JP5160212B2 - ヘモグロビンA1cの測定方法 - Google Patents

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本発明は、高精度にヘモグロビンA1c値を測定することができるヘモグロビンA1c値の測定方法に関する。
ヘモグロビン(Hb)類、特に糖化ヘモグロビン類の一種であるヘモグロビンA1c(以下、HbA1cという)は、過去1〜2カ月間の平均的な血糖値を反映しているため、糖尿病のスクリーニング検査や糖尿病患者の血糖管理状態を把握するための検査項目として広く利用されている。
従来、HbA1cの測定方法としては、HPLC法、免疫法、電気泳動法等が用いられている。このうち、臨床検査分野で多く用いられている免疫法は、大量処理が可能で、特にスクリーニング検査において有用である。
現在用いられている免疫法によるHbA1cの測定方法では、HbA1cのβ鎖N末端の数残基を認識部位とする抗HbA1c抗体を用いて反応するHbをHbA1c量として測定する一方、総Hb量を測定し、総Hb量に対する比率からHbA1c値を算出している(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、本来HbA1cは、HbAのβ鎖N末端にグルコースが結合したものであるから、HbA量中のHbA1c量の百分率で表す必要があるところ、従来の免疫法では、その原理上から、全てのHbのうちの上記HbA1cとしたHbの比率を求めていることになり、正しくHbA1c値を算出できていないという欠点があった。
特開2002−340895号公報
本発明は、上記現状に鑑み、高精度に安定型ヘモグロビンHbA1c値の測定を行うことができるヘモグロビンA1c値の測定方法である。
本発明者らは、鋭意検討した結果、血液試料に、一定量の標識物質が結合した抗HbA抗体(以下、標識抗HbA抗体ともいう)を添加して、血液試料中のHbAと標識抗HbA抗体との複合体を生成させることによってHbA量を算出する一方、生成した複合体を抗HbA1c抗体が固定化された固相に接触させ、固相に捕捉された複合体が有する標識物質の量を検出することによってHbA1c量を測定し、得られたHbA量及びHbA1c量の比率から、高精度にHbA1c値を求めることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
本発明は、ヘモグロビンA類を含有する血液試料に、標識物質と結合した一定量の抗ヘモグロビンA抗体を、前記血液試料中に存在するヘモグロビンA類の全量よりも少ない量となるように添加して測定試料を作製する工程、前記測定試料において、前記ヘモグロビンA類及び前記標識物質と結合した抗ヘモグロビンA抗体からなる複合体と、前記複合体以外の成分とを分離し、前記複合体以外の成分を除去した後、前記複合体を、抗ヘモグロビンA1c抗体が前記複合体量よりも多い量で固定化された固相と反応させる工程、前記固相において、前記抗ヘモグロビンA1c抗体と反応しなかった前記複合体を洗浄除去する工程、及び、前記固相において、前記標識物質の量を検出する工程を有し、下記式(3)により血液試料におけるヘモグロビンA類中のヘモグロビンA1cの比率を算出するヘモグロビンA1c値の測定方法である。
Figure 0005160212
以下、本発明を詳述する。
図1は、本発明のヘモグロビンA1c値の測定方法の原理を説明するための模式図である。図1(a)に示すように、容器1には、HbA、HbA1c、並びに、HbA及びHbA1c以外の成分からなる血液試料が入っている。図1(a)中、1は容器、2は標識抗HbA抗体、21は抗HbA抗体、□はHbA、■はHbA1c、△はHbA及びHbA1c以外の成分を示す。なお、図1において「HbA」とは、HbA1c以外のHbA成分をいう。
血液試料が入った容器1中に、まず一定量の標識抗HbA抗体2を添加する。標識抗HbA抗体は、HbA1cを含むHbA全て(以下、HbA類ともいう)と同等に反応する抗体である。
図1(b)に示すように、容器1内において、添加された標識抗HbA抗体2は、HbA類と反応し複合体3を形成する。このとき、添加された標識抗HbA抗体の量は、血液中に存在するHbA類全量よりも少ないため、余剰のHbA類、すなわち、標識抗HbA抗体と反応できないHbA類が存在する。
また、標識抗HbA抗体と結合したHbA類に占める、標識抗HbA抗体と結合したHbA1cの割合は、血液中におけるHbA類に占めるHbA1cの割合と同一とみなすことができる。すなわち、HbA1c値について下記式(1)が成立する。
Figure 0005160212
本発明のヘモグロビンA1c値の測定方法では、上記式(1)のうち、右式、すなわち下記式(2)を用いてHbA1c値を算出する。
Figure 0005160212
上記式(2)において、分母である「標識抗HbA抗体と結合したHbA類の量」は、添加された標識抗HbA抗体の量と等しい。従って、標識抗HbA抗体は、後述するように、一定量、すなわち、既知量を用いる必要がある。
次に、図1(c)に示すように、標識抗HbA抗体と反応しなかったHbA類及び他の成分(以下、未反応成分ともいう)を、複合体3と分離する。図1(c)中、4は未反応成分を示す。
次いで、図1(d)に示すように、複合体3を、固相に固定化された抗HbA1c抗体(以下、固定化抗HbA1c抗体ともいう)と反応させる。図1(d)中、5は固定化抗HbA1c抗体を示す。
そうすると、図1(e)に示すように、複合体3のうち、HbA1cと反応した標識抗HbA抗体の複合体のみが、固相に固定化された抗HbA1c抗体5と反応する。図1(e)中、6はHbA1cと反応した標識抗HbA抗体の複合体を示す。
本発明のヘモグロビンA1c値の測定方法において、抗HbA1c抗体5の抗体量は、試料中に存在する、HbA1cと反応した標識抗HbA抗体の複合体6量よりも多い。そのため、図1(f)に示すように、全ての複合体6が固定化抗HbA1c抗体5に結合する。HbA1c以外のHbAと結合した複合体は洗浄されることによって、測定系より除外される。図1(f)中、7はHbA1c以外のHbAと結合した複合体を示す。
最後に、図1(g)に示すように、固定化抗HbA1c抗体5に結合した、標識抗HbA抗体とHbA1cとの複合体6を検出手段により検出する。図1(g)中、8は検出手段を示す。
検出は、標識抗HbA抗体における標識物質を利用して行なう。検出された標識物質の量は、標識抗HbA抗体に結合したHbA1c量とみなすことができるため、上記式(2)における分子の数値として用いることができる。そして、この分子の値と、上述の標識抗HbA抗体の添加量から算出される分母の数値とを用いることによって、上記式(2)に基づいてHbA1c値を算出することが可能となる。
本発明のヘモグロビンA1c値の測定方法は、ヘモグロビンA類を含有する血液試料に、一定量の標識物質と結合した抗ヘモグロビンA抗体を添加して測定試料を作製する工程を有する(図1(a)、(b)及び(c)参照)。
上記血液試料としては特に限定されず、例えば、EDTA、フッ化ナトリウム、ヘパリン等の抗凝固剤存在下での採血等の方法によって人から採血した血液を用いることができる。
上記血液試料は、ヘモグロビンA1a、ヘモグロビンA1b、ヘモグロビンA1cからなるヘモグロビンA類等のヘモグロビン類を含有する。
上記標識物質としては、後述する抗原抗体反応を阻害しない物質であって、後述する検出工程において容易に、かつ、高精度に検出できる物質であれば特に限定されず、例えば、酵素等の発色反応を誘導する物質、蛍光物質、発光物質、磁性物質等、従来公知の標識物質が挙げられる。なかでも、磁性物質は、磁力による複合体の分離をも行なうことができるため好ましい。
上記抗HbA抗体としては、血液試料中のHbA類を認識し、他のHb成分とは反応しない抗体であれば特に限定されず、従来公知の抗HbA抗体を用いることができる。
本明細書において、「HbA類を認識する」とは、HbA1c及び他のHbAを同等に認識することである。また、本明細書において、「他のHb成分とは反応しない」とは、Hbの1次構造の異なるHb、例えば、胎児性Hb(HbF)、HbS、HbC等の異常Hb類とも反応しないことを意味する。
上記抗HbA抗体としては、高分子材料等の担体に固定化されたものを用いてもよい。また、上記抗HbA抗体は、全分子又はFab画分等の断片を用いることもでき、ポリクローナル抗体であっても、モノクローナル抗体であってもよい。
上記標識物質と、上記抗HbA抗体と結合させることによって、標識物質と結合した抗ヘモグロビンA抗体(以下、標識抗HbA抗体ともいう)とすることができる。
上記標識物質と抗HbA抗体とを結合させる方法としては、上記標識物質の標識能、及び、後述する抗HbA抗体の抗原認識能が損なわれない方法であれば特に制限がなく、両者を直接結合させてもよいし、他の物質、例えば、粒子等の担体類を介して結合させてもよい。
上記標識抗HbA抗体の添加量は、血液試料に対して、一定量、すなわち、既知量である。
これは、上述の通り、標識抗HbA抗体の添加量を、上記式(2)の分母の値として用いるため、上記標識抗HbA抗体量を正確に把握しておく必要があるためである。
上記標識抗HbA抗体の添加量は、血液試料中のHbA類全量よりも少ないことが必要である。すなわち、本発明のヘモグロビンA1c値の測定方法において、「一定量」とは、上述のように既知量であって、かつ、血液試料中のHbA類全量よりも少ない量をいう。
上記標識抗HbA抗体の添加量が血液試料中のHbA類全量よりも多いと、反応系に非結合性の標識抗HbA抗体が存在することになり、上記式(2)の分母の値が不正確になる。
上記標識抗HbA抗体の添加量としては、使用する上記抗HbA抗体の結合能にもよるが、好ましい上限が血液中のHb量換算で5g/dL、すなわち、Hb5g/dLと結合できる抗HbA抗体の量以下である。
上記血液試料に、一定量の上記標識抗HbA抗体を添加することによって、該血液試料中において、該血液試料中のHbA類と、該標識抗HbA抗体とからなる複合体(以下、単に複合体ともいう)が形成される。
このようにして、上記血液試料中のヘモグロビンA類と、上記標識物質と結合した抗ヘモグロビンA抗体とからなる複合体を含有する測定試料を調整することができる。
上記複合体は、血液試料中のHbA類と、該血液試料に添加された標識抗HbA抗体との抗原抗体反応によって形成される。
上記抗原抗体反応としては特に限定されず、従来公知の方法、すなわち、上記標識抗HbA抗体を含む緩衝液等の溶液に血液試料を添加し、所定の反応温度及び反応時間の条件下で反応させる方法等が挙げられる。
上記反応温度としては適宜調節すればよいが、0〜40℃とすることが好ましい。
上記反応時間としては適宜調節すればよいが、120分以下程度とすることが好ましい。
本発明のヘモグロビンA1c値の測定方法は、前記測定試料において、前記ヘモグロビンA類及び前記標識物質と結合した抗ヘモグロビンA抗体からなる複合体と、前記複合体以外の成分とを分離し、前記複合体以外の成分を除去した後、前記複合体を、抗ヘモグロビンA1c抗体が固定化された固相と反応させる工程を有する(図1(c)、(d)及び(e)参照)。
本発明のヘモグロビンA1c値の測定方法において、「複合体以外の成分」とは、上記測定試料において、上記標識抗HbA抗体と反応しなかったHbAを含むHb類、脂質その他の血液成分をいう。
上記測定試料から、上記複合体以外の成分を分離し、除去する方法としては、使用する標識抗HbA抗体にもよるが、遠心分離、磁力による分離等、従来公知の分離方法が挙げられる。
なお、本明細書において、「上記複合体以外の成分を分離し、除去する」とは、上記複合体以外の成分を完全に分離し、除去することを意味するものではない。すなわち、上記複合体以外の成分を分離し、除去した後、夾雑物として残っているものがあっても、測定系に障害とならなければよく、上記複合体を「単離」することを意味するわけではない。
上記複合体以外の成分を分離し、除去した後、必要に応じて、上記複合体以外の成分を分離除去された測定試料、すなわち、上記複合体の洗浄操作等を行なってもよい。
上記洗浄操作は、他の成分を分離除去した後、緩衝液等の溶液、すなわち、洗浄液を添加して複合体を分散させ、再度遠心分離、磁力分離により、複合体と洗浄液を分離する方法等、従来公知の方法が挙げられる。
本発明のヘモグロビンA1c値の測定方法において、上記抗HbA1c抗体とは、HbA1cと特異的に反応する抗体であり、HbA1c以外のHbA成分とは反応しない抗体をいう。
上記抗HbA1c抗体のHbA1c分子中における認識部位は、上記標識抗HbA抗体の認識部位とは異なることが必要であり、上記標識抗HbA抗体及び抗HbA1c抗体は相互にそれぞれの抗原抗体反応を妨げない必要がある。
上記抗HbA1c抗体を調整する方法としては特に限定されず、例えば、特許2540362号公報等に開示されているように従来公知の方法によって調製することができる。
上記抗HbA1c抗体としては、例えば、ポリクローナル抗体又はモノクローナル抗体の何れも用いることが可能である。また、上記抗HbA1c抗体としては、全分子又はFab画分等の断片を用いることもできる。
上記抗HbA1c抗体が固定化された固相としては特に限定されず、例えば、通常の免疫測定法で用いられる従来公知の固相を使用することができる。
上記固相としては、具体的には例えば、マイクロタイタープレート、チューブ、ビーズ、あるいは粒子等を使用することができる。
なかでも、後述する検出工程において、検出操作の行ないやすい固相を用いることが好ましい。
上記抗HbA1c抗体を上記固相に固定化する方法としては特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。
上記抗HbA1c抗体を上記固相に固定化する方法としては、具体的には例えば、物理吸着又は化学結合が知られている。すなわち、1μg/ml程度の濃度の抗体溶液を固相に接触させ、4℃で12時間程度静置する等の方法により行なうことができる。上記抗HbA1c抗体を上記固相に固定化した後、タンパク質の非特異的吸着部位をブロックするために、常法に基づき、牛血清アルブミン(BSA)のようなタンパク質でブロッキング処理を行ってもよい。
上記複合体を、抗ヘモグロビンA1c抗体が固定化された固相に接触させる方法としては特に限定されず、従来公知の方法、すなわち、上記複合体を緩衝液等の溶液に分散させ、該溶液を抗HbA1c抗体が固定化された固相に接触させる方法等が挙げられる。このとき、必要に応じて加温等を行なってもよい。
本発明のヘモグロビンA1c値の測定方法は、前記固相において、前記抗ヘモグロビンA1c抗体と反応しなかった前記複合体を洗浄除去する工程を有する(図1(f)参照)。
上記複合体を上記固相に固定化された抗HbA1c抗体(以下、固定化抗HbA1c抗体ともいう)に接触させ反応させた後、洗浄操作を行うことによって、固定化抗HbA1c抗体と反応しなかった複合体、すなわち、標識HbA抗体がHbA1c以外のHbA成分と結合してなる複合体を洗浄除去する。
上記洗浄操作としては特に限定されず、従来公知の方法を用いることができ、例えば、緩衝液等を繰り返し固相に接触させて上清を除去する方法等が挙げられる。
本発明のヘモグロビンA1c値の測定方法は、前記固相において、前記標識物質の量を検出する工程を有する(図1(g)参照)。
上記固定化抗HbA1c抗体と反応した複合体は標識物質を有することから、該標識物質を検出することにより、複合体の量、すなわち、標識抗HbA抗体と反応したHbA1cの量を測定できる。
上記固相の上記標識物質の量を検出する方法としては、上記標識物質の種類によって異なる。
上記標識物質として、酵素標識を用いる場合には、酵素反応を行い、発色反応を誘導して検出する方法が挙げられる。上記標識物質として、蛍光標識を用いる場合には、蛍光量を検出する方法が挙げられる。上記標識物質として、磁性標識を用いる場合には、磁性量を検出する方法が挙げられる。このようにして検出された標識物質の量から、HbA1cの量を測定することができる。
このようにして得られたHbA1cの量と、添加した標識抗HbA抗体の量とを用いることによって、下記式(2)に基づいて、HbA1c値(%)を算出することができる。
Figure 0005160212
本発明によれば、血液試料中のHbA1cの量と、HbAの量とに基づいて、これらの比率からHbA1c値(%)を算出することができることから、従来と異なり、異常Hb等の影響を受けることなく高精度にHbA1c値(%)を測定することが可能なヘモグロビンA1c値の測定方法を提供することができる。
(実施例1)
(標識物質の調製)
標識物質として磁性物質を選択し、磁性物質を含む粒子(磁性粒子)を調製した。
スチレン(キシダ化学社製、3.0g)、グリシジルメタクリレート(和光純薬社製)3.0g、ポリエチレングリコールメタクリレート(新中村化学社製)0.3g及びエチレングリコールジメタクリレート(新中村化学社製)0.03gの混合物をイオン交換水200g中に分散させ、攪拌しながら、窒素雰囲気下にて70℃に昇温した。30分間、0.5重量%の過硫酸カリウム水溶液(重合開始剤:和光純薬社製)20mLを反応系に添加し、更に、重合開始剤添加2分後に、1.0重量%の塩化鉄(II)・4水和物(和光純薬社製)水溶液20mLを反応系に添加した。重合反応は70℃で20時間行なった。
重合反応後、遠心分離・再分散を蒸留水で4回繰り返し行うことで洗浄し、標識物質である磁性体を内包した粒子(以下、標識物質を磁性粒子ともいう)を得た。
(標識抗HbA抗体の調製)
標識物質(磁性粒子)に、抗HbA抗体を固定化し、標識抗HbA抗体を調製した。
上記磁性粒子12mgに、100mMホウ酸緩衝液(pH6.5)1.0mLを加え、15000rpmにて10分間遠心分離を行ない、上清を除去した。得られた沈渣に、100mMホウ酸緩衝液(pH6.5)を380μL、5.0mg/mLの抗HbA抗体溶液を20μL加え、充分混和して室温にて20時間攪拌した。反応後、15000rpmにて10分間遠心分離を行ない、未反応の抗HbA抗体を除去した。なお、磁性粒子への抗HbA抗体の結合量は、上清の抗体(非結合の抗体)濃度測定から、仕込み量の55%であることを確認した。
得られた沈渣は、100mMリン酸緩衝液(pH7.5)1mLに懸濁させ、遠心分離を行った。その沈渣を、5.0重量%の牛血清アルブミン(BSA)を含む100mMリン酸緩衝液(pH7.5)900μLに懸濁させ、37℃で1時間攪拌してブロッキング処理を行った。
その後、15000rpmにて20分間遠心分離を行ない、沈渣に100mMホウ酸緩衝液1.0mL(pH7.5)を添加し、超音波で分散させた。続いて、5.0重量%のBSA、5.0重量%のグリセロール、及び0.01重量%のアジ化ナトリウムを含む100mMリン酸緩衝液(pH7.5)1mL中に懸濁させ、標識抗HbA抗体溶液を得た。
(抗HbA1c抗体固定化試験片の調製)
ニトロセルロースメンブレン(SRHF P70、日本ミリポア社製)を幅20cm×長
さ6cmに裁断し、その長さ方向上端より3cmの部位(以下、反応部位ともいう)に、2.0mg/mlの抗HbA1cモノクローナル抗体を含む10mMトリス塩酸緩衝液(pH7.4)を幅0.7mmの直線状に塗布した。メンブレンを37℃で2時間乾燥した後、1.0重量%の牛血清アルブミンを含む100mMリン酸緩衝液(pH7.5)に1時間浸漬し、ブロッキング処理を行った。更に、その後、0.1重量%のラウリルベンゼンスルホン酸ナトリウムを含む100mMリン酸緩衝液(pH7.5)で洗浄後、シリカゲルデシケーター内で室温下にて乾燥し、抗HbA1cモノクローナル抗体を固定化したメンブレンを得た。
得られた試験片を幅5mmに裁断し、長さ方向の一方の端に幅5mm×長さ20mmの吸水パッド(日本ミリポア社製AP22)を、他方の端に幅5mm×長さ15mmのグラスファイバー製コンジュゲートパッド(日本ミリポア社製)を重ね、透明なテープで固定して試験片とした。
(コントロール血液試料の調製)
グリコHbコントロール(シスメックス社製)レベルI(HbA1c値が5.0%)及びレベルII(同11.0%)を蒸留水200μLで溶解した後、リン酸緩衝液(pH6.8)にて200倍に希釈した。レベルI及びレベルIIを混合して、HbA1c値が5.0〜11.0%の試料(コントロール試料)を調製した。
(コントロール試料の測定)
1.0重量%のBSA及び0.01重量%のアジ化ナトリウムを含む100mMリン酸緩衝液(pH7.5)に、上記標識抗HbA抗体を0.1重量%の濃度になるように溶解した。得られた溶液20μLを96ウェルマイクロプレート(ナルジェヌンクインターナショナル社製)の各ウェルに添加した。
次に、上記コントロール試料100μLをウェルに添加して混合し、試料中のHbA類と標識抗HbA抗体の複合体を形成させた。反応後、磁石をプレートに接触させて標識抗HbA抗体複合体を集めた後、上清(標識抗HbA抗体と反応しなかった余剰のHb類を含む)を除去した。上記リン酸緩衝液を再度添加して分散させて、同様に磁石で標識抗HbA抗体複合体を集めた後に上清を除去した(洗浄操作)。上記洗浄操作を3回繰り返した後、ウェル内の標識抗HbA抗体を回収し、1.0重量%のBSA及び0.03重量%のTritonX−100を含む生理食塩水に分散させた。
次に、上記で作製した、固定化抗HbA1c抗体を固定化した反応部位を有する試験片のコンジュゲートパッド内に、上記コントロール試料100μLを滴下した。滴下10分後、試験片の反応部位における磁性量を、GMRセンサ(差動磁界センサ、NVE社製)にて測定した。用いたコントロール試料のHbA1c値と、検出された磁性量の関係を図2に示す。HbA1c値の増加に伴い磁性量が増大しており、両者は直線関係にあることがわかる。
また、上記磁性量から抗HbA1c抗体と反応した標識抗HbA抗体の量;すなわちHbA1c量(X)を算出し、HbA量;すなわち用いた標識抗HbA抗体量(Y)とから、HbA1c値(%)を下記式(2)により求めた。
Figure 0005160212
この結果と、同一のコントロール試料を市販のHPLC法による測定装置(アークレイ社製、HA−8170)にて測定した際の結果との相関関係を図3に示す。良好な相関性を示し、測定値も一致した。
(健常人及び糖尿病患者血の測定)
健常人及び糖尿病患者より採血した血液試料を用いて、上述の測定と同様の測定を実施した。得られたHbA1c値と、同一試料を市販のHPLC法による測定装置(アークレイ社製、HA−8170)にて測定した際の結果の相関関係を図4に示す。図4に示すように、良好な相関性を示し、測定値も一致した。
本発明のヘモグロビンA1c値の測定方法の原理を説明するための模式図である。 本発明のヘモグロビンA1c値の測定方法により得られた磁性量とHbA1c値の関係を示す模式図である。 本発明のヘモグロビンA1c値の測定方法の測定値とHPLC法の測定値との関係(コントロール試料)を示す模式図である。 本発明のヘモグロビンA1c値の測定方法の測定値とHPLC法の測定値との関係(実試料)を示す模式図である。

Claims (2)

  1. ヘモグロビンA類を含有する血液試料に、標識物質と結合した一定量の抗ヘモグロビンA抗体を、前記血液試料中に存在するヘモグロビンA類の全量よりも少ない量となるように添加して測定試料を作製する工程、
    前記測定試料において、前記ヘモグロビンA類及び前記標識物質と結合した抗ヘモグロビンA抗体からなる複合体と、前記複合体以外の成分とを分離し、前記複合体以外の成分を除去した後、前記複合体を、抗ヘモグロビンA1c抗体が前記複合体量よりも多い量で固定化された固相と反応させる工程、
    前記固相において、前記抗ヘモグロビンA1c抗体と反応しなかった前記複合体を洗浄除去する工程、及び、
    前記固相において、前記標識物質の量を検出する工程を有し、
    下記式(3)により血液試料におけるヘモグロビンA類中のヘモグロビンA1cの比率を算出する
    ことを特徴とするヘモグロビンA1c値の測定方法。
    Figure 0005160212
  2. 標識物質は、磁性物質であることを特徴とする請求項1記載のヘモグロビンA1c値の測定方法。
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