner in the presence of a glycated protein. Examples of the fructosylamine oxidation catalyst include fructosylamine oxidase and a polymer that catalyzes the oxidation of fructosylamine in the presence of an electron acceptor, such as an imidazole group-containing polymer.
In a preferred embodiment, the present invention provides a method for measuring a glycated protein, wherein the fructosylamine oxidation catalyst described above is a molecule having an imidazole group. In a preferred embodiment, the present invention provides a method for measuring a glycated protein, wherein the fructosylamine oxidation catalyst described above is a fructosylamine oxidase. More preferably, the fructosylamine oxidation catalyst is selective for fructosyl valine.
Preferably, in the method of the present invention, the step of measuring the amount of fructosylamine is carried out by spectroscopically measuring the amount of electron acceptor that has been reduced as a result of oxidation of fructosylamine. Preferably, in the method of the present invention, the step of measuring the amount of fructosylamine is performed by electrochemically measuring the amount of electron acceptor reduced with the oxidation of fructosylamine using an electrode. Done.
Furthermore, the present invention provides a method for measuring a glycated protein, characterized in that the glycated protein described above is hemoglobin A1c.
The present invention also provides a glycated protein measurement kit based on the principle described above. Preferably, the kit includes a fructosylamine oxidation catalyst and fructosylamine. The present invention also provides a hemoglobin A1c measurement kit based on the principle described above.
Furthermore, the present invention provides a sensor for measuring glycated protein based on the principle described above. The present invention also provides a sensor for measuring hemoglobin A1c based on the principle described above.

図1は実施例2で構築したセンサーシステムである。
図2は実施例2で構築したセンサーシステムに、HbA1c試料を添加したときの定常電流値の減少を示す。
図3は実施例2で示したセンサーにフルクトシルバリン存在下でさまざまな蛋白質やHbA1cを添加したときの、定常電流値の減少の各々の試料濃度依存性を示す。
図4は実施例2で作成したセンサーシステムを用いたHbA1cを計測した結果である。
図5は実施例5で作成したセンサーシステムを用いたHbA1cを計測した結果である。
発明の詳細な説明
本発明の糖化蛋白質の測定方法は、糖化蛋白質がフルクトシルアミン酸化触媒によるフルクトシルアミン酸化反応を拮抗的に阻害しうるという発見に基づく。すなわち、糖化蛋白質を含む試料を一定量のフルクトシルアミンの存在下でフルクトシルアミン酸化触媒と接触させると、フルクトシルアミン酸化触媒により酸化されるフルクトシルアミンの量は、糖化蛋白質の濃度に依存して変化する。したがって、酸化されたフルクトシルアミンの量または酸化速度を測定することにより、試料中の糖化蛋白質の濃度を決定することができる。
フルクトシルアミン酸化触媒としては、たとえばイミダゾール基を有する合成高分子あるいはフルクトシルアミン酸化酵素を用いることができるが、フルクトシルアミンの酸化活性があり、かつ糖化蛋白質による拮抗阻害を受ける触媒であれば限定されるものではない。たとえば、イミダゾールに限らず、一般塩基触媒の機能を果たす官能基、たとえばピリジンを含むビピリジルを含むモノマーを用いて重合されたポリマーを用いることができる。
本発明の方法はHbA1cの測定に特に有用である。HbA1cはその分子内にフルクトシルバリン部分を有しており、フルクトシルバリンに選択的なフルクトシルアミン酸化触媒に対して拮抗的に作用するため、本発明の方法にしたがってこれを特異的に定量することができる。このような触媒としては、たとえばイミダゾール基を有する合成高分子を重合時にフルクトシルバリンを鋳型として存在させることにより合成した触媒ポリマー、あるいはフルクトシルバリンに選択的なフルクトシルアミン酸化酵素を用いることができるが、フルクトシルバリンの酸化活性があり、かつHbA1cによる拮抗阻害を受ける触媒であれば限定されるものではない。たとえば、フルクトシルバリンに限らず、類似体であるメチルバリンを鋳型として合成されたイミダゾール基を有する触媒ポリマーも触媒として用いることができる。
本発明における糖化蛋白質の測定は、フルクトシルアミン酸化触媒によるフルクトシルアミンの酸化にともなって還元される電子受容体の量あるいは還元速度を計測することによって容易に行うことができる。例えば、一定量のフルクトシルアミン酸化触媒およびフルクトシルアミン、ならびに電子受容体を含む溶液に試料を加え、フルクトシルアミンの酸化にともなって還元される電子受容体の量あるいは還元速度を測定し、試料の非存在下における電子受容体の量あるいは還元速度と比較することにより、試料中の糖化蛋白質の測定を行うことができる。電子受容体の測定方法としては、電子受容体の還元状態の特徴的なスペクトルに基づき分光学的手法により計測する方法、あるいは還元状態の電子受容体を電極上で再酸化することに基づき得られる電流を計測することによる電気化学的手法などを用いることができる。
電子受容体としてフェナジンメトスルフェート(PMS)とジクロロフェノールインドフェノール(DCIP)を用いて、基質としてフルクトシルバリンを用いたとき、時間とともにフルクトシルバリンが酸化され、PMSを介してDCIPが還元され退色していくことが観測される。このDCIPの退色の速度は存在するフルクトシルバリンの濃度に比例する。したがって、例えば、HbA1cが存在するときには、フルクトシルバリンの酸化が拮抗的に阻害され、結果としてDCIPの退色速度が減少する。この退色速度の減少の割合を指標にHbA1cの濃度を測定することができる。すなわち、本発明の方法にしたがえば、電子受容体としてPMSとDCIPの存在下で未知濃度のHbA1cを10nM以下の感度で定量できる。さらに種々の人工電子受容体を利用してもよい。電子受容体としては、フェリシアン化カリウム、フェロセン、オスミウム誘導体などを用いることができる。
一方、触媒としてフルクトシルアミン酸化酵素を用いるときには、上記電子受容体の他、酸素を電子受容体として用いることができる。この場合には酸素の減少量・減少速度、あるいは生成する過酸化水素の生成量・生成速度を指標として、該酵素の糖化蛋白質による阻害を計測し、糖化蛋白質濃度を計測することができる。
アッセイキット
別の観点においては、本発明は、本発明の原理を用いた測定方法を含む、HbA1cあるいは糖化アルブミン等の糖化蛋白質の測定キットを特徴とする。本発明の糖化蛋白質測定キットは、本発明に従うフルクトシルアミン酸化触媒、フルクトシルアミンならびに電子受容体を、少なくとも1回のアッセイに十分な量で含む。典型的には、キットは、フルクトシルアミン酸化触媒とpH6.0〜10に調整された緩衝液、適当なメディエーター、キャリブレーションカーブ作製のための糖化蛋白質もしくはその誘導体の標準溶液、ならびに使用の指針を含む。本発明に従う糖化蛋白質分析キットは種々の形態で、例えば、凍結乾燥された試薬として、または適切な保存溶液中の溶液として提供することができる。
センサー
別の観点においては、本発明は、糖化アルブミン、HbA1c等の糖化蛋白質を計測するためのセンサーを特徴とする。本発明の糖化蛋白質センサーは、フルクトシルアミン酸化触媒によりフルクトシルアミンが酸化されるのにともなって還元されるメディエータを電極上で電気化学的に酸化し、このときの電流値を測定する。糖化蛋白質の存在下では、糖化蛋白質の濃度に依存して酸化反応が拮抗的に阻害されるため、種々の濃度の糖化蛋白質の存在下で電流値を測定して標準曲線を作成し、これをもとに試料中の糖化蛋白質濃度を決定することができる。電極としては、カーボン電極、金電極、白金電極などを用い、この電極上にフルクトシルアミン酸化触媒を固定化する。固定化方法としては、架橋試薬を用いる方法、高分子マトリックス中に封入する方法、透析膜で被覆する方法、光架橋性ポリマー、導電性ポリマー、酸化還元ポリマーを用いる方法などがあり、これらを組み合わせて用いてもよい。
本発明の測定原理に従い、以下のようにHbA1c計測用センサーが構築できる。カーボン電極、金電極、白金電極などを用いてアンペロメトリック系で測定する場合には、作用電極としてフルクトシルアミン酸化触媒を固定化した電極を用い、対極(例えば白金電極)および参照電極(例えばAg/AgCl電極)とともに、メディエーターを含む緩衝液中に挿入して一定温度に保持する。作用電極に一定の電圧を印加し、一定量のフルクトシルアミンおよび試料を加えて電流の増加値を測定する。メディエーターとしては、フェリシアン化カリウム、フェロセン、オスミウム誘導体、フェナジンメトサルフェートなどを用いることができる。
さらにカーボン電極、金電極、白金電極などを用いてアンペロメトリック系で測定する方法として、固定化電子メディエータを用いる系がある。すなわち、作用電極としてフルクトシルアミン酸化触媒およびフェリシアン化カリウム、フェロセン、オスミウム誘導体、フェナジンメトサルフェートなどの電子メディエータを吸着あるいは共有結合法により高分子マトリックスに固定化した電極を用い、対極(例えば白金電極)および参照電極(例えばAg/AgCl電極)とともに、緩衝液中に挿入して一定温度に保持する。作用電極に一定の電位を印加し、一定量のフルクトシルアミンおよび試料を加えて電流の増加値を測定する。
いずれの電極を用いる場合にも、種々の濃度の糖化蛋白質の溶液を用いて作製したキャリブレーションカーブに従い、試料中の糖化蛋白質の濃度を求めることができる。
本明細書において明示的に引用される全ての特許および参考文献の内容は全て本明細書の一部としてここに引用する。また,本出願が有する優先権主張の基礎となる出願である日本特許出願2002−319040号の明細書および図面に記載の内容は全て本明細書の一部としてここに引用する。
FIG. 1 shows a sensor system constructed in the second embodiment.
FIG. 2 shows a decrease in steady-state current value when the HbA1c sample is added to the sensor system constructed in Example 2.
FIG. 3 shows the sample concentration dependence of the decrease in steady-state current when various proteins and HbA1c were added to the sensor shown in Example 2 in the presence of fructosyl valine.
FIG. 4 shows the results of measuring HbA1c using the sensor system created in Example 2.
FIG. 5 shows the results of measuring HbA1c using the sensor system created in Example 5.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The method for measuring glycated protein of the present invention is based on the discovery that glycated protein can antagonistically inhibit fructosylamine oxidation reaction by fructosylamine oxidation catalyst. That is, when a sample containing glycated protein is brought into contact with a fructosylamine oxidation catalyst in the presence of a certain amount of fructosylamine, the amount of fructosylamine oxidized by the fructosylamine oxidation catalyst depends on the concentration of glycated protein. And change. Therefore, the concentration of glycated protein in the sample can be determined by measuring the amount of oxidized fructosylamine or the oxidation rate.
As the fructosylamine oxidation catalyst, for example, a synthetic polymer having an imidazole group or fructosylamine oxidase can be used, as long as it has a fructosylamine oxidation activity and is subjected to competitive inhibition by a glycated protein. It is not limited. For example, not only imidazole, but also a polymer polymerized using a monomer containing a functional group that functions as a general base catalyst, such as bipyridyl containing pyridine, can be used.
The method of the present invention is particularly useful for measuring HbA1c. Since HbA1c has a fructosyl valine moiety in its molecule and acts antagonistically against the fructosyl amine selective catalyst for fructosyl valine, it is specifically selected according to the method of the present invention. Can be quantified. As such a catalyst, for example, a synthetic polymer having an imidazole group synthesized by allowing fructosyl valine as a template during polymerization, or fructosyl amine oxidase selective for fructosyl valine is used. However, the catalyst is not limited as long as it has a fructosyl valine oxidation activity and undergoes competitive inhibition by HbA1c. For example, not only fructosyl valine but also a catalyst polymer having an imidazole group synthesized using methyl valine, which is an analog, as a template can be used as a catalyst.
The measurement of the glycated protein in the present invention can be easily performed by measuring the amount of the electron acceptor that is reduced by the fructosylamine oxidation catalyst by the oxidation of fructosylamine or the reduction rate. For example, a sample is added to a solution containing a certain amount of fructosylamine oxidation catalyst and fructosylamine, and an electron acceptor, and the amount or rate of reduction of the electron acceptor as the fructosylamine is oxidized is measured. By comparing the amount of electron acceptor in the absence of the sample or the reduction rate, the glycated protein in the sample can be measured. As a method for measuring the electron acceptor, a method of measuring by a spectroscopic method based on a characteristic spectrum of the reduced state of the electron acceptor, or a method of reoxidizing the electron acceptor in the reduced state on the electrode can be obtained. An electrochemical method or the like by measuring current can be used.
When phenazine methosulfate (PMS) and dichlorophenolindophenol (DCIP) are used as electron acceptors and fructosyl valine is used as a substrate, fructosyl valine is oxidized with time, and DCIP is converted via PMS. It is observed that it is reduced and faded. The rate of this DCIP fading is proportional to the concentration of fructosyl valine present. Thus, for example, when HbA1c is present, the oxidation of fructosyl valine is antagonistically inhibited, resulting in a decrease in the rate of fading of DCIP. The concentration of HbA1c can be measured using the rate of decrease in the fading rate as an index. That is, according to the method of the present invention, an unknown concentration of HbA1c can be quantified with a sensitivity of 10 nM or less in the presence of PMS and DCIP as electron acceptors. Further, various artificial electron acceptors may be used. As the electron acceptor, potassium ferricyanide, ferrocene, osmium derivatives and the like can be used.
On the other hand, when fructosylamine oxidase is used as a catalyst, oxygen can be used as the electron acceptor in addition to the electron acceptor. In this case, by using the amount of oxygen decrease / decrease rate or the amount of hydrogen peroxide generated / production rate as an index, inhibition of the enzyme by the glycated protein can be measured to measure the glycated protein concentration.
In another aspect of the assay kit , the present invention features a kit for measuring a glycated protein such as HbA1c or glycated albumin, which includes a measuring method using the principle of the present invention. The glycated protein measurement kit of the present invention contains the fructosylamine oxidation catalyst according to the present invention, fructosylamine and an electron acceptor in an amount sufficient for at least one assay. Typically, the kit comprises a fructosylamine oxidation catalyst and a buffer adjusted to pH 6.0-10, an appropriate mediator, a standard solution of a glycated protein or derivative thereof for the creation of a calibration curve, and directions for use. including. The glycated protein analysis kit according to the present invention can be provided in various forms, for example, as a lyophilized reagent or as a solution in a suitable storage solution.
In another aspect according to the sensor , the present invention features a sensor for measuring a glycated protein such as glycated albumin or HbA1c. The glycated protein sensor of the present invention electrochemically oxidizes a mediator reduced as fructosylamine is oxidized by a fructosylamine oxidation catalyst on an electrode, and measures the current value at this time. In the presence of glycated protein, the oxidation reaction is antagonistically inhibited depending on the concentration of glycated protein, so current values are measured in the presence of various concentrations of glycated protein to create a standard curve. Based on this, the glycated protein concentration in the sample can be determined. A carbon electrode, a gold electrode, a platinum electrode, or the like is used as an electrode, and a fructosylamine oxidation catalyst is immobilized on this electrode. Examples of immobilization methods include a method using a crosslinking reagent, a method of encapsulating in a polymer matrix, a method of coating with a dialysis membrane, a method of using a photocrosslinkable polymer, a conductive polymer, and a redox polymer. May be used.
In accordance with the measurement principle of the present invention, a sensor for measuring HbA1c can be constructed as follows. When amperometric measurement is performed using a carbon electrode, a gold electrode, a platinum electrode, etc., an electrode on which a fructosylamine oxidation catalyst is immobilized is used as a working electrode, and a counter electrode (for example, a platinum electrode) and a reference electrode (for example, (Ag / AgCl electrode) is inserted into a buffer containing a mediator and kept at a constant temperature. A constant voltage is applied to the working electrode, a certain amount of fructosylamine and a sample are added, and the increase in current is measured. As the mediator, potassium ferricyanide, ferrocene, osmium derivatives, phenazine methosulfate, and the like can be used.
Furthermore, as a method for measuring by an amperometric system using a carbon electrode, a gold electrode, a platinum electrode, etc., there is a system using an immobilized electron mediator. That is, using a fructosylamine oxidation catalyst and an electrode in which an electron mediator such as potassium ferricyanide, ferrocene, osmium derivative, or phenazine methosulfate is immobilized on a polymer matrix by adsorption or covalent bonding as a working electrode, a counter electrode (for example, platinum electrode) Along with the reference electrode (eg, Ag / AgCl electrode), it is inserted into a buffer solution and kept at a constant temperature. A constant potential is applied to the working electrode, a certain amount of fructosylamine and a sample are added, and the increase in current is measured.
Regardless of which electrode is used, the concentration of glycated protein in a sample can be determined according to calibration curves prepared using solutions of various concentrations of glycated protein.
The contents of all patents and references explicitly cited herein are hereby incorporated by reference as part of the present specification. In addition, the contents described in the specification and drawings of Japanese Patent Application No. 2002-319040, which is the application on which the priority of the present application is based, are cited herein as part of the present specification.

以下に実施例により本発明をより詳細に説明するが,これらの実施例は本発明の範囲を制限するものではない。  The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but these examples do not limit the scope of the present invention.

1−ビニルイミダゾール1.6mmol、4−ビニルフェニルボロン酸0.8mmol、架橋試薬としてエチレングリコールジメタクリレート(EGDMA)2mmol、重合開始剤として2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.06mmolを混合し、鋳型分子としてフルクトシルバリン0.2mmolを加え、溶媒として522μlのメタノールと174μlの水を加えて、アルゴン置換した後、45℃で12時間重合反応を行った。ここで得られたポリマー触媒をBI−MIPとよぶ。このポリマーを乳鉢にてすりつぶし、ふるいによって粒子径40μmのポリマーを調製した。また鋳型分子であるフルクトシルバリンを添加しないで、上記と全く同じ操作を行うことによりコントロールポリマーであるBI−CPを合成した。これらのポリマーをメタノール:酢酸(7:2)で2回、アセトニトリル:酢酸(9:1)で2回、アセトニトリルで1回、メタノールで1回、それぞれ洗浄した。  1.6 mmol of 1-vinylimidazole, 0.8 mmol of 4-vinylphenylboronic acid, 2 mmol of ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) as a crosslinking reagent, and 0.06 mmol of 2,2′-azobisisobutyronitrile as a polymerization initiator Then, 0.2 mmol of fructosyl valine was added as a template molecule, 522 μl of methanol and 174 μl of water were added as solvents, and after argon substitution, a polymerization reaction was performed at 45 ° C. for 12 hours. The polymer catalyst obtained here is called BI-MIP. This polymer was ground in a mortar, and a polymer having a particle size of 40 μm was prepared by sieving. Also, BI-CP, which is a control polymer, was synthesized by performing exactly the same operation as above without adding fructosyl valine, which is a template molecule. These polymers were washed twice with methanol: acetic acid (7: 2), twice with acetonitrile: acetic acid (9: 1), once with acetonitrile, and once with methanol.

カーボンペースト50mgに対して実施例1で作成したポリマー触媒を20mg混合し、カーボンペースト電極に充填した。この電極を1mM 1−メトキシフェナジンメトスルフェート(mPMS)を含む10mMリン酸緩衝化食塩水(pH7.4)の溶液に浸漬し、印加電圧を100mV(vs.Ag/AgCl)とし、基質にフルクトシルバリンを添加したときの応答を観測した。さらにここにHbA1cを添加したときの応答値の変化を観察するセンサーシステムを構築した(図1)。フルクトシルバリンを添加することにより、ポリマー触媒によりフルクトシルバリンが酸化され、それに伴って溶液中のmPMSが還元される。還元体mPMSがカーボンペースト電極に印加された電位により酸化されるため、電流の増加が観察される。この酸化還元反応ならびに電極反応は溶液中のフルクトシルバリン濃度に依存して一定の定常電流値を与える。ここへ一定量のHbA1cを滴下すると、定常電流値が低下する(図2)。これはHbA1cによるポリマー触媒の拮抗的阻害に基づく。さらに定常電流値に達した時点でHbA1cを滴下すると、さらに定常電流値が低下する。すなわち、HbA1c濃度に依存して、ポリマー触媒によるフルクトシルバリンの酸化反応が阻害されて電流値が低下することが示された。  20 mg of the polymer catalyst prepared in Example 1 was mixed with 50 mg of the carbon paste, and the carbon paste electrode was filled. This electrode is immersed in a solution of 10 mM phosphate buffered saline (pH 7.4) containing 1 mM 1-methoxyphenazine methosulfate (mPMS), the applied voltage is set to 100 mV (vs. Ag / AgCl), and the substrate is fully charged. Responses were observed when kutosylvaline was added. Furthermore, the sensor system which observes the change of the response value when HbA1c was added here was constructed | assembled (FIG. 1). By adding fructosyl valine, fructosyl valine is oxidized by the polymer catalyst, and mPMS in the solution is reduced accordingly. Since the reductant mPMS is oxidized by the potential applied to the carbon paste electrode, an increase in current is observed. This redox reaction and electrode reaction give a constant steady current value depending on the fructosyl valine concentration in the solution. When a certain amount of HbA1c is dropped here, the steady-state current value decreases (FIG. 2). This is based on the competitive inhibition of the polymer catalyst by HbA1c. Further, when HbA1c is dropped when the steady current value is reached, the steady current value further decreases. That is, depending on the HbA1c concentration, it was shown that the oxidation value of fructosyl valine by the polymer catalyst was inhibited and the current value was lowered.

本センサーの選択性を調べることを目的として、本センサーシステムに種々の蛋白質を添加したときのセンサー応答の変化を観察した(図3)。比較対象として用いた蛋白質はHbA0,牛血清アルブミン、糖化アルブミンである。いずれの蛋白質を加えた場合もある程度の応答の低下がみられたが、これはHbA1cを加えた時の低下と比較して無視しうる程度であった。  For the purpose of investigating the selectivity of the sensor, changes in the sensor response were observed when various proteins were added to the sensor system (FIG. 3). The proteins used as comparison targets are HbA0, bovine serum albumin, and glycated albumin. When any protein was added, the response was reduced to some extent, but this was negligible compared to the decrease when HbA1c was added.

実施例3に基づき、本センサーシステムにおいてみられるフルクトシルバリンへの応答の阻害を指標にHbA1cの計測をおこなった。すなわち、本センサーシステムにおいて、添加するHbA1c濃度の増加にしたがい、HbA1c非存在下でのフルクトシルバリン0.1mMに対する応答電流値が低下する。このフルクトシルバリン0.1mMに対する応答電流値から、種々の蛋白質存在下で観測された非特異的な応答値の低下を差し引き、フルクトシルバリン0.1mMに対する応答電流値とした。この値に対して、種々の濃度のHbA1c存在下で観測されるフルクトシルバリン0.1mMに対する応答電流値を差し引き、その差のHbA1c非存在下でのフルクトシルバリン0.1mMに対する応答電流値に対する比を阻害率とした。この阻害率を縦軸にとり、HbA1cの計測を行なった結果を図4に示す。このように、本センサーを用いて、HbA1cを変性あるいは加水分解することなく、10nMの感度で検出することができた。  Based on Example 3, HbA1c was measured using as an index the inhibition of the response to fructosyl valine seen in this sensor system. That is, in this sensor system, the response current value to fructosyl valine 0.1 mM in the absence of HbA1c decreases as the concentration of HbA1c to be added increases. The response current value for fructosyl valine 0.1 mM was subtracted from the non-specific decrease in response value observed in the presence of various proteins from the response current value for fructosyl valine 0.1 mM. The response current value for 0.1 mM fructosyl valine observed in the presence of various concentrations of HbA1c is subtracted from this value, and the difference is the response current for 0.1 mM fructosyl valine in the absence of HbA1c. The ratio to the value was defined as the inhibition rate. FIG. 4 shows the results of measurement of HbA1c with the inhibition rate taken on the vertical axis. Thus, this sensor could be detected with a sensitivity of 10 nM without denaturing or hydrolyzing HbA1c.

作用極として白金電極、対極として白金線、参照極としてAg/AgCl電極を用いるセンサーシステムを用いて、試料中のヘモグロビンA1c(HbA1c)とヘモグロビンAo(HbAo)との比率を測定した。この測定の原理は、HbA1cがフルクトシルアミン酸化酵素(FAOD)によるフルクトシルバリンの酸化作用を濃度依存的に阻害することに基づく。
FAOD20mU、HbA1c/HbAo混合物(ヘモグロビンとして合計0.47μmol)を600μlの50mMリン酸カリウム緩衝液に加え、8℃で30分間インキュベートした後、作用極に600mV vs.Ag/AgClの電位を印加し、25℃で20分間インキュベートした。次に、0.1mmolのフルクトシルバリンを加え(全量650μl)、応答電流値(IC)の測定を行った。増加電流値をHbA1c濃度に対してプロットした結果を図5に示す。添加している試料であるHbA1c/HbAo混合物におけるHbA1c/HbAoの混合比を種々変化させ、本測定をおこなった。図から明らかなように、本試料中のHbA1c濃度増加にともない、フルクトシルバリンに対する応答電流値が低下する。この応答電流値の低下を指標として、FAODを用いて0−800nMのHbA1cを検出することができた。
The ratio of hemoglobin A1c (HbA1c) and hemoglobin Ao (HbAo) in the sample was measured using a sensor system using a platinum electrode as the working electrode, a platinum wire as the counter electrode, and an Ag / AgCl electrode as the reference electrode. The principle of this measurement is based on the fact that HbA1c inhibits fructosyl valine oxidation by fructosylamine oxidase (FAOD) in a concentration-dependent manner.
A mixture of FAOD 20 mU and HbA1c / HbAo (a total of 0.47 μmol as hemoglobin) was added to 600 μl of 50 mM potassium phosphate buffer, incubated at 8 ° C. for 30 minutes, and then 600 mV vs. A potential of Ag / AgCl was applied and incubated at 25 ° C. for 20 minutes. Next, 0.1 mmol of fructosyl valine was added (total amount 650 μl), and the response current value (IC) was measured. The result of plotting the increased current value against the HbA1c concentration is shown in FIG. This measurement was performed by changing various mixing ratios of HbA1c / HbAo in the HbA1c / HbAo mixture, which is the added sample. As is apparent from the figure, the response current value to fructosyl valine decreases as the HbA1c concentration in the sample increases. Using this decrease in response current value as an index, 0-800 nM of HbA1c could be detected using FAOD.

Claims (12)

試料中の糖化蛋白質を測定する方法であって、前記試料を一定量のフルクトシルアミンの存在下でフルクトシルアミン酸化触媒と接触させ、前記触媒により酸化されたフルクトシルアミンの量を測定することにより、前記糖化蛋白質の量を測定することを特徴とする方法。A method for measuring glycated protein in a sample, wherein the sample is brought into contact with a fructosylamine oxidation catalyst in the presence of a certain amount of fructosylamine, and the amount of fructosylamine oxidized by the catalyst is measured. To measure the amount of the glycated protein. 請求項1において、フルクトシルアミン酸化触媒がイミダゾール基を有する分子であることを特色とする糖化蛋白質の測定方法。The method for measuring a glycated protein according to claim 1, wherein the fructosylamine oxidation catalyst is a molecule having an imidazole group. 請求項1において、フルクトシルアミン酸化触媒がフルクトシルアミン酸化酵素であることを特色とする糖化蛋白質の測定方法。The method for measuring a glycated protein according to claim 1, wherein the fructosylamine oxidation catalyst is fructosylamine oxidase. 請求項1から3において、フルクトシルアミン酸化触媒がフルクトシルバリンに選択的であることを特色とする糖化蛋白質の測定方法。4. The method for measuring a glycated protein according to claim 1, wherein the fructosylamine oxidation catalyst is selective for fructosyl valine. 請求項1から4において、フルクトシルアミンの量を測定する工程が、フルクトシルアミンの酸化に伴って還元された電子受容体の量を分光学的に測定することにより行われることを特色とする糖化蛋白質の測定方法。5. The method according to claim 1, wherein the step of measuring the amount of fructosylamine is performed by spectroscopically measuring the amount of the electron acceptor reduced with the oxidation of fructosylamine. Method for measuring glycated protein. 請求項1から4において、フルクトシルアミンの量を測定する工程が、フルクトシルアミンの酸化に伴って還元された電子受容体の量を電極を用いて電気化学的に測定することにより行われることを特色とする糖化蛋白質の測定方法。5. The method according to claim 1, wherein the step of measuring the amount of fructosylamine is performed by electrochemically measuring the amount of electron acceptor reduced with the oxidation of fructosylamine using an electrode. A method for measuring glycated protein, characterized by the following. 請求項1から6において、糖化蛋白質がヘモグロビンA1cであることを特色とする糖化蛋白質の測定方法。7. The method for measuring a glycated protein according to claim 1, wherein the glycated protein is hemoglobin A1c. 請求項1から7のいずれかに記載の方法を実施するための糖化蛋白質測定キット。A glycated protein measurement kit for carrying out the method according to claim 1. フルクトシルアミン酸化触媒およびフルクトシルアミンを含むことを特徴とする、請求項1から7のいずれかに記載の方法を実施するための糖化蛋白質測定キット。The kit for measuring a glycated protein for carrying out the method according to any one of claims 1 to 7, comprising a fructosylamine oxidation catalyst and fructosylamine. 糖化蛋白質がヘモグロビンA1cである、請求項8または9に記載の測定キット。The measurement kit according to claim 8 or 9, wherein the glycated protein is hemoglobin A1c. 請求項1から4ならびに6に記載の方法を実施するための糖化蛋白質測定用センサー。A sensor for measuring glycated protein for carrying out the method according to claim 1 to 4 and 6. 請求項1から4ならびに6に記載の方法を実施するためのヘモグロビンA1c測定用センサー。A sensor for measuring hemoglobin A1c for carrying out the method according to claims 1 to 4 and 6.
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