JP4426725B2 - ホモシステイン測定法 - Google Patents
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Description
本出願は、1998年11月12日に提出された、米国仮特許出願第60/108,099号の恩典を請求する。
発明の背景
血漿または血清などの体液中の総ホモシステイン濃度は、疾患の重要なマーカーである。例えば、ホモシステイン定量化は、心臓血管疾患の重要なリスク指標となる可能性があり、コバラミンおよび葉酸欠乏の高感度マーカーである可能性があり、そしてホモシスチン尿症として知られる代謝中の先天的な誤りを診断するのに用いられる可能性がある。ホモシステイン定量化はまた、妊娠女性において先天性欠損症を、そして老人において認識障害を評価するのに有用であるとも報告されてきている。Frantzenら, Enzyme Conversion Immunoassay for Determining Total Homocysteine in Plasma or Serum, Clinical Chemistry 44:2, 311−316(1998)を参照されたい。現在のアッセイ、例えばHPLCまたはGC−MSを用いるものは、高価であり、そして非常に熟練した技術スタッフを必要とする。非常に熟練した人員または複雑な分析化学装置を必要とせず行うことが可能な、効率的でそして正確なアッセイが必要とされてきている。
発明の概要
本発明は、患者の血漿、血清または他の体液に見られるホモシステインに関するアッセイを提供する。本アッセイにしたがい、酵素シスタチオニンβ−シンターゼを用い、ホモシステイン含有試料を縮合し、シスタチオニンを形成する。このシスタチオニンを別の酵素、シスタチオニンβ−リアーゼにさらし、ピルビン酸およびアンモニア、並びにホモシステインを遊離させる。患者試料中の総ホモシステイン濃度は、遊離されたピルビン酸および/またはアンモニアの検出および相関に基づき、測定することが可能である。
【0002】
本発明の別の態様において、患者試料を、試料中に遊離ホモシステインを産生するのに適した量のジチオスレイトールまたは他の還元剤による処理にさらす。
さらに別の態様において、酵素シスタチオニンβ−シンターゼおよびシスタチオニンβ−リアーゼは、本発明のアッセイにおけるその機能を最適にするため、ビタミンB6のリン酸化型で処理してもよい。
【0003】
本発明のさらに別の態様は、試料中のホモシステイン濃度を測定するためのキットであって、酵素シスタチオニンβ−シンターゼおよびシスタチオニンβ−リアーゼ、並びにセリンを含む、前記キットである。こうしたキットは、ジチオスレイトール(DTT)などの還元剤、およびピリドキサール5’リン酸(PLP)などの酵素補因子をさらに含んでもよい。
発明の詳細な説明
血漿、血清または他の体液由来の総血漿ホモシステインの測定は、酵素シスタチオニンβ−シンターゼ(CBS)(酵素分類[EC]4.2.1.22)を用い、ベータ置換反応により、セリンと共にホモシステインを縮合し、シスタチオニンを形成することにより、行うことが可能である。シスタチオニンはその後、シスタチオニンβ−リアーゼ(CBL)(EC 4.4.1.8)により触媒され、ピルビン酸および/またはアンモニアを遊離させ、そしてホモシステインを再生するベータ脱離反応を経る。再生されたホモシステインはその後、CBS(EC 4.2.1.22)により、自由に別のセリン分子と縮合し、そして再びシスタチオニンを形成し、そして再びCBL(EC 4.4.1.8)を用いたベータ脱離によりピルビン酸およびアンモニアを遊離させるであろう。
【0004】
この再循環は、血漿または血清試料中の総ホモシステイン濃度により決定される速度で続くであろう。血漿および血清に見られるホモシステイン濃度が低ければ、反応速度は遅く、そしてホモシステイン濃度に対し非常に直線関係に近いであろう。記載される2つの酵素活性に関するミカエリス・メンテン定数(Km)は、天然に10-3モル/リットルの範囲で存在し、一方、血漿および血清は、10-5モル/リットルの範囲である傾向がある。これは、反応速度および血漿濃度の間のゆっくりした直線相関を指示する。固定時間長に渡り、ピルビン酸および/またはアンモニアの産生を測定することにより、反応速度を測定し、そして試料中の総ホモシステイン濃度に関連付けることが可能である。
【0005】
商業的に入手可能な標準的な診断試薬法により、アンモニアおよび/またはピルビン酸の存在を測定する、多くの方法がある。ホモシステインは血漿中に非常に低い濃度で出現するが、例えば、単数または複数の、商業的に入手可能な選択された方法により、正確に測定されるように、適切な量のピルビン酸および/またはアンモニアが産生されるまで、セリンの存在下で、反応を反復することにより、感受性を克服することが可能である。
【0006】
本発明のアッセイは、酵素反応を再循環させることなく行うことが可能であることが、当業者に認識されるであろう。これは、適切な発色団、呈色アッセイ試薬の選択、またはアンモニアおよび/またはピルビン酸を測定する高感度法の選択により、達成することが可能である。これらの要素の選択は、当業者の能力の範囲内であろう。
【0007】
ホモシステインは、大部分、別の化合物に共有ジスルフィド結合した分子の形で体液中に見られる。この点については、ホモシステインは、別のホモシステイン分子に(ホモシスチンを形成する)、システイン分子に、またはタンパク質分子中のシステイン残基に結合した形で見られる可能性がある。ホモシステインの70パーセントは、アルブミン分子上のシステイン残基にジスルフィド結合している。すべてのホモシステインのわずか1パーセントのみが、別の分子にジスルフィド結合していない、非結合分子として存在する。したがって、上述の酵素反応を最適化するため、ホモシステイン分子をそのジスルフィド相互作用から自由にし、そして遊離ホモシステインとして存在することを可能すべきである。これは、ジスルフィド結合を還元することにより、達成することが可能である。これを助長する最も簡単な方法の1つは、ジチオスレイトール(DTT)などの化学的還元剤を用いることであるが、やはり適切にジスルフィド結合を還元するであろう、多くの入手可能なこうした化学剤がある。本化合物は、酵素周期中の酵素の機能またはピルビン酸および/またはアンモニアを測定するアッセイに干渉することなく、ジスルフィド結合を破壊することが可能な、最低の濃度で存在するべきである。高レベルのDTTは、例えば、分析試薬に干渉し、そしてアッセイ遂行を妨げる可能性がある。この点については、ホモシステイン再循環酵素は、一般的に、およそ30ミリモルまでのDTT濃度を許容することが可能である。より好ましくは、そして用いる検出法に応じ、ホモシステインジスルフィド相互作用の還元は、およそ10ミリモルまでのDTT量で、そして最も好ましくは、2ないし10ミリモルのDTTで、達成することが可能である。
【0008】
ホモシステインを再循環する酵素の最適機能は、CBS(EC 4.2.1.22)およびCBL(EC 4.4.1.8)に関し上述されるように、低濃度の酵素補因子、例えばピリドキサール5’リン酸(PLP)、ビタミンB6のリン酸化型を使用し、得ることが可能である。これらの酵素は、PLPに関し5X10-6モル/LのKmを有し、そしてしたがって、典型的には、約5マイクロモルの濃度のPLPを用いてもよい。しかし、本発明のアッセイを行うために、他の量のPLP、および同様の特性を有する他の酵素補因子を用いてもよいことが理解されるであろう。
【0009】
図1は、本発明にしたがい、ホモシステインの測定を可能にする反復反応を例示する。
本発明の1つの態様において、CBS(EC 4.2.1.22)を用い、遊離ホモシステインをセリンと共に縮合し、シスタチオニンを形成する。その後、シスタチオニンをCBL(EC 4.4.1.8)で処理し、ピルビン酸およびアンモニアを遊離させ、そしてホモシステインを再生する。
【0010】
別の態様において、適切な量のDTTまたは他の還元剤の使用は、結合タンパク質試料からの遊離ホモシステイン、タンパク質およびシステインの産生を助長する。このホモシステインはその後、セリンとの縮合、およびCBS(EC 4.2.1.22)での処理に利用可能である。好ましくは、PLPもまた本反応混合物に添加してもよい。最適には、PLPはさらに、シスタチオニンおよびCBL(EC 4.4.1.8)に添加してもよい。これらの最適化反応の例は、以下のように書くことが可能である:
(1)(タンパク質にジスルフィド結合しているホモシステイン、ホモシスチン、ホモシステイン、およびシステインに結合しているホモシステインのいずれかまたはすべてを含む試料)+DTT=遊離ホモシステイン+タンパク質+システイン+酸化DTT;
(2)遊離ホモシステイン+セリン+PLP+CBS=シスタチオニン+PLP+CBS;
(3)シスタチオニン+PLP+CBL=遊離ホモシステイン+ピルビン酸+アンモニア。
【0011】
これらの段階を繰り返し、測定を可能にするのに十分な量のピルビン酸および/またはアンモニアを産生する。
固定した期間の後、商業的に利用可能なアッセイを用い、ピルビン酸および/またはアンモニアを測定する。この点については、ピルビン酸および/またはアンモニア検出は、ピルビン酸酸化酵素、乳酸デヒドロゲナーゼまたはアンモニア試薬を用い、達成されうる。ピルビン酸および/またはアンモニア濃度を検出するための他の方法もまた、用いてもよいことが理解されるであろう。
【0012】
本発明のこれらの反応を反復して行うことにより、時間に渡るピルビン酸および/またはアンモニア産生の測定を行ってもよく、これをその後、試料中の総ホモシステイン濃度と相関させてもよい。
【0013】
総ホモシステインの検出は、以下のように達成することが可能である:
血漿、血清、または他の体液の試料100マイクロリットルに、10ミリモルのジチオスレイトール、1マイクロユニットのCBS、1マイクロユニットのCBL、5マイクロモルのPLPおよび1ミリモルのセリンを添加する。ピルビン酸および/またはアンモニアの比色検出のための商業的に入手可能な試薬もやはり添加する。ゼロ時点で、商業的試薬の指定にしたがい、ピルビン酸および/またはアンモニアを測定する。その後、試料を温度調節チャンバー(およそ37℃)で10分間、インキュベーションし、そしてその後、ピルビン酸および/またはアンモニアを再び測定する。この過程は、正確な読み取りのため、適切な量のピルビン酸および/またはアンモニアが集積するまで、何回か行う必要がある可能性がある。各商業的キットの感度に適した、再現可能にピルビン酸および/またはアンモニアの量を測定するであろう時間長が確立されたら、その後、試料は、常にその時間長でインキュベーションされるであろう。ホモシステインおよびピルビン酸および/またはアンモニアの間の相関は、血漿中の既知のホモシステイン値の一連の標準を用い、確立されるであろうし、そして一次曲線が確立されるであろう。未知の試料は、直線回帰により、測定されるであろう。
【0014】
本発明はまた、試料中のホモシステイン濃度を測定するための診断キットであって、酵素シスタチオニンβ−シンターゼおよびシスタチオニンβ−リアーゼ、並びにセリンを含む、前記キットも提供する。該キットは、還元剤、例えばDTT、および酵素補因子、例えばPLPをさらに含んでもよい。
【0015】
【実施例】
1:CBL酵素
A.CBLクローニング法
metC遺伝子を持つpLC4−14プラスミドを、Maniatisら, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 第2版, Cold Spring Harbor Laboratory Press(1989)に記載される技術を用い、ATCCクローン#37384(J.R. Uren, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 68:367−371, 1971)から単離した。metC遺伝子は、公表されているDNA配列にしたがって合成したプライマーを用いたPCRにより、該プラスミドからクローニングした。さらに、適切な発現ベクターにmetC cDNAをクローニングするのに適した制限酵素部位を、N−およびC−末端に付加した。PCRプライマーが合成され、そして以下の5’−3’配列を有した:順方向プライマー(metCのATG開始コドンにNdeI部位を付加)GGG AAT TCC ATA TGG CGG ACA AAA AGC TTG ATA CTC、逆方向プライマー(metCの停止コドンの後にBamHI部位を付加)CGC GGA TCC AAA AGT GGC AAT GTT ATA CAA TTC GCG C。PCR産物をNdeIおよびBamHIで消化し、そして同じ酵素で消化されているlacプロモーター発現ベクター(Genzyme Corporation、マサチューセッツ州ケンブリッジのpGB3Nde)に連結した。その後、生じたプラスミドを、細胞と共に提供されたプロトコルにしたがい、Top 10大腸菌(E. coli)細胞(Invitrogen)に形質転換した。形質転換体をLB寒天+50μg/mlカルベニシリン+0.5%グルコース上に蒔き、そして一晩増殖させた。適切なプラスミドおよび酵素活性の存在に関し、コロニーをスクリーニングした。
【0016】
Genzyme CorporationのpGB3Ndeベクターは、部分的に、米国特許第5,236,838号の「pGB3」として記載される。記載されるpGB3ベクターを修飾し、Nde部位を付加し、pGB3Ndeと称された現在使用するベクターを形成している。本方式でのベクターの修飾の方法論は、T. Maniatis, E. Fritsch, およびJ. Sambrook, Molecular Coning, A Laboratory Manual, 第2版, Cold Spring Harbor Press(1989)、およびF.M. Ausubelら, Current Protocols in Molecular Biology, Green Publishing Associates and Wiley−Interscience(1989)に見出すことが可能である。同様の基本ベクター、例えばStratagene、カリフォルニア州ラホヤから入手可能である可能性があるものなどもまた、使用してもよいことが認識されるであろう。
【0017】
B.CBL精製法
CBLのため用いられる精製法は、公表されている方法(Dwivedi,C.M., Biochemistry 1982, 21, 3064−3069)の適合法である。CBLクローン由来の培養菌を増殖させ、そしてイソプロピルチオガラクトシド(IPTG)を用い、CBLの発現を誘導した。細胞懸濁物を遠心分離し、そして生じた細胞ペレットを、氷上で1mg/mlのリゾチームで15分間処理した後、超音波により、溶解した。溶解物をQ Sepharose FF(Pharmacia)カラム上に装填し、そして塩勾配(0−0.5M 塩化ナトリウム)で溶出した。活性分画をヒドロキシアパタイトカラム(BioRadのMacro−Prep Ceramic Hydroxyapatite TYPE 1 40μM)上で精製し、そしてリン酸勾配(10−400mM リン酸カリウム、pH 6.8)で溶出した。溶出物をBlue Sepharose CL−6Bカラム(Pharmacia)上に装填し、そして塩勾配(0−1.0M 塩化ナトリウム)でCBLを溶出した。Mono Qカラム(Pharmacia)を用い、酵素を濃縮した。活性分画をプールし、グリセロールで50%に希釈し、そして−20℃に貯蔵した。
【0018】
CBL酵素のクローニングおよび精製のための代替法は、以下に記載される。
C.CBL−MBPタンパク質融合体のクローニング法
CBL遺伝子を、発現ベクター(pGB3Nde)からpMAL−c2Xベクター(New England Biolabs)にクローニングし、MBP(マルトース結合タンパク質)融合タンパク質を生成した。CBLオープンリーディングフレームをクローニングし、そしてN−末端にSmaI部位を付加するPCRプライマーを設計し、そして合成した。順方向プライマーは、以下の5’−3’配列を有した:TGG CCC GGG GCG GAC AAA AAG CTT GAT ACT CAA CTG。本部位の付加の結果、CBL配列中の第一のメチオニンがグリシンに置き換えられた。逆方向プライマーは以下の5’−3’配列を有した:GGG GGA TCC AAA AGT GGC AAT GT。PCR産物をSmaIおよびBamHIで消化し、そしてXmnIおよびBamHIで消化されているpMAL−c2Xベクターに連結した。その後、生じたプラスミドを、細胞と共に提供されたプロトコルにしたがい、Top 10大腸菌細胞(Invitrogen)に形質転換した。形質転換体をLB寒天+50μg/mlカルベニシリン+0.5%グルコース上に蒔き、そして一晩増殖させた。適切なプラスミドおよびCBL活性の存在に関し、コロニーをスクリーニングした。
【0019】
D.CBL−MBPの精製法
CBL−MBPクローン由来の培養菌を増殖させ、そしてIPTGでCBL−MBPの発現を誘導した。細胞懸濁物を遠心分離し、そして生じた細胞ペレットを、1mg/ml リゾチームおよび150U/mlのDNアーゼIを用い、溶解した。溶解物をAmyloseカラム(New England Biolabs)上に装填し、そして10mM マルトースを含む緩衝液で溶出した。活性分画をプールし、グリセロールで希釈し、そして−20℃で貯蔵した。
【0020】
E.シスタチオニンβリアーゼのためのDTNBアッセイ
アッセイ原理:
システイン、ホモシステインまたは類似のチオールは、シスタチオニン(CTT)、ジェンコール酸(DJA)または他のチオエーテル基質の酵素的切断により、産生される。チオール類は、芳香族ジスルフィド5,5’−ジチオ−ビス(2−ニトロ安息香酸)(DTNB)とジスルフィド交換を経て、一等量の発色団2−ニトロ安息香酸−5−メルカプチド(TNB)を遊離させる。TNBの遊離を分光測定で追い、そしてTNBのモル吸光係数13,200M-1cm-1を用い、時間に渡る410nmの吸光度の傾きから反応速度を計算する:
試薬:
5,5’−ジチオ−ビス(2−ニトロ安息香酸)(Sigma D−8130)
L−(+)−シスタチオニン (Sigma C−7505)
L−ジェンコール酸 (Sigma D−9255)
Tris(塩基) (J.T. Baker 4109−02)
ジチオスレイトール(DTT) (EM Scinece 11474−4)
ピリドキサール5’リン酸(PLP) (Sigma P−9255)
ウシ血清アルブミン(BSA) (Sigma A−3059)
塩酸(HCl)試薬等級
一および二塩基性リン酸カリウム、試薬等級
ストック溶液:
アッセイ緩衝液:0.1M Tris−HCl緩衝液、pH9.0
室温で無菌貯蔵
基質溶液:0.01N HCl中の10mM L−ジェンコール酸またはL−(+)−シスタチオニン。HCl中に固体を懸濁し、温水中で容器を短時間温め、溶解するまで混合しまたは超音波処理し、室温まで冷却する。−20℃で貯蔵し、完全に溶解させるため、融解した後、再加熱する。
【0021】
DTNB溶液:0.1M リン酸カリウム緩衝液、pH7.0中の10mM DTNB。−20℃に貯蔵する。酵素希釈緩衝液:10mM リン酸カリウム緩衝液、pH7.0、100μM DTT、10μM PLP、10g/l BSA。
アッセイ法:
1つの96ウェルプレートに対し、以下の量の試薬カクテルを室温で調合する:
15.6ml アッセイ緩衝液
4.0ml 基質溶液
0.4ml DTNB溶液
アッセイしようとする酵素試料を、必要に応じ酵素希釈緩衝液で希釈し、そして氷上に維持する。酵素濃度は、0.02および25U/mlの間であるべきである。平底96ウェルアッセイプレートの各ウェルに、試薬カクテル200μlを等分する。マイクロウェルプレート読み取り装置を、OD範囲0−2で、410nmの10分間の動力学読み取りのため、セットアップする。アッセイプレートに迅速に1ないし10μlのあらかじめ希釈した酵素試料を添加し、そして混合する。プレートを直ちに読み取り装置に移し、そして動力学プログラムを開始する。
ユニット定義:
実験を単純にするため、酵素ユニットは、室温で、L−ジェンコール酸から1分当たり1モルの遊離チオールの形成を触媒する酵素の量と定義する。シスタチオニンは、大部分のリアーゼにより、L−ジェンコール酸と同様の速度で切断されるが、いくつかの酵素特異的相違が発生する。活性の相違は、いくつかの公表されている方法に記載されるように、37℃でのアッセイから生じる可能性がある。
検出限界:
アッセイに添加すべき酵素の最小量は、約10μlの0.01U/ml溶液と概算され、これは10mOD/分の測定値を生じるであろう。逆に、10分間に渡る、150mOD/分の概算最大光度計速度は、1μlの14U/mlのストック液を添加することにより、達成されるであろう。最小および最大量の調整は、使用する検出法に応じ、多様であろう。
II.CBS酵素:
A.CBSクローニング法:
CBS遺伝子は、サッカロミセス・セレビシエ(Saccharomycescerevesiae)ゲノムDNAからクローニングした。5’末端のNdeI部位および3’末端のBamHI部位をコードするプライマーを用い、PCRを行った。これらの制限酵素でアンプリコンを消化し、そしてその後、同じ制限酵素で消化した発現ベクター(pGB3Nde)に連結した。その後、Top 10大腸菌細胞(Invitrogen)に形質転換し、そして選択培地上に蒔いた。適切な大きさのプラスミドを含むコロニーを選択した。
【0022】
発現実験を行い、クローンにCBS活性が存在するかどうか決定した。クローンの培養をチアミンおよびアミノレブリン酸を含む選択培地中で増殖させた。タンパク質産生を誘導するため、IPTGを4時間および21時間添加した。リゾチームおよびDNアーゼで細胞ペレットを溶解し、そして溶解物上清を、CBS活性に関し、Jan Krausにより、Kraus, JP, Cystathionine β−Synthase(human), Methods Enzymol. 143, 388−394(1987)(以下「Kraus刊行物」)に記載される放射能アッセイ、およびニンヒドリンアッセイを用いてアッセイし、溶解物をセリンおよびホモシステインと共にインキュベーションすることにより、シスタチオニン(CTT)が形成されるか検出した。両アッセイにより、溶解物はCBS活性を発現した。
【0023】
B.CBS精製法:
配列決定および発現結果に基づき、活性を有し、そしてKraus刊行物と並列比較することにより、配列中に誤りをまったく持たないクローンを選択した。
【0024】
CBSクローンを、50μg カルベニシリン、0.001% チアミンおよび0.3mM アミノレブリン酸(ALA)を含むTerrific Broth(TB)中で、30℃で増殖させた。1mM IPTGを添加し、そして培養菌を30℃で21時間、インキュベーションした。8000RPMで8分間遠心分離することにより、細胞を沈殿させた。細胞ペレットを、10μMピリドキサール5’リン酸(PLP)を含む50mM Tris−HCl、pH8.0に再懸濁し、そして再び回転させた。溶解および精製の準備ができるまで、細胞ペレットを凍結させた。
【0025】
細胞ペレットは、37℃水槽で、迅速に融解し、そして50mM Tris−HCl、pH8.0、10μM PLP、1mM MgCl2、0.1 mM DTT、1mg/ml リゾチームおよび100単位/ml DNアーゼIを含む溶解緩衝液に再懸濁した。溶解物に2mM EDTAを添加し、そして遠心分離した。懸濁物を氷中に置き、そして攪拌しながら、最終濃度30%まで、ゆっくりと硫酸アンモニウムを添加した。懸濁物を30分間攪拌し、そして遠心分離した。硫酸アンモニウムを最終濃度70%まで上清に添加し、そして氷中で1時間攪拌した後、懸濁物を遠心分離した。50mM Tris−HCl、pH7.5および10μM PLPを含む緩衝液にペレットを再懸濁し、そして同じ緩衝液に対し透析した。透析物を、同じ透析緩衝液で平衡化したMonoQカラム上に装填した。0−1M NaCl勾配で、カラムからCBSを溶出した。Kraus刊行物に記載される放射能アッセイを用い、そしてまた本発明の反復法の結果も用い、CBS活性に関し、分画をアッセイした。活性を含むものをプールし、そして−20℃で貯蔵した。
【0026】
CBL酵素のクローニングおよび精製のための代替法を以下に記載する。
C.CBS−MBP融合タンパク質融合体のクローニング法
続いて、CBS遺伝子を、発現ベクター(pGB3Nde)からpMAL−c2Xベクター(New England Biolabs)にクローニングし、MBP(マルトース結合タンパク質)融合タンパク質を生成した。CBSオープンリーディングフレームをクローニングし、そしてN−末端にSmaI部位を付加するPCRプライマーを設計し、そして合成した。順方向プライマーは、以下の5’−3’配列を有した:TGG CCC GGG ACT AAA TCT GAG CAG CAA GCC GAT TCA。本部位の付加の結果、CBS配列中の第一のメチオニンがグリシンに置き換えられた。逆方向プライマーは以下の5’−3’配列を有した:GGG GGA TCC TTA TGC TAA GTA GCT CAG。PCR産物をSmaIおよびBamHIで消化し、そしてXmnIおよびBamHIで消化されているpMAL−c2Xベクターに連結した。その後、生じたプラスミドを、細胞と共に提供されたプロトコルにしたがい、Top 10大腸菌細胞(Invitrogen)に形質転換した。形質転換体をLB寒天+50μg/mlカルベニシリン+0.5%グルコース上に蒔き、そして一晩増殖させた。適切なプラスミドおよびCBS活性の存在に関し、コロニーをスクリーニングした。
【0027】
D.CBS−MBPの精製法
CBS−MBPクローン由来の培養菌を増殖させ、そしてIPTGでCBS−MBPの発現を誘導した。細胞懸濁物を遠心分離し、そして生じた細胞ペレットを、1mg/ml リゾチームおよび150U/mlのDNアーゼIを用い、溶解した。溶解物をAmyloseカラム(New England Biolabs)上に装填し、そして10mM マルトースを含む緩衝液で溶出した。活性分画をプールし、そして−80℃で貯蔵した。
【0028】
E.シスタチオニンβシンターゼアッセイ
1.第一の態様:
試薬:
Tris−HCl、1M、pH8.6
ウシ血清アルブミン、25mg/ml
セリン、0.1M
ピリドキサール5’リン酸(PLP)、10mM
ジチオスレイトール、0.2M
NaOH、5M
HCl、5M
ホモシステイン混合物
ホモシステインチオラクトン 30.72mg
NaOH(5M) 245μl
ホモシステインチオラクトンをNaOHに溶解する。37℃で5分間インキュベーションし、環を壊す。次に:
Tris(1M、pH8.6) 100μl
DTT(0.2M) 100μl
H2O 355μl
HCl(5N) 200μl
を添加する。pH試験紙でpHを確認し、必要ならば8.5に調整する。
【0029】
本溶液は、4℃で24時間安定である。
アッセイ混合物
ストック 量
1M Tris pH8.0 10.0μl
BSA 25mg/ml 2.0μl
0.1M セリン 5.0μl
10mM PLP 10.0μl
0.2M hcy 7.5μl
C14セリン 1.0μl
dH2O 59.5μl
総量 95.0μl
アッセイしようとする試料の総数を各量に乗じる。使用前、氷上でアッセイ混合物を貯蔵する。
酵素試料
10mM Tris pH8.0を用い、CBS特異的タンパク質濃度が1mg/mlになるように、酵素試料を希釈する。Trisの代わりにグリセロールもまた用いてもよい。
【0030】
氷上のガラス試験管(〜5ml体積)を用い、ブランクを含め、各試験管に95μlのアッセイ混合物を添加する。
ブランクを除き、各試験管に5μlの酵素試料(または2−5μgに等しい量)を添加し、ブランクに5μlのdH2Oを添加する。
【0031】
試験管を含むラックを、37℃水槽に入れ、そしてゆっくりと30分間攪拌する。
反応を進める間、Whatman#3クロマトグラフィー紙のシートを準備し、3cm幅で、各試料のレーンに印をつける。
【0032】
氷水中で試験管を冷却することにより、反応を終結させる。
3つの無作為のアッセイから5μlの試料を採取し、アッセイ紙の小さい正方形上にスポットし、これらをシンチレーションバイアルに入れ、クロマトグラムが終了するまで取っておく。紙の上の各レーンの中央の1cmに反応20μlをスポットする。紙を乾燥させる。紙の各端のレーン上にシスタチオニン/セリン標準5μlをスポットする。紙をクロマトグラフィータンクに入れる。
【0033】
以下の溶媒を用い、一晩(または紙の大きさに適した時間)クロマトグラムを展開する:
イソプロパノール 160ml
水 40ml
ギ酸 12ml
ギ酸の匂いがなくなるまで、クロマトグラムを乾燥させる。クロマトグラムの端のレーンを切り落とし、片をニンヒドリン溶液に浸し、そして短時間乾燥させる。セリンおよびシスタチオニンのアミノ酸スポットが展開する。
【0034】
クロマトグラムに対し、染色片を並列させ、シスタチオニンスポットの周りの非染色領域、約1/2cmを含む、シスタチオニンスポット(開始位置に近いスポット)に印をつける。各レーンのシスタチオニン標準に対応する領域を切り出し、シンチレーションバイアルに入れ、シンチレーション液5mlを添加し、そしてまた先の5μl試料も含め、計測する。
【0035】
活性は以下のように計算される:
[S]、μモル=%消費基質 x アッセイ混合物中のセリン濃度
%消費基質=CPM−ブランク/総カウント
活性、U=[S]μモル/インキュベーション時間(時間)
比活性、U/mg=活性/反応混合物中の酵素mg
2.別の態様:
ニンヒドリンをシンチレーションの代わりに用いる別の態様では、アッセイは以下のように行うことが可能である。
方法
酵素希釈緩衝液 0.1M Tris pH8.3
240マイクロモル PLP
反応カクテル 0.154M ホモシステイン
0.099M セリン
これらの構成要素をpH8.3の0.1M Trisで希釈する。
ニンヒドリン試薬 333mg ニンヒドリン
33.3ml 氷酢酸
11.1ml リン酸
ニンヒドリンが完全に溶解するまで、よく攪拌する。
シスタチオニン(CTT)標準 31.25mM CTT(31.25mMないし0.4883mMの範囲)
0.1N HClで希釈する。
1.)酵素の連続希釈を作成する。
2.)マイクロタイタープレート(第一のプレート)のウェルに連続希釈酵素50μlを、その後、反応カクテル50μlをピペッティングし、プレートにふたをする。
3.)攪拌しながら37℃で45分間インキュベーションする。
4.)第二のマイクロタイタープレート(最終プレート)上で、ウェルにニンヒドリン試薬200μlを、その後、反応カクテル6μlおよび希釈酵素6μlを添加することにより、酵素ブランクを調製する。
5.)第一のプレートをインキュベーターから取り出し、そして最終プレートに各試料12μlをピペッティングする。連続希釈31.25mM CTT標準12μlもまた、最終プレートにピペッティングする。
6.)試料および標準にニンヒドリン試薬200μlを直ちに添加する。
7.)最終プレートを、プレートウォーマー中で、95℃で10分間、インキュベーションする。
8.)プレートウォーマーからプレートを取り出し、そして氷上に5分間置く。
9.)終点吸光度を450nmで読み取る。
計算:
CTT標準試料に関し、標準曲線を描く。マイクロモル/時間で、形成されたCTT量を計算するための式は:
[(S−B)/(A x mlでの試料体積 x 時間での反応時間)] x DF
ここで
S=試料の吸光度
B=ブランクの吸光度
A=標準シスタチオニン1マイクロモルの吸光度
DF=酵素の希釈因数
酵素ユニット
酵素ユニットは、アッセイ条件下で、時間当たりに形成されるシスタチオニンのマイクロモルとして定義される。
III.ホモシステインアッセイ法
A.第一の態様:
Trinder試薬:
構成要素 濃度*
Tris(pH8.0) 0.1M
4−アミノアンチピリン(4−APP) 1.6mM
N−エチル−N−(2ヒドロキシ−3−スルホプロピル)
−m−トルイジン(TOOS) 1.6mM
チアミンピロリン酸(TPP) 0.77mM
MgCl2 2.6mM
KH2PO4 19.3mM
酵素および補因子:
構成要素 濃度*
BSA 0.012mg/ml
ピリドキサール5’リン酸(PLP) 0.1mM
ペルオキシダーゼ 0.45U/ml
ピルビン酸酸化酵素 10.7U/ml
CBL 0.4U/ml
CBS 90U/ml
セリン:
構成要素 濃度*
セリン 5mM
*濃度は試薬中の最終濃度
酵素および補因子は、使用直前にTrinder試薬に添加する。酵素および補因子は、ストックとして貯蔵する。
【0036】
5μlのセリンストック(230mM)および25μlのホモシステイン含有試料を反応ウェルに添加する。
200μlの試薬(Trinder+酵素および補因子)を、セリンおよびホモシステイン含有試料に添加する。
【0037】
反応を37℃で(混合しながら)20分間インキュベーションする。
発色を570nmで測定する。
ホモシステイン濃度の計算された直線性を図2に示す。本図において、遊離ピルビン酸の吸光度は、ホモシステイン濃度に対し示される。
【0038】
B.第二の態様:
ホモシステインを含む血漿および/または血清試料を、12.5mM クエン酸ナトリウム緩衝液、pH7.8、1% Triton、および0.5mM EDTAを含む緩衝液中の2.5mM DTTを用い、還元した。処理溶液にふたをし、そして25℃で20分間インキュベーションした後、ふたを取り、そして分析装置の車輪上に置いた。試料20マイクロリットルおよび水5マイクロリットルを72マイクロリットルの試薬1、および92マイクロリットルの試薬2に添加した。試薬1は時点T1(0分)で添加し、そして試薬2はT2(約20秒後)に添加した。読み取り時点は25および50(約8分)であった。アッセイはCobas Mira分析装置を用い、550nmで読み取った。
【0039】
試薬組成は以下のとおりであった:
R1試薬組成
2.56mM セリン
1.15U/ml ペルオキシダーゼ
27.3U/mlピルビン酸酸化酵素
10mg/ml BSA
127.8mM Tris緩衝液、pH7.8
6.6mM MgCl2
3.4mM 4−AAP
49.3mM KH2PO4
1.97mM TPP
80mg/ml ゲンタマイシン
R2試薬組成
2.42U/ml CBL
0.2mM PLP
360U/ml CBS
10mg/ml BSA
100mM Tris緩衝液、pH7.8
3.2mM TOOS
80mg/ml ゲンタマイシン
HPLCおよびホモシステインの標準化試料の使用と比較した、上述のアッセイで得た結果は、以下のとおりである。ホモシステインを測定するための自動化HPLC法は、T. Fiskerstrand, H. Refsum, G. Kvalheim,およびP.M. Ueland, Clin Chem 39:263−271(1993)にしたがい、行った。これらの結果が示すように、本発明のアッセイは、ホモシステイン定量化解析の標準として当業者に使用されているHPLC自動化法に比較して、患者試料中のホモシステイン濃度の正確な測定を提供する。
【0040】
ホモシステイン
Cobas Mira対HPLC
Miraは、10マイクロモル/lのホモシステイン(HCY)コントロール(BioRad 10)で較正した。すべての試料はアッセイ前に還元した。以下のチャートの目的に関し、「μmol/l」は、1リットル当たりのマイクロモルを意味するものとする。
【0041】
【表1】
【0042】
本発明は、その好ましい態様に関し特に示されそして記載されているが、特許請求の範囲に含まれる本発明の範囲から逸脱することなく、態様および詳細に多様な変化を作成してもよいことが当業者に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明にしたがった、ホモシステインのためのアッセイ法を例示する。
【図2】 図2は、本発明のアッセイ法にしたがい、ピルビン酸遊離により測定される、ホモシステイン濃度の計算された直線性を例示する。
Claims (20)
- 試料中のホモシステイン濃度を測定するための方法であって:
a)セリンおよび酵素シスタチオニンβ−シンターゼを用い、試料中のホモシステインを縮合し、シスタチオニンを形成し;
b)酵素シスタチオニンβ−リアーゼを用い、シスタチオニンからピルビン酸およびアンモニアの少なくとも1つを遊離させ、そしてホモシステインを再生し;そして
c)段階aおよびbを反復し、試料中のホモシステインの濃度に相関させることが可能な速度で、前記のピルビン酸およびアンモニアの少なくとも1つを遊離させる
段階を含む、前記方法。 - 前記のピルビン酸およびアンモニアの少なくとも1つの遊離速度を標準ホモシステイン濃度値と相関させる、請求項1の方法。
- 縮合段階が、遊離ホモシステインを産生するのに十分な量の還元剤に試料をさらすことをさらに含む、請求項1の方法。
- 還元剤がジチオスレイトールである、請求項3の方法。
- 前記ジチオスレイトールが30ミリモル以下の濃度で提供される、請求項4の方法。
- 酵素シスタチオニンβ−シンターゼおよび酵素シスタチオニンβ−リアーゼの少なくとも1つを酵素補因子にさらす、請求項1の方法。
- 前記酵素補因子が、少なくとも5マイクロモルの濃度で提供されるピリドキサール5’リン酸である、請求項6の方法。
- 試料中のホモシステイン濃度を測定するための方法であって:
a)セリンおよび酵素シスタチオニンβ−シンターゼを用い、試料中のホモシステインを縮合し、シスタチオニンを形成し;
b)酵素シスタチオニンβ−リアーゼの使用により、シスタチオニンからピルビン酸およびアンモニアの少なくとも1つを遊離させ、そしてホモシステインを再生し;そして
c)遊離されたピルビン酸およびアンモニアの少なくとも1つの量を測定し、そしてその量を試料中に存在するホモシステイン濃度に相関させる
段階を含む、前記方法。 - 測定段階が、時間に渡るピルビン酸およびアンモニアの少なくとも1つの遊離量を測定することをさらに含む、請求項8の方法。
- 前記のピルビン酸およびアンモニアの少なくとも1つの遊離速度を標準ホモシステイン濃度値と相関させる、請求項8の方法。
- 縮合段階が、遊離ホモシステインを産生するのに十分な量の還元剤に試料をさらすことをさらに含む、請求項8の方法。
- 還元剤がジチオスレイトールである、請求項11の方法。
- 前記ジチオスレイトールが30ミリモル以下の濃度で提供される、請求項12の方法。
- 酵素シスタチオニンβ−シンターゼおよび酵素シスタチオニンβ−リアーゼの少なくとも1つを酵素補因子にさらす、請求項8の方法。
- 前記酵素補因子が、少なくとも5マイクロモルの濃度で提供されるピリドキサール5’リン酸である、請求項14の方法。
- 患者試料中のホモシステインを測定するための方法であって:
a)セリンおよび酵素シスタチオニンβ−シンターゼを用い、試料中のホモシステインを縮合し、シスタチオニンを形成し;
b)酵素シスタチオニンβ−リアーゼを用い、シスタチオニンからピルビン酸およびアンモニアを遊離させ;そして
c)酵素シスタチオニンβ−リアーゼを用いた反応により、ホモシステインを再生する
ここで、段階a、bおよびcを繰り返し、患者試料中に存在するホモシステインの濃度に相関させることが可能な速度で、ピルビン酸およびアンモニアを遊離させる
段階を含む、前記方法。 - 酵素シスタチオニンβ−シンターゼ、酵素シスタチオニンβ−リアーゼおよびセリンを含む、試料中のホモシステイン濃度の測定のためのキット。
- さらにピリドキサール5’リン酸を含む、請求項17のキット。
- さらに還元剤を含む、請求項17のキット。
- 前記還元剤がジチオスレイトールである、請求項19のキット。
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