JPH0783928A - 生物学的特異的反応性物質の存在を検出又は測定する方法 - Google Patents
生物学的特異的反応性物質の存在を検出又は測定する方法Info
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Abstract
り生物学的特異的反応性物質の存在を検出又は測定する
方法において、10mM以上の塩の共存下に5〜50V
/mmの電界強度になるように交流電圧を該反応系に印
加する。 【効果】 従来の測定方法よりも更に簡便且つ迅速に、
しかも高感度で生物学的特異的反応性物質の存在を検出
又は測定することができる。
Description
特異的凝集反応により、生物学的特異的反応性物質の存
在を検出又は測定する方法に関する。更に詳しくは、塩
の共存下に交流電圧を該反応系に印加することにより、
従来よりも迅速且つ簡便に、しかも高感度で生物学的特
異的反応性物質の存在を検出又は測定する方法に関す
る。
又は測定する方法としては、例えば、酵素免疫測定法、
放射線免疫測定法が従来より用いられている。これらの
方法は高感度であり精度も高い。しかし酵素、放射線を
使用するため試薬が不安定であることや保管・保存上の
規制があることから、測定において細かい配慮や技術を
要求されるので、より簡便な方法が求められていた。ま
たこれらの方法は測定に比較的長時間を要するため、緊
急検査においては対処が困難とされ、高感度且つ迅速な
方法がさかんに研究されるようになった。
体上での特異的凝集反応を測定する各種の光学的分析方
法が開発されている。これらの分析システムにおける反
応温度は、一般的には37〜45℃の範囲で行われ、撹
拌翼などによって撹拌することにより特異的凝集反応が
進行する。このとき測定(反応)に要する時間は、おお
よそ10〜20分であり、酵素免疫測定法、放射線免疫
測定法に比べ迅速であるが、測定感度、測定範囲が前記
測定法に比べ劣るといわれている。
凝集塊を検出しやすくするために、反応系に直流パルス
電圧を印加することが知られている。例えば、特開昭5
9−173761(鈴木ら)及び松岡らによるAna
l.Chem.,57巻,1998〜2002頁(19
85)には、カンディダ・アルビカンスの蒸留水懸濁液
と抗体の蒸留水溶液を、電極を備えたキュベットに注入
混合後、パルス高さ100V(電界強度100V/m
m)の直流パルス電圧を印加して凝集反応を促進するこ
とにより約5分の反応時間で凝集率が約50%になると
記載されている。
3(3),139〜146頁(1988)には、ラテッ
クス粒子に結合したヒト免疫グロブリンGに対する抗体
の蒸留水中懸濁液とヒト免疫グロブリンGの蒸留水溶液
を電極を備えたキュベットにて混合後、パルス高さ20
0V(電界強度200V/mm)の直流パルス電圧を印
加して、10分後に50%の凝集度が得られたと記載さ
れている。
圧を印加する方法ではまだ凝集反応の促進が不充分なた
め、測定時間、測定感度、測定精度に関して充分に満足
のいくものとはなっていない。また、前記の直流パルス
を印加する方法では反応液の電気分解が起こりやすいと
いう欠点があり、電気分解を起こさないようにするた
め、反応液の塩濃度を極力低くする必要があった。した
がって、測定試料、特に生体試料においては反応系中の
塩濃度を調製するための前処理が必要となるなど簡便な
方法とはいえなかった。
な問題点を改善し従来の測定方法よりも更に簡便且つ迅
速で、しかも高感度で生物学的特異的反応性物質の存在
を検出又は測定することにある。
上での生物学的特異的凝集反応により生物学的特異的反
応性物質の存在を検出又は測定する際に、該反応系に交
流電圧を印加することにより、直流パルス電圧を印加し
た場合よりも、反応液の電気分解を著しく抑制でき、そ
のため該反応系に生物学的特異的凝集反応を促進する作
用のある塩を存在させることができることを見出だし
た。本発明はかかる知見に基づき達成されたものであ
る。
学的特異的凝集反応により生物学的特異的反応性物質の
存在を検出又は測定する方法であって、10mM以上の
塩の共存下に5〜50V/mmの電界強度になるように
交流電圧を該反応系に印加することを特徴とするもので
ある。
こと(この現象をパールチェイン化と呼ぶ)、その後電
場を停止すると直線的に並んでいた担体粒子は再分散す
ることが知られている。パールチェイン化の際に生物学
的特異的反応性物質が存在すると、電場を停止後も担体
の再分散が起こらず、パールチェイン化した担体の存在
がなおも認められる。したがって、電場を停止後も再分
散しない、すなわち生物学的特異的凝集反応に関与して
いる凝集粒子を測定することにより生物学的特異的反応
性物質の存在を検出又は測定できるのである。
をかけたときの担体のパールチェイン化の促進、(2)
電場を停止後、生物学的特異的凝集反応に関与していな
い担体の再分散の促進、(3)電場を停止後、生物学的
特異的凝集反応に関与しパールチェイン化している担体
の再分散の防止・抑制、(4)電場をかけたとき塩が存
在している反応液の電気分解の抑制、が重要となる。本
発明は上記(1)〜(4)の条件をすべて満たすことに
より従来の測定方法よりも簡便且つ迅速に、しかも高感
度で生物学的特異的反応性物質の存在を検出又は測定す
ることができるのである。
応」なる用語は、ある物質が特定の物質又はごく少数の
特定の物質群とのみ反応し、担体粒子上で凝集するよう
な反応を示すものとし、幅広い反応を含み得る。例え
ば、抗原またはハプテンと抗体との反応(免疫反応)、
相補的な核酸間のハイブリダイゼーション、レクチンと
そのレセプターとの反応などを挙げることができる。
質」は、上記の生物学的特異的凝集反応をし、ラテック
ス、血球等を担体として使用する凝集法で測定され得る
物質から選択できる。例えば、AFP、CEA、CA1
9−9、hCG、フェリチン等の腫瘍マーカー、プロテ
インC、プロテインS、AT III、FDP,D−ダイマ
ー等の凝固線溶糸マーカー、CRP、ASO、HBs抗
原、HBs抗体等の感染症マーカー、TSH、プロラク
チン、インシュリン等のホルモン、IgG、IgE、I
gA、C3、C4等の免疫グロブリン及び補体成分、ミ
オグロビン、ミオシン等の組織成分、DNA等の核酸が
挙げられる。
であることが必須である。交流電圧とすることにより、
直流パルス電圧の場合よりも反応液の電気分解が起こり
にくく、したがって反応液中に塩の存在を許容できるこ
ととなる。後述するように、塩が存在することにより生
物学的特異的凝集反応は促進される。また塩の存在が許
容されるため、生体試料等を前処理することなく測定で
きる。
を示すものとする。
波のいずれであっても良く、また任意の形状とし得る
が、好ましくは方形波、矩形波、正弦波、三角波等であ
る。最も好ましくは方形波である。
/mmとなるように印加することが必須である。電界強
度が5V/mmよりも小さいと担体のパールチェイン化
が起こりにくく、したがって凝集反応の促進が不十分と
なる。電界強度が50V/mmより大きいと反応液の電
気分解が起こりやすく、凝集反応の測定が困難となる。
交流電圧は、より好ましくは10〜30V/mm、最も
好ましくは10〜20V/mmの電界強度が得られるよ
うに印加する。
では生物学的特異的凝集反応の速度に大きく影響しない
が、好ましくは10KHz〜10MHzの周波数、より
好ましくは50KHz〜1MHzの周波数である。
子、ベントナイト、カオリン、金コロイド、赤血球細
胞、ゼラチン、リポソーム等が挙げられる。ラテックス
粒子としては、凝集反応において一般に用いられている
ものが使用できる。ポリスチレン系ラテックス、ポリビ
ニルトルエン系ラテックス、ポリメタクリレート系ラテ
ックスなどであり、官能基モノマー(−COOH、−O
H、−NH2 、−SO3等)が共重合して導入されたタ
イプのものでもよい。好ましい担体はラテックス粒子で
ある。
ルチェインが形成されやすいので凝集反応が促進され
る。また、担体粒子の濃度が高いほど生物学的特異的反
応性物質が存在しない場合に再分散したときの担体粒子
の凝集度が大きくなる傾向がある。反応系中の担体粒子
の濃度は、例えばラテックス粒子の場合、好ましくは
0.01〜1重量%、より好ましくは0.025〜0.
5重量%、最も好ましくは0.05〜0.1重量%であ
る。
粒子の場合、0.5〜10μmが好ましい。平均粒径が
O.5μm以下又は10μm以上であるとパールチェイ
ンが形成されにくく好ましくない。担体粒子の平均粒径
は、例えばラテックス粒子の場合、さらに好ましくは1
〜5μm、最も好ましくは2〜3μmである。
の比較的高い濃度で存在することが必須である。10m
M以下の塩濃度では生物学的特異的凝集反応の促進が十
分でなく、また本発明の目的を達成できない。塩が反応
系中に600mM以上の濃度で存在すると反応液の電気
分解が起こり易くなるので好ましくない。より好ましい
塩の濃度は10〜300mM、最も好ましい塩の濃度は
25〜150mMである。生体試料等が本発明でいう塩
を含有している場合には、反応系での塩濃度が上記の範
囲に入るように試薬の調製を行なう。
濃度の反応液でも電気分解が起こるため、塩の存在下で
は生物学的特異的凝集反応の測定は困難である。
応を促進するものの中から選択され得る。例えば、塩化
ナトリウム、塩化カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリ
ウム、塩化アンモニウムが挙げられるがこれに限定され
るものではない。好ましい塩は例えば塩化ナトリウム、
塩化カリウム、塩化アンモニウム等であり、モル電気伝
導度が10mM、25℃の水溶液において100cm2
/(Ω・mol)以上の値を示す塩である。
特異的反応性物質が抗原及び/又は抗体である該方法が
挙げられる。抗原/抗体としては、前記のものが挙げら
れ、好ましくはミオグロビン/抗ミオグロビン抗体、ヒ
トAFP/ヒトAFP抗体等が挙げられる。
粒子が抗体を感作させたラテックス粒子であり、生物学
的特異的反応性物質が抗原である該方法が挙げられる。
ラテックス粒子への抗体の感作は、例えば、従来周知の
方法でラテックス粒子に抗体を吸着又は結合させること
により実施することができる。抗原及び抗体としては、
前記した組み合わせのものが例示できる。
細に説明するが、これらは本発明を限定するものではな
い。
Teknika N.V.製)を8mlのグリシン緩
衝液(O.1Mグリシン、50mM塩化ナトリウム、
0.05%アジ化ナトリウム含有、以下GBSと略す)
に溶解し、2.16μmの蛍光標識ラテックス(ポリサ
イエンス社、固形分2.5%懸濁液)2mlを加え室温
で2時間撹拌した後、感作したラテックスを遠心分離し
て上清を除去した。沈殿を0.2%牛血清アルブミンの
グリシン緩衝液溶液(0.2%BSA−GBS)25m
lに懸濁させ、抗ミオグロビン抗体感作ラテックス試薬
を調製した。
た。スライドグラス1,2にはさまれた電極3,4(電
極の厚さ:0.02mm、電極間の距離:0.5mm)
に交流電源供給装置により交流電圧を印加する。蛍光顕
微鏡7、CCDカメラ8、画像処理ボード9、パーソナ
ルコンピューター10より成る画像処理装置により、担
体の凝集状態を測定する。
5%BSA−GBS)を用いて、標準ミオグロビンを希
釈して、濃度0及び100ng/mlの検体を調製し
た。これらの検体10μl,前述した抗ミオグロビン抗
体感作ラテックス試薬10μlをスライドグラス上で混
合させ、前述した装置を用いて、周波数100KHzの
交流電圧(方形波)を20V/mmの電界強度で1分間
印加しパールチェインを形成させた。反応系におけるラ
テックス粒子の濃度は0.1重量%であった。この1分
間の印加後、直ちに電源を切り1〜2分間放置すること
により生物学的特異的凝集反応に関与していないラテッ
クス粒子を再分散させた後、画像処理装置を用いて、ラ
テックス粒子の凝集度(AR)を、以下の式により求め
た。そして、5画面の平均をとって凝集度とし、反応性
を測定した。
(総粒子数)×100 (%) (4)結果 図2に凝集度の経時的な変化を示した。ミオグロビン濃
度が100ng/mlの検体は、交流電圧を1分間印加
することにより約90%の凝集度(AR)を示し、電源
を切って1〜2分間再分散させても凝集度は約80%で
ほぼ一定であった。一方、ミオグロビン濃度が0ng/
mlの検体は、交流電圧を1分間印加することにより約
90%の凝集度(AR)を示したが、電源を切って1〜
2分間再分散させることにより凝集度は約20%となっ
た。このことは、1分間の交流電圧の印加で担体は十分
に凝集し、また印加後直ちに電源を切り1〜2分間放置
することにより、生物学的特異的凝集反応に関与してい
ないラテックス粒子はほぼ完全に再分散するが、生物学
的特異的凝集反応に関与しているラテックス粒子はほと
んど再分散しないことを示している。
ス試薬を調製した。
た。
強度になるように1分間印加しパールチェインを形成さ
せた。この1分間の印加後、直ちに電源を切り1分間放
置することにより実施例1と同様にしてラテックス粒子
の凝集度(AR)を測定した。
より好ましくは10〜30V/mm、最も好ましくは1
0〜20V/mmであることが分かる。
ス幅20μsec、電界強度20V/mm)を印加した
場合、直ちに反応液が電気分解を起こし凝集度は測定不
能であった。
電界強度が20V/mmとなるように印加し、実施例2
と同様にして凝集度を測定した。表2に示した結果か
ら、交流周波数は10KHz〜10MHzの間では生物
学的特異的凝集反応に大きな影響を与えないことが分か
る。
0.5重量%になるように抗ミオグロビン抗体感作ラテ
ックス試薬を実施例1と同様にして調製した。交流電圧
(周波数100KHz、電界強度20V/mm、方形
波)を印加して、凝集度を実施例2と同様にして測定し
た。表3に結果を示す。
い、ラテックス粒子の濃度が反応系に対して表4に記載
の濃度になるように抗ミオグロビン抗体感作ラテックス
試薬を実施例1と同様にして調製した。交流電圧(周波
数100KHz、電界強度20V/mm、方形波)を印
加して、ラテックス粒子のパールチェインを実施例1と
同様にして形成させ、パールチェインの形成の有無を観
察した。表4に示した結果から、ラテックス粒子の平均
粒径は0.5〜10μm、好ましくは1〜5μm、より
好ましくは2〜3μmであることが分かる。正弦波、三
角波の交流電圧(周波数100KHz、電界強度20V
/mm)においても同様な結果が得られた。
ラテックス試薬を遠心分離して上清を除去した後、沈殿
を精製水に懸濁した。得られた懸濁液に対し、更に遠心
分離、精製水に懸濁という上記の操作を5回繰り返して
脱塩処理を行い、ラテックス濃度1%の懸濁液とした。
気分解を観察した。
5、50、25、12.5、6.25、3.2及び0m
M)と(1)で調製した脱塩抗ミオグロビン抗体感作ラ
テックス試薬をそれぞれ9:1で混合しラテックス濃度
0.1%とした。交流電圧(周波数100KHz、方形
波)を0〜100V/mmの電界強度になるように印加
し、パールチェインの形成、反応液の電気分解を観察し
た。
0〜600mMの間において約10V/mmの電界強度
においてパールチェインの形成が観察された。反応液の
電気分解は、反応系中の塩化ナトリウム濃度が600m
Mの場合には13V/mmの電界強度で観察され、反応
系中の塩化ナトリウム濃度が300mM以下の場合には
約20〜30V/mmの電界強度で観察された。
20V/mm)を同様に印加したところ、反応系中の塩
化ナトリウム濃度が6.25mM以上の場合には電気分
解を起こし、パールチェインの形成が観察されなかっ
た。
含むようにGBSを用い抗ミオグロビン抗体感作ラテッ
クス試薬を実施例1と同様にして調製した。交流電圧
(周波数100KHz、電界強度20V/mm,方形
波)を印加して、凝集度を実施例2と同様にして測定し
た。表6に示した結果から、塩化ナトリウムの濃度は1
0mM以上、好ましくは25〜150mMであることが
分かる。
た。
5%BSA−GBS)を用いて、標準ミオグロビンを希
釈し、濃度0、1.0、2.5、5.0、10、25、
50、100、及び250ng/mlの検体を調製し
た。これらの検体10μl,前述した抗ミオグロビン感
作ラテックス試薬10μlをスライドグラス上で混合さ
せ、前述した装置を用いて、周波数100KHzの交流
電圧(方形波)を20V/mmの電界強度になるように
それぞれ0.5、1.0及び1.5分間印加しパールチ
ェインを形成させた。この印加後、直ちに電源を切り1
分間放置することにより免疫反応に関与していないラテ
ックス粒子を再分散させた後、凝集度(AR)を測定し
た。
凝集度を示し、1.0〜1.5分で凝集度はほぼ平衡に
なることが分かる。このことは、本発明により非常に短
時間でしかも精度良く生物学的特異的反応性物質の存在
を検出又は測定することが可能であることを示してい
る。
置は実施例1と同様であった。0.5%牛血清アルブミ
ンのグリシン緩衝液溶液(0.5%BSA−GBS)を
用いて、標準ミオグロビンを希釈して、濃度0、0.
1、1、2.5、5、10、25、50、100、及び
250ng/mlの検体を調製した。これらの検体を実
施例2と同様にして、ラテックス粒子の凝集度(AR)
を測定した。
れ1分の場合及びそれぞれ30秒の場合の結果を図4に
示す。
試薬を各50μlずつ反応チューブにとり、37℃で2
0分間インキュベーションした。この反応溶液20μl
をスライドグラスにとり、実施例1と同様にして凝集度
を測定した。結果を図4に示した。
で、10〜20分のインキュベーション時間が必要とさ
れている)に比べ非常に短時間で、かつ高感度に測定す
ることができることが分かる。
施例1と同様にして抗ヒトAFP抗体感作ラテックス試
薬を調製した。
5%BSA−GBS)を用いて、標準AFPを希釈し、
濃度0、0.1、0.5、1.0、2.5、5.0、1
0、50、100、500及び1000ng/mlの検
体を調製した。これらの検体10μl,前述した抗ヒト
AFP抗体感作ラテックス試薬10μlをスライドグラ
ス上で混合させ、前述した装置を用いて、周波数100
KHzの交流電圧(方形波)を16V/mmの電界強度
で40秒間印加しパールチェインを形成させた。反応系
中のラテックス粒子の濃度は0.1重量%であった。4
0秒間の印加後、直ちに電源を切り40秒間放置するこ
とにより生物学的特異的凝集反応に関与していないラテ
ックス粒子を再分散させた後、凝集度(AR)を測定し
た。
試薬を各50μlずつ反応チューブにとり、37℃で2
0分間インキュベーションした。この反応溶液20μl
をスライドグラスにとり、比較例1と同様にして凝集度
を測定した。結果を図5に示した。
で、10〜20分のインキュベーション時間が必要とさ
れている)に比べ非常に短時間で、かつ高感度に測定す
ることができることが分かる。
簡便且つ迅速に、しかも高感度で生物学的特異的反応性
物質の存在を検出又は測定することができる。
存在を検出又は測定するための装置の概略図を示す。
(A)は全体図、(B)はスライドグラスと電極の組合
せ部の断面図である。
を停止し再分散させた時の凝集度の変化を表わすグラフ
である。
度の関係を表わすグラフである。
フである。
である。
Claims (1)
- 【請求項1】 担体粒子上での生物学的特異的凝集反応
により生物学的特異的反応性物質の存在を検出又は測定
する方法であって、10mM以上の塩の共存下に5〜5
0V/mmの電界強度になるように交流電圧を該反応系
に印加することを特徴とする前記方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22709793A JP3300493B2 (ja) | 1993-09-13 | 1993-09-13 | 生物学的特異的反応性物質の存在を検出又は測定する方法 |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0783928A true JPH0783928A (ja) | 1995-03-31 |
JP3300493B2 JP3300493B2 (ja) | 2002-07-08 |
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ID=16855448
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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JP (1) | JP3300493B2 (ja) |
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