JPH06509417A - 多重検体の同時分析の方法と構成 - Google Patents

多重検体の同時分析の方法と構成

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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】 多重検体の同時分析の方法と購成 謝辞 本発明は一部、ナショナル・ハート・ラング・ブランド・インスティテユートか らの研究助成金、契約番号−HI3−6−7020によって助成された。米国政 府は本発明に権利を保(fする。
関連申請に対する相互参照 本出願は、1991年7月16[1に提出したUSSN番号07/731.03 9の一部継続出願であり、その開示は本願に編入、参照されている。
木を明は多重相補的結合部分を用いて生物学的試料中の多重検体の後続的検出に 使用する方法と装置に関する。本発明はヒトIgG、ヒト絨毛性性腺刺激ホルモ ン、及び組換えHIVgp41、組換えHIVp24、B型肝炎コア・タンパク 質ならびに組換えHTLVre−5に対する抗体の後続的検出によって例示され る。
発明の背策 インビトロ診断用薬業界は多重検体の後続的個別検出を提供する技術をめてきて いる。本願で用いられているように、“後続的−(contiguous)とい う語は、同し場所で同時に遂行される検定を指すもので、同時に行われるが必す し7も同一場所で行われない検定を指す″同時(ご (simultaneou S)という語に対立するものである。例えば、クラミジアと淋菌の感染はしばし ば女性に同時におこる。試す、1採集が問題となることがあるので、2つの病原 体を後続的に検出てきる単一検定であることが望ましい。別の例は、血中のHI V−1及びHIV−2抗体の同時検出に対する現今の関心である。後続的検定を 用いる場合、陽性の結果は、そのウィルスのどちら1つ、あるいは両方に対する 抗体のrj在を示唆するが、どちらの抗体が特異的に存在するかの決定を許容す るものではない。このような検定技法は、その診断有効性が同時、個別的検定よ りも幾分低いが、便利で費用効果のある手段となる。
多重検体の後続的、個別検定に対するもう一つの関心は、この様な技法を所謂パ ネル検定及びスクリーニング検定に用いることにある。パネル検定においては、 診断調査ドの!4えられた1つの試料に対して診断解釈のために多数の異なった 検定を同時に指令する。スクリーニング検定では、検査室は、試料がスクリーニ ング中の検体の1つ、あるいはそれ以上に対1.て陽性か否かを決定しようと努 力してすべての試料に対して同一セットの同時検定を行う。
後者の応用の一例は、血液銀行における血液のスクリーニングであり、そこでは 、すべてのユニットの献血はHIV、HBV、)ITLV及びHCVに対してス クリーニングされる。これらのいずれの状況においても、単一試薬で多重検体の 後続的、個別り)折を可能にする試薬技法は、費用と便宜の点で明らかに効果が ある。目ド、効果的なスクリーンあるいはパネルに対する必要性は、同時多重で あるが個別的な検定を予めプログラムされた試薬と試料操作系によって遂行する ロボットを用いてまかなオつれている。このような系は高価であり、信頼出来な いことかある。現在の出願に係る発明の後続的検定によって提供され得る潜在的 に有用なパネルの例は、血液銀行スクリーン、肝炎パネル、AIDSスクリーニ ング、受精(受胎)カバネル、甲状腺パネル、腫瘍マーカー、感染病、アレルギ ーパネル、貧血パネル、自家抗体パネル、微生物抗原あるいは抗体、殺虫剤検体 、免疫検定にかかる麻薬あるいは有毒化学検体を含む。
従って、医療診断家が多くの検体の後続的検定を行えるようにする能力を開発す ることは興味あることである。また、多重後続的分析を施行するための安価な装 置を開発することも興味がある。
関連文献 最近の総説が多重同時免疫検定に対する概念の技術的展開の歴史のあとをたどり 、 Immunochemica 5: No、 1、 1991)、これらの 罰ff、iiF u l w y l e rによって1976年にCoult er Incに:*渡7?・ 115−198は蛍光フローサイトメーターで測 定出来る種々のパラメターを論しCいる。Gosling、”A Decade  of Devel。
般を論(、゛〔いる。こねらの7υ法のあるものは、フローサイトメタ−で検出 出来る個別に確:、:!、 i+J能な免疫反応性のある微小球のサブ集団の使 用を含んでいる。関連米国特許にはUSPN4,499,052、USPN4. 526,276、USrN4.717.655が含まれる。フローサ−(1−メ タ−を用いる細抱の検出は、以下の本国特許、IJSPN4.988,619、 USPN4,987.086、USr’N4.859,584、USPN4,7 83.401、及びUSr’N4゜762.7n+に開示されている。
多重免疫反応性検体の同時確定は、捕捉マトリックスあるいは固[1が一般的に 既知の直径をt、1j一つ1a11小球である蛍光免疫検定(FIA)の使用を 採用する。例えば、直径10ミクロシの微小球を抗原Aて被覆することがてきる 。この被覆微小球を抗原Aに対する抗体を含む溶液にさらすと、これらの抗体は 彼■微小球に特異的に結合するであろう。次に、抗体Aに特異的に結合する蛍光 色素を含むわ(薬を如える。この様にして、抗体Aが試料中に存在する場合、蛍 光色素が今や特異的1〆L体抗ハ;紋1を介して微小球に結合しているような抗 体“サンドイッチ”が出来上がる。これは“抗体捕捉”FTへの1例である。こ のかわりに、微小球をある抗体でKiL、このようにして”抗原捕捉′免疫検定 において試料中にrr在する可能性のある抗原を選択的に捕捉することか出来る 。この様にして、直径10ミクロンの微小球のfイ効J光度か、とれたけ多くの 特異的抗16あるいは抗体か捕捉されるか、即ち、試Hl: (7(Eするかに よって決定される。
フローサイトメタ−は、拉rす・rズと蛍光強度を同時に決定するので、異なっ たサイズの微・J\球を異なった検体で袖覆し、即ち、1つの微小トドサイズ当 たり1つの免疫検定として、いくつかの異なった免疫検定を同−試t1につい一 〇後続的に行うことが出来る(前記Fu1wyler参照)。前記のM c H u g hは、“連間(ゲーティング:gating)”を採用した多重微小球 サイズの使用について諭し、二の方法による4種の検体の確認を証明している。
さらに、McHughは、市販の微小球の各サイズ範鴫における変動次第で9つ のゲートまで使用出来る可能性があると仮定している。前記Fu1wylerは 、非干渉の蛍光色素を含む微小球の採用して確認出来る検体数を倍増するのに用 いることができると仮定している。多重検体の後続個別的検出に対するこの技法 の適用は全て、採用した微小球のサイズの違いに基づいて1つの検体を他と区別 するフローサイトメトリーの使用に依r7シている。このようにして、分別され る異なった検体の数は、FAC3技術の粒子サイズ分離能力によって、及び、区 別出来る非干渉蛍光色素の数のみならず、正確なサイズに信頼出来るように調製 され得る異なったサイズの微小球の数によって決定される。
発明の開示 主題の発明は、多重個別リガンド1合体からなる試薬を用いて、1試料中の関口 ・のある多重検体を検出するための後続的検定遂行の必要を満たすものである。
各リガントl1体は、フローサイトメタ−において検出できる形状をした複数種 の固りOm体に(=t fiしたリガンドをaむ。各別個のリガンドが付着して いる固相の担体は各リガンドについて同しサイズのものか、あるいは異なったサ イズのものでもよい。各検体及びそのリガンドあるいはt[]補的結合部位は、 それぞれ、第一、第二の結合対メンバー(msbp)からなる。この方法は、試 薬を調製するために既知の比率の各リガンド複合体を結合し、一定時間、試薬を 試料とを特異的結合対が固相担体上に形成されるような条件下に接触させ、予め 選択した数の担体を検出し、関心のある特定の検体の存在を、個別のりガント+ X=体の各々に連結する特異的結合対の形成に関連づける諸段階からなっている 。特異的結合対は検出可能な標識によって見出だされる。主題の発明の方法は川 −試料について行われる可能性のある後続的分析の数を大いに拡張し、スクリー ン、パネル及びすべてのタイプの検査の組み合わせに個々に適用される。一般的 に、少なくとも5つの検体、さらに通常は3つから5つの個別の検体を、ビーズ サイズの変更あるいは多重蛍光物質及び検出器の使用のような識別手段を用いる ことなく単一検定で確認することが出来る。
得られたデータの解析方法は、前もって選択した相補的結合部位の比率のそれぞ れに対する標識の強度の関数として、予め決められた固相担体の数についてのデ ータを集める段階を含む。標識の相対的強度は試料中に関心のある検体の存在あ るいは非存在を示唆するのに用いることができる。
主題の発明の装置は、流体通路を流れる固相担体を含む試料由来の蛍光を検出す るためのものである。この装置は少なくとも1つの励起し得る蛍光色素を検出す るための手段、及び粒子の総数及び/又は固相担体のいくつかのサブ集団の夫々 に伴う総蛍光量を集計するための手段を有している。集積データを記録する手段 が提供されており、そのため、予め決められている数の固相担体に対して集計さ れた蛍光の相対強度は、前もって選ばれた結合部位の比率の各々に連携するもの である。この装置は粒子分析のための従来のフローサイトメタ−の代わりとなる ものであり、主題の応用と共に特異な適用も見出される。
図のlI’tlQtな説明 図1は、直径2.4及び10 ミクロンの3つの異なるサイズの微小球サブ集団 の側方拡散と前方拡散の合併集合を示す2バラメメータ郭プロツトあるいはゲー トのグラフ表示である。
図2は、図1に表示された3つの微小球集団の単一パラメータ前方光拡散のヒス トグラム表示である。
図3A(陰性ビーズ)及び3B(陽性ビーズ)は、フルオレセイン標識のヤギf (abl抗ヒトIgG(Fc特異的)(以下”F ITC−a I gG’と表 示)で染色した4ミクロン微小球のヒストグラムの表示である。
図4は、反応容器から流路に移動する個々の反応した粒子の組合わせにおける側 ノj拡散、前方拡散、及び蛍光、あるいはこれらの特徴の2つかそれ以上を検出 するためのサイトメーター装置の略図である。
図5は、反応容器から流路に移動する個々の反応した粒子の蛍光を検出して分析 するための70−装置の略図である。
図6は、ヒストグラム解析に対する段階的手段を示す工程経路である。
図7は、特定のヒストグラムの解析である。
具体的な実施例の概略説明 主題の発明の構成に基づき、特に生物学的試料を始めとする試料の中で関心のあ る複数検体の後続的な個別の検定を遂行するための手法および装置が提供されて いる。検体は抗原、抗体、核酸、付着体、炭水化物あるいはそれらの組合せのポ リペプチドであり得る。手法は、関心のある各検体に対する相補的結合部位の既 知の混合比率の利用に依存している。つまり、各検体とその相補的結合部位はそ れぞれ、特異的結合対(m s b p)の第一および第二のメンバーで構成さ れる。
各相補的結合部位は、試薬を生産するためのフローサイトメトリー技術により検 出可能な通常はミクロスフェアである固tn担体に付着している。検体の確認は 、を0補的結合部位が固定される固参〇担体のサイズやその他の物理的特長に依 存しない。従って、あらゆるt0補的結合部位は、同じ平均サイズの固相担体に 固定されることができる。ただし、希望に応じ、あるいは検出されるべき検体の 数が特に大きい場合など複数のサイズが使用されることができる。
主題の発明は、ミクロスフェア(微小球)サイズの区別に頼らずに複数検体の後 続的な個別の分析の遂行を可能にする。さらに、それは、以後説明する通り、従 来のFAC8の使用や、免疫反応性を持つミクロスフェアの使用などによって達 成されるよりも大きな数の検定の後続的遂行を可能にする。少なくとも4個、普 通は5〜6個、及びおそらく最大で15個までの検体が単一のミクロスフェアサ イズおよび(または)単一の蛍光色素を利用して、つまり検出器を利用すること なく、後続的に検定されることができる。複数のミクロスフェアサイズまたはそ の他の物理的検出器を加えること、あるいは追加の蛍光色素の使用は、後続的に 検定される検体の数を増やすために使用されることができる。このように、主題 の発明の手法は、単−試料上で遂行され、スクリーン、パネルおよびあらゆるタ イプの組合せのテストの中で特定のアプリケーションを発見することができる後 続的分析の数を大いに拡大する。この分野の技術を熟知した人々が承知している 技術と組合わされると、この申請されている方法は、最大15個の検体、かける 8サイズの検出器、かける3個の蛍光検出器、つまり360個の後続的検定を分 析する能力をqする。能力のより物理的な見積りは、8個の検体、かける5個の サイズの検出器、かける2個の蛍光検出器、つまり後続的に検定されるのは80 個の検体である。検体の最大数は、その装置に関連するコンピュータのソフトウ ェアによるデータの処理や保(jにより制限を受ける可能性がある。こうした制 限はソープトウエア内部でパラメータを変更することにより、また、記載されて いるよりも大きなデータ処理や保(i能力を備えるコンピュータを利用すること により克服されることができる。検体の最大数はまた、検体の試薬を最適化する ことにより克服されることができる交差反応、非特異結合及び干渉などの量によ っても制限されるITJ能性がある。
通常の検定の中て、FAC5または「フロー」′J5械の中のミクロスフェアに 対する免疫学的検定法の遂fiの結果は、以下の方法で解釈される。入射光の適 切な角度の先の散乱が、前傾(1)度の入射光の散乱に対してプロットされ、そ の結果が、図1に示された通りのミクロスフェアサイズの一連の派生的な機能で ある。この二つのパラメータ光か散乱プロファイルの中で、それぞれのプロファ イルの特定サイズのミクロスフェアの個体群を定義する。もう一つは、前傾傾斜 の光の散乱(FALS)が描かれる単独パラメータ・プロファイルの中でイベン トの数、すなわち光の通路を通過してきたそのサイズのミクロスフェアの数は、 図2に示される通り描かれる。これらのデータのコンピュータに補助された削減 は、特定サイズ範囲のミクロスフェアからのデータだけが眺められるように、す なイ)も特定のF A L S fdji値でのイベントの数だけが示されるよ うに、データをゲートするために使用されている。「ゲート」によって、データ の分析において特定サイズ圏のサイズのミクロスフェアの集団のみが考慮される ように意図されている。前記NlcHugheは、ミクロスフェア集団の十分な 分離がFALSのみを使い達成されていることを証明した。
6種サイズのミクロスフェアを使用して行われた検定からデータを分析する際、 前記ゲーティングの技術は、1度に1種類のミクロスフェアサイズ固定群に集中 するために使われる。この”連間(ゲーティング:gating)”内て、その サイズ圏のミクロスフェアの蛍光強度が免疫サンドイッチの中の検体の結合の度 合いにより決定される。これらのデータは図3に示される通り、ヒストグラムの 形態で出力される。ここで、イベントの数、すなわち光りの通路を通過するサイ ズ圏内のミクロスフェアの数は、ログスケール上のこれらのミクロスフェアの蛍 光強度に対し、描かれる。
例えば、試料が血清試料である場合、陽性血清は陰性血清よりもX軸上の右方向 に向けて比較的離れた位置にある「ピーク」を示す。ただし、ミクロスフェアに 対する蛍光色素で標識された第二抗体の非特異的結合により、陰性血清も歴然と したピークを持つ。ログスケールのX軸(蛍光強度)上のピークの位置は、゛平 均チャネル蛍光(mcf)”として報告されている。このように、ヒストグラム ピークのmcf値は反応度、すなわち検体の存在の尺度である。その中で検体は 、ヒストグラムが横たわる「ゲートJにより具体的に識別される。無論このゲー トは図1および2に示される通り、ミクロスフェアのサイズにより決定する。
ヒストグラムピーク下にある領域は、これまでは分析情報の伝達に利用されてい なかった。
その中で、あらかしめ選定された固Hのサイズのミクロスフェアに対し免疫学的 検定法を通じて各検体が検出され、またその中で、蛍光強度が断定されることが できる各ミクロスフェアサイズが電子的ゲートを決定するこの方法論を用い、複 数検体用の後続個別的免疫学的検定が1974年以来遂行されてきた。この手法 には、分解することができるゲートの数により、また、利用できるミクロスフェ アの種類により限度がある。Sc i I I i enら(B L OOD  73 : 2041〜204g、1989竿)は、4個の同時抗体捕獲検定を報 告している。
二点を指摘する必要がある。一つは、それによりこの分野の研究者がこれらの複 数ミクロスフェア試薬を適合させた標準的手法である。もう一つは、その中でゲ ートされたヒストグラムデータが報告される方法である。ゲートされたヒストグ ラムデータの場合(図3を参@)、Y軸は“相対的イベント数′と表示されるこ とが多い。寅際のY軸の値の列挙は“絶対的イベント数°として表現されること ができる。さらに、各す、イズのミクロスフェアの数が他の全てのサイズのもの と同しであるように複合試薬を混合することは標準的慣行である。すなわち、そ れらはほぼ同等の比率で混合される。あるいは、それらが異なる比率で混合され る場合は、有為性が実現しない。この慣行はまた、この技術の一定の特性を覆い 隠すことができるヒストグラム中のピークのサイズおよび形態の内部的な一貫性 を導く。
主題の1法において、ミクロスフェアの物理的特性や複数の蛍光色素使用に依存 することなく、複数検体のために後続的にスクリーンすることが可能である。
代わりに試料の中に検体のγj在の有無を確認することは、リガンド複合体の各 サブ個体群を既知の比率で含む混合体を調整することにより行われることができ る。
リガンド?jt合体は、生物学的試料における関心のある単独検体に特に結合す る能力を持つ相補的結合部位かそれに対して固定されているフローサイトメトリ ー技術により検出されることができる形態の固相担体の複数として定義されてい る。
つまり、この構成はフォトサイトメトリー技術による検出能力のある複数の個別 の試薬のi17合を構成する。全体の構成に占める各サブ個体群の比率が明らか でなければならない。なぜなら、後にそれが関心ある検体の識別に使用されるか らである。
一部、全体の組成が調整されると、次に特異的結合対が形成可能となるよう適切 な緩衝剤、温度、時間を用いる試料と統合される。特異的結合対は表示媒介物と 接触させられ、その後、あらかしめ確認されていた固相担体の数がフォトサイト メトリー技術を使い検出される。固相担体と関連する表示の相対的強度が回復さ れ、データが事象数対)I]対対表表示強度ヒストグラムとして描かれる。
次に、検定に使用されている試薬の各サブ集団の比率をベースとした試料中にγ f在する検体を識別するため、データが分析される。
時には結合部位の二、二種類のサブ集団の組合せも固有であり得るよう、特性を 利用することがa益である場合もある。例えば、仮に関心ある検体が3個である 場合、3個の固FTの非添加の相補的結合部位の比率は1・2ニアであり得る。
しし、例えば50 CI Oなとの特定数の同相担体が数えられ、次に、元々の 試薬に(T在する比率に基づく場合、3サブ集団と関連する固相担体の数は50 0.1000及び’350 C1てあろう。もし、これら全検体が試料に存在し ない場合、次に5 +〕(]0の固相担体の集団は、背景に蛍光を持つものとし て定義される。もし検体のうちの2つが試料にrT在する場合、また、元々の試 薬の組成の1096および2110iiてγf0:する結合部位により固定され ている場合、2つの集団は1つが70O6のいかなる検体も存在しないサブ集団 を代表し、また、合わせてもう1つが残りの2つの混合体の30%に相当するサ ブ集団を代表すると定義されることができる。2つの検体が異なる量で存在する 場合は、その後検出された表示の相対的強度に基づき、3つの別個の識別可能な サブ集団が観察される。これはさらに次のようにも説明することができる。
当発明の検定法は、I[1補的結合部位に対し結合する能力を持ついがなる検体 の検出にも使用することができる。
一般に、検体はポリペプチド、たんばく質、炭水化物、多糖類、核酸、濫用され る麻薬やそうした麻薬の代謝物質、あるいはそれらの組合せなどになる。この分 野に熟知した人々にとり、列挙された検体のタイプ用の検定法の方法論は既に知 られている。例えば、次のような参考文献をあげることができる。前記Fu1w ylerおよびMcHugh、5hap i roのPractical Fl ow CytometryCaiarog (Ismunochesical  reagenD 、Ry l a t tらの“全血液の免疫学的迅速検定シス テム” 、The Medical Journal orAustralla l 52 : 75〜77 (19qo軍)<交差結合フィブリン分解生成物、 肝炎表面抗原、HIV抗体、テオフィリンおよびジゴキシン)、Brinchm anら、“血液中のリンパ球の部分集合の免疫磁気学的な直接量化” 、ClI n、exp、1mmuno1..71 : 182〜186(1980年)(C D2、CD4、CD8、CD19細胞全体にある検体)、前記GoslingS Saundersらの“アクチノマイシンーDの濃度判定用のフローサイトメト リックの競争的結合の検定“Cytometory 11 : 311〜313 (1990年)(麻薬、DNA) 、Bangsの“ラテックスの凝固試験“A merican C11ncal Laboratory News Ed、、 (1988年)(検体リスト)、CuatrecasasのPNAS61 :  633 (1963年)(カップリングアフィニティ、アガロース)。
冶どの部分に関し当発明に基づき検出されたかまたは量が計られた検体は、でき れば少なくとも約5000を、より通常は少なくとも10,000の分子重量を 持つことが望ましい。関心のある多糖類は一般に約5000がら約5. 000 .0r)Oの分F量になる。より通常は、10.000から1. 000,00 0の分子量を持つ。検体が核酸の分子である場合、分子は一般に約12個のヌク レオチドから約2X106@のヌクレオチドの間にある。核酸の試料は、染色体 か細胞質、例えばプラスミド、ウィルス、合成物質およびそれらの類似物質、あ るいはメツセンジャーRNA、l−ランスファーRNA、あるいはリポソームR NAのようなRNA、ウィルス、およびそれらの類似物質であり得るDNAを含 むことができる。tli酸のシーケンスは形質転換された領域、規制的な領域、 イントロン、エキソン、および類似物などの上にある構造遺伝子を含むことがで きる。
本発明における検出もしくはjl量用の検体はまた、約5000未満の分子量を 11つこともてきる。5000未満の分子量を持つ適した液体の例には、小型の ポリクローナル、/j1型のポリペプチドホルモン、ステロイドホルモン、コレ ステロール、医薬品、麻薬および各種毒素などが含まれる。111補的結合部位 は、関心のある特定の検体に対する特異結合能力を持つ構成要素である。結合部 位と関心のある検体間の結合は、非共有結合であることが望ましい。適した結合 部位は、分析用の試寥1中の他の構成要素よりも検体の方により高い親和性と特 異性を持つことが望ましい。適する結合部位は、特に検体の一部分に特に効力の あるモノクローナル抗体であることが望ましい抗体や、例えば炭水化物の一部か ら成る検体のためのレシチンのように検体に自然に結合する結合たんばく質や、 検体が相補的リガンドて構成されている場合のリガンド受容体などを始めとする 様々な分子範鴫のものであり得る。結合部位の例の一部として、例えばマウス、 ラットあるいはヒトのように動物からのポリクローナルかは乳類からのモノクロ ーナルのいずれかである抗HBsAg抗体、ウィルスから精製されたか、あるい はDNA組み換え技術により(Uられたか、いずれかであるHIVgMl、コン カナヴアリレA、−′ヤクリン、およびヒトのTリンパ球からのCD4などが含 まれる。結合部位で構成される固+otq体を調整する技術は、この分野の研究 者にはかなり知られている。
参考文献は、前記Fu!wyler、前記5hapiro、前記SigmaCa ppel前記Rylattおよびその他、前記Brinchmanおよびその他 、前記Gosling、前記5aundersおよびその他、前記Bangs。
前記Cua t recasasなどであるが、以下の文献も参考にすることが できる。前記Can t a re roおよびその他の“The Adsor ptivecharacteristics of proteins for  polystyrene and their 51gn1ficance  in s。
1id−phase immunoassays”Analytical Bi ochem、、 105:375〜382(1980年)、Ho1odniyの −Detection and Quantification of hum an immunodeficiency virus RNA in pat ient serum by use of the polymerasec hain reaction”、J、Infectious Dis、、163 :862−866 (1991年)、Bangs LaboratoriesT echnical Reference No、21 ”Partiolesu sed in DNA probes”。これらの文献には、主題の発明におい て結合部位として使用される抗体もしくはモノクローナル抗体の産生方法が掲載 されている。例えば、米国特許第4.574.116号およびその中に引用され ている谷文献も参照できる。代案として、モノクローナル抗体および/または結 合用部分を市販されているものの中から人手することもできる。
検体が核酸である場合、結合部位はs 5DNA、RNAあるいはその他の天然 または合成の一本鎖の核酸を使用することができる。また代案として、結合部位 は抗体もしくは抗体に対し特に結合するDNA結合たんばく質のように、特定ヌ クレオチドのシーケンスを識別する非核酸分子であることもできる。
結合部位が核酸分子である場合、部位は通常少なくとも8個のヌクレオチドで構 成される。より通常は10個のヌクレオチドで構成され、望ましいのは少なくと も約12間のヌクレオチドで構成されることである。結合部位のサイズは、検体 の性質、試料中における検体の量、および検出工程で採用される各種条件により 様々である。結合部位における使用のための核酸シースケンスは、天然、合成も しくは、この分野で知られており、前記Ho1odniyや前記BangsLa boratories Technical Reference No。
21にも説明されているその他の手段から隔離することにより提供されることが できる。
試料は、以前の調整を条件にすることもてきる他、以前の処理を採用せずに利用 することもてきる。前記Ho1odniyを参照のこと。試料の調整は試料の特 性であり、免疫学的検定法(イムノアッセイ)の特性ではない。検定のためのプ ロトコルは、抗体と抗原の両方の後続的検出に合わせることができる。例えば、 あるミクロスフェアのサブ集団は抗原により覆われ、別の集団は、山羊、マウス 。
ラット、ラビットその他の動物種から得られた抗体で覆われている。
第2の試薬は、少なくとも二種類の蛍光表示済抗体を含んでいる。試料がヒトか ら得られたものである場合は、第二の試薬は抗体で覆われたミクロスフェアに固 定されている試料中の検体と選択的に結合する抗ヒト抗体を含む。第二試集中の 二つの抗体は、両者間に特在の典型的差があるため、相互に反応しない。表示さ れた抗体は、双方が余分に(T在している限り試薬中で特定比率を占める必要は ない。
その中て試f1中の検体が結合部位と結合できるような状況の下では、普通、以 前の試料調整は一切必要とされない。試料中の検体が結合部位と直接結合する能 力がない状況の下では、以前の調整が必要となる。例えば、検体が二本鎖の核酸 であり、結合部位が相補鎖をtνっでいる場合には、結合部位に混ぜる前に二本 鎖の分子を変性させるために、試穿1の処理が必要になる。変性は、試料を通常 約90”Cから約100℃までの高温に約3分から15分間さらすことにより、 もっとも容易に達成されることができる。試料のアルカリ溶液あるいはホルムア ミド濃縮液による処理や、あるいはこの分野で知られるその他の手順を利用する ことによっても、その池の変性手段を採用することができる。
固相担体は、できれば平均0.25ミクロンから約100ミクロンの直径を持つ ミクロスフェアの粒子−て構成されることが望ましい。おそらくコストが要素で あり、最も望ましいのは約2ミクロンから約15ミクロンの間である(小型ミク ロスフェアは大型ミクロスフェアより安い)。ミクロスフェアのサイズは、主題 の発明の実施にとり決定的ではない。固相担体用に適した素材には、ポリサッカ ライド、スチレンポリマー、ポリアクリレートなどのような自然や合成による有 機ポリマーや、ポリアクリルアミド、ヒドロキシエチル、ポリメタクリレート、 ガラス、セラミック、カーボン、ポリ塩化ビニルクロライド、タンパク、および それら同類のものが含まれる。スチレンポリマーには、ポリスチレン、芳香族部 分を含むポリマー、ナフタリンやアントラセンなどのようなより高い芳香性の化 合物を含む。 固相担体は、できればラテックス化合物で構成されることが望ま しい。この技術に通している人々に知られている固相担体の使用を示すものに、 例えば以下のような参考文献が挙げられる。Montagneおよびその他のP o1yacryiic m1crospheres as a 5olid p hase for m1croparticle enhanced neph el。
metric immunoassay″、J、Immunoassay、、1 2:165−183 (1991年)、Li5tおよびその他の“A Fluo rescence immunoassay for 5oluble ant igens employing flow cytometric dete ction”、C11nica Aota 120:171−179(1982 年)、5aundersおよびその他の“Amplified flow Cy t。
metric 5eparation−Free FluorescenceI mmunoassays″CI i n、Chem、31 : 2020−20 23(1986年)、Wflsonおよびその他の”A new m1cros phere−based immunof Iuorescence assa y using flow cytometry” J、Immuno、Met h、107 : 225−230 (1988年)相補的結合部位の固)■担体 への結合に続き、検定プロトコルの中で使用される組成が調製される。この組成 は、固相担体の典型的にミクロスフェアの形をとる複数のサブ集団を含む。この 組成を調製するために、いくつかある方法の中の一つの方法を用い、ミクロスフ ェアの数を数える必要がある。その幾つかの方法には次のようなものが含まれる 。顕微鏡とへモサイトメーターを使用する手を使って数える、通常は電気インピ ーダンスの変化を利用して粒子数を測定するための市販の粒子カウンターを使用 する、速度または量で較正されたフローサイトメーターを使用する、あるいはス ペクトロフォトメーター内で粒子により発生した光散乱の量を計るなどである。
様々な固相担体が機能化もしくは非機能化されることができ、できれば結合部位 に対する共有結合用に機能化されることが望ましい。結合させる要素がポリマー 素材である場合は、ポリマー表面の活性化やイムノグロブリン、グリコプロティ ン、サツカライドを含むrf機分子およびポリヌクレオチドなどの付加のための 技術における様々な手順が既に解明されている。以下の文献が参考となるであろ う。U、S、Patent Nos、4,419,444;4,775.619 ;3.956,219 ; 3,860,486、European Pate ntApplication No、84308143、I and 5cou ten W、H,(ed)、5olid Phase Biochemistr y。
Δnalytical and 5ynthetic Aspects(198 3年)、Wiley & 5ons、New York、14補的結合部位へ付 加するために、三機能性の有機結合グループを利用できる。タンパク化学の分野 でよく知られているそうしたグループの例として、グルタルアルデヒドのような ジアルデヒド、および1.6−ジアミツヘキサンのようなジアミンが含まれる。
そうしたa機結合グループは、できればt1補を防ぐことができるほど十分な大 きさを結合部位が持つ場へに使われることが望ましい。
検定用のプロトコルは、採用されるシステム、検定の感度、検定が実施される速 度、検体の性質、およびそれらの同類次第で、非常にまちまちであり得る。結合 部位と′:i、Iが結合を可能にするために適した条件の下で統合される。試薬 は、付随的に統合されるか、または連続的に加えられることができる。順位が連 続的である場合、試料を反応用に混合したもの、結合部位および緩衝剤は、混合 したものの洗浄や表示試薬の付加を行う前に、できればうないし90分の間、通 常は30分間、イシキュベートされる二きが望ましい。適した波長のエネルギー で蛍光色素を刺激する際、検出iiJ能な表示を提供する目的で蛍光色素表示が 一般的に使用されており、またそれは望ましい使用である。
試料内の検体の量は、次に検出可能な表示の量と、検体の既知の量の存在の中て し成された量とを比較することにより判断される。
典型的で望ましい方法で利用された蛍光色素は、光の吸収量(光学濃度)の変化 や、適切な波長のエネルギーで奢り激された時の検定媒体の放出を結果的にもた らず。望ましい蛍光色素には、フルオレセインイソシアネート、フィコエリスリ ン、デュオクローム、アロフィコシアニン、PEタンデム、ウルトラライト70 0およびテキサスレッドが含まれるが、但しそれらに限らない。また、これらは 市販されている。蛍光色素は一般に、蛍光分子対プロティン(P:)モル比率が 約1々I8で使用されている。より高いSN比を持つ蛍光色素を使用することに より、その他の蛍光色素が検定感度を高めるために使用されることができる。参 考文献は次の通り。前記5hapiro、Kronickら、”Immunoa ssay Technrc4ues with Fluorescent Ph ycobiliprot’ein conjugates″CI in、Che m、、29/9 :1582−1586 (1983年)、前記Cantere roら、前記GoSIingら”Automated FIuoreimmun oassayof Theophylline and Valproic A c1d by Flow−Injection ralysis with U se ofHPLCInstruments” Cl1n、Chem、、35: 469(1989年)、Godingの”Conjugation of an tibodies with Fluorocjromes;modifica ti。
本発明は、リン光、化学ルミネセンス、またはバイオルミネセンスなどの部位の ような蛍光色素よりもむしろ、光を放出するその他の部位の利用を意図している 。これらの光を放出する表示が染料として使用されており、派生装置に流体力学 応用制御技術装置や適切な電子とともに光検知器を採用するよう、レーザーは必 要とされていない。
試料は、固定されたt1補的結合部位の複数のサブ集団を既知の比率で含む混合 体と組み合わせられ、特殊結合部位が形成されるまで十分な時間をかけてインキ 二ヘートされる。本発明との関連で使用されることができる試料の量は、とりわ け検体の濃度、試料の性質、および検定の感度によって異なる。望ましい反応が 終了するまでに要する時間は、検定の詳細によって異なる場合がある。ハイブリ ダイゼーションつまり結合に要する時間は、試薬および検体の濃度や、シーケン スのli!s性によって、また、検定温度、溶媒、および塩分濃度によっても異 なる。
インキュベートの時間は温度、pH1イオン強度を始めとする多数の要素により 決定される。一般に、ポリペプチドの結合は、37℃で5分間のように短時間か ら、最長てし4℃で24時間を要するにとどまり得る。同様に核酸のハイブリダ イゼーションの場合は、同し物理的条件に依存するほか、核酸のGC含有率にも 依存する。通常の混成では42℃で2時間の短時間から最長でも42℃で48時 間までを要する。一般に、ハイブリダイゼーションは約0.15Mの塩化ナトリ ウム及び0.015Mのクエン酸ナトリウムの中で約20℃から50℃の温度で ・\イブリッド1:成を可能にするよう約30分から約18時間をかけて遂行さ れる。
DNAのハイブリダイゼーション技術は、以下を始めとする多くの文献で開示M illan Publishing Company、New York、p検 定媒体は、できれば燐酸、トリスあるいはそれらと同様の使いやすい緩衝剤によ り約6ないし9の範囲のpHて緩衝されることが望ましい。適切な緩衝剤を選定 する際の@要な要素は、緩衝剤が特異結合対の結合を妨げないことである。
検定は、)定している反応を妨げない温度であれば、いかなる適切な温度ても、 通帛20℃て、てきれば約40℃以下まで高めた温度で実行可能である。また、 この検定は通常、そしてできる限り大気圧のもとて実行する。
インキユベーシヨンの後、挿識付き試薬を加えて、インキュベーションは5〜9 0分間継続する。出来ることならば、既知濃度の検体による標皇液を準備して、 試料と比較するための標準として利用する。このような方法によって定量的測定 がなされる。フローサイトメトリーは、検体相補的結合部分複合体の生成を検知 し、追加的にその計量も行い、そのデータを試料内に在る関心のある検体の量の 検知と決定に関連づける。フローサイトメーター内の蛍光色素と結合した免疫反 応性の微小球の検定は、図4 (UKパテント 1561042参照)に描がれ ている在来型のフローサイトメーターを使用して決定することが可能である。そ の代替として、以下に述べるような変型フローサイトメーターを利用してもよい 。
多重検体の後続的検定を行う既(jの方法は、反射光の側面散乱および/又は前 方散乱、そして蛍光色素標識微小球から放射される光を同時に記録するフローサ イトメーターの能力に依存している。反射したレーザー光の前方散乱と側面散乱 の強度は、光路の中の粒子の大きさによって決定される。光路の右角度から放射 される蛍光の強度は、微小球の蛍光色素の量についての関数となる。フローサイ トメーターは、光路の中を一度に一回のみ微小球が通過するように仕向けるフル イディクスを取り込むようになっている。このようにして粒子の大きさと、それ に一致する蛍光が同時に決定される。
フローサイトメーターの決まりによりフロー微小球(流量微小球)的免疫検定( FMIA)は適切に作られた反応槽の中で行われる。反応した微小球はフローセ ルの中を通過するが、このフローセルは微小球がレーザー光の中を一度に一つの み通過するようにさせている。前方散乱光と側面散乱光の両者は二つの検知器に 集められる。光の中の粒子の大きさによって決定する前方および側面散乱光の強 度は、適当な電子機器を用いて記録され、後々の検定に利用するためにコンピュ ータに保存される。このレーザーはまた、とりわけ微小球と結合した蛍光色素を 励起する。放射光は最大正合の蛍光検知器のうちの一つと照合される。蛍光強度 は適切な電子機器に記録されて、将来の検定に活用される。
このようにして、微IJX球の大きさと蛍光の両方が記録される。蛍光強度は微 小球に関連した蛍光色素分子の数量によって決まるので、同相免疫検定は微小球 上で行われ、フローサイトメーターの中で検定されることとなるのである(Fu lwylej and McHugh、細胞生物学における方法、アカデミツク ・ブレス33号、1990年)。
前方散乱光および側面散乱光、ないしは前方散乱光のみは微小球の大きさを識別 するのに使用された。前方散乱光のみは、1ミクロン以下の違いを持つ粒子を識 別することが説明されている(Mcllugl+、I+w+gunoche*l ca Vol、5.1991) o従来すべてのFNllAは、前方散xL光と 側面散乱光の両者、ないしは前方散乱光のみに関連した蛍光検出を利用して行わ れてきた。
本発明をfll用する場合、従来のフローサイトメーターの代わりに図5に示さ れているような特別設J1のフローサイトメーターを使用する。というのも、微 小球の大きさに基づいた識別を行う必要がないからである。大きさの識別の必要 性がない限り蛍光のみを定量すればよくなるのである。本発明を利用する場合、 微小球サイズ集団を区別する必要な分析を実行するには、図5に示した機器が図 4に示した側面散乱検知器と適切な電子機器を含むように変更せねばならない。
図5に関しては、フローサイトメーターは以下のようなものとなる:FMIA( ないしはDNAプローブ核酸検定のような特定の結合検定)は、適切な反応槽( 4)の中で?Tわれ、反応微小球(8)はフローセル(3)を通過して廃棄漕( 5)に廃棄され、レーザー(2)は検定の中で用いられる難染性物質を励起する (化学ルミネセンスや燐光を使II+するならば、レーザーは不必要である)。
反応槽は試験管、微量滴定プレート、ないしはその他の容器でも構わない。レー ザーはアルゴン・レーザー、HeNeレーザー、ダイオード善レーザー、UVレ ーザー、アーク・レーザー、クリプトン・レーザー、または検定中に使用する特 定の色素を励起するのに適した波長をもつ光を放射するその他の光源ならば、い ずれても購わない。励起した形層によって放射される蛍光は一つ、ないしは多重 蛍光険相器(1)において、B’H6がなされる。事前選択されである強度と同 じ、ないし、はそれを超える蛍光事象の強度の発生は、適当な電子機器(6)に 記録されて、その強度の定量化に於ける場合と同様の検定に利用される。コンピ ュータ(7)でのデータ検定は有効なロジックを持ったソフトウェアによって行 われるか、またはマニュアル(手動)によって行われる。
内部制御として、第1番目の結合ベアに被覆されている微小球のサブ集団が試薬 混合に含まれている可能性があり、そこでは、この方法で検定されるべき試料の 中に、結合ペアの二番目のメンバーが遍在している。したがって陽性の反応生成 物か無いということは、当該方法が誤った使われ方をしたことを示しており、そ れ故に例えば、大容量の試料が手動、ないしは自動的方法で検定される場合の方 法再現性の制御としての役割を果たしているのである。このような遍在的検体の 例としては、免疫グロブリン、極度に保存されたゲノム、糖たんばく賀状酵素、 グリコーゲン、細胞膜の成分などがあるが、限定されているわけではない。
結合部分の多重サブ集団が対照試料(検体は存在しな(りと標識試薬を添加した 適切な検定培養液の中で結合している場合、あるいは標1が蛍光である場合、以 下のような試料の励起、蛍光活動のバックグラウンドでの計測が行われる場合も ある。大抵の場合、低レベルの蛍光は固体支持体に対する標識試薬の不特定結合 によって15られることかある。このバックグラウンドの蛍光は、受は入れ可能 というのではなく、試!−1には無いサブ集団検体を識別する方法を提供してく れる、という観点から望ましいものでもある。しかしながら、このバックグラウ ンド活動の基本的必要条件は、[1下注目している試料の中の検体の実在がもた らす活動と区別可能である、ということである。
本発明では、池の競合免疫検定やあらゆる種類の蛍光抑制検定における場合と同 様に、試t4中の検体の存在によって蛍光強度が減少する検定方法を考えている 。
これらの場合、ヒストグラムのピーク領域と陰性の試料に関連するピークの平均 チャンネル蛍光は試薬配合によって事前に定義されて、検体量の計算が可能とな る。
いいかえれば、事前定義閉域のピークの平均チャンネル蛍光は、そのピーク領域 に関係する試料内の検体量を直接定量するものとなる、ということである。
本発明は、データの検定にコンピュータを使用する。ここで使用されるソフトウ ェアは、蛍光強度に対する事象数をヒストグラムに対して問い合わせをし、事前 に定義した考えうるすべての組合せと最も良く適合するデータを決定する。同時 にこのソフトウェアは、ヒストグラム内に見られるピークのパターンをトレース し、ピークや低点やピークの前後あたりを識別して、蛍光強度×1から×2の領 域(事象数)、各ピークないしは多重ピークの組合せの計算ができるようにする 。
蛍光ヒストグラム内のデータの検定は、以下に述べるような体裁で段階的に行( 1)フローサイトメーターから得られる事象の蛍光強度をプロッティングすると ヒストグラムが作成される。段階1を参照のこと。
(2)5ポ・インドのガウス−スムージングを行えば、ヒストグラムが10倍ま てスムージングされる。段階2を参照のこと。
(3)トポグラフィ−についての大事な特性が識別される。低点(谷底)、ピー ク、そしてNljtjl部(平地)の始点や終点がスムージングされたヒストグ ラムに配置される(段階3を参照のこと)。一番低い帯は低点(谷底)を表して おり、その次に、¥にい帯はピークを表しており、その次に高い帯は平坦部の始 点を表しており、最も高い帯は平坦部(平地)の終点を表している。一つの領域 が、同時に低・′夫(谷底)であり、平坦部(NT2地)の始点や終点てもあり うる。
(4)段階3において識別された領域は、ピークを分離するマーカーを定義する のに用いられる。ひとつの低、「\には必ず一つのマーカーが割り当てられる。
平坦部の給入に平坦部の終点か続く場合には、二つの領域間の中はどに一つのマ ーカーが割り当てられる。一つの領域が同時に一つの低点であり、平坦部の始点 や終点である場へには、他の規制を適用してマーカーの割り当てを行うことにな っている。段階4を参照のこと。
(5)も【7g・要な場合、マーカーの調整を行う。マーカーとマーカーの間の 領域が保Hする45■象数が一定数以Fてあった時には、それを隣りに併合する 。もし、検定数を超えるピーク数があった場合は、既知のミクロフェア割合と実 U+のミクロフェア割合との間の最良一致点をえらるれような方法で、マーカー の削除作業を行・)二ととする。
もし、二つのピークが極端にオーバーラツプしている場合、ピーク・オーバーラ ツプ手続きによって二つのピークの割合を=1算し、よりよい精度を得られるよ うにする。(段階5を参照のこと) (6)当該ピークは、ピーク領域と既知の試薬割合に基づいた適切な検定に割り ごjてられる。マーカー間(ピーク間)の領域は、ピーク領域の実測割合と予想 されるミクロフェア割合との間の最良適合に基づいた検定に割り当てられる。ピ ークに対する考えつる全ての検定割り当ての評価が行われて、予想割合の合計が 決定される。各検体についての弔均チャンネル蛍光値が、段階6て示されている ような形でレポートされる。
ソフトウェアの主だったオペレーションについての概略的フローチャートを図6 に示しておいた。加えて、当ソフトウェアのソース・コードを付録Aとして添付 しである。
代替的方法として、市販のフローサイトメーターや粒子計量JIか生成するもの と同様に、プリントアウトしたヒストグラムを使用して、手作業でデータの検定 を行うことも可能である。
本発明では、当aす案による方法を実行するための試薬を含んだキットについて も考慮している。当キットは、−個の固体が支持する集団に通常結びつく、目下 話題になっている多重検体への各々の相補的結合部分の多重サブ集団の容器によ って構成されており、その中では、各々の検体と)■補的結合部分が第一番目と 第二番目の特定の結合ペア(msbp)から構成される。固体支持体に結びつく 場合、結合部分は個別の事前選択された割合の中に供給されるか、ないしは、事 前選択された割合の混合として供給されることとなる。加えて当キットは検出可 能の標識、とりわけ励起エネルギーへの照射に際して検出dJ能蛍光を放射する 蛍光色素がついた標識つき試薬の個別容器を含んでおり、そこでは既述の試薬は 既述の第一番[]、ないしは既述の第二番目のm5bpと結合することが可能で あると同時に、すべての特定結合ペアの生成を検知することも可能である。
結合部分が固定支持体に付着していない状態で供給される場合、そのキットには 、多重固定支持体が追加されるし、特別にそれらの固定支持体に結合部分を付着 させるための試薬(複数)が含まれる。特定の結合部分をキットの固定支持体に 付着する場合、結合部分の混合は、事前選択した一意の割合の中で生成され、目 下話題となっている望ましい試薬が検定されることとなる。
以下の語例は、あくまでも例として示すものであり、限定するためのものではな い。
Sigma Chemical Co、、あるいはMalllnckrodt、 lnc、 、またはFisher、Inc、 、などを含む色々なヘングー(を 者)から購入する標準的な実験用薬液は、緩衝液を作るのに使用する。
2〜lOミクロンの範囲の一定直径のポリスチレン・ミクロフェアを購入する場 合は、 Po1ysciences、Inc、、 5eradyn、 Inc、 、 Bangs 1.aboraLories、Inc、、@Flow Cyto*etry 5tandards Corp、 、およびDuke 5 cientific、 Inc、などの色々なペングーがある。
従来の抗体や抗原を含むポリスチレン・ミクロフェアを被覆するための精製タン パク質は、組み換えDNAや組織ホモジネートやウィルス性、ノくクチリア性な いしは細胞のライゼート、および尿、血漿、腹水などから得られる。多くの場合 これらはヘングーから直接購入することが可能である( rLinscottの 免疫学的・生物学的試薬名鑑」第6版、Williams D、 Lin5co tt、 1990−1991) o もしこれらの入子か困難である場合、研究 所内において従来の技術を使って精製することもてきる。?照: Cuatrc causas Ct ai、「アフィニティークロマトグラフィー(こよる選択 的エンザイム精製J Proc、 Nat、 Acad、 Sc1.61 :  638−[4(196g) : G。
ding、r蛍光色素への抗体結合、標準的方法の変法J J、 ll1la+ un、 Meth、 13: 215−226 (1976)。
アフでニティー精製抗免疫グロブリンG抗体標識付きフルオレセイン−イソチオ ンアネート(FITC)は、CalLag、Inc、 、Cappel、Inc 、 、およびTago。
Inc を含む何>Lかのヘングーから購入することができる。精製免疫グロブ リンに郊1するFITCの抗体精製と共合結合は、現行の技術を使用して行うこ とが可能である(「免疫学と免疫化学における方法J 、 Curtis^、  VllllamsとMerrl l IW 、 Chase編、Vol、I 、  pp、112o−187、1967、^cademic Press、 Ne w York) 。
ポリスチレンとポリエチレンの試験管は、Baxter、 Inc、、VνR, Inc、 、およびFisher、Inc、を含む何社かのヘングーからの購入 力呵能である。フィルター付きの微量滴定プレート、および真空濾過マニホルド は、警111ipore、 Inc、 、およびPa1l Rio Corp  Sなとから購入することが可能である。
のポリスチレン・ミクロフェアをタンパク質抗原で被覆することによって、免疫 反応ビーズ(IRB)を精製するCFulvyler & Mchugh、r細 胞生物学」、11^、Crissman and Z、Darzyr+ecki ewicz、 Vol、33. pp、613−619.1990) 、そし■ A (2)いろいろ異なっているIRBを、事前定義した割合で正確に混合する。使 用するその他のタイプのミクロフェアには、ポリアクリル・ミクロフェアがある (Montagne、 5upra ; rポリアクリルアミドとデキストラン ・ミクロフェア」。
Li5i et al、、5upra ) 。
(1,)IRB製造会社 ポリスチレン・ミクロフェアの懸濁液を貯蔵ビンから 取り出して、50倍を超える量の脱イオン水(dH,、O)の中で再懸濁する。
その後、濾過によって洗浄し、顕微鏡を通して直接に中で行うか、あるいは半自 動の粒子カウンターを用いてflST的に行うかのいずれかによって定量する。
ミクロフェアはその後、適切な緩衝液(例えば50畦のナトリウム・ホウ酸塩、 pH9,5)で再懸濁されて、ミクロフェアに対する適切な割合の濃度のタンパ ク質で培養する。培養時間、温度、およびミクロフェアのタンパク質に対する濃 度については経験的に決定すればよい。そのミクロフェアはその後、濾過によっ て未反応のタンパク質と分離され、洗浄されて貯蔵緩衝液の中で再懸濁される。
例えば、IRBは人体面n′Tの中の抗HIV gp41 1gGの検出に使用 される。
これらは以下の方法で生産されうる: 4ミクロンのミクロフェア(Po1ysciences、 Incから)は上記 のように洗浄し、5hMのナトリウム・ホウ酸塩緩衝液(pu 9.5)で濃度 4μg g+)41/107ミクロフエア/1で、4℃にて8時間、精製組み換 えDNA誘導gp41 (DuPont、 Inc、から)とともに培養する。
未反応のfJ14iの洗浄と分離ののち、4ミクロンのgp41 ミクロフェア を4℃にて、2 XlO7ミクロフェア/1の濃度て保存する。
(2)走化試薬の準備:特定結合ペアの1メンバーに付着したミクロフェアの貯 蔵懸濁液のおのおのの中にある粒子の濃度は、たとえば、血球計(ヘモサイトメ ーター)とか、コールタ−カウンターなとの粒子カウンターて:1測することが てきる。濃度のX+I4P+は、既知の貯蔵懸濁液の希釈液の濃度を計測するこ とによって、直接的ないしは間接的に;IMlすることができる。最終的な試薬 の中の特定IRBの望ましい濃度(定1いにもとづく適量は、そのおりに、貯蔵 懸濁液から得られ、等分割された他のIRFIと結合される。
111B検定: 血Inないしはその他の培地の中の検体の検知のために検定は、以下に述べる2 段階の手続きをふむのが一般的である。しかしながら、1段階の検定でも可能で あり、未発明は2段階の手続きに固執しているわけではないことに留意されたい 。
(1)スクリーニングされる培地とIRBの培養二ロ下話題の検体を潜在的に含 んでいる血清ないしはその他の培地で、とりわけ検体用の結合部分タイプの検定 の試料・プレバレージョンを伴っているもの、あるいは伴っていないものは、室 温状部で15分から60分間、適切な反応緩衝液(たとえばPBS)のなかで、 IRBと混合される。これは、ポリプロピレンの試験管、ないしは、96ウエル のマイクロリットル・プレートでフィルタの付いたもの、あるいは付いていない もの、によっておこなえばよい。培養時間が過ぎれば、ミクロフェアは、通常、 未反応の検体を分離し培地の不特定構成要素の結合を最小化する目的のために洗 浄される。ミクロフェアの洗浄は、遠心分離によるか、あるいはフィルター付き のマイクロリットル・プレートを使用するならば、真空ろ過による方法を採用す る。
(2) FITCtI[:Rタンパク質への反応二目下の検体が人体血清中の免 疫グロブリン抗体であるならば、上記のミクロフェアはFITCtl識抗ヒト免 疫グロブリンを含む緩衝液の中で懸濁される。もしそれらの検体が人体面〆^中 の他のタンパク質であったり、その他の培地である場合、使用されているFIT C標識は、とりわけタンパク質検体に反応するIgG抗体と結合したり、競合的 に被覆されたミクロフェアに結合する池の特定結合部分、ないしは非競合的に被 覆されたミクロフェアと非結合となる検体に結びつく池の特定結合部分とカノブ ソリングする蛍光色素に結合するFITCOnA体である。こののちミクロフェ アは、室温にて15〜60分追加的に培養し、洗浄し、図4で述べるタイプのフ ローサイトメーターでの分析に備えて、緩衝液で再度懸濁する。
データの分析 データの分析は、ヘクトン・ディノキンソン・FAC3canなどのフローサイ トメーターを(り用して以下の方法て行う: (1)フローサイトメーターの中に試料を差し込み、適当な事象数(いいかえれ ば、選択された閾値[シきいmlを越える粒子数)のカウントを行う。たとえば 、4000事象がカウントされる。カウントされる事象数は、おのおのの検定の 範囲に含まれる特定結合ベアをともなう個別のサブ集団の数と割合によって決ま る。事象は、前方散乱、側面散乱、又は、適切な閾値を越える蛍光によってトリ ガされる。
たとえば、前方散乱の閾値を、Oから1024までのチャンネルのスケール上で 、348のチャンネルに設定すると、その必要がある場合は、2ミクロンのサイ ズ以下の粒子を除去することができる。
(2)コンピュータは、前方散乱(P!licまたはFAC3) 、側面散乱( SSC) 、あるいは蛍光1(FLI)などの事前選択されたパラメーターのお のおのに対応する個々の粒子についてのデータを集める。
(3)そのデータは、X軸上にあられれる個々の蛍光チャンネルに対応する事象 数がY軸上でレポートされると体裁の蛍光ヒストグラムの形で出力するべく構成 される。
(4)おのおののピーク領域を分離し計算するために、適切なマーカーを蛍光チ ャンネルに設定する。おのおののピークの当該領域、および、その平均チャンネ ル蛍光(MCF)は検査される試料の診断となる。
4ミクロンの直径のミクロフェアを使って試薬が準備されたが、そのなかでは、 組換11TV抗原gp41、ないしは、親和性精製ヤギ抗ヒトIgGのいずれか でミクロフェアが被覆されていt;。排他的に、これらの被覆ミクロフェアのい ずれか、ないしは双方を含んだ試薬は、それぞれ、GP4+に被覆されているミ クロフェアが、試薬中の全ミクロフェア数の(f順上の誤差を見込んだとして) 100%、89%、79%、68%、58%、48%、38%、2鯖、19%、 9%および0%の割合を構成しており、IgG抗体によって1ffltlされて いるミクロフェアは、(手順上の誤差を見込んだとして)0% 、11% 、2 1% 、32%、42% 、52% 、62% 、72%、111% 、 91 %および100%の割合をなしている、という形て走化的に混ぜあわされる。1 1個の電比的試薬のそれぞれは、エリザ検査法によってIgGおよびgp41抗 体の両者に対して陽性となることが知られている人体面l^に接触させて、室温 で40分間培養する。洗浄ののち、フルオレセイン(FITC) ?ji合抗ヒ トIgG抗体(0,007[を關g/II、分子比F:P5)を含む二番[1の ;X、薬が反応槽に添加され、室温で20分間培養された。洗浄ののち、反応し たミクロフェアに関係するFTTCQが、図4で示すタイプのベクトン・ディケ ンノン・FAC8canフローサイトメーターに反応混液を入れることによって 分析される。二のフローサイトメーター では、前方散乱でトリガーすることに よって4000件の事象か#積され、個々の事象の蛍光強度はコンピュータのメ モリー内に保nシ己録された。
これらのデータは分析かおこなわれ、事象数(Y軸)に対する蛍光強度のログ( x輔)という形のヒストグラムとして出力された。総数4000の事象は、前方 散乱!・リガによって111られた。これらの条件下で、一つないしは二つのヒ ストグラムのピークは、試薬が、おのおの一つないしは二つの種類のミクロフェ アを含んでいるかと−)かによって実測された。これらのピークは、予想されよ うに、IgG及びgp41抗体の両前、(換言すれば、2つのオーバーラツプし ないピーク)に対して陽性の血清に向けて実測された。ピーク領域は、ピークと ピーク間にマーカーを配置し、マーカーのいずれかの側の事象数を記録すること によって、手動で計pされた。それらのピークには異なった領域があることが実 測され、ピークの平均チャ、ネル蛍光は安定していた。このようにしてfl?+ 定されたピークの大きさは、試薬中のミクロフェアの電比にしたがって予測され たように、以下に挙げるような実験中の」差を見込んだとして、区々であった。
ここでのピーク領域は、得られた事象数の・ζ−セ、チー7゛の形でピーク内の 1象数を表現している:すなわち、ピーク^は、それぞれ、得られた事象総計の 100%、784%、76.9%、62.1%、493% 、39.3〜.31 5〜.25.7%、19.7%、11.0%および0.8%からなっており、こ れらのペーセシテ−7゛は、上述した最初の方のgp4tに被覆されたミクロフ ェア向IFの試薬ミクロフェアのベーセンテージと、992%の相関係数でt目 間している。
い−)ぼう、ピークBは、それぞれ0%、170%、280%、33.7%、4 5.7%、50.8%、606%、6[i、5%、72.5% 、 81.6% および90.5%、となっていて、これらのバーセ;ネー2.は、上述した二番 [1の方のIgGに被覆されたミクロフェア向けの試薬ミクロフェアのバーセ; チー、と998Xの)目間係数でt目間している。両者の間の条目違は、ミクロ フェア試薬の計算、計量および混合に際しての誤差に起因すると考えられる。
上述した方法を用いることによって、ヒストグラム内の陽性のピークの蛍光強度 は、成る陽性の血l^と他の血清では異なっている可能性があることが実測され た。蛍光強度は、抗体力価の係数であると言われている。旧v gp41抗体に 対して陽性であることが知られている血清は、既知の陰性の血清を使用して、連 続的に、1倍、2倍、4倍、8倍、そして64倍に希釈される。これらの希釈血 清の区画は、おのおの、80.7%、et、t%、41.1%および20.7% のじp41被覆の4ミクロン・ミクロフェアを含む4つの試薬のうちの一つと個 別に接触する。これらの実験では、上に挙げた希釈因子を用いることによって、 蛍光強度がおのおの、890から763から[i13から458から102へと 減少するにつれて希釈が増加すると、ヒスログラムのピークがX軸上を左方向に 移動するのが実測された。これらのピークの集団における蛍光強度にはかかわり なく、獲得した事象総数の%として表現されるピーク領域は、上にリストしたg p41被覆ミクロフエアの電比に関しては、75.1% 。
577%、405%および22.1%であると実測された。
例3 (1)オーバーラツプしているピークの領域総数は、その蛍光がヒストグラムの 結合ピークの一因となる試薬ミクロフェアの電比によって決まる。
(2)非特定結合、言い換えれば陰性から生じるひとつのヒストグラム・ピーク の領域は、試薬の中の各々のミクロフェアの電比によって決まる。
上述の方法を使用することによって、それぞれが一つの異なった抗体に対して陽 性となる2つの血清のヒストグラム・ピークが、同一かまたはほとんど同じ蛍光 強度値を示すということが実測された。したがって、2つの検体に対して陽性と なる血清は一個のピーク(言い換えれば、一つのオーバーラツプするピーク、又 は部分的にオーバーラツプするピーク)を示すという可能性がある。IgG抗体 、又は1ITV抗原gl)24によって波工される4ミクロンの直径のミクロフ ェアを含む走化的ミクロフェア試薬が準備された。試薬の第一番目のセットは、 20%のp241fflIREクロー7エアを含むものがI?備され、その中て のgp41ないしはIgG抗体のいずれかによって被覆されたミクロフェアの電 比は80%(手順上での誤差を見込んで〉であった。これらの2つの試薬は、お のおのが、gp41抗体やIgGに対しては陽性となるが、p24抗体に対して は陰性となる血清と接触させた。この第一番目の例では、2一つのピークは、2 つのヒストグラムのおのおので実n1された。つまり、一方は領域23%のヒス トグラムの左側の領FA(■cr372)で、陰性のp24抗体合成を示し−C おり、もう一つはずっと右側である。これらの中で一番右側のピーク(群)は、 そのおのおのが総討Ul 11象数の76%の領域を有しており、両方がおのお の、824と628の平均チャンネル蛍光値を提示し、オーバーラツプしている ピーク群は、gp41およびIgG抗体によって被覆されているミクロフェアの 両方ともが試薬の中に含まれていたことを示している。
二番目の試薬セットは、+124 ミクロフェアの電比が全体の17.7%(手 順上での誤差を見込んで)となるもので準備された。この試薬セットで、gp4 1又はIgG抗体によって被覆されるミクロフェアは、両方とも、ミクロフェア 総数82.3%を形成するべく金工1されたか、そのおのおのは、0%から82 .3%までの異なった量で相互に合=1された、おのおの違ったIgGおよびg l+41抗体の電比を持つ5つの試薬セットを作った。これらの試薬は、p24 抗体に陰性となり、IgGおよびg1141抗体には陽性となる血清に接触させ られ、そのうち、IgGやgp41から出たピークはオーバーラツプするものと T−11された。これらの5つのケースのおのおのにおいて実測されたパターン は、平均llCr値366の一番左側のピークと、血清に対して陰性となるp2 4抗体のステータスを示す総事象の236%の平均領域を示した。二番目として 、右側にある平均mcf値62[の単独ピークは、それら5つのケース全体が、 個々のミクロフェア電比にはかかわり無< 、gp41抗体とIgGの組み合わ せについての一貫した合計を示す764%の平均領域を持つことが実測された。
5組の3ミクロフエア試薬の別のセットの準備が行われ、その中で、1124被 iミクロフエアの電比は77.6%となっており、gp41とIgG抗体被覆ミ クロフェアには全体で22.4%(平均で、手順上の誤差を見込んで)となるま で色々と1目互的に合計された。これらの5組の試薬が上に述べた同一の血清と 接触したところでは、左側のピークが総事象の795%の領域を保aしたことや 、右側やgp41抗体とIgGの陽性のピークか総事象の20.5%の平均領域 を保有したことを除外すれば、上でレボートシたようなパターンが実測された。
血液銀行の伝染性疾患スクリーニングなどの例のように多種多様な抗体に対(7 、血清が陽性反応を示す可能性があるということは、すてに知られている。陽性 ヒストグラムのピークに関するMCF(単球走化因子)はここの抗体力価により 異なるので、ここに記載した免疫反応ミクロスフェア検定法を使用する際には、 多数の陽性反応ピークが重なり合う可能性がある。個別の検体を行うためには、 可能性のある重なり合うピークのすべての組合せがヒストグラム上でそれぞれ固 有の領域を占めるような方法で、比例反応を調整する必要がある。
mi=ミニクロスフェアブ集団をそれぞれ別々に調整、カウントした後に、これ らを多重サブ集団試薬中に組合せ、ここでミクロスフェア数による各サブ集団の 相対的比率は、独特デザインによる。サブ集団の比率が1 :2:3: (1B 、[1796: 33.33%: 5096)であるような3要素試薬を調整し て、記載されている3種類の標的検体の最初の二つに対して陽性反応を示すよう な未知の試料と反応するなら、明確な結果が得られないであろう。
陽性反応のピークに関するMCF値が侶然同しか、またはほぼ同じ、即ち重なり 合っているピークであるならば、それぞれが検体の対象となった事象の総数の5 006から成る同しサイズの二つのピークがヒストグラムに表示されるであろう 。
これら二つのピークのうちの一つはヒストグラムの左手側の領域、すなわち陰性 反応領域に表示され、もう一つは右手側の領域、すなわち陽性反応領域に表示さ れる。このような結果のパターンからでは、記載されている第一と第二の検体の 両方に試料が陽性反応を示しているのか、あるいは三番目の検体だけに陽性反応 を示しているのかを識別することはできない。ただし、比率が1:2:4(12 ,28?6.28.57%、57.14%)となるよう試薬をデザインすれば、 調整されたヒストグラムに対し個別の解釈を行うことができる。ここに記載され ている最初の二つの検体に対して陽性反応を示し、ピークが重なり合っている試 料では、42.8506の右手側、陽性反応ピーク領域と5714%の左手側、 陰性反応ピーク領域を示し、42.8596は単に14.2890と28.57 %の合ま1値であるので、それぞれの検体を正確かつ明確に識別する。本例では 、固有の比率を存する結合試薬のデザインの必要性とその利用法について実証す る。
二のような比率の基本的特性は、各比率または比率の組合せが他の想定し得るす べての比率または比率の組合せとは異なっているという点にある。1:2の比率 で組み合わされた二つのディテクターのサブ集団を含む試薬が、1:2:4の比 率の3要素試薬や1:2・4:8の比率の4要素試薬の場合と同様に、そのよう な特性をかすてあろう。一般的事例では、サブ集団におけるミクロスフェアの数 が以後のサブ集団のミクロスフェアの数の二倍となるような多重サブ集団試薬は 、所望の固ff!、:l特性を示すてあろう。n:2n:4n:8n=:2”’ −1) 口のアルゴリズムは、同じ直径をもつ被覆ミクロスフェアから成るm個 のサブ集団を含む試薬の調整に利用でき、nは任意の数を表す。
試薬の数が少ない場合には、上記の倍加アルゴリズムにおける比率以外の比率で も十分である。たとえば、2要素試薬では1:1以外の1=3や1:5のような 任會のミクロスフェアサブ集団でも有効である。これは、可能な算術和が一つし かないためである。
同様に、3要素試藁の場合には、13:5や1:9:15のような別の比率も有 効である。
しかし、サブ集団の数が増加するにつれ、固a非集計比率の特性を表す固有アル ゴリズムの数かI%ii’J)する。複数のサブ集団から成る試薬のデザインと 調整に用いる潜在的アルゴリズムのどれを利用するかについての選択が事実上問 題となるが、これは懸案の検定に関する個々の必要条件に左右される。
上記のミクロスフェアサブ集団面付比率に関する論理は、平均直径が同しミクロ スフェアから成るm個のサブ集団にも適用される。したがって、多数の個別の後 続的検定がiiJ能である。t:たしこの場合、使用するミクロスフェアのサイ ズは1種類とする。さらに、平均直径が異なるミクロスフェアから成る二つある いはそれ以上のサブ集団を用いた、このような一般的タイプの試薬の調整が可能 である。二の場合、固a集計アルゴリズムはミクロスフェア・サイズの異なる集 団のそれぞれに灯し、他の集団とは関係なく適用される。たとえば、直径4ミク ロンのミクロスフェアから成る比率1:3:5の3要素試薬を、直径10ミクロ ンのミクロスフェアから成る比率1:2:4:8の4要素試薬と組合せ、7種類 の個別の検体の後続検体に、7要素試薬を構成することができる。直径4ミクロ ンのミクロスフェアと直径10ミクロンのミクロスフェアを異なるゲートで検体 できるようフローサイトメーターを適切に調整すれば、重なり合ったピークの固 a比率特性と算術和特性を各ゲートで保持することができる。
試薬が工夫される。ここで、非個別的解析が行われるようにミクロスフェアの比 率は個別には判定されない。ここで、一つ又はそれ以上の検体クラスの存在は判 定されるが、個々の検体は識別できない。試薬は、一部の検体に関する個別的検 体およびその他の検体に関する。非個別的検体を行えるよう構成することもでき る。特に、被覆の異なるミクロスフェアのサブ集団を含む単一サイズのミクロス フェアを使用して試薬を調整する。l:1:1:lの比率の試薬を調整するとき には、ミクロスフェアからなるサブ集団のそれぞれを等量結合する。このような 非固有比率の試薬が、標的検体の一つまたはそれ以上で陽性反応を示す試料と接 触すると、一つまたはそれ以上のピークがヒストグラムの右手側すなわち陽性反 応側に出現する。標的検体が試料中にどれたけ存在するか、および表示されるピ ークの各MCF値により、幾つかの可能なヒストグラム・パターンがこのような 状況のもとで出現する。いずれの場合も、単一の非結合ピークの存在は、どの検 体が存在するかを提示できない。これは、各個別検体のピーク領域が同じだから である。
例えば、4要素非固有試薬(1:l:1:1 )では各ピークの領域は総事象数 の25%の領域に相当する。ピークが重なりあい、それら重なりあった領域が5 0%、75%等になるような場合には、標的検体のなかの1つ、2つまたは3つ のどれが存在しているかが提示されるが、それが実際にどれであるかについては 提示されない。
したがってヒストグラムの右手側に表示れるピークの数と領域を使用して、一般 的には標的検体の有無と存在する検体の数とを判定することができる。標的検体 タイプが100%荏在するときたけ、標的陽性反応検体を無条件で識別すること ができる。これは、すべてが存在している、すなわち個別ピークまたは重なりあ ったピークとしてヒストグラム領域の100%がヒストグラムの右手側に表示さ れるためである。
したがって、記載したような非固白比率の試薬を、個々の検体の識別が陽性反応 を示す試料すなわちクラス別陽性反応スクリーンの単純な識別はど重要でないよ うなスクリーニング検定として、採用することが有効である。この場合、1:l :l・1の試薬を特に1F確に調整する必要はない。例えば、1:1.2:1. 1:1.25のような比率でも十分である。回帰に、各サブ集団内のミクロスフ ェア数が、例え正確に分からなくてもほぼ似通っていれば十分である。この種の 試薬を使用した場合、重線なグループ陽性反応結果だけが得られる。ピーク領域 の観察によりいくつの検体が陽性反応を示したかを判断するのは、ヒストグラム 領域の100%が右手側にある場合を除き不可能である。
検体が特定のミクロスフェアによって検出されるよう同じ陽性反応を示す試料と 接触させたミクロスフェアのMCP値は、検体に陰性反応を示す試料のMCP値 より高くなる。ヒストグラムの陽性反応領域におけるピークの検出は、特定の陽 性反応検体の存在を表わすものである。陽性反応領域におけるより大きなピーク は、検体数のより大きな数を表わす。
IgG抗体、組み換えIIIV p24抗原(p24)、組み換えIIIV抗原 gp41(gp41)またはウシ血清アルブミンに添加したIIcV−333( NCV)を被覆した、実質的に比率の等しい直径4ミクロンのミクロスフェアを 含む試薬を調整した。
以Fの表に示されているように、各Fli検体に対し陽性反応を示す血清にこの 試薬を接触させ、FTTC−algGで染色した。550チヤンネルの蛍光に切 断マーカーを入れることによって結果を検定した。550以下の平均チャンネル 蛍光(MCP)値のピークは、陰性反応を示すと考えられ、また550以上のM CP値のピークは、陽性反応を示すと考えられた。
烈立 必ずしもすべてのミクロスフェアのサイズが同じでないような比例試薬を調整す る。使用した異なるサイズのミクロスフェアすべてが事象としてカウントされる よう、前進スキャソタ・トリガを設定する。このような不均一比例試薬は、上記 例1〜例5て説明l、た特徴と同じ特徴を示す。
例えば、直径がそれぞれ2ミクロン、4ミクロン、10ミクロンのミクロスフェ アを含む試薬を調整すると二ができる。この場合、3検体多重免疫検体を行える よう凸集団に冗なる被覆をし1.1・2・4の比率で組合わせる。直径が等しい がまたは2ミクロンより大きいすへてのミクロスフェアの事象が同じヒストグラ ムに記録されるよう、反応1、た試薬をゲート制御しないフローザイトメータま たはゲート制御付き一アローサイトメ=りで検体した場合、ピーク領域は予測さ れている相対的値すなわち143%、286%、および57.1%を示すてあろ う。
2つまたはそれ以↓、のサイズ・クラスのミクロスフェアが混在する比例試薬を 調製する。δミクロスフェア・サイズ・クラスを、上記のように被覆し、事前に 決定されている比率に基づいて混合した。次に、各比率にしたがって混合した被 覆ミクロスフェア・サイズ−クラスを追加して、δ種ミクロスフェアφサイズの サブ集団を含む試薬を調製する。前に説明したように、図4に例示したタイプの 装置内で検定と検体を行う。たたし、δミクロスフェア・サイズ・サブクラスの ヒストグラムは、Fulνylcr、Mclluge、他が諭している「ゲーテ ィング法」を使用して検体する。ヒストゲラムを個別に検体すると、上記の例! −5に示されているような固aのピーク領域分111が明らかとなる。したがっ て、多数の個別的検定をある一つのミクロスフェア・サイズて実行し、後続的に 第二の一連の検定を第二のミクロスフェア・サイズて1テう。以後このように検 定を継続する。
たとえば、比旧714の直径4ミクロンの3要素ミクロスフエアの試薬を比率3 4の直径10Eクロシの2要素ミクロスフエア試藁と組み合わせて、5要素免疫 検定を構成した。特に、直径4ミクロンのミクロスフェアをIICV抗原、II TLV 抗原またはIIIVgp41抗原のどれかで被覆し、これらのミクロス フェア試料を組み合わせて、これらのサブ集団がそれぞれ19.2%、27.8 %および53%となるような試薬を調製した。直径10ミクロンのミクロスフェ アをIgG抗体または旧Vp24抗体で被覆し組み合わせて、それぞれ42.7 %と57.3%の試薬を実現した。
次に、この混合試薬を標的検体の1つまたはそれ以上で陽性反応を示す各種血清 に作用させた。5マイクロリツトルの血清を総数的200,000個のミクロス フェアを含む200マイクロリツトルの試薬に接触させたが、その内訳は、直径 4ミクロンのミクロスフェアが140.000個、直径10ミクロンのミクロス フェアが80,000個であった。第一の反応は、マイクロタイターインキュベ ート槽内の周囲温度下で約40分間道行した。第一のインキュベート後数回、緩 衝液で槽を洗浄し真空状部ですすいだ。FITCのラベルの付いたヤギの抗ヒト IgG抗体を含む第二の試薬を添加し、前記のように周囲温度下で約20分間道 行させ、すすいだ。ミクロスフェアを200マイクロリツター中に再度懸濁し、 PAC9canフローサイトメーターに注入した。フロー細胞中を流れる直径4 ミクロンのミクロスフェアと直径10ミクロンのミクロスフェアのヒストグラム を個別に検体するため、前進スキャッタでトリガするようサイトメーターを設定 した。合計10,000の事象が記録された。
たとえば、Ig6.HIV gp41抗体とIIIV p24抗体に対し陽性反 応を示すが、IITLV抗体とIIcV抗体に対しては陰性反応を示す血清に関 する検体結果は、以下のとおりである。4ミクロンのゲートを表現するヒストラ グラムには、合計6597件の事象が含まれ、3つのピークが解明された。これ らのピークのMCP値は、290 、419および709で、各領域にはそれぞ れ1355.1626、および361Bの事象が含まれている。10ミクロンの ゲートを表現するヒストグラムには、合計2504の事象が含まれ、1つのピー クが解明された。このピークのMCP値は783で、領域内の事象は2504件 である。4ミクロンノゲートでは、MCP値の小さい順(290,419,70 9)l:3つのピークが、それぞれ20.5%(1355/6597)、24. 6%(162B/6597)および54.8%(3616/6597)の相対的 領域(事象内のピーク領域/全ヒストグラム領域)を占めている。これらの相対 的領域は、IIVC、HTLVおよび旧V gp41の各直径4ミクロンのサブ 集団比率(19%、27%および53%)と相間関係があるので、このように識 別した。
IIcV抗体のMCF値290とIITLV抗体のMCP値419はともに、事 前に決められたカットオフ値以下であったので、これら2つの検体に対して試料 は妥当な陰性反応を示した。MCF値が709のIIIV gp41として識別 されている第三のそして最大のピークは、この抗体のカットオフMCI’値を完 全に上回っていたので、試料はl!TV gp4を抗体に対し陽性反応を示して いると判定した。
10ミクロンのゲートでは、783の高いMCF値を有する、1つのピークの1 00%の相対的領域で、IgGとIIIV p24抗体の両方の陽性反応が現わ れた。このピークは、直径10ミクロンの試薬内の両方のミクロスフェアサブ集 団で構成された多重ピークである。
ここに記述したミクロスフェア・サイズが2タイプの5要素試薬を使用してゲー ト付き検定を行うことにより、IgG陽性、IITV gp41抗体陽性、II IV gp24抗体陽性、IICV抗体陰性およびHTLV抗体陰性として適正 に識別することができた。
第二の例ては、IIIvgp41、IITV p24およびIITLVに対し陰 性反応を示す血清を除く、IGGと)ICVとに対し陽性反応を示す血清の検定 結果は、以下のとおりであった。4ミクロンのゲートを表現しているヒストグラ ムには、合H7451件の事象が含まれ、3つのピークが解明された。これらの ピークのMCF値は、27g 、57B、および797て、領域内事象件数はそ れぞれ3723.2191、および1537であった。直径10ミクロンのミク ロスフェアを表現するヒストグラムには、合計1894件の事象が含まれ、2つ のピークが解明された。これらのピークのMCF値は592および762て、領 域内事象件数はそれぞれ1040および854てあった。
4ミクロンのゲートでは、MCF値の小さい順(287,587および797) に3つのピークがそれぞれ50%、294%および20.6%の相対的領域を占 めている。これらの相対的領域は、tllV gp41.1汀LVおよびIIC Vの4ミクロンのサブ集団比率(デザインされた試薬で53%、27.8%およ び19.2%)と相関関係がある。4ミクロンのゲートにおけるIICVピーク (最小のピーク)のMCF値たけが、試料を陽性として判定できる高い値を示し た。10ミクロンのゲートでは、MCF値が592と762の2つのピークの相 対的領域がそれぞれ55%と45%であり、そしてそれはこの順にIIIVgp 24とIgGにt口開関係があった。必須カットオフ値による前の判定から、5 92のMCF Inは十分てなく、この試料に陽性のIIIV gp24抗体を 割り当てることはできなかった。したがって、この試料をIgG陽性として識別 した。この方法により、血清試料をIIcV抗体陽性、IgG陽性および旧V  gp24とIIIV gp41の全抗体陰性と判定した。
前の例では、図4に示したような装置内における前進スキャンタの機能を利用し て、事前に選択した数の事象を蛍光強度データセットに捕捉した。このような事 例で、直径2ミクロンのような特定の最小サイズのフロー細胞中を流れるミクロ スフェアたけをカウント可能な事象として選択するよう、トリが又はしきい値を 設定した。その結果、順調に検定を行うことができた。そしてそれによって前進 スキャソタを事象トリがとして使用せず、特定の事前に選択した値を越える蛍光 強度を使用してデータセット内に事象を捕捉できた。このような検定法の利点の 一つとして、前進スキャソタまたはサイド・スキャッタの機能、光学系、エレク トロニクス系を必要としないという点があげられる。
上記例1の場合のようなデザインに関する実験を行った。この場合、直径4ミク ロンのミクロスフェアを111v抗原gp4+またはIgG抗体でカウントした 。gp41被覆したミクロスフェアが総ミクロスフェアの100%、89%、7 9%、69%、58%、48%、38%、29%、19%、9%および0%を占 め、IgG抗体を被覆したミクロスフェアが試薬内で平衡を保つように比例試薬 を調製した。これらの試薬を、IgGおよびgp41抗体の両方に対し陽性反応 を示すことが判明している血清に接触させた。反応完了時の混合物を、図4に図 示したデザインのFAC3canフローサイトメーター(Becton Dlc kenson)に注入した。検定は、以下の3種類の方法で行った。
1)データセットへの捕捉時に、2ミクロン未満の粒子が除外されるよう、34 8のしきい値の前進スキャソタにトリガを設定した。
2) すべての細胞に存在する蛍光デブリス源から生しる低強度蛍光ノイズの変 化度が、データセットへの捕捉から除外されるよう、400または450のFl 、1セツテイングの蛍光強度にトリガを設定した。
各実験で得られたヒストグラムの観察から、上記2つのピークが解明された(た だし、0%のミクロスフェアの比率の場合を除く)。平均MCF値が517のピ ークと平均MCFが725の第二のピークが、IgGおよびgl)41抗体の両 方の血清で陽性反応を・Jミした。これらのピークは、いずれの場合も重なり合 うことはなかった。最初にプリントされたヒストグラフの観察にもとづいて、2 つのピーク間にマーカを設定し、そのほかのヒストグラムでもこの設定を使用し た。マーカの各サイドすなわち3ピークの領域における総事象数を記録し、捕捉 縁事象数のパーセントとして算出した。
前進スキャンタによるトリガを使用した評砺ては、ヒストグラムの一番右のピー クのピーク領域(試薬の比率とピーク領域の一致から次のように推論されるgp 41) ハ、89% 、80% 、70% 、60% 、50% 、43% 、  33% 、17% 、8%及び0%テあった。
上記のgp41被覆ミクロスフェアの各比率とこれらデータの相関関係係数(1 乗)は、0.9928てあっj:。蛍光トリガを使用した400の実験例におけ るヒストグラムの一番右のピークのピーク領域は、87%、77%、68%、6 2%、54%、45%、34%、26%、17%、95%および3%で、上記の ようなミクロスフェア試薬比率との相関関係係数の0.9982が達成された。
しきい値450における蛍光トリガては、相関関係係数0.9952でほぼ同数 の結果が?1手られた。ヒストグラムの一番左のピーク(推論によればIgG) に関する同様の数値的検体では、予想された逆数と高い相関関係係数か(すられ た。コ・・リアビリティの検体では、絶対的相関関係の欠落の大部分を、ピーク を分離するマーカの配置における実質的誤差に基づいて評価することができるこ とか示された。
これらの結果から、得られたヒストグラフのピークの領域をベアをなす特定の要 素て被覆された試薬ミクロスフェアの事前に選択した比率のトークロジ により 、前進スキャッタ(すなオ)ちミクロスフェアのサイズの判別)トリガ又は蛍光 強度トリガのとちらを、データセントに捕捉した事象の総数およびタイプの定義 に使用したかが判定されることが判明した。したがって、これらの検体のために 、他の70−サイトメーターの応用例で必要な装置(検出器、レンズおよびエレ クトロニクス)をフローサイトメータに採用したり、あるいは内蔵させる必要か ない。このように、図5に図示したような装置を持たない器械を採用し、良好な 結果かえられた。
上述の方法を利用し、また前方散乱をトリガとして用いることにより、既知の陽 性血清の分析を行った。当該分析にはIgG抗体、抗原HIV gp41、HI V p24ならびにB型肝炎コアタンパク(HBc)を各13%、53%、27 %、7%ずつ塗布した径4ミクロンのポリスチレン製ミクロスフェアを使用した 。その結果4つの検体のすべてに対し陽性を示した既知の血清について得たヒス トグラムには4個所のピークが現れ、その各々のサイズは特有の値を示した。す なわち、プロットの対象とした事象総数5000のうち663事象(13% s et 640 ) 、2522事象(5096l1cr 731 ) 、140 B事象(2696mar 822 ) 、324事象(6,5% 1cr421 )という内訳であった。単一または複数の検体に対し、あるいは陽性あるいは陰 性の他の血清はそれぞれ独特のピーク・パターンを示したので、血清反応性につ いて正確な定性的解釈が出来た。
平均径4ミクロンのサブ集団5種を1+2:4:8:16の比率て混和すること によって多重試薬を調整した。IgG抗体を塗布したミクロスフェアには3.2 %の終末試薬が含まれていた。組み換えHCV抗原を塗布したミクロスフェアは 6゜55’o、 RE 5 HTIV抗原を塗布したミクロスフェアは12.9 %、tVp24抗原を塗布したミクロスフェアは25.8%、HIV gp41 抗原を塗布したミクロスフェアは51.6%の混和試薬を各含有していた。ピー ク域の可能的組合せをすべて網羅した参照用テーブル(検査表)を作成した。例 えばHCV、HTLVおよびHIV gp41の各抗体について反応したミクロ スフェアから成る多重ピークについてはt目対領域を45.296と予測し、こ の値ならびに他の可能的組合せのすべてを上記のテーブルに記載した。
当該試薬は標準プロトコールの下で複数の血清と反応し、前方散乱トリガを用い て全部で2万の事象を記録、結果を手作業で表にまとめた。試験対象とした血清 の中には複数の多重陽性血清をつくるために幾つかの既知の陽性血清を混和した ものがある。以下に示す2つの代表的な分析を実施例とする。
第1の実権例ではヒストグラムに4つのピークが見られる。最大ピークの相対領 域は77.3[106、me[は302、最小ピークの相対領域は3.95%、 IIc「は605である。第3のピークの相郊1領域は11.29%、glc[ ’は69G、第4のピークのt目対領域は7.33’6、IIc「は776であ る。
テーブルを参照して最大ピークはHIV gp41とHIV p24から成る二 重ピークと確定した。当該ピークの■cfは先に定めたカットオフ値よりも低い ので、本試料は両HIV抗体に対して陰性と確定した。最小ピークはIgGと確 定し、setは本試料をIgG陽性として確定するに十分な大きさのものであっ た。第3および第4のピークの相対領域は各11.29%および7.33%であ り、それぞれHTLVおよびHCVと関係していた。これらのピークの一〇f値 はHTLVおよびHCVいずれの抗体のあらかじめ定められたカットオフ値より も大きく、シたがって本試料は両者に対し陽性と確定した。血清試料の一覧表を 参照することにより本試料は二つの血清を混和したものと決定、うち一つはIg G以下のすべての抗体に対し陰性、他はIgG、HCVおよびHTLV抗体に対 して陽性とした。
第2の実施例においては、結果として得たヒストグラムに2つのピークが見られ た。小ピークの相対領域は5.1%、■c4は314、第2のピークは相対領域 93.3%、■cr 744の多重三重ピークであった。テーブルを参照するこ とにより、小ピークはI(CV陰性のものと確定した。大ピークの総領域はIg GlHTLV、HIV p24及びHIV gp41の組合せに特異的に関連し ていた。各ピークトップの平均*cf j:らびに個別10tともにIgG、H TLV抗体および二つのHIV抗体のあらかしめ定められたカットオフ値より十 分に大きいものであった。したがって、水拭l−1は、はっきり区別出来るピー クが二つしかないにも拘らず、HCV陰性かつIgG、HTLV、HIV gp 41お、、l:びHIV p24陽性であると確定された。
診断−1−重要な意味を持つ抗原および抗体が同一の試料内に見つかることは同 層のことである。したがって、抗原と抗体の両者を後続的に確定出来るような試 薬を得ることがa用である。また本実施例では、陽性および陰性ピークのあるも のの相々j位置を逆にする時に、検体の確定が可能になることを立証する。
+14ミクロシのミクロスフェアを用いてひとつの試薬を調整し、当該ミクロス フェアに組み換えHIV gp41(gp41)、組み換えHIV p24を塗 布したもの、ししぐはヒトの繊し性性線刺激ホルモン(h CG)のベータ・サ ブコニノドに対するマウスの単クローン性抗体を含むマウス復水液を塗布したも のを組合せ、gp41塗布ミクロスフェアがミクロスフェア全量の47.4%、 p24塗布ミクロスフェアがミクロスフェア全量の16.7%、hcG塗布ミク ロスフェアがミクロスフェア全量の35.5%となるようにした。この試薬を下 記の表に示す種々の血清と接触させてから、ヒト繊毛性性腺刺激ホルモンをPT TC−抗1gGとフルオレセインで標識した標識試薬に接触させた。したがって 、本実施例において得た結果は、二種類のものであった。すなわち、一つはIc f値の低い陰性試料と■cf値の高い陽性試料となったものである。いま一つは 、これとは逆の種類である。第1の種類はp24塗布ミクロスフェアとgp41 塗布ミクロスフェアによって示され、第2の種類はhCG塗布ミクロスフェアに よって示された。
これらの理論値は、分離程度のよいピークにおけるミクロスフェアの百分率と単 一のミクロスフェア種類(■C「値)の観察に基づくものであった。
p24 16.8 497 816 hCG 35.5 483 336 gp41 47.4 273 64 くと 聾よl 場合によって多重ピークをも含む多重ピークのあるヒストグラムの情報は、手動 方法あるいはカスタム・ソフトウェアを用いたコンピュータ採用方式のいずれか によって解釈する。
手動式問題解決法の場合、ベクトン・ディッヶンソン社がフローサイトメトリデ ータ表示装置の標準構成要素として市販しているソフトウェアを用いてコンピュ ータ画面にヒストグラムを表示した。このヒストグラムを目視することにより、 各ピークの両側のX軸上にディスプレイ・タブを設定し、ヒストグラム全体を複 数の領域に分割、各領域が観察可能なピークないしダブレット、トリブレット等 々をもてるようにした。コンピュータはこのヒストグラムをプリントするほか、 ヒストグラム全体中の事象全数、各タブ対の間の事象数、ならびに各タブの境界 域に含まれるヒストグラム全体の百分率をプリントアウトすることになる。この ようにして決定した相対ピーク領域と既知の可能的試薬サブ集団の組合せとを比 較することにより、各ピークないし多重ピークを確定した。
コンピュータを採用したデータ解析における問題解決法は、カスタム・ソフトウ ェア・プログラムを用い、以下のような反復的アルゴリズムによりタブを最適位 置に設定することを除き手動方法と同じである。すなわち1、ヒストグラムを入 力する。
2、平滑ヒストグラム:5点ガウス平滑によって非本質的特性を排除する。
3、特性の抽出:平滑化ヒストグラムのピーク、トラフおよび平坦部を位置づけ る。
4、ヒストグラムの分割ニドラフおよび平坦部を位置ぎめして、ヒストグラムを 複数の部域に分割する。
5、ピークの編集:デブリー・ピークおよびアグリゲート・ピークを抑制し、ま たバックグランドより突出したマーカセットを抑制する。
6、部域の領域と平均を計算する。
7、検体を指定部域に割り当てる:領域比率を計算し、テーブルを参照して部域 を検定検体に割り当てる。
8、検定平均報告: ■cfと検定検体との相関をとる。
9、結果を出力する。
本発明は定性的、半定量的ならびに定量的検定を実行するケイパビリティを曇。
えたものである。本発明に含まれる定性的検定(有無)においては、■C「値の トストゲラム・ピークがバックグランドより突出しているだけで(非特殊的束縛 )試料中に検体が存在することが示され、そこでは当該ヒストグラムピーク域に Jり当該検体を試薬の組成によりあらかじめ定められた一定数の可能的検体から ヰξ定的に識別する。半定量的検定(試料内にあらかじめ定められた数量を超え るF;画体が存在すること、ないし当該数量の間接的計測)の場合にはあらかじ め定めt。
一定の−cf(打ち切りまたは弁別回路)を超えるヒストグラムピークが存在す イと有意味の最小限界値を超える濃度で試料内に検体が存在することが示され、 jた当該ヒストグラムピークの部域により当該検体が上記一定数の検体から特定 rに識別される。類似の諏別ロジックを用いて定量的検定が記述されるが、ここ −(は他の方法によって決定された単一または複数の検体の既知の濃度は、ヒス トンラム曲線の−cf値が試料中の検体の濃度と分析的に関連づけられるように フルAレセンス強度の標準曲線と関連づけられる。
上記の方法は個別的検定と言えるもので、検体は試薬中の塗布ミクロスフJ−7 とヒストグラムピーク部域との比率の恒真論理式を用いた方法によって特定的1 ゜識別される。これらの特異的比率が試薬に用いられない時には、非個別的検定 iクノロジーを誘導するか、この場合には、単一ないし複数の対象検体の有無は ル言されても単一または複数の検体を特定的に識別することは出来ない。
本明細書に述べたすべての刊行物ならびに特許申請は、引用によりあたかもを刊 行物ならびに特許申請が特定的かつ個別に本発明書の一部となるべく指示さtて いるその限りにおいて本明細書の一部としている。
本発明についてはその全容を述べたので、当業者にとっては各請求項の精神J範 囲から逸脱することなく本発明に多数の修正ならびに変更態様を加えること力出 来ることは明らかであろう。
N In 隠すことができるヒストグラム中のピークのサイズおよび形態の内部的な一貫性 を導く。
主題のf法において、ミクロスフェアの物理的特性や複数の蛍光色素使用に依存 することなく、複数検体のために後続的にスクリーンすることが可能である。
代わりに試料の中に検体の存在の有無を確認することは、リガンド複合体の各サ ブ個体群を既知の比率で含む混合体を調整することにより行われることができる 。
リガンド複合体は、生物学的試料における関心のある単独検体に特に結合する能 力を持つ相補的結合部位がそれに対して固定されているフローサイトメトリー技 術により検出されることがてきる形態の固相担体の複数として定義されている。
つまり、この構成はフローサイトメトリー技術による検出能力のある複数の個別 の試薬の混合を構成する。全体の構成に占める8サブ個体群の比率が明らかでな ければならない。なぜなら、後にそれが関心ある検体の識別に使用されるからで ある。
一旦、全体の組成が調整されると、次に特異的結合対が形成可能となるよう適切 な緩衝剤、温度、時間を用いる試料と統合される。特異的結合対は表示媒介物と 接触させられ、その後、あらかしめ確認されていた固相担体の数がフローサイト メトリー技術を使い検出される。固相担体と関連する表示の相対的強度が回復さ れ、データが事象数対相対的表示強度のヒストグラムとして描かれる。
次に、検定に使用されている試薬の各サブ集団の比率をベースとした試料中に存 在する検体を識別するため、データが分析される。
時には結合部位の二、三種類のサブ集団の組合せも固有であり得るよう、特性を 利用することが有益である場合もある。例えば、仮に関心ある検体が3個である 場合、3個の固有の非添加の相補的結合部位の比率は1:2;7であり得る。
もし、例えば5000などの特定数の固相担体が数えられ、次に、元々の試薬に 存在する比率に基づく場合、各サブ集団と関連する固相担体の数は500.10 00及び3500てあろう。もし、これら全検体が試料に存在しない場合、次に 5000の固相担体の集団は、背景に蛍光を持つものとして定義される。もし検 体のうちの2つが試料に存在する場合、また、元々の試薬の組成の10%および 20%で存在する結合部位により固定されている場合、2つの集団は1つが70 請求の範囲 1、多重個別リガンド複合体の混合物からなる試薬を含む組成物であって、各個 別リガンド複合体は既知の比率の該組成物から成り、前記各個別リガンド複合体 は、特異的結合対のもう1つのメンバーであるリガンドに結合している複数種の 微小球(ミクロフェア)から成り、そして、前記混合物の全ての微小球は非標識 で物理的には互いに区別することができないことを特徴とする。
2、請求項1記載の組成物であって、前記混合物の各個別リガンド複合体は該混 合物の独特の比率がら成り、いがなる2つ、あるいはそれ以上の独特の比率の合 計もまた、上記混合物の個別リガンド複合体のあらゆる他の可能な比率あるいは 独特の比率の合計に比べて独特であることを特徴とする方法。
3、組成物は、多重個別リガンド複合体の混合物から成り、ここて、 各個別のリガンド複合体は上記組成物の既知の比率がら成り、そして、上記混合 物の各個別のりガント複合体は上記混合物の独特の比率から成り、いかなる2つ 、あるいはそれ以上の独特の比率の合計もまた、上記混合物の個別リガンド腹合 体のあらゆる他の可能な比率、あるいは独特の比率の合計に比べて独特であるこ とを特徴とする方法。
4、請求項3記載の組成物であって、そこで、上記の独特の比率は公式、n:2 n: 4n: 8n、、、2”’−1)nによって選ぶことができ、ここで、m は個別のリガンド複合体の数に等しく、nは任意の数であることを特徴とする方 法。
5、請求項4記載の組成物であって、mは4でnは1であることを特徴とする方 法。
6、請求項3記載の組成物であって、その中で、上記個別リガンド複合体の夫々 が、生物学的高分子、麻薬物質、非タンパク質生物学的分子及び殺虫剤からなる グループから選ばれた特異的結合対のもう1つのメンバーであるリガンドに結合 した複数種の微小球を含み、またそこで、その混合物の微小球は非標ぶて物理的 に互いに区別することができないことを特徴とする方法。
7、請求項4記載の組成物であって、上記リガンドが、HIVgp41、HIV p24、肝炎Bコアタンパク質及びHTLVre−5に対する抗体からなるグル ープ選ばれた特異的結合対の最初のメンバーである検体に特異的に結合している ことを特徴とする方法。
8、請求項4記載の組成物であって、上記リガンドが、ヒトIgG及びヒト絨毛 性性腺刺激ホルモンからなるグループから選ばれた特異的結合対の最初のメンバ ーである検体に特異的に結合していることを特徴とする方法。
9、請求項4記載の組成物であって、上記生物学的高分子が抗原あるいは抗体で あることを特徴とする方法。
10、試料中の関心のある多重検体を後続的に検出する方法であって、上記方法 が以下のものから成ることを特徴とする、上記試料が、関心のある上記検体に特 異的に結合できることを特徴とし、フローサイトメトリー技法によって検出し得 る粒子状担体に結合する試薬の多重個別のサブ集団の既知の比率からなる組成物 と結合し、そこで、上記サブ集団が上記粒子状担体の物理学的特性に基づいて個 別に確認することはできず、それによって特異的結合対の個別集団が関心のある 各検体に対して形成され、上記特異的結合対が、蛍光色素で標識され励起エネル ギーにさらされて検出できる蛍光を発する試薬に接し、そこで上記試薬に結合す ることができ、予め選ばれていた数の上記粒子状担体の蛍光強度をフローサイト メトリー技法で検出し、そこで特定の蛍光強度が特異的結合対の各個別集団に対 して得られ、そして、 関心のある検体の存在を、蛍光ヒストグラムのピーク面積をヒストグラムのピー クの総面積と比較することによって、試薬の多重サブ集団の上記既知の比率と連 携している特異的結合の形成と関連付けることを特徴とする方法。
11、請求項10記載の方法であって、試薬の上記個別サブ集団の1つ以上がほ ぼ同じ平均の直径を持つ粒子状担体に結合することを特徴とする方法。
12、請求項11記載の方法であって、上記既知の比率が独特の比率であり、各 比率あるいは比率の合計が、あらゆる他の可能な比率あるいは比率の合計と比べ て独特であることを特徴とする方法。
13、請求項11記載の方法であって、上記独特の比率がアルゴリズム、n52 n、4n、8n、、、2 (m−1) nによって定義され、ここで、mは個別 のサブ集団の数に等しく、nは任意の数であることを特徴とする方法。
14、請求項11記載の方法であって、4つのサブ集団があり、上記既知の比率 が1:1:1:1であることを特徴とする方法。
15、請求項10記載の方法であって、上記検出は蛍光のみによるが、あるいは 、蛍光と側方拡散によることを特徴とする方法。
16、請求項10記載の方法であって、単一の蛍光色素がも用いられることを特 徴とする方法。
17、請求項10記載の方法であって、上記粒子状担体が微小球であることを特 徴とする方法。
18、単−試料中の関心のある少なくとも2つの検体の存在を後続的に同定する 方法において、上記試料を、関心のある検体に特異的に結合できることを特徴と し、フローサイトメトリー技法によって検出可能の粒子状担体に結合している試 薬の1つ以上の個別のサブ集団からなる組成物と結合して特異的結合対を形成し 、これが上記特異的結合対を蛍光色素で標識され上記試薬に体結合できる物質と 接触させることで検出し、その改良法が以下のものを含む方法、即ち、既知の比 率の上記多重サブ集団を結合して、興味ある上記検体の存在を、試薬の多重サブ 集団の上記既知の比率の夫々を持つ上記特異結合対の形成に、蛍光ヒストグラム のピーク面積とヒストグラムの総ピーク面積を比較することによって関連づける ことを特徴とする。
1つ、請求項18記載の方法であって、上記既知の比率が独特の比率であり、各 比率あるいは比率の合計があらゆる他の可能な比率あるいは比率の合計が独特で あるような方法を特徴とする方法。
20、請求項19記載の方法であって、上記独特の比率がアルゴリズム、n52 n、4n、3n、、、2 (m−1) nで定義され、ここでmは個別のサブ集 団の数で、nは任意の数であることを特徴とする方法。
21、請求項18記載の方法であって、個別解析の数が、同じ平均直径の粒子状 担体を用いて行うことのできる解析の数を、個別のゲートで分離できる異なった 平均直径の粒子状胆体の数をかけることによって決定することを特徴とする方法 。
22、単−試料中の関心のある多重検体の存在を検出する方法であって、上記の 方法が以下のものを含むことを特徴とする方法:上記試料を、上記の関心のある 検体に特異的に結合できること特徴とし、フローサイトメトリー法で検出可能の 粒子状担体に結合する多重で個別のサブ集団とほぼ同等であるがしかし未知の比 率の試薬から成る組成物と結合し、ここで上記粒子状担体の物理的特性に基づい て上記個別のサブ集団は別々に同定することはできないが、特異的結合対の個別 の集団が関心のある各検体に対して形成され、上記の特異的結合対を、励起エネ ルギーにさらすと検出できる蛍光を発する蛍光色素で標識され他物質と接触させ 、ここで上記物質は上記試薬と結合することができ、 いかなる未結合の物質もこれを除去し、フローサイトメトリー技法を用いて予め 選ばれた数の上記粒子状担体の蛍光強度を検出し、ここで特定の蛍光強度が特異 的結合対の各個別の集団に対して得られ、そして、関心のある上記検体の存在を 、試薬の多重サブ集団の上記の同等であるが未知の比率に関連する再興的結合対 の形成に関連付ける。
23、請求項10記載の方法であって、ヒストグラムのピークの面積を比較する ことによって検体の存在を関連づける上記の段階がコンピュータを用いて以下の 段階を行うことを特徴とする方法: 1つあるいはそれ以上のヒストグラムデータを上記コンピュータに入力データと して供給し、 1つあるいはそれ以上の不必要な特徴データを上記人力データから除去して強化 入力データを作り、 1つあるいはそれ以上の形状特徴関係データ(topographicalfe ature data)を上記強化人力データから抽出して1セツトのデータマ ーカーを定義し、 1つあるいはそれ以上の形状特徴関係領域を上記セットのデータマーカーに対応 する上記強化入力データ中に確認し、上記の確認された1つあるいはそれ以上の 形状特徴関係領域の面積と平均を計算し、 上記の1つあるいはそれ以上の形状特徴関係領域を、上記セットの計算領域及び 平均の結果に基づいて1つあるいはそれ以上の検定検体と関連付け、そして検定 データ報告を出力(output)として供給する段階。
24、請求項23記載の方法であって、上記入力データから不必要な形状特徴関 係データを除去する上記段階が5点式ガウス法を用いることを含むことを特徴と する方法。
25、、請求項23に記載のようなヒストグラム解析の方法であって、1つある いはそれ以上の形状特徴関係データを抽出する上記段階が、上記強化入力データ からのピークデータ値、谷底(valley)データ値、及び平地(plain )データ値の抽出を含むことを特徴賭する方法。
26、請求項23に記載のようなヒストグラム解析の方法であって、上記の1つ あるいはそれ以上の形状特徴関係領域を確認する上記段階が、上記の確認された 1つあるいはそれ以上のデータマーカーに従って、上記の1つあるいはそれ以上 の形状特徴関係領域の各々を連合することを含むことを特徴とする方法。
27、請求項23に記載のようなヒストグラム解析の方法が更に上記の強化入力 データを上記の面積計算段階前に強化することを含むことを特徴とする方法。
28、請求項27に記載のようなヒストグラム解析の方法であって、そこで上記 強化人力データをさらに強化する上記の段階が上記ビークデータ値を強化するこ とを含むことを特徴とする方法。
29、請求項23に記載のようなヒストグラム解析の方法であって、そこで領域 を検体に関連付ける上記段階が、さらに面積比を計算する段階を含むことを特徴 とする方法。
30、請求項10に従う方法であって、ヒストグラムのピーク面積を比較するこ とによって検体の存在を関連づける上記段階が以下のものを含むことを特徴とす る方法 コンピュータに複数のヒストグラムを入力し、上記ヒストグラムを5点式ガウス 平滑法で平滑化して、そこで非必須の特徴を除去し、 ピーク、谷底及び平地の位置を上記の平滑化ヒストグラムに定めることによって 特徴を抽出し、 上記谷底及び平地に基づいて上記平滑化ヒストグラムを領域に分割し、上記ピー クを、残骸及び凝集ピークを抑制し、及びバックグラウンドより極度に高く設置 されたマーカーを押さえることによって上記ピークを編集し、領域の面積及び平 均を計算し、 面積比を計算することによって検体を指定された領域に割り当て、そして検体を 検定するために領域割当て用自動照合表を用い、mcfを検定検体と関連付ける ことによって検定平均値を報告し、そして結果を出力する。
31、単−試料中の関心のある5つの検体を後続的に同定する方法であって、前 記方法が以下のものを含むことを特徴とする方法:上記試料を試薬の5つ個別の サブ集団の既知の比率からなる組成物と組合わせ、各サブ集団は関心のある上記 5つの検体の1つに特異的に結合できることを特徴とし、フローサイトメトリー 技法によって検出可能の粒子状担体に連結し、そこで最初の平均直径の粒子状担 体に独特の比率で結合している3部試薬を、もう1つの平均直径を持つ粒子状担 体に独特の比率で結合している2部試薬と組合わせ、それによって、特異的結合 対の個別集団が関心のある各検体に形成され、上記特異的結合対を、励起エネル ギーにさらすと検出できる蛍光を発する蛍光色素で標識された物質と結び付け、 そこで上記物質が上記試薬と結合でき、予め選ばれた数の上記粒子状担体の蛍光 強度を検出し、そこで独特の蛍光強度が特異的結合対の各個別の集団に対して得 られ、そして、蛍光ヒストグラムの各ピーク面積及びヒストグラムのピークの総 面積を比較することによって、関心のある上記検体の存在を、上記既知比率の多 重サブ集団の各々と関連している特異的結合対の形成に関連付ける。
33、単一試料にある1つの既知遍在検体を検出する方法であって、前記方法が 以下のものを含むことを特徴とする特許試料を、前記遍在試料ゐ検体に特異的に 結合でき、フローサイトメトリー技法によって検出され得る粒子状担体に連結し ている試薬の独特のサブ集団の既知の比率と組合わせ、そこで特異的結合対の別 個の集団が前記遍在検体と形成され、前記特異的結合対を、励起エネルギーにさ らすと検出可能の蛍光を発する蛍光色素で標識された物質と接触させ、そこで前 記物質が上記試薬と結合することができ、 予め選ばれた数の前記粒子状胆体の蛍光強度をフローサイトメトリーを用いて検 出し、ここで特異的結合対の各個別集団に対して特定の蛍光強度が得られ、前記 遍在検体の存在を、蛍光ヒストグラムのピーク面積及びヒストグラムのピークの 総面積と比較することによって、試薬の多重サブ集団の前記既知の比率の各々と 関連する特異的結合対の形成に関連付ける。
33、組成物が以下のものを含むことを特徴とする方法であって、請求項1記載 の組成物の多重集団の混合物であって、そこでは各集団があらゆる他の集団の微 小球から区別できる微小球から成り、また、そこでは全混合物が、微小球に付着 した相補的結合部位の3〜80種の別個のサブ集団から成る。
34、請求項33記載の組成物であって、そこでは前記混合物が3〜20種の個 別のサブ集団であることを特徴とする方法。
35.請求項33記載の組成物であって、そこでは前記混合物が3〜10種の別 個のサブ集団であることを特徴とする特許

Claims (36)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.以下のものを含む組成物、 多重個別リガンド複合体の混合物からなる試薬,各個別リガンド複合体は既知の 比率の前記組成物から成る。
  2. 2.請求項1記載の組成物であって、前記個別リガンド複合体は物理的には互い に区別することが出来ないことを特徴とする。
  3. 3.請求項1記載の組成物であって、上記混合物の各個別リガンド複合体は上記 混合物の独特の比率から成り、いかなる2つ、あるいはそれ以上の独特の比率の 合計もまた、上記混合物の個別リガンド複合体のあらゆる他の可能な比率あるい は独特の比率の合計に比べて独特であることを特徴とする方法。
  4. 4.請求項3記載の組成物であって、そこで、上記の独特の比率は公式、n:2 n:4n:8n・・・2(m−1)nによって選ぶことが出来、ここで、mは個 別のリガンド複合体の数に等しく、nは任意の数であることを特徴とする方法。
  5. 5.請求項3記載の組成物であって、そこで、mは4でnは1であることを特徴 とする方法。
  6. 6.請求項1記載の組成物であって、その中で上記個別リガンド複合体の夫々が 、生物学的高分子、麻薬物質、非タンパク質生物学的分子及び殺虫剤からなるグ ルーブから選ばれた特異的結合対のもう1つのメンバーであるリガンドに結合し た填数種の微小球を含むことを特徴とする方法。
  7. 7.請求項6記載の組成物であって、そこで上記リガンドが、HIVgp41、 HIVp24、肝炎Bコアタンパク質及びHTLVre−5に対する抗体からな るグループ選ばれた特異的結合対の最初のメンバーである検体に特異的に結合し ていることを特徴とする方法。
  8. 8.請求項3記載の組成物であって、そこで上記リガンドが、ヒトIgG及びヒ ト絨毛性性腺刺激ホルモンからなるグループから選ばれた特異的結合対の最初の メンバーである検体に特異的に結合していることを特徴とする方法。
  9. 9.請求項6記載の組成物であって、そこで上記生物学的高分子が抗原あるいは 抗体であることを特徴とする方法。
  10. 10.試料中の関心のある多重検体を後続的に検出する方法であって、上記方法 が以下のことから成ることを特徴とする。 上記試料が、関心のある上記検体に特異的に結合出来ることを特徴とし、フロー サイトメトリー技法によって検出し得る粒子状担体に結合する試薬の多重個別の サブ集団の既知の比率からなる組成と結合し、そこで、上記サブ集団が上記粒子 状担体の物理学的特性に基づいて個別に確認することは出来ず、それによって特 異的結合対の個別集団が関心のある各検体に対して形成され、上記特異的結合対 が、蛍光色素で標識され励起エネルギーにさらされて検出出来る蛍光を発する試 薬に接し、そこで上記試薬に結合することが出来、予め選ばれていた数の上記粒 子状担体の蛍光強度をフローサイトメトリー技法で検出し、そこで特定の蛍光強 度が特異的結合対の各個別集団に対して得られ、そして 関心のある検体の存在を、蛍光ヒストグラムのピーク面積をヒストグラムのピー クの総面積と比較することによって、試薬の多重サブ集団の上記既知の比率と連 携している特異的結合の形成と関連付けることを特徴とする方法。
  11. 11.請求項10記載の方法であって、そこで試薬の上記個別サブ集団の1つ以 上がほぼ同じ平均の直径を持つ粒子状担体に結合することを特徴とする方法。
  12. 12.請求項11記載の方法であって、そこで、上記既知の比率が独特の比率で あり、各比率あるいは比率の合計が、あらゆる他の可能な比率あるいは比率の合 計と比べて独特であることを特徴とする方法。
  13. 13.請求項11記載の方法であって、そこで上記独特の比率がアルゴリズム、 n、2n、4n、8n・・・2(m−1)nによって定義され、ここでmは個別 のサブ集団の数に聾しく、nは任意の数であることを特徴とする方法。
  14. 14.請求項11記載の方法であって、そこで4つのサブ集団があり、上記既知 の比率が1:1:1:1であることを特徴とする方法。
  15. 15.請求項10記載の方法であって、そこで上記検出は蛍光のみによるか、あ るいは、蛍光と側方拡散による二とを特徴とする方法。
  16. 16.請求項10記載の方法であって、そこで単一の蛍光色素がも用いられるこ とを特徴とする方法。
  17. 17.請求項10記載の方法であって、そこで上記粒子状担体が微小球であるこ とを特徴とする方法。
  18. 18.単一試料中の関心のある少なくとも2つの検体の存在を後続的に同定する 方法において、上記試料を、関心のある検体に特異的に結合出来ることを特徴と し、フローサイトメトリー技法によって検出可能の粒子状担体に結合している試 薬の1つ以上の個別のサブ集団からなる組成と結合して特異的結合対を形成し、 これが上記特異的結合対を蛍光色素で標識され上記試薬に体結合出来る物質と接 触させることで検出し、その改良法が以下のことから成る、即ち、既知の比率の 上記多重サブ集団を結合して、興味ある上記検体の存在を、試薬の多重サブ集団 の上記既知の比率の夫々を持つ上記特異結合対の形成に、蛍光ヒストグラムのピ ーク面積とヒストグラムの総ピーク面積を比較することによって関連づけること を特徴とする。
  19. 19.請求項18記載の方法であって、そこで上記既知の比率が独特の比率であ り、各比率あるいは比率の合計があらゆる他の可能な比率あるいは比率の合計が 独特であるような方法を特徴とする方法。
  20. 20.請求項19記載の方法であって、そこで上記独特の比率がアルゴリズム、 n、2n、4n、8n・・・2(−1)nで定義され、ここでmは個別のサブ集 団の数で、nは任意の数であることを特徴とする方法。
  21. 21.請求項18記載の方法であって、そこで個別分析の数が、同じ平均直径の 粒子状担体を用いて行うことの出来る分析の数を、個別のゲートで分離出来る異 なった平均直径の粒子状担体の数をかけることによって決定することを特徴とす る方法。
  22. 22.以下のものを含む組成物、 関心ある検体と特異的に結合する能力として特徴付けられ、フローサイトメトリ ー技術により検出可能な状態で微粒子担体と結合された試薬の多重個別サブ集団 、 ここで、前記多重個別サブ集団はほぼ同等であるがしかし未知の比率である。
  23. 23.単一試料中の関心のある多重検体の存在を検出する方法であって、上記の 方法が以下のことから成ることを特徴とする:上記試料を、上記の関心のある検 体に特異的に結合出来ること特徴とし、フローサイトメトリー法で検出可能の粒 子状担体に結合する多重で個別のサブ集団のほぼ同等であるがしかし未知の比率 の試薬から成る組成と結合し、ここで上記粒子状担体の物理的特性に基づいて上 記個別のサブ集団は別々に同定することは出来ないが、特異的結合対の個別の集 団が関心のある各検体に対して形成され、上記の特異的結合対を、励起エネルギ ーにさらすと検出出来る蛍光を発する蛍光色素で標識され他物質と接触させ、こ こで上記物質は上記試薬と結合することが出来、 いかなる未結合の物質もこれを除去し、フローサイトメトリー技法を用いて予め 選ばれた数の上記粒子状担体の蛍光強度を検出し、ここで特定の蛍光強度が特異 的結合対の各個別の集団に対して得られ、そして、関心のある上記検体の存在を 、試薬の多重サブ集団の上記の同等であるが未知の比率に関連する得異的結合対 の形成に関連付ける。
  24. 24.コンピュータを用いてヒストグラムを解析する方法であって、以下の段階 を含むことを特徴とする: 1つあるいはそれ以上のヒストグラムデータを上記コンピュータに入力データと して供給し、 1つあるいはそれ以上の不必要な特徴データを上記入力データから除去して強化 入力データを作り、 1つあるいはそれ以上の形状特徴関係データ(topographicalfe ature data)を上記強化入力データから抽出して1セットのデータマ ーカーを定義し、 1つあるいはそれ以上の形状特徴関係領域を上記セットのデータマーカーに対応 する上記強化入力データ中に確認し、上記の確認された1つあるいはそれ以上の 形状特徴関係領域の面積と平均を計算し、 上記の1つあるいはそれ以上の形状特徴関係領域を、上記セットの計算領域及び 平均の結果に基づいて1つあるいはそれ以上の検定検体と関連付け、そして検定 データ報告を出力(output)として供給する段階。
  25. 25.請求項24のようにヒストグラムを解析する方法であって、そこで上記入 力データから不必要な形状特徴関係データを除去する上記段階が5点式ガウス法 を用いることを含むことを特徴とする方法。
  26. 26.請求項23に記載のようなヒストグラム分析の方法であって、そこで1つ あるいはそれ以上の形状特徴関係データを抽出する上記段階が、上記強化入力デ ータからのピークデータ値、谷底(valley)データ値、及び平地(pla in)データ値の抽出を含むことを特徴賭する方法。
  27. 27.請求項23に記載のようなヒストグラム分析の方法であって、そこで上記 の1つあるいはそれ以上の形状特徴関係領域を確認する上記段階が、上記の確認 された1つあるいはそれ以上のデータマーカーに従って、上記の1つあるいはそ れ以上の形状特徴関係領域の各々を連合することから成ることを特徴とする方法 。
  28. 28.請求項23に記載のようなヒストグラム分析の方法がさらに上記の強化入 力データを上記の面積計算段階前に強化することから成ることを特徴とする方法 。
  29. 29.請求項28に記載のようなヒストグラム分析の方法であって、そこで上記 強化入力データをさらに強化する上記の段階が上記ピークデータ値を強化するこ とから成ることを特徴とする方法。
  30. 30.請求項23に記載のようなヒストグラム分析の方法であって、そこで領域 を検体に関連付ける上記段階が、さらに面積比を計算する段階を含むことを特徴 とする方法。
  31. 31.化合物及び重複したピークを含む方法であって、以下の段階を含むことを 特徴とする方法: コンピュータに複数のヒストグラムを入力し、上記ヒストグラムを5点式ガウス 平滑法で平滑化して、そこで非必須の特徴を除去し、 ピーク、谷底及び平地の位置を上記の平滑化ヒストグラムに定めることによって 特徴を抽出し、 上記谷底及び平地に基づいて上記平滑化ヒストグラムを領域に分割し、上記ピー クを、残骸及び凝集ピークを抑制し、及びバックグラウンドより極度に高く設置 されたマーカーを押さえることによって上記ピークを編集し、領域の面積及び平 均を計算し、 面積比を計算することによって検体を指定された領域に割り当て、そして検体を 検定するために領域割当て用目動照合表を用い、mcfを検定検体と関連付ける ことによって検定平均値を報告し、そして結果を出力する。
  32. 32.単一試料中の関心のある5つの検体を後続的に同定する方法であって、前 記方法が以下のことから成ることを特徴とする:上記試料を試薬の5つ個別のサ ブ楽団の既知の比率からなる組成と組合わせ、各サブ集団は関心のある上記5つ の検体の1つに特異的に結合出来ることを特徴とし、フローサイトメトリー技法 によって検出可能の粒子状担体に連結し、そこで最初の平均直径の粒子状担体に 独特の比率で結合している3部試薬を、もう1つの平均直径を持つ粒子状担体に 独特の比率で結合している2部試薬と組合わせ、それによって、特異的結合対の 個別集団が関心のある各検体に形成され、上記特異的結合対を、励起エネルギー にさらすと検出出来る蛍光を発する蛍光色素で標識された物質と結び付け、そこ で上記物質が上記試薬と結合出来、予め選ばれた数の上記粒子状担体の蛍光強度 を検出し、そこで独特の蛍光強度が特異的結合対の各個別の集団に対して得られ 、そして、蛍光ヒストグラムの各ピーク面積及びヒストグラムのピークの総面積 を比較することによって、関心のある上記検体の存在を、上記既知比率の多重サ ブ集団の各々と関連している特異的結合対の形成に関連付ける。
  33. 33.単一試料にある1つの既知遍在検体を検出する方法であって、前記方法が 以下のことから成ることを特徴とする;試料を、前記遍在試料ゐ検体に特異的に 結合出来、フローサイトメトリー技法によって検出され得る粒子状担体に連結し ている試薬の独特のサブ集団の既知の比率と組合わせ、そこで特異的結合対の別 個の集団が前記遍在検体と形成され、前記特異的結合対を、励起エネルギーにさ らすと検出可能の蛍光を発する蛍光色素で標識された物質と接触させ、そこで前 記物質が上記試薬と結合することが出来、 予め選ばれた数の前記粒子状担体の蛍光強度をフローサイトメトリーを用いて検 出し、ここで特異的結合対の各個別集団に対して特定の蛍光強度が得られ、前記 遍在検体の存在を、蛍光ヒストグラムのピーク面積及びヒストグラムのピークの 総面積と比較することによって、試薬の多重サブ集団の前記既知の比率の各々と 関連する特異的結合対の形成に関連付ける。
  34. 34.以下のものを含む組成物、 微小球に付着した相補的結合部粒の2〜80種の別個のサブ集団から成る混合物 、 各サブ集団は複数の微小球を含み、各サブ集団は他の全てのサブ集団と実質的に 等しい前記混合物に存在する。
  35. 35.請求項34記載の組成物であって、そこでは前記混合物が2〜20種の個 別のサブ集団であることを特徴とする方法。
  36. 36.請求項34記載の組成物であって、そこでは前記混合物が2〜10種の別 個のサブ集団であることを特徴とする方法。
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