JPH03280898A - 核酸の定量法 - Google Patents

核酸の定量法

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JPH03280898A
JPH03280898A JP8098690A JP8098690A JPH03280898A JP H03280898 A JPH03280898 A JP H03280898A JP 8098690 A JP8098690 A JP 8098690A JP 8098690 A JP8098690 A JP 8098690A JP H03280898 A JPH03280898 A JP H03280898A
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JP
Japan
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microperoxidase
luminol
hydrogen peroxide
reaction
dna
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JP8098690A
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Tamio Kamidate
民夫 上舘
Tadashi Segawa
瀬川 規
Hiroto Watanabe
寛人 渡辺
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Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、臨床検査におけるDNAプローブ分析におい
て、鉄含有生体分子であるミクロペルオキシグーゼで核
酸を標識し、該標識物質を触媒にして、過酸化水素とル
ミノールとを化学発光反応させ、発光量を測定すること
により、核酸の微量定量を行うものである。
(従来の技術) ルミノールを、アルカリ性水溶液中で過酸化水素と反応
させて発光させる際に、触媒として鉄含有主体分子を添
加すると発売強度が菩+、<増ナオることか知られてい
る。近年、このルミノール化学発光反応系は、DNAプ
ローブを用いた核酸の測定法等に利用され、高感度な測
定法として注目されている。
化学発光反応においては、その反応にあずかる構成要素
として、(1)化学発光物質、(2)過酸化水素等の酸
化剤及び(3)触媒が必要である。従って化学発光反応
を生体分子の微量定量法に応用する場合、この3種のい
ずれかを最終検出シグナルとして用いることになる。化
学発光物質を最終検出シグナルとして用いる場合は、例
えばルミノールの誘導体である6−N−(4−アミノブ
チル)−エチル−2,3−ジヒドロ−1,4−フタルヒ
ドラジンジオン(ABEI)を17−α−メチルテスト
ステロンや、19−ノルテストステロン等に結合させ標
識化合物となし、イムノアッセイに用いられている。ま
た過酸化水素を最終検出シグナルとして用いる場合は、
過酸化水素を生じるような酵素反応、例えばグルコース
オキシダーゼ反応で生じた過酸化水素量を、ルミノール
と触媒との存在下で化学発光反応を行わせることにより
測定している。触媒を最終検出シグナルとして用いる場
合は、触媒を抗体や核酸に結合させて標識とし、これを
用いてイムノアッセイや、核酸ハイブリグイゼーション
アッセイが行われている。これらの測定法においては、
金属酵素であるペルオキシダーゼや鉄錯体であるヘミン
のような鉄含有生体分子が触媒として用いられている6 (発明が解決しようとする課題) 上記ルミノール化学発光分析において、鉄含有生体分子
を触媒とし、これを標識化して生体成分の定量に応用し
ようとするとき、より高感度にかつ、短時間に測定でき
ることが望ましい。現在最も好んで用いられているペル
オキシダーゼは、増感剤として、更にp−ヨードフェノ
ールの添加を必要とすること、発光時間が長く、かつ最
大の化学発光強度を与える反応時間が、ペルオキシダー
ゼの濃度によって変化するという重大な問題点を有して
いる。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、上記ルミノールによる化学発光分析におい
て、鉄含有生体分子として、ミクロペルオキシダーゼを
核酸の標識に用い、増感剤を用いることなく、1分以内
に化学発光反応を終了せしめる分析法を提供するもので
ある。
(課題を解決するための手段) 本発明は、ミクロペルオキシダーゼで核酸を標識し、該
標識物質を触媒として、過酸化水素とルミノールとを化
学発光反応させ、該発光量を測定することを特徴とする
核酸の定量法である。
本発明の化学発光量測定反応液系に用いるルミノール(
化学名=5−アミノー2.3−ジヒドロフタラジオンー
1.4−ジオン)の濃度は、1.0X10−’M〜1.
0X10−”Mの範囲内が適当である。酸化剤として用
いる過酸化水素の濃度は1.0X10−’M〜0.1M
の範囲内が適当である。緩衝液は、中性からアルカリ性
領域のものであれば特に限定はされないが、0.1Mホ
ウ酸/水酸化ナトリウム緩衝液(pH8〜pH1o)、
0、IM Fリス/塩酸緩衝液(pH7〜pH9)、0
.1M炭酸水素ナトリウム/水酸化ナトリウム緩衝液(
p)+9.5〜pi(11)を使用するのが特に好まし
い。
反応液系に用いる各成分の最も好ましい組成及び濃度は
、ルミノール5、lXl0−’M、過酸化水素2.0X
IO−”M、O,LMホウ酸/水酸化ナトリウム緩衝液
(pH9,4)である。
次に核酸(以下rDNAJと称する)の定量法について
詳述する。
まず、目的とする2本鎖DNAを熱変性により1本鎖D
NAとし、これにミクロペルオキシダーゼを標識してD
NAプローブを作成する。1本鎖DNAへのミクロペル
オキシダーゼの標識は、それ自体既知の通常用いられる
方法により、グルタルアルデヒドを用いて、アルドール
縮合によりミクロペルオキシダーゼと1本鎖DNAを結
合させることができる。1本鎖DNAへのミクロペルオ
キシダーゼの結合量は、特に厳密に限定されないが、1
50〜200i薫甚当りミクロペルオキシダーゼ1分子
が好ましい。それ以上になると、結合したミクロペルオ
キシダーゼがハイブリダイゼーションの妨げとなり、D
NA測定上好ましくない。
次に、被検DNAを熱変性させて1本鎖DNAとし、こ
のDNAを含む溶液をニトロセルロース膜上にスポット
して、加熱処理により、被検1本鎖D N Aをニトロ
セルロース膜上に結合させる。
次に上記したミクロペルオキシダーゼ標識DNAプロー
ブ溶液をスポット部分に重層し、ハイプリダーゼ−ジョ
ンを行う。ニトロセルロース膜を洗浄し、過剰に存在す
るDNAプローブ等を除去した後、ニトロセルロース膜
を細断し、前記した反応液系に浸すことにより、DNA
プローブに結合したミクロペルオキシダーゼが、ルミノ
ールと過酸化水素の化学発光反応の触媒となって光が放
圧される。この発光量は、ミクロペルオキシダーゼの濃
度によって変化し、またミクロペルオキシダーゼの量は
フィルター上のDNA量によって変化するので、発光量
を測定することにより、フィルター上のDNA濃度を定
量することができる。
DNAの標識にミクロペルオキシダーゼを用いた場合に
、後記実施例において具体的に示す通り、高感度かつ発
光反応が早く、測定時間1分以内で十分微量DNAの測
定が可能である。DNAの定量範囲は、DNAプローブ
に標識されるミクロペルオキシダーゼの量にもよるが、
0、lpg〜1100p位の核酸の定量は可能である。
なお、発光量は市販の蛍光光度計RATIO−11(フ
ァーランド社製)等を用いて測定することができる。
次に実施例により本発明をさらに具体的に説明する。し
かしながら、下記の実施例は本発明について具体的な認
識を得る一助としてのみ挙げたものであり、これによっ
て本発明の範囲は何ら限定されるものではない。
なお、以下の実施例および比較例において、化学発光量
は蛍光光度計RATIO−II(ファーランド社製)で
測定した。
実施例1 0.1Mホウ酸/水酸化ナトリウム緩衝溶液(pH9,
4)を用いて、5.lX10−’Mルミノール及び2.
0X10−”M過酸化水素を含む溶液を調製した。また
、1.1X10−’Mか61、lX10−”Mのミクロ
ペルオキシダーゼ水溶液を調製した。
ガラスセルに、上記で調製したミクロペルオキシダーゼ
水溶液50dおよびルミノールと過酸化水素を含む溶液
IWII!を加えて、化学発光強度を測定した。
実施例2 0.1Mホウ酸/水酸化ナトリウム緩衝溶液(pH9,
4)を用いて、5.lX10−’Mルミノール及び2.
OXlo−2M過酸化水素を含む溶液を調製した。また
、1.0XIO−”Mから1、lXl0−’Mのミクロ
ペルオキシダーゼ水溶液を調製した。
ガラスセルに、上記で調製したミクロペルオキシダーゼ
水溶液50gおよびルミノールと過酸化水素を含む溶液
1−を加えて、化学発光強度を測定した。
実施例3 熱変性して得た1本鎖ラムダDNA溶液(5pg/IL
l)の24をニトロセルロース膜上にスポットし、ニト
ロセルロース膜を、80℃で2時間処理し、ミクロペル
オキシダーゼで標識した上記1本鎖ラムダDNA溶液4
64をスポット部分に重層し、37℃で1時間ハイブリ
ダイゼーションを行った。ハイブリダイゼーション後、
ニトロセルロース膜を、50%ホルムアミド、0.4%
ドデシル硫酸ナトリウム、0.15M塩化ナトリウム、
0.015Mクエン酸ナトリウムpH7,0の溶液で2
回洗浄し、洗浄後ニトロセルロース膜を5mm角に細断
した。この細断したニトロセルロース膜をガラスセルに
セットし、1−の5.lX1014Mのルミノールと2
.0xlO−”Mの過酸化水素を含むホウ酸/水酸化ナ
トリウム緩衝液(pH9,4)を加え、化学発光強度を
測定した。
比較例1 01Mトリス/塩酸緩衝溶液(pH8、5)を用いて、
2.0X10−’Mルミノール、8.0×10−’M過
酸化水素及び2.OX 10−’M p−ヨードフェノ
ールを含む溶液を調製した。また、1.0X10−”M
から5.OXlo−8Mのペルオキシダーゼ水溶液を調
製した。
ガラスセルに、上記で調製したペルオキシダーゼ水溶液
504並びにルミノール、過酸化水素及びp−ヨードフ
ェノールを含む溶液1−を加えて、化学発光強度を測定
した。
比−較例2 0.1M)リス/塩酸緩衝溶液(pH8,5)を用いて
、2.0X10−’Mルミノール、8.0×10−’M
過酸化水素及び2. OX 10−’M p −ヨード
フェノールを含む溶液を調製した。また、5.0X10
−’Mから1.0X10−’Mのペルオキシダーゼ水溶
液を調製した。
ガラスセルに、上記で調製したペルオキシダーゼ水溶液
504並びにルミノール、過酸化水素及びp−ヨードフ
ェノールを含む溶液11nIを加えて、化学発光強度を
測定した。
比較例3 ニトロセルロース上にDNAをドツト−プロティングし
ない条件で、実施例3と同様な操作を行い、ブランクの
化学発光強度の測定を行った。
以下、上記実施例及び比較例について、ルミノール化学
発光反応に触媒としてミクロペルオキシダーゼを用いた
検討結果及びDNAプローブの標識物質にミクロペルオ
キシダーゼを用いた場合の測定結果を示して、本発明の
詳細な説明する。
(1)ミクロペルオキシダーゼ及びペルオキシダーゼの
測定 ルミノール化学発光反応により、ミクロペルオキシダー
ゼ及びペルオキシダーゼの測定を実施例1及び比較例1
について行い、化学発光応答曲線について比較実験を行
った。第1図に実施例1により得られた化学発光応答曲
線及び第2図に比較例1により得られた化学発光応答曲
線を示した。
いずれも横軸は反応時間、縦軸は化学発光強度である。
第1図から明らかなように、ミクロペルオキシダーゼを
触媒に用いた場合、ルミノール化学発光反応は1分以内
に終了し、ミクロペルオキシダーゼ濃度が変化しても最
大化学発光強度を与える反応時間は一定である。しかし
ながら、第2図から明らかなように、ペルオキシダーゼ
をルミノール化学発光反応の触媒に用いた場合、化学発
光反応時間は大幅に増加し、また、最大化学発光強度を
あたえる反応時間はペルオキシダーゼの濃度によって変
化した。
(2)ミクロペルオキシダーゼおよびペルオキシダーゼ
検量線 種々の濃度のミクロペルオキシダーゼ及びペルオキシダ
ーゼの測定を実施例2及び比較例2について行い、検量
線を作成し、検出感度について比較実験を行った。第3
図に実施例2及び比較例2から得られた検量線を示した
。第3図において、検量線Aは実施例2、検量線Bは比
較例2の検量線である。横軸はミクロペルオキシダーゼ
及びペルオキシダーゼ濃度、縦軸は最大化学発光強度で
ある。
第3図から明らかなように、ミクロペルオキシダーゼの
定量下限濃度は1.0X10−”Mであり、一方、ペル
オキシダーゼの定量下限濃度は5.0X10””Mであ
る。したがって、ミクロペルオキシダーゼの定量下限濃
度はペルオキシダーゼの定量下11ff+1度の怪、す
なわちミクロペルオキシダーゼの検出感度はペルオキシ
ダーゼの検出感度と比較して2倍向上した。
以上の結論を要約すると、DNAの標識物質としてミク
ロペルオキシダーゼを用いてDNAを測定した方が、ペ
ルオキシダーゼを標識物質に用い、かつ、増感剤として
p−ヨードフェノールを使用してDNAを測定した場合
より、より高感度な測定が可能となる。また、ペルオキ
シダーゼの場合、ペルオキシダーゼ濃度により、最大化
学発光強度を示す反応時間が異なることがら、自動♂1
ノ定には適さない。
(3)DNAの測定 ミクロペルオキシダーゼをDNAに標識し、ドットード
ットハイブリゼイション法によりDNAの測定を行った
第4図に実施例3及び比較例3から得られた化学発光応
答曲線を示した。化学発光曲線Aは実施例3、化学発光
曲線Bは比較例3の化学発光応答曲線である。
第4図から明らかなように、ブランクの化学発光応答曲
線と比較して、ニトロセルロース上にDNA(10pg
)が存在すると、化学発光曲線は変化し、反応開始直後
にミクロペルオキシダーゼが触媒として作用した際のル
ミノール化学発光が発現する。この化学発光強度を利用
することにより、DNAの測定ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、ミクロペルオキシダーゼの化学発光応答曲線
を示し、第2図は、ペルオキシダーゼの化学発光応答曲
線を示し、第3図は、ミクロペルオキシダーゼ及びペル
オキシダーゼの量と化学発光強度との関係を示し、第4
図は、DNAを標識したミクロペルオキシダーゼの化学
発光応答曲線を示す。 第 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ミクロペルオキシダーゼで核酸を標識し、該標識物質を
    触媒として、過酸化水素とルミノールとを化学発光反応
    させ、該発光量を測定することを特徴とする核酸の定量
    法。
JP8098690A 1990-03-30 1990-03-30 核酸の定量法 Pending JPH03280898A (ja)

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