JPS6145776B2 - Specif combination analysis using prosthetic group as labelling component* reagent and composition for same* test kit* and ligand - Google Patents

Specif combination analysis using prosthetic group as labelling component* reagent and composition for same* test kit* and ligand

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JPS6145776B2
JPS6145776B2 JP54077633A JP7763379A JPS6145776B2 JP S6145776 B2 JPS6145776 B2 JP S6145776B2 JP 54077633 A JP54077633 A JP 54077633A JP 7763379 A JP7763379 A JP 7763379A JP S6145776 B2 JPS6145776 B2 JP S6145776B2
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JP
Japan
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binding
complex
liquid medium
ligand
apoenzyme
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JP54077633A
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Japanese (ja)
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JPS552997A (en
Inventor
William E Hornby
David L Morris
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Bayer Corp
Original Assignee
Miles Laboratories Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Miles Laboratories Inc filed Critical Miles Laboratories Inc
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Publication of JPS6145776B2 publication Critical patent/JPS6145776B2/en
Expired legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/536Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with immune complex formed in liquid phase
    • G01N33/542Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with immune complex formed in liquid phase with steric inhibition or signal modification, e.g. fluorescent quenching

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、液性媒体中のリガンドを定性的もし
くは定量的に測定するための均一系もしくは不均
一系の特異的結合型の分析方法及びその方法で用
いる試薬等に関するものである。更に詳細には、
本発明は放射性同位体(ラジオ・アイソトープ)
ではない標識を用いる特異的結合分析法に関する
ものである。本発明は更に、上述の分析法に用い
る非放射性同位体系の標識の複合体にも関するも
のである。 従来の特異的結合分析方法に於いては、探知可
能な標識成分、そして二つの種もしくは形の標識
複合体、即ち結合種及び遊離種、を生成する結合
反応系を試薬の他の成分(仮に存在する場合)と
共に形成するのに関与する結合成分とを有する複
合体を含む種々の組成物から成る試薬、と試験試
料とを結合させている。結合種と遊離種となる標
識複合体の相対量もしくは相対比率は、試験試料
中の探知対象のリガンドの存在(又は量)の関数
となるものである。 一例として、従来の競争結合分析方法を以下に
記す。従来の方法では、試薬には(1)複合体の結合
成分を構成するような探知対象のリガンド(例、
抗原もしくはハプテン)が標識成分に化学的に連
結した形の標識複合体及び(2)リガンドの特異的結
合の相手(対応体)(例、抗体)とが含まれる。
試験試料と試薬との結合により、探知対象のリガ
ンドと標識複合体の結合成分とは、実質的に識別
不能な形で、特異的結合の対応体との非共有性の
結合に関して競争(競合)する。その結果、結合
対応体に結合する標識複合体(これが結合種とな
る)の量、又は、遊離の状態で残る標識複合体
(結合対応体と結合しないもので、これが遊離種
となる)の量を、存在し競争するリガンドの量の
関数として測定することができる。両方の種をも
たらす標識複合体の量は、その中の標識成分を、
例えば探知(モニター)するなどの方法で計測し
て測定することができる。 結合種中の標識複合体と遊離種中の標識複合体
とが、標識成分を探知するために用いられる手段
によつては実質的に識別不可能の場合には、分析
を完了させるために結合種と遊離種とを物理的に
分離する必要がある。この型の分析法は、本技術
分野では「不均一系」と呼ばれている。結合種と
遊離種の形態の標識複合体を識別することが可能
な場合には、「均一系」方式が用いられ、分離工
程は不要である。 高度に鋭敏な特異的結合分析法として最初に見
出されたものは、標識成分として放射性同位体を
用いるラジオイムノアツセイ(放射免疫分析)で
あつた。この方法では、標識の探知可能な属性が
遊離種と結合種との間では定性的に不変であるた
め、不均一系の方法を用いることが必要である。
放射性物質を取り扱うことが不便かつ困難である
ため、標識成分として放射耐同位体以外の物質を
用いる新しい分析法への工夫が数多くなされてき
た。そのような物質の例としては、酵素、螢光分
子、バクテリオフアージ、金属もしくは有機金属
の錯体、補酵素、酵素基質、酵素阻害剤、循環反
応体、そして化学発光反応体を挙げることができ
る。 米国特許第3654090、3791932、3839153、
3850752及び3879262号、J.Immunol.Methods
1:247(1972)、そしてJ.Immunol.109:129
(1972)には標識成分として酵素を用いる種々の
不均一系結合反応系についての記載がある。標識
物質として分光分析により探知可能な物質の不活
性な前駆体を用いる不均一系結合分析法について
は米国特許第3880934号に記載がある。不均一系
分析法に関する詳しい背景については
「Principles of Competitive Protein―Binding
Assays,ed.Odell and Daughaday(J.B.
Lippincott Co.,Philadelphia 1972)」に記載が
ある。 米国特許第3817834号にはリガンドと酵素の複
合体を用いる均一系の酵素標識免疫分析法が記載
されている。この方法では、結合種中の複合体の
酵素活性が、遊離種中の複合体の酵素活性より測
定にかかりにくいため、均一系の方法を用いるこ
とができる。補酵素、化学発光分子、循環反応
体、そして開裂可能な螢光酵素基質のような特に
特徴的な物質を標識物質として用いる均一系及び
不均一系の方式については西独国公開公報第
2618419及び2618511号(本出願人に譲渡された
1976年3月18日出願の米国特許出願第667982及び
667996号に基づくもの)に記載がある。 結合分析法に用いる放射性同位体以外の標識の
開発研究の結果いくつかの実用的な解決がなされ
たが、更に改良の余地が残つている。酵素標識を
用いる考えは最初は最も期待されていたが、実際
には種々の難点が明らかになつた。高分子量で異
質の特性を持つ酵素を用いることにより、特定
化、安定化、そして標識複合体の調製についての
再現性について難点が発生する。それらの問題
は、酵素標識を反応活性が探知できる低分子量の
標識で置き換えることにより克服可能である。補
酵素、酸素基質、循環反応体そして化学発光反応
体のようなそれらの新しい標識を用いることによ
り高感度かつ多用途の分析法を構成することがで
きる。しかし、それらの標識を探知するために
は、応々にして現時点では病院の試験室で通常用
いられていない器具を必要とする場合がある。 本発明の第一の目的は、標準的な病院の試験室
の装置で探知可能で、かつ、反応体標識の優れた
感度、多用途性、そして標識複合体の製造及び特
定化が容易にできる新しい標識を用いる非放射性
同位体系の結合伏析法を提供することにある。 本発明により、標識複合体中の標識成分として
有機の補欠分子族(配合団:prosthetic group)
を用いることにより改良した特異的結合分析法が
もたらされることが見出された。補欠分子族と
は、酵素コフアクター(共同因子)として本技術
分野にて認知されている一群のものである。酵素
コフアクターとは非たん白質系の物質で、それが
存在することが酵素の触媒活性の発現のために必
要であり、かつそれは、関係する酵素(「親酵
素」と名付ける)の触媒反応サイクルの過程で化
学変化を起こすものである。補酵素とは、親酵素
による触媒反応の過程で化学的に変形する型の酵
素コフアクターである。コフアクターの最初の形
態を再生するためには、親酵素以外の酵素による
別の触媒反応にコフアクターを関与させる必要が
ある。それとは対照的に、補欠分子族は、親酵素
による触媒反応の過程で化学的に変形され、か
つ、同じ親酵素による第二の触媒反応により、例
えばその最初の形態に戻るといつたような再生が
行なわれる酵素コフアクターである。 有機補欠分子族は、通常は、親酵素のたん白質
部分に相対的な意味で強固に結合している点にお
いて特徴づけられており、それらのたん白質部分
はアポ酵素として知られており、触媒活性を有す
る親酵素はホロ酵素として知られている。補欠分
子族とアポ酵素との間の相互作用に関する平衡反
応は次式で表わすことができる。
The present invention relates to a homogeneous or heterogeneous specific binding analysis method for qualitatively or quantitatively measuring a ligand in a liquid medium, and reagents used in the method. More specifically,
The present invention relates to radioactive isotopes (radio isotopes)
It relates to specific binding assays using labels that are not labeled. The invention further relates to complexes of non-radioactive isotopic labels for use in the above-mentioned analytical methods. In conventional specific binding analysis methods, a detectable label component and a binding reaction system that produces two species or forms of label complex, a bound species and a free species, are combined with other components of the reagent (if The test sample is combined with reagents comprising various compositions comprising complexes with the binding moiety (if present) and the binding component involved in forming the test sample. The relative amounts or proportions of bound and free labeled complexes are a function of the presence (or amount) of the ligand to be detected in the test sample. As an example, a conventional competitive bond analysis method is described below. In traditional methods, the reagent contains (1) the ligand to be detected, which constitutes the binding component of the complex (e.g.
(2) a specific binding partner (counterpart) of the ligand (eg, an antibody); and (2) a specific binding partner (counterpart) of the ligand (eg, an antibody).
Binding of the test sample to the reagent causes the probed ligand and the bound component of the label complex to compete (competition) for non-covalent binding with the specific binding counterpart in a virtually indistinguishable manner. do. As a result, the amount of labeled complex that binds to the bound counterpart (which becomes the bound species) or the amount of labeled complex that remains free (which does not bind to the bound counterpart, which becomes the free species) can be measured as a function of the amount of competing ligand present. The amount of labeled complex that yields both species is the amount of labeled component in it,
For example, it can be measured by detecting (monitoring) or other methods. If the labeled complex in the bound species and the labeled complex in the free species are substantially indistinguishable depending on the means used to detect the labeled component, binding is performed to complete the analysis. Seeds and free species must be physically separated. This type of analysis is referred to in the art as "heterogeneous." If it is possible to distinguish between the bound and free forms of the labeled complex, a "homogeneous" approach is used and no separation step is necessary. The first highly sensitive specific binding assay to be discovered was the radioimmunoassay, which used a radioactive isotope as the labeling component. This method requires the use of a heterogeneous method since the detectable attributes of the label are qualitatively invariant between free and bound species.
Since it is inconvenient and difficult to handle radioactive substances, many efforts have been made to develop new analytical methods that use substances other than radioactive isotopes as labeling components. Examples of such substances include enzymes, fluorescent molecules, bacteriophage, metal or organometallic complexes, coenzymes, enzyme substrates, enzyme inhibitors, cycling reactants, and chemiluminescent reactants. . U.S. Patent Nos. 3654090, 3791932, 3839153,
Nos. 3850752 and 3879262, J.Immunol.Methods
1:247 (1972), and J.Immunol.109:129
(1972) describes various heterogeneous binding reaction systems using enzymes as labeling components. A heterogeneous binding assay using an inert precursor of a spectroscopically detectable substance as a label is described in US Pat. No. 3,880,934. For more background on heterogeneous analytical methods, see Principles of Competitive Protein—Binding.
Assays, ed. Odell and Daughaday (JB
Lippincott Co., Philadelphia 1972). US Pat. No. 3,817,834 describes a homogeneous enzyme-labeled immunoassay using a complex of a ligand and an enzyme. In this method, the enzyme activity of the complex in the bound species is less difficult to measure than the enzyme activity of the complex in the free species, so a homogeneous method can be used. Homogeneous and heterogeneous systems using particularly characteristic substances such as coenzymes, chemiluminescent molecules, cycling reactants, and cleavable fluorescent enzyme substrates as labels are described in German Open
Nos. 2618419 and 2618511 (assigned to the applicant)
U.S. Patent Application No. 667982 filed March 18, 1976;
Based on No. 667996). Although research into developing labels other than radioisotopes for use in binding assays has resulted in some practical solutions, there remains room for further improvements. Although the idea of using enzyme labels was initially the most promising, in practice various difficulties became apparent. The use of enzymes with high molecular weights and heterogeneous properties creates difficulties in the characterization, stabilization, and reproducibility of preparation of labeled conjugates. These problems can be overcome by replacing the enzyme label with a low molecular weight label whose reactive activity can be detected. By using these new labels, such as coenzymes, oxygen substrates, cycling reactants, and chemiluminescent reactants, highly sensitive and versatile analytical methods can be constructed. However, detecting these markers may require equipment that is not currently commonly used in hospital examination rooms. The primary object of the present invention is to provide excellent sensitivity, versatility, and ease of preparation and characterization of the reactant label, which is detectable with standard hospital laboratory equipment. The object of the present invention is to provide a method for binding a non-radioactive isotope system using a new label. According to the present invention, an organic prosthetic group can be used as a labeling component in a labeling complex.
It has been found that the use of the method provides an improved specific binding assay. Prosthetic groups are a group recognized in the art as enzyme cofactors. Enzyme cofactors are non-protein substances whose presence is necessary for the expression of the enzyme's catalytic activity, and which contributes to the catalytic reaction cycle of the enzyme involved (named the "parent enzyme"). Chemical changes occur during the process. A coenzyme is a type of enzyme cofactor that is chemically transformed during a catalyzed reaction by a parent enzyme. In order to regenerate the original form of the cofactor, it is necessary to engage the cofactor in another catalyzed reaction by an enzyme other than the parent enzyme. In contrast, a prosthetic group is one that is chemically transformed during the course of a catalytic reaction by a parent enzyme and returns to its original form, for example, by a second catalytic reaction by the same parent enzyme. It is an enzyme cofactor in which regeneration takes place. Organic prosthetic groups are usually characterized in that they are tightly bound relative to the protein moieties of the parent enzyme, known as apoenzymes, and are catalytic. The active parent enzyme is known as the holoenzyme. The equilibrium reaction regarding the interaction between the prosthetic group and the apoenzyme can be expressed as:

【表】 補欠分子族+アポ酵素 複合もしくはホロ酵素

(Pr) (Apo) (Pr〓Apo)
ここに用いられているように、「複合酵素」の
用語は、補欠分子族とアポ酵素との結合により形
成された錯体を意味しており、その錯体が酵素活
性を示すかどうかには関係がない。「ホロ酵素」
の用語は、酵素活性を示す複合酵素のみを意味す
るものである。補欠分子族とその性質、及びそれ
らとアポ酵素との相互作用に関する更に詳しい情
報は「Dixon and Webb,Enzymes,Ist ed.,
Longmans,Green & Co.(London1958)」を
参照することにより得ることができる。 本発明では、有機補欠分子族は結合成分と結合
して結合分析法に用いるための標識複合体を形成
する。本発明の中心となる要素は次に示すような
複合補欠分子族とアポ酵素との間に生じる相互作
用である。 上に示した反応は通常観察される相互作用であ
るが、ある条件下、例えば補欠分子族との複合
が、正常なホロ酵素と基質との相互作用を妨げる
ような場合、に於ては、複合酵素がホロ酵素活性
を示さないか、或は殆んど示さない場合もある。
それにもかかわらず、本発明で用いる標識複合体
は、分析に於ける結合反応での複合補欠分子族の
結合成分(上記で
[Table] Prosthetic group + apoenzyme complex or holoenzyme

(Pr) (Apo) (Pr〓Apo)
As used herein, the term "complex enzyme" refers to a complex formed by the combination of a prosthetic group and an apoenzyme, and whether or not the complex exhibits enzymatic activity is irrelevant. do not have. "Holoenzyme"
The term refers only to complex enzymes that exhibit enzymatic activity. Further information on prosthetic groups, their properties, and their interaction with apoenzymes can be found in Dixon and Webb, Enzymes, Ist ed.
Longmans, Green & Co. (London 1958). In the present invention, an organic prosthetic group is combined with a binding moiety to form a label complex for use in binding assays. The central element of the present invention is the interaction that occurs between the complex prosthetic group and the apoenzyme as shown below. Although the reactions shown above are the interactions that are normally observed, under certain conditions, such as when conjugation with a prosthetic group interferes with the normal holoenzyme-substrate interaction, In some cases, the complex enzyme exhibits no or very little holoenzyme activity.
Nevertheless, the labeled conjugate used in the present invention is the binding component of the complex prosthetic group (described above) in the binding reaction in the assay.

【式】の記号で示されたも の)の結合が完了後、結合した複合酵素錯体がホ
ロ酵素活性を示す場合、例えばその結合によりホ
ロ酵素と基質との相互作用の阻害を除去する場合
には、生成するものである。 種々の知られている均一系、不均一系の結合方
式に従つて用いることのできる標識探知方法は数
多く有り、それらの一部を以下に示す。しかしな
がら全ての場合に於て、結合反応に関与する標識
複合体の標識成分は有機補欠分子族(の)残基を
含んでおり、探知方法は、結合種もしくは遊離
種、又は場合によりその両方の標識成分のホロ酵
素活性の計測に基づく測定を含むものである。 本発明に用いる補欠分子族の残基は、フラビ
ン・アデニン・ジヌクレオチドであり、補欠分子
族残基とアポ酵素との組合わせとしては、フラビ
ン・アデニン・ジヌクレオチドの残基と、アポグ
ルコース・オキシダーゼの組合わせがある。これ
らの組合わせから形成されるホロ酵素の各々は、
分光分析法及び螢光分析法等のような既知の過酸
化水素測定技術によつて容易に探知することがで
きる。探知対象のホロ酵素が触媒活性を有するた
め、探知反応に於て標識成分の存在をはるかに増
幅することが可能であり、例えば分光光度計のよ
うな比較的低感度で、かつ容易に入手できる簡単
な装置を用いることにより、分析対象のリガンド
の高感度(例、ng/mlのレベル)で検出するこ
とが可能となる。標識複合体中で標識が結合成分
に結合する際の介在となる成分として低分子量の
補欠分子族分子を用いることのできる能力と、分
光分析測定、特に比色法による読み出しにより高
感度な検出ができるという能力が組み合わされた
ことにより、比類なく優れた特異的結合分析法が
ここに見出された。 従つて本発明は、容易に自動化することがで
き、病院の試験室に通常置かれている器具で探知
できる標識を用いることを可能にし、再現性良
く、かつ比較的簡単に製造可能な標識複合体を用
いることができ、しかも高度に鋭敏な検出限界を
持つ点に於いて特徴を有するものである。 本明細書に於て、以下に記す用語は、特に指示
される場合以外は、次の意味を有するものであ
る。「リガンド」は、液性媒体中の存在もしくは
存在量を測定する対象の物質もしくはそれらの一
連の関連する物質を意味する。「リガンドの特異
的結合の相手(対応体)」は、他の物質を排除し
てリガンドに特異的な結合の親和力を有する物質
もしくはそれら一連の物質を意味する。「リガン
ドの特異的結合類縁体」は、リガンドに対する特
異的結合の対応体の結合親和力に関して実質的に
同一の挙動を示す物質もしくはそれら一連の物質
を示す。「残基」は、有機分子中の部分で、例え
ば、標識複合体中の補欠分子族の残基とは、補欠
分子族が標識複合体の残余の部分に結合するため
の役目をなす水素原子が一点にて除かれている補
欠分子族のような、補欠分子族から誘導され、実
質的に補欠分子族の作用をする複合体中の有機分
子である。例えば、FAD―リガンドの標識複合
体に於いては、FADがフラビン・アデニン・ジ
ヌクレオチド補欠分子族の残基を示す。「試薬」
は、分析方法を遂行するために用いられる一もし
くは二以上の試薬を含む組成物、器具もしくは試
験キツトを意味する。「探知反応」は、ホロ酵素
活性を測定することにより標識複合体の標識成分
が測定される反応を意味する。「低級アルキル」
は、例えばメチル、エチル、イソプロピル及びヘ
キシルのような、1から6(1と6を含む)の炭
素原子を含む直鎖もしくは分岐鎖のアルキル基を
意味する。 本発明の分析方法は、特異的結合の対応体が存
在するいかなるリガンドの検出にも利用すること
ができる。通常では、リガンドはペプチド、たん
白質、炭水化物、糖たんぱく質、ステロイド、そ
の他、で特異的結合対応体が生物系に存在するか
又は合成できるものである。機能面の用語で言え
ば、リガンドは通常、抗原及びその抗体、ハプテ
ン及びその抗体、そしてホルモン、ビタミン、代
謝物及び医薬品、そしてそれらの受容体及び結合
物質から成る群より選ばれる。本発明を用いて検
出できるリガンドの例としては特に、インスリ
ン、じゆう毛膜性腺刺激ホルモン、チロイドホル
モン及び卵胞ホルモンのようなホルモン;フエリ
チン、ブラデイキニン、プロスタグランジン及び
腫瘍特異的抗原のような抗原もしくはハプテン:
ビオチン、ビタミンB12、葉酸、ビタミンE、ビ
タミンA及びアスコルビン酸のようなビタミン;
3′,5′―アデノシン・―りん酸塩及び3′,5′―グ
アノシン・―りん酸塩のような代謝物:抗けいれ
ん剤、気管支筋肉弛緩剤(気管支拡張剤)、強心
剤(心臓脈管薬)及び麻薬のような医薬品もしく
は薬物:ミクロソーム抗体及び肝炎とアレルギー
抗原の抗体のような抗体;そしてチロキシン結合
グロブリン、アビジン、内因性因子及びトランス
コバラミンのような特異的結合受容体、を挙げる
ことができる。本発明の分析法は、100から1000
の間の分子量を有するハプテン及びその類縁体、
特にヨードチロニン・チロイドホルモン、チロキ
シン及びリオチロニン、の検出に特に有用であ
る。 試験される液性媒体は、一般には天然に存在す
るか人工的に作られた液体で、リガンドを含むと
想定されるものであり、通常は、生物学上の流動
体又はそれを希釈もしくは他の処理を行なつて得
られた液体である。本発明の方法により分析可能
な生物学上の流動体の例としては、血清、血しよ
う、尿、だ液、羊水及び脳せきづい液を挙げるこ
とができる。他の物質、例えば細胞のような固体
物質、もまた、固体を液体に溶かすか、又は固体
を液体で抽出する等の方法で液体の形態にするこ
とにより分析することが可能である。 標識複合体 本発明の標識複合体は、その標識成分中に有機
補欠分子族残基であるフラビン・アデニン・ジヌ
クレオチドを含んでおり、次式のように図式的に
表現される二つの基本型のいずれかで示すことが
できる。
If the bound enzyme complex exhibits holoenzyme activity after the binding of the compound (denoted by the symbol [formula]) is completed, for example, if the binding removes the inhibition of the interaction between the holoenzyme and the substrate, , is what is generated. There are many marker detection methods that can be used according to various known homogeneous and heterogeneous combination schemes, some of which are listed below. In all cases, however, the labeling component of the labeling complex involved in the binding reaction contains residues of an organic prosthetic group, and the detection method involves detecting either the bound or the free species, or possibly both. It involves a measurement based on the measurement of the holoenzyme activity of the labeled component. The prosthetic group residue used in the present invention is flavin adenine dinucleotide, and the combination of prosthetic group residue and apoenzyme is flavin adenine dinucleotide residue and apoglucose dinucleotide. There is a combination of oxidases. Each of the holoenzymes formed from these combinations is
It can be easily detected by known hydrogen peroxide measurement techniques such as spectroscopy and fluorometry. Since the holoenzyme to be detected has catalytic activity, it is possible to greatly amplify the presence of the labeled component in the detection reaction, and it is possible to use relatively low-sensitivity and easily available methods such as spectrophotometers. By using a simple device, it is possible to detect the ligand to be analyzed with high sensitivity (eg, at the ng/ml level). The ability to use low molecular weight prosthetic group molecules as intervening moieties for label binding to binding components in label complexes and the ability to use spectroscopic measurements, particularly colorimetric readouts, for sensitive detection. This combined ability has created a uniquely superior specific binding assay. The present invention therefore provides a marker combination that can be easily automated, that allows the use of markers that can be detected with equipment normally found in hospital examination rooms, that is reproducible, and that is relatively easy to manufacture. It is unique in that it can be used with the human body and has highly sensitive detection limits. In this specification, the terms described below have the following meanings unless otherwise specified. "Ligand" means a substance or a series of related substances whose presence or abundance in a liquid medium is to be determined. "Specific binding partner (correspondent) of a ligand" means a substance or a series of substances that have specific binding affinity for the ligand to the exclusion of other substances. A "specific binding analog of a ligand" refers to a substance or a group of substances that exhibit substantially the same behavior with respect to the binding affinity of the specific binding counterpart for the ligand. A "residue" is a moiety in an organic molecule, for example, a residue of a prosthetic group in a labeling complex is a hydrogen atom that serves to bind the prosthetic group to the rest of the labeling complex. An organic molecule in a complex that is derived from a prosthetic group and substantially acts as a prosthetic group, such as a prosthetic group in which a is removed at one point. For example, in the FAD-ligand labeling complex, FAD represents the residue of the flavin adenine dinucleotide prosthetic group. "reagent"
means a composition, device, or test kit containing one or more reagents used to carry out an analytical method. "Detection reaction" means a reaction in which a labeled component of a labeled complex is measured by measuring holoenzyme activity. "Lower alkyl"
means a straight or branched alkyl group containing from 1 to 6 (inclusive) carbon atoms, such as, for example, methyl, ethyl, isopropyl and hexyl. The analytical method of the present invention can be used to detect any ligand for which a specific binding counterpart exists. Typically, the ligand is a peptide, protein, carbohydrate, glycoprotein, steroid, etc. for which a specific binding counterpart exists in biological systems or can be synthesized. In functional terms, ligands are usually selected from the group consisting of antigens and their antibodies, haptens and their antibodies, and hormones, vitamins, metabolites and pharmaceuticals, and their receptors and binding substances. Examples of ligands that can be detected using the present invention include, among others, hormones such as insulin, pilonidal gonadotropin, thyroid hormones and follicular hormones; ferritin, bradykinin, prostaglandins and tumor-specific antigens. Antigen or hapten:
Vitamins such as biotin, vitamin B12 , folic acid, vitamin E, vitamin A and ascorbic acid;
Metabolites such as 3′,5′-adenosine-phosphate and 3′,5′-guanosine-phosphate: anticonvulsants, bronchial muscle relaxants (bronchodilators), inotropes (cardiovascular medicines or drugs such as drugs) and narcotics; antibodies such as microsomal antibodies and antibodies of hepatitis and allergic antigens; and specific binding receptors such as thyroxine-binding globulin, avidin, intrinsic factor and transcobalamin. I can do it. The analytical method of the present invention uses 100 to 1000
haptens and their analogs having a molecular weight between
It is particularly useful for detecting iodothyronine thyroid hormones, thyroxine and liothyronine. The liquid medium tested is generally a naturally occurring or artificially produced liquid that is assumed to contain the ligand, usually a biological fluid or a diluted or otherwise This is a liquid obtained by processing. Examples of biological fluids that can be analyzed by the method of the invention include serum, blood plasma, urine, saliva, amniotic fluid and brain cough fluid. Other materials, such as solid materials such as cells, can also be analyzed by bringing them into liquid form, such as by dissolving the solid in a liquid or extracting the solid with a liquid. Labeling complex The labeling complex of the present invention contains flavin adenine dinucleotide, which is an organic prosthetic group residue, in its labeling component, and has two basic types represented diagrammatically as shown below. It can be indicated by either.

【表】 上の図式に於いて、Prは補欠分子族の残基を
表わし、Apoはアポ酵素を表わし、Rは連結基を
表わし、そしてLは標識複合体の結合成分(通常
はリガンドもしくはその結合類縁体である)を表
わす。結合成分と補欠分子族残基とは通常、その
特異的結合位置(例えば、結合成分が抗原、ハプ
テンもしくはそれらの抗体である場合には、免疫
化学的な結合部位であるような、分析での結合反
応に関与する結合成分の場所)から離れた部位
と、後者については、アポ酵素との活性結合部位
から離れた部位とで、連結基を介して結合してい
る。 分析方法 本発明による新しい標識複合体を探知するため
の方法は多数ある。いずれの場合でも、補欠分子
族の残基は標識成分中で結合成分に共有結合的に
結合しており、そして探知反応には結合種もしく
は遊離種、又は場合によりその両方の中のホロ酵
素活性の計測が含まれている。 均一系及び不均一系の競争結合方式及び技術に
基づいた種々の探知方法の例を、以下に単に例示
の目的のみで示す。実際には、他の均一系及び不
均一系の方式及び技術に基づいても実施できるこ
とが理解できるであろう。
[Table] In the above scheme, Pr represents the residue of the prosthetic group, Apo represents the apoenzyme, R represents the linking group, and L represents the binding component of the labeling complex (usually the ligand or its is a binding analog). The binding moiety and the prosthetic group residue are usually defined by their specific binding site (e.g., the immunochemical binding site when the binding moiety is an antigen, hapten, or an antibody thereof); The latter is bound via a linking group at a site remote from the site of the binding component involved in the binding reaction (the location of the binding component) and, for the latter, at a site remote from the active binding site with the apoenzyme. Analytical Methods There are many methods for detecting new labeled conjugates according to the present invention. In either case, the prosthetic group residues are covalently bound to the binding component in the labeling component, and the detection reaction involves the holoenzyme activity in the bound or free species, or optionally both. Includes measurements. Examples of various detection methods based on homogeneous and heterogeneous competitive combination schemes and techniques are presented below for illustrative purposes only. It will be appreciated that implementations may in fact be based on other homogeneous and heterogeneous schemes and techniques.

【表】 探知方式の例示―その1 均一系競争結合方法:結合反応開始後のアポ酵
素の導入
[Table] Examples of detection methods - Part 1 Homogeneous competitive binding method: Introduction of apoenzyme after initiation of binding reaction

【表】 上記の図式では、標識成分である補欠分子族残
基は、結合反応の開始と実質的に同時に、又は結
合反応の開始後、例えば、結合反応の間、又は結
合反応が平衡に到達した後、アポ酵素を加え、そ
して最終の反応混合物のホロ酵素活性を測定する
ことにより探知することができる。この分析法
は、アポ酵素と補欠分子族残基との結合が結合種
中の補欠分子族については阻害されるような条件
を選ぶことにより均一系となる。あるいは、結合
種の形態の標識複合体にアポ酵素が結合するが、
得られる複合酵素錯体が、酵素と基質の相互作用
による阻害等により酵素活性を示さないような条
件を選ぶこともできる。この状況は上記の図式に
は示されていない。上記のいずれの場合でも、系
内で測定される酵素活性の総量は、標識複合体を
遊離させるアポ酵素の非阻害性の結合の結果であ
り、従つて、結合の対応体との結合に関する競争
にさらされる試料中のリガンドの量に正比例す
る。 同じく上には示していないが、上の図式とは対
照的に、標識複合体(Pr―R―L)は、アポ酵
素との結合は阻害されるが、一方標識複合体の結
合対応体との結合により、この阻害が解除される
ように生成し、そしてアポ酵素は、結合種の形態
の標識複合体と結合でき、従つて活性ホロ酵素錯
体を形成できるようになる、というようなことも
起り得る。このような場合には、系内で得られる
ホロ酵素活性の量は、試料中に存在するリガンド
の量に反比例することになる。 探知方式の例示―その2 不均一系競争結合方法:結合反応開始後のアポ
酵素の導入
[Table] In the above scheme, the prosthetic group residue that is the labeling component can be added substantially simultaneously with the initiation of the binding reaction, or after the initiation of the binding reaction, e.g., during the binding reaction, or when the binding reaction reaches equilibrium. This can then be detected by adding apoenzyme and measuring the holoenzyme activity of the final reaction mixture. This analytical method is made homogeneous by selecting conditions such that the binding between the apoenzyme and the prosthetic group residue is inhibited for the prosthetic group in the binding species. Alternatively, the apoenzyme binds to the labeled complex in the form of a bound species;
Conditions can also be selected such that the resulting composite enzyme complex does not exhibit enzymatic activity due to inhibition due to interaction between enzyme and substrate. This situation is not shown in the diagram above. In both of the above cases, the total amount of enzymatic activity measured in the system is the result of the non-inhibitory binding of the apoenzyme, which liberates the labeled complex, and therefore the competition for binding with its binding counterpart. is directly proportional to the amount of ligand in the sample exposed to. Also not shown above, but in contrast to the scheme above, the labeled complex (Pr-R-L) is inhibited from binding to the apoenzyme, while binding to the bound counterpart of the labeled complex It is also possible that upon binding of this inhibition, the apoenzyme is able to bind to the labeled complex in the form of the bound species and thus form an active holoenzyme complex. It can happen. In such cases, the amount of holoenzyme activity obtained in the system will be inversely proportional to the amount of ligand present in the sample. Example of detection method - Part 2 Heterogeneous competitive binding method: Introduction of apoenzyme after initiation of binding reaction

【表】 ↑ ↑
[Table] ↑ ↑

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 液性媒体中のリガンドを測定するための特異
的結合分析法であつて、 (a) 該液性媒体を、結合成分及び該結合成分と結
合した有機補欠分子族の残基を含む標識成分と
からなる標識複合体と接触させ、場合により、
更に該結合成分の特異的結合の対応体と接触さ
せ、この接触により、該標識複合体の結合種と
遊離種とが生成し、この生成した二つの種の標
識成分の比が液性媒体中の該リガンドの存在の
関数となるような結合反応系が形成されるよう
にされている接触工程;及び、 (b) 該液性媒体を、該補欠分子族と結合してホロ
酵素を形成することができるアポ酵素と接触さ
せる工程;次に該結合種もしくは該遊離種、又
はその両方の中のホロ酵素を活性を測定するこ
とにより、前記の生成した二つの種中の標識成
分の比を測定する工程とを含む特異的結合分析
法において、該補欠分子族標識成分がフラビ
ン・アデニン・ジヌクレオチドであり、該アポ
酵素がアポグルコースオキシダーゼであり、そ
れにより生成されたホロ酵素が触媒として活性
なグルコースオキシダーゼであることを特徴と
する特異的結合分析法。 2 液性媒体と標識複合体との接触の後に、該液
性媒体をアポ酵素と接触させる特許請求の範囲第
1項記載の分析法。 3 液性媒体を、標識複合体及びアポ酵素と実質
的に同時に接触させる特許請求の範囲第1項記載
の分析法。 4 標識複合体とアポ酵素を、それぞれが分離し
た形で液性媒体と接触させる特許請求の範囲第3
項記載の分析法。 5 標識複合体中の標識成分として、アポ酵素と
結合した補欠分子族で形成されている複合酵素の
残基を用いることにより、該標識複合体とアポ酵
素とを液性媒体と接触させる特許請求の範囲第3
項記載の分析法。 6 標識複合体が、リガンド又はその結合類縁体
と結合した標識成分からなり、かつ、液性媒体を
更にリガンドの特異的結合対応体と接触させる特
許請求の範囲第1項ないし第5項のいずれか1項
に記載の分析法。 7 フラビン・アデニン・ジヌクレオチド標識成
分アポグルコースオキシダーゼと結合して、触媒
として活性なグルコースオキシダーゼを生成する
能力が、標識複合体と結合対応体とが結合すると
減少し、かつ、該液性媒体が標識複合体、結合対
応体及びアポ酵素と接触した際、生成した反応混
合物中でグルコースオキシダーゼを、存在するリ
ガンドの量の関数として測定する均一系の特許請
求の範囲第6項記載の分析法。 8 標識複合体の結合種と遊離種とを物理的に分
離し、かつ、グルコースオキシダーゼをそれらの
一方又は他方の中で測定する不均一系の特許請求
の範囲第1項ないし第6項のいずれか1項に記載
の分析法。 9 グルコースオキシダーゼの活性を比色法によ
り測定する特許請求の範囲第1項ないし第8項の
いずれか1項に記載の分析法。 10 リガンドが抗原又はハプテンである特許請
求の範囲第1項ないし第9項のいずれか1項に記
載の分析法。 11 次式: 〔式中、リボフラビン―(ホス)―リボース
は、フラビン・アデニン・ジヌクレオチド中のリ
ボフラビン―ピロホスフエート―リボース残基を
表わし;Rは、連結基を表わし;Lは、特異的に
結合可能なリガンド又はその結合類縁体もしくは
結合対応応体を表わす。〕 で示されるフラビン・アデニン・ジヌクレオチド
標識複合体。
[Scope of Claims] 1. A specific binding analysis method for measuring a ligand in a liquid medium, comprising: (a) treating the liquid medium with a binding component and an organic prosthetic group bound to the binding component; contact with a labeling complex consisting of a labeling component containing a residue, and optionally,
The binding component is further contacted with a specific binding counterpart, and this contact generates bound and free species of the labeled complex, and the ratio of the two generated species of labeled component is determined in the liquid medium. (b) combining the liquid medium with the prosthetic group to form a holoenzyme; contacting the holoenzyme in the bound species, the free species, or both, with an apoenzyme that can be in the specific binding analysis method, the prosthetic group labeling component is flavin adenine dinucleotide, the apoenzyme is apoglucose oxidase, and the holoenzyme produced thereby is catalytically active. A specific binding analysis method characterized by glucose oxidase. 2. The analytical method according to claim 1, wherein after contacting the liquid medium with the labeled complex, the liquid medium is brought into contact with the apoenzyme. 3. The analytical method according to claim 1, wherein the liquid medium is brought into contact with the labeled complex and the apoenzyme substantially simultaneously. 4. Claim 3, in which the labeled complex and the apoenzyme are brought into contact with a liquid medium in separate forms.
Analytical method described in section. 5. A patent claim in which the labeling complex and the apoenzyme are brought into contact with a liquid medium by using, as a labeling component in the labeling complex, a residue of a composite enzyme formed of a prosthetic group bound to the apoenzyme. range 3rd
Analytical method described in section. 6. Any one of claims 1 to 5, wherein the labeling complex consists of a labeling component bound to a ligand or a binding analog thereof, and the liquid medium is further brought into contact with a specific binding counterpart of the ligand. or the analysis method described in item 1. 7. The ability of the flavin adenine dinucleotide label component to combine with apoglucose oxidase to produce catalytically active glucose oxidase is reduced when the label complex and the binding counterpart are combined, and the liquid medium is 7. The method of claim 6, which is homogeneous and measures glucose oxidase in the reaction mixture formed upon contact with the labeled complex, bound counterpart and apoenzyme as a function of the amount of ligand present. 8. Any of claims 1 to 6 of a heterogeneous system in which the bound and free species of the labeled complex are physically separated and glucose oxidase is measured in one or the other of them. or the analysis method described in item 1. 9. The analytical method according to any one of claims 1 to 8, wherein the activity of glucose oxidase is measured by a colorimetric method. 10. The analytical method according to any one of claims 1 to 9, wherein the ligand is an antigen or a hapten. 11 Formula: [Wherein, riboflavin-(phos) 2 -ribose represents a riboflavin-pyrophosphate-ribose residue in flavin adenine dinucleotide; R represents a linking group; L represents a specifically binding ligand or a binding analog or counterpart thereof. ] A flavin-adenine-dinucleotide labeling complex.
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