JP4643212B2 - コレステロール脱水素酵素の安定化方法、コレステロール脱水素酵素含有組成物及びコレステロール測定試薬 - Google Patents

コレステロール脱水素酵素の安定化方法、コレステロール脱水素酵素含有組成物及びコレステロール測定試薬 Download PDF

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Description

本発明はコレステロール脱水素酵素の安定化方法、コレステロール脱水素含有組成物及びコレステロール測定試薬に関する。
従来、酵素を用いた測定方法は、反応の特異性、再現性に優れ、操作が簡便であることなどから多数開発されてきた。特に臨床検査の分野では血液試料中の成分の測定に多くの方法が知られている。
ところで、臨床検査の分野では最近、脂質の検査が増え、特にコレステロールは成人病である動脈硬化症のリスクファクターとして重要であり、コレステロールの検査が多くなっている。コレステロールを測定する方法は、現在酵素を用いる方法が一般的であり、それにはコレステロールオキシダーゼを用いた方法とともに、コレステロール脱水素酵素を用いた方法が知られている(特許文献1)。前者の方法においては、酵素反応により生成した過酸化水素をペルオキシダーゼの存在下で発色基質と反応させてキノン系色素に導く工程が必要であり、操作が煩雑である。また、測定試料中に含まれるビリルビン、アスコルビン酸などによって誤差を生じるという欠点がある。それに対して、後者の方法は、NAD(P)の存在下、コレステロールとコレステロール脱水素酵素との酵素反応により生成するNAD(P)Hの量を測定するもので、生成したNAD(P)Hの吸光度を測定するだけで測定が行えるので簡便であり、かつ試料中の夾雑物の影響も少ないという利点を有する。
しかし、コレステロール脱水素酵素は不安定な酵素であり、測定試薬として調製するためには種々の工夫がなされている。
例えば、クリスタリンを用いた生理活性タンパク質の安定化方法(特許文献2)、配糖体を用いたコレステロール脱水素酵素の安定化方法(特許文献3)、キレート剤を用いた生理活性物質の安定化方法(特許文献4)等が提案されている。
特開平5−176797号公報 特開平7−236483号公報 特開平9−313178号公報 特開2001−299385号公報
本発明は従来のコレステロール測定試薬の安定化方法とは異なる新規なコレステロー
測定試薬の安定化方法を目的とする。また、本発明は新規なコレステロール測定試薬を提供することを目的とする。
本発明の第一の観点は、補酵素を含有する第一液状試薬と、コレステロール脱水素酵素を含有する第二液状試薬とからなる、コレステロール測定試薬の安定化方法であって、第二液状試薬に、グリシン、グリシルグリシンおよびトリシンからなる群から選択される少なくとも一のグリシン系化合物を添加することを特徴とするコレステロール測定試薬の安定化方法に関する。
また、本発明の第二の観点は、補酵素を含有する第一液状試薬と、コレステロール脱水素酵素と、グリシン、グリシルグリシンおよびトリシンからなる群から選択される少なくとも一のグリシン系化合物を含有する第二液状試薬と、を含むコレステロール測定試薬に関する。

本発明によれば、コレステロール脱水素酵素を安定化することができ、安定な試薬の提供がかのうとなり、使用性が著しく向上し、臨床検査の分野に貢献できる。
コレステロール脱水素酵素含有組成物は、コレステロール脱水素酵素および化学式(1)で示されるグリシン系化合物からなる。
R−(NH−CH−CO)−NH−CH−COOH (1)
(式中Rは水素、置換基を有しても良いアルキル基、置換基を有しても良いフェニル基または置換基を有しても良いカルボニル基を示し、nは0〜2を示す。)
コレステロール脱水素酵素は特に限定はしないが微生物由来、動物由来または植物由来のものが例示され、好ましくは微生物由来のコレステロール脱水素酵素を挙げることができる。また、微生物の中でもノカルジアsp.(Nocardia sp.)由来のコレステロール脱水素酵素が好ましい。また、これら微生物等を培養、精製することにより得られたコレステロール脱水素酵素や組換え体により得られたコレステロール脱水素酵素も使用可能である。さらに、糖やポリエチレングリコールなどで修飾されたものであってもよい。
コレステロール脱水素酵素の安定化に用いるグリシン系化合物は下記化学式(1)で示される。
R−(NH−CH−CO)−NH−CH−COOH (1)
(式中Rは水素、置換基を有しても良いアルキル基、置換基を有しても良いフェニル基または置換基を有しても良いカルボニル基を示し、nは0〜2を示す。)
ここで、Rは置換基を有しても良いアルキル基、置換基を有しても良いフェニル基、置換基を有しても良いカルボニル基、アルキル基としてはメチル基、エチル基などをあげることができ、フェ二ル基としてはヒドロキシフェニル基などを挙げることができる。また、置換基としてはヒドロキシメチル基、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、ニトロ基、メトキシ基、チオール基などをあげることができる。化学式(1)に示すグリシン系化合物を2種類以上組み合わせてもよい。また、化学式(1)に示すグリシン系化合物として、グリシン、グリシルグリシン、トリシンを好適に挙げることができる。また、これらのグリシン系化合物は緩衝作用を有しており緩衝剤の役割を合わせて発揮させても良い。
上記化学式(1)で表されるグリシン系化合物と共に他の安定化物質、例えばコール酸、配糖体、アデノシン一リン酸、クリスタリン若しくはキレート剤またはこれらの誘導体をコレステロール脱水素酵素含有組成物に添加しても良い。コール酸またはその誘導体としては例えばコール酸の塩類(例えば、ナトリウム塩など)、デオキコール酸又はその塩類(例えば、ナトリウム塩など)、3−[(3−コールアミドプロピル)ジメチルアンモニオ]−1−プロパンスルフォネート(CHAPS)、3−[(3−コールアミドプロピル)ジメチルアンモニオ]−2−ヒドロキシ−1−プロパンスルフォネート(CHAPSO)、N,N−ビス(3−D−グルコンアミドプロピル)コールアミド(デオキシ−BIGCHAP)等が例示することができる。また、配糖体またはその誘導体としては、例えば、n−ドデシル−β−D−マルトシド(ドデシルマルトース)、n−ヘプチル−β−D−チオグルコシド、n−オクチル−β−D−グルコシド、n−オクチル−β−D−チオグルコシド、ジギトニン、シュークロースモノカプレート、シュークロースモノラウレート、2−エチル−ヘキシルグルコシド、n−オクタノイル−N−メチルグルカミド、n−メチルグルカミド、n−ノナノイル−N−メチルグルカミドおよびn−デカノイル−N−メチルグルカミド等を例示することができる。さらに、アデノシン一リン酸またはその誘導体としては、例えばアデノシン一リン酸またはその塩(ナトリウム塩、カリウム塩など)等を例示することができる。また、クリスタリンまたはその誘導体としては、例えばα−クリスタリン、β−クリスタリン、γ−クリスタリン、δ−クリスタリン等を例示することができる。また、キレート剤としては、例えばエチレンジアミン二酢酸(EDDA)、イミノ二酢酸(IDA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、ハイドロキシエチルイミノ二酢酸(HIDA)、エチレンジアミン二プロピオン酸(EDDP)、エチレンジアミンテトラキスメチレンホスホン酸(EDTPO)、ハイドロキシエチルエチレンジアミン四酢酸(EDTA−OH)、ジアミノプロパノール四酢酸(DPTA−OH)、ニトリロトリスメチレンホスホン酸(NTPO)、ビス(アミノフェニル)エチレングリコール四酢酸(BAPTA)、ニトリロ三プロピオン酸(NTP)、ジヒドロキシエチルグリシン(DHEG)、グリコールエーテルジアミン四酢酸(GEDTA)等を例示することができる。
化学式(1)で示されるグリシン系化合物によるコレステロール脱水素酵素の安定化効果は、コレステロール脱水素酵素含有組成物が液状状態において顕著な効果を奏するが、凍結乾燥状態においても顕著な効果を発揮し得る。コレステロール脱水素酵素含有組成物に添加する化学式(1)に示すグリシン系化合物の添加量は、その種類、コレステロール脱水素酵素含有組成物中のコレステロール脱水素酵素含有量、コレステロール脱水素酵素含有組成物の保存条件などに応じて適宜設定できる。例えばコレステロール脱水素酵素含有組成物に添加するグリシン系化合物の濃度は0.001〜2000mMが好ましく、より好ましくは10〜1500mM、さらに好ましくは100〜1000mMである。
コレステロール脱水素酵素含有組成物は、例えば総コレステロール、遊離コレステロール測定のほか、高密度リポタンパク質(HDL)コレステロール、低密度リポタンパク質(LDL)コレステロールまたは超低密度リポタンパク質(VDLD)コレステロールなどのリポタンパク質コレステロールの測定に用いることが可能である。
総コレステロール測定試薬は、コレステロール脱水素酵素の反応に必要な補酵素(以下補酵素と略す)およびコレステロール遊離酵素および反応促進剤からなる第一試薬およびコレステロール脱水素酵素含有組成物からなる第二試薬からなる。また、遊離コレステロール測定試薬は、補酵素および反応促進剤からなる第一試薬およびコレステロール脱水素酵素含有組成物からなる第二試薬からなる。
補酵素としては、β−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド酸化型(NAD)、Thio−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド酸化型(t−NAD)、β−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸酸化型(NADP)、Thio−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸酸化型(t−NADP)等が挙げられる。コレステロールの存在によって、これら補酵素は、それぞれの還元型、すなわちNADH、t−NADH、NADPH、t−NADPHに変換される。
反応促進剤としては、コレステロールがコレステロール脱水素酵素により酸化された物質であるΔ4−コレステノンのケトン基をブロックできるものであれば特に限定されないが、ヒドラジン、その水和物、その塩、その誘導体を挙げることができる。ヒドラジン誘導体としては、ヒドラジルを基本骨格とする化合物が該当する。これらの具体例としては、ヒドラジン水和物としてヒドラジン(1水和物)ヒドラジン誘導体としては、二塩化ヒドラジニウム、一臭化ヒドラジニウム、硫酸ヒドラジニウムが好適であり、そのほか塩化フェニルヒドラジニウム、フェニルヒドラジン−P−スルホン酸、硫酸フェニルヒドラジニウム、ヒドラジンピリジン等を挙げることができる。
添加するヒドラジン、その水和物、その塩、その誘導体の量は、その種類、その組成、その他の条件によって異なるが、通常は試料、第一試薬及び第二試薬が混合されたときの濃度として5〜500mM、好ましくは20〜200mMである。
コレステロール遊離酵素としてはリポタンパク質にエステル結合したコレステロールを遊離させる作用を有するものであれば特に限定されず、具体的にはコレステロールエステラーゼ、リポプロテインリパーゼ等を示すことができる。
リポ蛋白質コレステロール測定試薬は、反応制御物質および補酵素からなる第一試薬およびコレステロール脱水素酵素含有組成物およびコレステロール遊離酵素からなる第二試薬からなる。
リポ蛋白質としてはHDL、LDL、VLDL、CM及びレムナント様リポ蛋白質などがあり、これらのリポ蛋白質と複合体を形成する反応制御物質を添加することによりこれらリポ蛋白質コレステロールを測定することが可能である。
反応制御物質としては、カリクスアレン、ポリエチレングリコール(PEG)、リンタングステン酸,デキストラン硫酸,ヘパリン等をあげることができ、さらに、これら物質とMg++,Mn++,Ca++,Li++,Ni++等のカチオンと組合せて用いることもできる。
反応制御剤としてはカリクスアレンが好ましい。以下にカリクスアレンを用いたリポ蛋白質コレステロールの測定方法を説明する。
カリクスアレンは、フェノールを基本骨格とし、フェノールの4〜8分子をメチレン基で環状に重合させた環状オリゴマーである。カリクスアレンとしては、カリクス(4)アレン〔Calix(4)arene〕、カリクス(6)アレン、カリクス(8)アレン、硫酸カリクス(4)アレン、硫酸カリクス(6)アレン、硫酸カリクス(8)アレン、酢酸カリクス(4)アレン、酢酸カリクス(6)アレン、酢酸カリクス(8)アレン、カルボキシカリクス(4)アレン、カルボキシカリクス(6)アレン、カルボキシカリクス(8)アレン、カリクス(4)アレンアミン、カリクス(6)アレンアミン、カリクス(8)アレンアミンなどが挙げられる。これらカリクスアレンから選ばれる一種または二種以上を用いることができる。
補酵素およびコレステロール遊離酵素は上述した補酵素およびコレステロール遊離酵素を用いることができる。
第一試薬中のカリクスアレンの濃度は測定対象、カリクスアレンの種類およびpH等の測定条件に応じて決定する必要があり、その至適濃度は実験的に決定することができる。
所望により遊離コレステロールや測定対象でないリポ蛋白質コレステロールを消去するために第一試薬にコレステロールオキシダーゼまたはコレステロール脱水素酵素を添加することができる。好適にはコレステロールオキシダーゼが用いられる。
例えば、HDLコレステロールを測定する場合、第一反応でカリクスアレンを添加してHDL以外のリポ蛋白質とカリクスアレンとの複合体を形成させて安定化させ、第二反応で酵素等を添加して、HDLコレステロール濃度を測定すればよい。
LDLコレステロールを測定する場合は、先に述べた条件を組み合わせて、第一反応でLDLとカリクスアレンとの複合体を形成させ安定化させる一方で、HDL及びVLDLコレステロール及び遊離コレステロールを予め反応させて消去し、残ったLDLコレステロールを第二反応にて測定する。
VLDLコレステロールを測定する場合は、先に述べた条件を組み合わせて、第一反応でVLDLとカリクスアレンとの複合体を形成させ安定化させる一方で、HDL及びLDLコレステロールを予め反応させて消去し、残ったVLDLコレステロールを第二反応にて測定する。
試料としては、血清、血漿、尿、唾液、精液などを例示することができる。
以下に実施例を挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1)
0.7U/mLコレステロール脱水素酵素、0.5Mの表1に示す化合物及び2mg/mLコール酸ナトリウムを含有する負荷液(pH8.8)を調製し、37℃で3日間放置後、以下に示す方法によりコレステロール脱水素酵素の残存活性を求めた。試料調製直後の酵素活性を100%として保存後の残存活性量を相対値で表した結果を表1に示す。表1に示すようにグリシン、グリシルグリシンまたはトリシンのようにグリシン系化合物の添加により、酵素の安定化が図られることが明らかとなった。
1.コレステロール脱水素酵素の活性測定方法。
以下の組成の試薬を調製した。
試薬A:
コレステロール 1mg/mL
Triton X−100 20mg/mL
試薬B:
β−NAD 3mg/mL
トリス緩衝液(pH8.5) 0.3M

希釈液:
コール酸ナトリウム 3mg/mL
リン酸緩衝液(pH7.0) 20mM
2.測定方法
負荷液を希釈液で10倍に希釈したものを試料液とした。200μLの試薬Aに試料液10μLを混和し、25℃で5分間恒温する。恒温した混合液に100μLの試薬Bを添加し、25℃340nmにおける1分間あたりの吸光度変化量を求めた。同様に試料液の代わりに希釈液を10μL添加し試薬ブランクを求めた。
Figure 0004643212
(実施例2)
表2に示す化合物について濃度の検討を行った。各化合物の濃度を0.1〜0.5Mに変化させた以外は実施例1と同様に行った。その結果を表2に示す。表2に示すように0.1〜0.5Mの範囲において十分な安定化効果が確認された。
Figure 0004643212
(実施例3)
グリシルグリシンとグリシンの併用によるコレステロール脱水素酵素の安定化の検討を行った。
2U/mLコレステロール脱水素酵素、14mMドデシルマルトース、0.5Mグリシルグリシンおよび各濃度のグリシンを添加して負荷液を調製し(pH8.8)、37℃で所定期間保存した後のコレステロール脱水素酵素の残存率を検討した。また、コレステロール脱水素酵素の残存活性は実施例1に示す方法で行った。
負荷液調製直後の酵素活性を100%として保存後の残存活性量を相対値で表した結果を表3に示す。表3に示すようにグリシンを添加することによりさらに安定化効果が向上することが明らかとなった。
Figure 0004643212
(実施例4)
配糖体であるドデシルマルトース、アデノシン一リン酸(AMP)の併用によるコレステロール脱水素酵素の安定化の検討を行った。
2U/mLコレステロール脱水素酵素、0.5Mグリシルグリシンおよび0.5Mグリシンに種々の濃度ドデシルマルトースおよびAMPを添加した負荷液を調製し(pH8.8)、37℃で所定期間保存した後のコレステロール脱水素酵素の残存率を検討した。
試料調製直後の酵素活性を100%として保存後の残存活性量を相対値で表した結果を表4に示す。表4に示すようにドデシルマルトース、AMPを添加することによりさらに安定化効果が向上することが明らかとなった。
Figure 0004643212
(実施例5)
総コレステロール測定試薬の安定性
コレステロール脱水素酵素の安定化剤としてグリシンを用いた総コレステロール測定試薬を以下に示す。総コレステロール測定試薬の第一試薬はPIPES 25mM、二塩化ヒドラジニウム 100mM、ノニオンA−10R 0.5%、トライトンX−100 0.5%、コール酸ナトリウム 2mM、β−NAD 5mM、コレステロールエステラーゼ 5U/mLを含む溶液(pH7.0)、第二試薬はグリシン 200mM、コール酸ナトリウム 5mM、コレステロール脱水素酵素 14U/mLを含む溶液(pH8.5)から構成される。また、対照として上記第二試薬のグリシンの代わりにTAPSを用いたグリシンを含有しない総コレステロール測定試薬も調製した。
グリシンを用いた総コレステロール測定試薬の安定性はグリシンを含有しない総コレステロール測定試薬より良好であった。
(実施例6)
HDLコレステロール測定試薬の安定性
コレステロール脱水素酵素の安定化剤としてグリシンを用いたHDLコレステロール測定試薬を以下に示す。HDLコレステロール測定試薬の第一試薬はHEPES 50mM、二塩化ヒドラジニウム 80mM、硫酸カリクス(8)アレン 2mM、β−NAD 5.0mM、 コレステロール酸化酵素 0.5U/mlを含む溶液(pH6.5)、試薬二試薬はグリシン 200mM、コレステロール脱水素酵素 20U/ml、コレステロールエステラーゼ 6U/mlを含む溶液(pH8.5)から構成される。また、対照として上記第二試薬のグリシンの代わりにTAPSを用いたグリシンを含有しないHDLコレステロール測定試薬も調製した。
グリシンを用いたHDLコレステロール測定試薬の安定性はグリシンを含有しないHDLコレステロール測定試薬より良好であった。
(実施例7)
LDLコレステロール測定試薬の安定性の確認
コレステロール脱水素酵素の安定化剤としてグリシンを用いたLDLコレステロール測定試薬を以下に示す。LDLコレステロール測定試薬の第一試薬はHEPES 50mM、硫酸カリクス(6)アレン 1.2 mM、コール酸ナトリウム 2mM、コレステロールオキシダーゼ 0.5 U/ml、β−NAD 5mM、コレステロールエステラーゼ 1 U/mlを含む溶液(pH7.0)、第二試薬はグリシン 200mM、二塩化ヒドラジニウム 300 mM、コレステロール脱水素酵素 20U/mlを含む溶液(pH8.5)から構成される。また、対照として上記第二試薬のグリシンの代わりにTAPSを用いたグリシンを含有しないLDLコレステロール測定試薬も調製した。
グリシンを用いたLDLコレステロール測定試薬の安定性はグリシンを含有しないLDLコレステロール測定試薬より良好であった。
(実施例8)
VLDLコレステロール測定試薬の安定性の確認
コレステロール脱水素酵素の安定化剤としてグリシンを用いたVLDLコレステロール測定試薬を以下に示す。VLDLコレステロール測定試薬の第一試薬はHEPES 50mM、硫酸カリクス(6)アレン 10mM、コール酸ナトリウム 2mM、コレステロールオキシダーゼ 0.5 U/ml、β−NAD 5mM、コレステロールエステラーゼ 1 U/mlを含む溶液(pH7.0)、第二試薬はグリシン 200mM、二塩化ヒドラジニウム 300 mM、コレステロール脱水素酵素 20U/mlを含む溶液(pH8.5)から構成される。また、対照として上記第二試薬のグリシンの代わりにTAPSを用いたグリシンを含有しないVLDLコレステロール測定試薬も調製した。
グリシンを用いたVLDLコレステロール測定試薬の安定性はグリシンを含有しないVLDLコレステロール測定試薬より良好であった。
以上説明したようにグリシン系化合物を用いることによりコレステロール脱水素酵素が安定化された試薬の供給が可能となる。

Claims (11)

  1. 補酵素を含有する第一液状試薬と、コレステロール脱水素酵素を含有する第二液状試薬とからなる、コレステロール測定試薬の安定化方法であって、
    第二液状試薬に、グリシン、グリシルグリシンおよびトリシンからなる群から選択される少なくとも一のグリシン系化合物を添加することを特徴とするコレステロール測定試薬の安定化方法。
  2. 第二液状試薬が、さらに、配糖体、コール酸及びアデノシン一リン酸からなる群から選択される少なくとも一を含有する請求項1に記載のコレステロール測定試薬の安定化方法。
  3. 前記グリシン系化合物の濃度が10〜2000mMである請求項1又は2に記載のコレステロール測定試薬の安定化方法。
  4. 補酵素を含有する第一液状試薬と、
    コレステロール脱水素酵素と、グリシン、グリシルグリシンおよびトリシンからなる群から選択される少なくとも一のグリシン系化合物を含有する第二液状試薬と
    を含むコレステロール測定試薬。
  5. 前記コレステロール測定試薬が、総コレステロール測定試薬であり、前記第一液状試薬は、さらにコレステロール遊離酵素及び反応促進剤を含む、請求項に記載のコレステロール測定試薬。
  6. 前記コレステロール測定試薬が、遊離コレステロール測定試薬であり、前記第一液状試薬は、さらに反応促進剤を含む、請求項に記載のコレステロール測定試薬。
  7. 前記コレステロール測定試薬が、リポタンパク質コレステロール測定試薬であって、前記第一液状試薬は、さらに反応制御物質を含み、前記第二液状試薬は、さらにコレステロール遊離酵素を含む、請求項に記載のコレステロール測定試薬。
  8. 前記反応制御物質がカリクスアレン、ポリエチレングリコール、リンタングステン酸、デキストラン硫酸及びヘパリンからなる群から選択される少なくとも一である請求項に記載のリポタンパク質コレステロール測定試薬。
  9. 前記反応制御物質がカリクスアレンである請求項またはに記載のリポタンパク質コレステロール測定試薬。
  10. 前記第二液状試薬に含有される前記グリシン系化合物の濃度が10〜2000mMである請求項のいずれか1に記載のリポタンパク質コレステロール測定試薬。
  11. 前記リポタンパク質コレステロール測定試薬が高密度リポタンパク質(HDL)コレステロール測定試薬、低密度リポタンパク質(LDL)コレステロール測定試薬または超低密度リポタンパク質(VDLD)コレステロールである請求項10のいずれか1に記載のリポタンパク質コレステロール測定試薬。
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