NO148538B - Anordning for anvendelse ved radio-immunobestemmelse av en antigen-antistoffreaksjon - Google Patents

Description

Radioimmunobestemmelse (også angitt som RIA) er en

meget følsom metode for bestemmelse av antigener eller antistoffer, både kvalitativt og kvantitativt. Mengder ned til 10 -12 g kan bestemmes. Metoden er basert på konkurransen mellom radiomerket og umerket antigen for en bundet og begrenset mengde antistoff som beskrevet av R. Yalow et al. i J. Clin. Invest., 39.' 1157 (1960). Mengden av umerket antigen influerer på fordelingen av det merkede antigen. Dvs. jo mer umerket antigen som er tilstede, desto færre merkede antigener får sjansen til å kombineres med antistoff.

I de medfølgende tegninger er fig. 1-3 standard kurver erholdt ved måling av standardkonsentrasjoner av utpekte antigener. Fig. 4 og 5 illustrerer en testrørbestemmelsesanordning ifølge foreliggende oppfinnelse. Uttrykket "utstyr" (kit) anvendes her for å angi en samling av alle eller enkelte av kjemikaliene, innbefattet forsøksrør og nødvendige instruksjoner for å utføre en radioimmunobestemmelse.

Uttrykket "antistoff" eller "antistoffer" anvendes for

å angi en gruppe serumproteiner, også angitt som gammaglobuliner eller immunoglobuliner, som vil reagere spesifikt med et antigeri-eller hapten. Mesteparten av disse antistoffer tilhører IgG-klassen, mens andre klasser er angitt som IgA, IgM, IgD og IgE.

Det anvendes også her for å innbefatte bestemte bindende proteiner som gjenkjenner bestemte antigener, f.eks. slikt protein for cyclisk AMP og for cortisol.

Uttrykket "antigen" anvendes her for å angi en substans som vil reagere med et antistoff. Antigener er ofte karakterisert som i stand til å fremme dannelsen av et antistoff og å reagere med dette antistoff. Når det gjelder "haptener", er det imidlertid nødvendig at der kobles til en bærer, slik som f.eks. inerte, absorberende partikler, syntetiske peptider eller natur-lige proteinmolekyler, for å fremme antistoffdannelsen. Materialer som vanligvis anvendes som bærere, omfatter f.eks. albu-minene (humant, kveg eller kanin), syntetiske peptider (f.eks. polylysin), inerte absorberende partikler (f.eks. dextran-belagt benkull), og polymerer (f.eks. polyvinylpyrrolidon). Haptener vil imidlertid i fravær av en bærer fremdeles reagere med antistoffer og kan anvendes i antigen-antistoffreaksjonsbestemmelsen,

enten med eller uten bærere.

Et nødvendig krav for å oppnå avgjørende resultater- fra radioimmunobestemmelsesmetoden er separasjonen mellom det antistoff-bundne og antistoff-frie antigen. Utviklingen av forskjellige fastfasemetoder muliggjør hurtig og effektiv separering. I bestemmelsen av fastfasetype bindes eller festes antistoffet eller antigenet til en adsorbent, som letter separasjonen eller utfellingen av bundne eller frie fraksjoner. Se f.eks. K. J. Catt, U.S. 3.646.346 og K. Catt et al., Science, 158, 1570 (1967).

Fastfaseantistoffteknikkene gjør bruk av antistoffer som er covalent bundet eller festet til uoppløselige polymerer, covalent tverrbundet, eller fysikalsk adsorbert til et materiale, slik som f.eks. planter, glass eller nylig utstøpte metaller.

De uoppløselige bærere eller immunoadsorbenter omfatter bentonit-partikler, bromethylcellulose, de tverrbundne dextraner (Sephadex ) og agaroseperler (Sepharose ).

Selv om store mengder antistoffer er nødvendig i fast-fase-antistoffsystemene, har de visse fordeler. Bindingen av antigenene er hurtig, faktisk irreversibel, og de to faser kan separeres ved enkel dekantering eller sentrifugering ved lav hastighet. I mange tilfeller kan antistoffoppløsninger anvendes på ny for adsorpsjon.

Polymeriserte antistoffer som er covalent tverrbundne med ethylklorformiat eller glutaraldehyd, tilveiebringer en praktisk og nøyaktig bestemmelsesmetode. Imidlertid krever metoden sentrifugering ved høy hastighet for utfelling av antigen-anti-stoffkomplekset.

Fastfaseantistoffmetoden med binding-adsorpsjon innbefatter anvendelse av poly(tetrafluorethylen-g-aminostyren)

("Protapol") pulver, poly(tetrafluorethylen-g-isothiocyanato-styren) pulver ("Protapol DI/1") eller polypropylenbelagte skiver, og polypropylen eller polystyren plastrør. Fremstillingen av de antistoff-belagte skiver eller rør kan påvirkes av pH, molaritet, temperatur og proteinkonsentrasjon av den inkuberende oppløsning. Imidlertid tillater teknikken at mange bestemmelser kan utføres hurtig, og den er meget følsom og reproduserbar.

En modifikasjon av fastfasemetoden, beskrevet av

T. Goodfriend et al., Immunochemistry, 6i, 484 (1969), anvender

en acrylamidgel som synes å omslutte antistoffet, men som tillater diffusjon av lavmolekylære antigener.

Ytterligere informasjon vedrørende radioimmunobestemmelse er beskrevet av D. S. Shelley et al. Clin. Chem., 19, 146

(1973).

US patentskrift 3.790.663 beskriver belegging av en organisk polymeroverflate (dvs. en brønn i et fleksibelt plast-trau) med antiserum med etterfølgende tørking. US patentskrift 3.646.346 beskriver belegging av et polymert testrør med antistoff. I begge tilfeller forblir den andre komponent, f.eks. antigenet,

i væskeform. Det merkede antigen er i en væskefase og må separat fremstilles og tilsettes til testrøret eller brønnen av laboratorieteknikeren.

Det fremgår at de to US patenter medfører noen av de ulemper som unngås ifølge foreliggende oppfinnelse. De kjente systemer vil kreve ytterligere tidkrevende og upraktiske trinn når det gjelder fortynning og pipettering av reagenser, innbefattet pipettering av radioaktive materialer. Disse tilleggstrinn vil også resultere i større sjanser for feil på grunn av de ytterligere målinger laboratorieteknikeren må utføre ved utførelse av radio-immunobestemmelse stes ten.

Disse tidkrevende og mindre sikre metoder unngås ifølge foreliggende oppfinnelse, ifølge hvilken et enhetlig fast-fasesystem er tilveiebragt av fabrikanten. Både antigen- og antistoff-fåsene er tilveiebragt i en fast fase, innbefattet det radioaktive merke.

Ifølge DE-OS 2.261.544 anbringes både antigen og antistoff i testrøret på samme måte. Det er ingen preferansebinding av en fase til testrøret mens den andre fase forblir ubundet slik som i foreliggende anordning. Således vil det kjente radio-immunobestemmelsessystem ha en annen og forskjellig antistoff-antigen likevekt enn i foreliggende tilfelle. Begge faser i det kjente system vil være tilbøyelig til å forbli i testrøret eller fjernes fra dette i samme grad. Systemet vil ikke medføre den fordel som oppnås i foreliggende tilfelle hvori den merkede komponent er "ubundet" og kan lett fjernes fra testrøret mens den andre komponent forblir "bundet" til testrøret.

En annen signifikant forskjell mellom de to systemer

er at hvis begge faser tilsettes til testrøret på samme måte som i det kjente system, vil de to faser være tilbøyelige til å reagere (i det minste til en viss ukjent og ubestemmelig grad)

med mindre de tilsettes i tørr tilstand. Hvis de tilsettes til testrøret i tørr tilstand, vil det imidlertid være meget vanskelig å måle ut tilstrekkelig nøyaktige mengder, hvilket kan gjøres ved tilsetning i væskeform. I hvert tilfelle - enten tilsatt i væskeform eller i tørr form - vil det kjente radioimmunobestemmelses-system lide av en mindre presisjon og nøyaktighet enn hva som kan oppnås med foreliggende anordning.

Selv om radioimmunobestemmelsen er en verdifull teknikk i den kliniske praksis, har dens anvendelse vært relativt begrenset. En mulig årsak til dette er at det er vanskelig å arrangere, spesielt for en ikke-rutinebestemmelse. I tillegg er det utstyr som hyppig er kommersielt tilgjengelig, ofte upålitelig, har dårlig stabilitet og kort levetid, er vanskelig og krever trenede fagfolk.

Et mål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en hensiktsmessig anordning for immunobestemmelsen av en komponent av en antistoff-antigenreaksjon. Et ytterligere mål er å tilveiebringe en anordning for radioimmunobestemmelsesmetoden som er fri for de ulemper som kjente systemer er beheftet med.

Oppfinnelsen angår således en anordning for anvendelse ved radioimmunobestemmelse av en antigen-antistoffreaksjon, omfattende en beholder med en overflate med en betydelig kapasitet til å binde og adsorbere en komponent av angitte reaksjon, i hvilken beholder begge komponentene i antigen-antistoff-reaksjonen er anbragt, hvilken anordning er kjennetegnet ved at et antistoff er bundet ved adsorpsjon i fast form på overflaten av beholderen, og at et antigen er merket og i fast form og ubundet anordnet inne i beholderen i umiddelbar nærhet av det adsorberte antistoff.

Det enhetlige fastfaseradio-immunobestemmelsesutstyr gir flere fordeler i forhold til andre radioimmunobestemmelses-utstyr. Disse innbefatter (1) eliminering av nødvendigheten av. for teknikeren å fortynne eller pipettere radioaktivt materiale ved kombinering av komponentene i bestemmelsesprosedyren, hvilket vil fore til oket sikkerhet for teknikeren, (2) eliminering av nødvendig-heten av for teknikeren å fortynne eller pipettere ethvert annet materiale enn pasientens prove som vil fore til en nedsatt chanse for feil og anvendt tid for utforelse av bestemmelsen, og (3) oket stabilitet og lagringstid. Derfor gir det enhetlige fastfaseradio-immunobestemmelsesutstyr ifolge foreliggende oppfinnelse betydelig besparelse av laboratorieteknikerens tid, laboratorieutstyrets omkostninger og pasientens test omkostninger.

Anordningen fremstilles ved belegning og binding av antistoff på minst en del av en overflate, hvorefter overflaten bringes i kontakt med merket antigen på slik måte at der bevirkes en dispergering av det merkede antigen i fast fase over i det minste endel av overflaten. Mer spesielt innbefatter metoden belegning av antistoff fra en oppløsning på overflaten og påføring av en opp-løsning av antigenet i merket form, hvorefter oppløsningen raskt tørkes.

Anordningen anvendes for bestemmelse av antigen eller antistoff i en antigen-antistoffreaksjon, hvor en overflate er utstyrt med antistoffene bundet dertil, og merket antigen som er tilstede i fast fase, men ubundet, hvorefter overflaten bringes i kontakt med en oppløsning inneholdende den komponent som skal bestemmes, oppløsningen skilles fra overflaten, og det merkede antigen på overflaten eller i oppløsningen måles. Metoden innbefatter anvendelse av et plasttestrør eller kuvette, med antistoffet adsorbert på endel av dets indre overflate, og som har radioaktivt merket antigen tilstede i testroret i fast form, men ikke bundet til-dets overflate eller til antistoffet, og hvor den indre overflate bringes i kontakt med en opplosning inneholdende den komponent som skal bestemmes for å fremkalle et tofasesystem omfattende en fast fase (testror og materiale bundet.derti 1) og en væskefase, hvorefter de to faser skilles fra hverandre, og radioaktiviteten fra i det minste én av fasene måles. I denne prosedyre som vanligvis anvendes, vil proven inneholde antigen, slik at mengden av merket komponent bundet til det faste materiale bestemmes ved konkurransen mellom det merkede antigen og antigenet i prøven.

Der er funnet at det er gjennomførlig å ha det

merkede antigen tilstede i fast tilstand på den samme overflate som det bundne antistoff uten at der dannes binding eller reaksjon, for således å forebygge en sikker bestemmelse. Det faktum at.slike komponenter kan for-pakkes sammen i en bestemmelsesan-ordning bidrar meget til anvendbarheten av en slik bestemmelses-anordning. Ved bruk er det bare nodvendig å tilsette pasientens prove inneholdende den komponent som skal bestemmes. Efter en egnet inkubasjonsperiode kan en fullstendig og hurtig separering av den bundne komponent, både merket og umerket, utfores ved dekantering og vasking, slik at den faste fases aktivitet kan måles, idet verdien av aktiviteten er en funksjon av konsentrasjonen av den komponent som skal bestemmes i proven.

Det er funnet at vanlig relativt glatt og ugjennomtrengelig fast overflate kan anvendes i bestemmelsesanordningen, slik som stople plastoverflater, f.eks. overflater som finnes i vanlige laboratorieplasttestror, og at en væske hensiktsmessig kan separeres fra overflaten ved enkel dekantering uten behov for sentrifugering, oppsugning eller lignende behandlinger. Prosedyren anvendt ved fremstilling av bestemmelsesanordningen gjor det mulig å ha det merkede antigen i fast form på overflaten uten at reaksjonen finner sted, i særdeleshet prosedyrer i hvilke overflaten for-kjøles til lave temperaturer, slik som nær frysing, før kontakt med oppløsningen av det merkede antigen, og hvori oppløs-ningen derefter raskt fryses, slik som f.eks. med hurtig avkjøl-ing til temperaturer på -50°C eller lavere. Både den lave temperatur og den raske omdannelse til fast form bidrar til å unngå reaksjon* Efter lyofilisering er det merkede antigen tilstede som et fast materiale dispergert over testrørets overflate. Der kan fore-ligge en viss påvirkning mellom overflaten og det merkede antigen, men det merkede antigen er ubundet i den mening at det lett kan fjernes fra overflaten ved tilføring av væsker, slik som prøve-oppløsninger.

Det enhetlige fastfaseradio-immunobestemmelsesutstyr er spesielt egnet for bestemmelse av enhver komponent i antigen-antistof f reaksjon. Selv om anvendelse av anordningen av hensiktsmessige grunner kan være mer spesielt illustrert med hensyn til bestemmelsen av antigenkomponenten, vil det forståes at prose-dyrene er like anvendbare for bestemmelse av antistoffer. På tilsvarende måte vil testrøret anvendes med det formål å eks-emplifisere de faste overflater av det bindende materiale, men andre former av overflate kan anvendes.

Ved fremstilling av foreliggende anordning kan

følgende prosedyre anvendes. Den indre overflate av et testrør av et materiale som er i stand til å binde antistoffer

overfor det antigen som skal bestemmes, bringes i kontakt med en fortynnet opplosning av antistoffene (antiserum). Væsken fjernes ved oppsugning, og rorene vaskes suksessivt med en fortynnet opplosning av natriumbicarbonatbuffer, en fortynnet opplosning inneholdende natriumfosfat, og en liten mengde av rent protein for å redusere den ikke-spesifikke binding av antigenet, og endelig en fortynnet opplosning av natriumfosfatbuffer.

Uttrykket "rent protein" eller ganske enkelt "protein" som anvendt her, er ment å innbefatte proteiner og polypeptider som er fri for forurensning, og det er god praksis å anvende slike rene materialer for å forhindre unodvendige innvirkende fakto-rer .

Efter endt vasking avkjoles rorene til en temperatur mellom -10°C og 5°C, og en fortynnet opplosning av det radioaktive

antigen tilsettes. Innholdet fryses ved temperaturen for fast carbondioxyd, ca. -78°C, meget hurtig, fortrinsvis innen 5-15 sekunder. Lyofilisering av rorene i et tidsrom på 8 - 16 timer avslut-ter fremstillingssekvensen. Rorene kan lagres sikkert i en inert og fuktighetsfri atmosfære, slik som f.eks. nitrogen, i perioder på flere måneder eller mer uten noe betydelig tap av aktivitet. Temperaturen ved hvilken rorene kan lagres sikkert, varierer fra under 0°C til ca. 40°C eller hoyere. Et hensiktsmessig temperaturT område er imidlertid mellom 4 og 25°C.

Det enhetlige fastfaseradio-immunobestemmelsesutstyr

er stabilt i et tidsrom på minst fem måneder som

bestemt ved hellingen av standardkurven ved det tidsrom restene avbrytes. Standardkurvens helling avtar over en lang lag-

ringsperiode, men aldri til et punkt hvor rorene ikke lenger er anvendbare for en god bestemmelse. Når det f.eks. gjelder digoxin ble en standard serumreferanseprove på 3,3 nanogram pr. milliliter bestemt hver uke over en to-måneders periode. Den midlere verdi erholdt for denne periode var 3,1 nanogram pr. milliliter med en standard avvikelse på 0,3 og en variasjonskoeffisient på 9,6 %. Selvsagt tillates normal radioaktiv nedbrytning..Antigenet kan merkes på en hvilken som helst hensiktsmessig måte med et hvilket som helst merkende materiale egnet for anvendelse i immunobestem-melsesmetoder, slik som f.eks. radioaktive isotoper, enzymer, flu-oriserende grupper og spinellmerkede grupper. Isotoper som vanligvis anvendes for dette formål, innbefatter jod-125 (I 125), jod-i5i 14 3

131 (I ), carbon-14 (C ), og hydrogen-3 (H ), vanligvis kjent

125 som tritium. En særlig egnet radioaktiv isotopmerking er jod Det har en halveringstid på ca. 60 dager, og reagerer lett med de fleste antigener. Det har også en hoyere spesifikk aktivitet enn

3 14 131

H , C eller I . Ennvidere har den en lavere gamma-energi enn I 131, og fraværet av beta-stråling reduserer potensialet for selv-nedbrytning (autodistinction) av det merkede antigen.

Enkelte bestemmelser av bevist klinisk verdi som er re-presentative for dem for hvilke anordningen er egnet, er oppført i tabell I.

Ved anvendelse av anordningen benyttes eksempelvis følgende metode: Denne metode omfatter tilsetning av den umerkede antigen-kompleksopplosning og standard referanseproveopplosningen til forsoksrorene, inkubering ved onsket temperatur i onsket tidsrom, vasking, fjerning av oppløsningene, og telling av radioaktiviteten til den bundne, merkede antigenprove i et analytisk gamma-spektrometer. Alternativt telles oppløsningens aktivitet. An-tallet av tellinger pr. time av standardror omdannes til prosent bundet (prosent B) antigen I 125 basert på o den totale mengde anti-125

gen I tilsatt til rorene. De erholdte prosenter nedtegnes for å danne standardkurven, slik som de som er vist i fig. 1, 2 og 3. Fra standardkurven kan konsentrasjonen av antigen i den ukjente prove lett bestemmes ved direkte sammenligning.

I de medfolgende tegninger er der vist eksempler på standardkurver som ble bestemt ved praktisk anvendelse av foreliggende anordning. Det efterfolgende er en kort beskrivelse av de forskjellige figurer. Fig. 1 viser en standardkurve erholdt ved nedtegning 125 av prosent bundet digoxin -I langs ordmataksen mot logarit men av konsentrasjonen av digoxin i nanogram pr. milliliter langs abscissen (se eksempel 1 i det efterfolgende). Fig. 2 viser en standardkurve erholdt ved nedtegning av prosent bundet (cyclisk adenosinmonofosfat) -I 125 [(C-AMP)-I 125] langs ordinataksen mot logaritmen av konsentrasjonen av C-AMP i picomol pr. milliliter langs abscissen (se eksempel 2 i det efterfolgende); og Fig. 3 viser en standardkurve erholdt ved nedtegning av prosent bundet (humant veksthormon) -I <125> [(HGH) -I <125>] langs ordinataksen mot logaritmen av konsentrasjonen av HGH i nanogram pr. millimeter langs abscissen (se eksempel 3 nedenfor).

Generelt avhenger bestemmelsesanordningen ifølge oppfinnelsen av konkurransen mellom merket antigen og antigen i prøven for binding av antistoff som er bundet til den faste overflate. Derfor vil antistoffet være tilstede i en mengde som er utilstrekkelig til å binde alt av prøveantigenet og det merkede antigen. De aktuelle mengder av komponentene for slikt forhold kan lett bestemmes ved "prøv og se" prosedyre. For hensiktsmessig avlesning, særlig med I 125er stråling i området 2000 - 60000 tellinger pr. minutt (CPM) hensiktsmessig. En mengde merket antigen på 10.000 CPM ved bestemmelsens start gir egnet fleksibilitet, og det kan ofte være ønskelig å anvende meget høyere mengder ved fremstilling av bestemmelsesrørene for å tillate readioaktiv nedbrytning over en lagringsperiode. Det radioaktivt merkede antigen i oppløsning kan fortynnes slik at ca. 1/10 ml inneholder den riktige mengde for det ønskede CPM, og denne 1/10 ml kan derefter tilsettes til testrøret for be-legningsformål. Mengden av bundet antistoff i testrøret kan justeres slik at det vil binde en vesentlig fraksjon av det merkede antigen, rundt 40 - 60%, selv om andre mengder kan anvendes, slik som mengder til å binde 20 - 80%, eller til og med enda bredere områder. En mengde til å binde ca. 50% av det merkede antigen tillater fleksibilitet ved anvendelse av bestemmelsesprosedyren. For digoxinbestemmelser er ca. 1 picogram digoxin antistoff bundet i testrøret en hensiktsmessig mengde. Bestemmelsesprosedyren vil derefter vanligvis anvendes for bestemmelser av prover med konsentrasjoner av den ukjente komponent til å gi prosenter av bundet merket komponent i området 10 - 20, opp til 50 %, avhengig av den spesielle ukjente komponent, og bredden av området ved hvilket den vanligvis finnes i den biolo-giske væske eller annen væske som bestemmes. Om onskes kan den væske som bestemmes fortynnes eller konsentreres for justering av konsentrasjonen for å oppnå hensiktsmessig bestemmelse. Imidlertid er f.eks. det normale serumområde for digoxin i digitaliserte pasienter mellom O,8 og 2,4 nanogram pr. ml, og det toksiske område er 2,4 - 8,5 nanogram pr. ml, slik at et effektivt bestem-melsesområde på 0,2 - 10 nanogram pr. ml er hensiktsmessig.

Ved fremstilling av bestemmelsesanordningene vil noye bestemte mengder av komponentene anvendes, og det er onskelig å

anvende standardprosedyrer for fremstillingen for å oppnå bestem-melsesresultater som er forenelige med sammenligning med standarder, hvilket lett vil forståes av fagmannen innen feltet. Efter at passende mengder er bestemt, skal således samme bestemte mengder tilveiebringes for et bestemt sett bestemmelsesror. Slike fremstillinger kan utfores ifolge de prosedyrer som er illustrert her. Det er ikke nodvendig å identifisere mengdene nummerisk slik som ved analyse, da slike mengder kan fastsettes ved anven-

deise av spesielle fremstillingsteknikker.. Eksempelvis kan praktisk talt identiske mengder av antistoff tilveiebringes i et sett av ror ved innforing av samme mengde av fortynnet antistoffserum, inkubering i en standardtid, oppsugning og vaskning. Oppsugningen av serumet efterlater en film, og mengden av således adsorbert antistoff er vanligvis så liten at et antistoffserum av tilstrekkelig konsentrasjon kan anvendes, slik at det oppsugede serum kan anvendes for å dekke ytterligere ror. Det merkede antigen i en meget liten mengde væske tilsettes vanligvis slik at den er begrenset til den del av roret som på forhånd er dekket med antistoff. Imidlertid kan det merkede antigen være tilstede på en fprskjellig del av roret eller på en annen overflate, bare det er tilstede og tilgjengelig for kontakt med proveopplosningen når

denne innfores i roret.

Ved de her beskrevne prosedyrer anvendes bufferoppløs-ninger, proteinbeleggende opplosninger og andre kjente midler innen faget, men disse trekk er ikke vesentlige for oppfinnelsen. Egnede bufferopplosninger og lignende opplosninger vil variere med det bestemte antistoff —antigensystem, hvilket lett forståes av fagmannen. Formålet med anvendelse av proteinbelegg, slik som serum-albumin, er å begrense ikke-spesifikk binding av ubund-ne komponenter under bestemmelsen, men dette individuelle trekk er i seg selv gammelt og velkjent innen faget. Ennvidere tillates ikke-spesifikk binding ved kalibering av forsøkene. I tillegg har enkelte komponenter, f.eks digoxin, meget liten ten-dens til å adsorberes på plastoverflater, og det er liten gevinst i slike tilfeller å anvende belegg for å forhindre ikke-spesifikk binding. Protein eller andre anvendte maskerende belegg kan hovedsakelig dekke overflaten, men dette er ikke vesentlig, da målet er å redusere ikke-spesifikk binding, og det er ik-ke nodvendig å fullstendig eliminere dette. Når der generelt her henvises til materialer bundet til, eller i kontakt med overflater av testrorene eller andre substrater, skal det forståes at der kan være mellomliggende lag eller deler derav eller partikler mellom overflaten og de materialer der henvises til, og en ren overflate og en overflate inneholdende forskjellige lag vil bli henvist til som én overflate.

De anvendte buffermidler, vaskeopplosninger etc. anvendes som biologisk akseptable bærere og lignende som konserverer aktiviteten og karakteren til de komponenter som innbefattes, på en måte lik anvendelse av farmasøytisk akseptable bærere, og svakt basiske buffermidler er generelt sett ofte egnet til slike anvendelser.

Det merkede antigen innføres generelt ved den hurtig-frysings- og lyofiliseringsteknikk som er beskrevet her. Dette er en meget egnet prosedyre for innføring av det merkede antigen uten å omsette dette. Imidlertid kan enhver prosedyre anvendes som fører til nærvær av det merkede antigen i fast ubundet og ureagert form. Teoretisk kan det tilsettes som et fast pulver, men dette vil ikke være praktisk på grunn av problemer ved måling av meget små mengder. Det merkede antigen kan også innføres opp-løst i et lavtkokende oppløsningsmiddel som derefter hurtig for-dampes. Avhengig av aktiviteten av den spesielle antistoff-antigenreaksjon, kan fordampningen være hurtig nok til å forhindre vesentlig reaksjon. Vakuum kan hensiktsmessig anvendes for å lette fordampningen. Alkoholer kan tjene som oppløsningsmidler i slike prosedyrer, forutsatt at oppløseligheten er tilstrekkelig god, og at denaturering ikke finner sted. Generelt kan lavtkokende oppløsningsmidler som oppløser det merkede antigen uten å for-andre dets karakter, anvendes. Imidlertid vil det vanligvis være mere hensiktsmessig og tilfredsstillende å anvende den hurtig-frysings- og lyofiliseringsteknikk som her er beskrevet.

Det er funnet at de her beskrevne bestemmelsesanordninger med både et antistoff og antigen tilstede i fast tils.tand og hvor antigenet er merket, ikke bare er egnet for anvendelse, men er forbausende stabile ved lagring i lengre perioder. Det antas mulig å lagre slike anordninger opptil 3 eller 6 måneder eller mere i inert atmosfære, f.eks. under nitrogen, og i fravær av fuktighet. Det er også funnet at lave temperaturer ikke er nødvendig for slik stabilitet, da temperaturer slik som 25°C og 37°C er funnet egnet for lagring. Således er det ved vakuumpakking, hermetisk forsegling etc, mulig å frakte bestemmelsesanordningene i ufryste pakker og bibeholde effektiviteten til tross for mulig lange forsinkelser i forsendelse etc. Som en forsiktighetsregel kan det være ønskelig å holde bestemmelsesanordningene nedfryst, eventuelt nær fryse-punktet eller rundt ca. 4°C, men den vanlige temperatur-stabilitet vil fremdeles være fordelaktig på grunn av muligheten for utsettelse for slike temperaturer før bruk,

eller på grunn av den økonomiske fordel av å være i stand til å transportere uten nedfrysning. Bestemmelsesrorene kan indi-viduelt forsegles under vakuum eller nitrogen, under anvendelse av de forseglings- eller lukkeanordninger som vanligvis anvendes for å beskytte innholdet i testroret eller ampuller mot atmosfæren. De individuelle ror kan derefter egnet pakkes i en forseglet beholder som kan inneholde, i tillegg til forsoksrorene, antigen eller an-tistof f standarder og bruksanvisning.

Propper av gummi eller lignende kan f.eks. anvendes for å forsegle rorene hermetisk. En hensiktsmessig type propper er en slisset gummipropp som kan presses inn i roret slik at slissen eller slissene gir adgang til det indre. Et sett av ror inneholdende slike propper kan plaseres i beholdere under nitrogen, hvorefter en pressanordning presser proppene fullstendig og danner hermetisk forsegling, og beholderen kan også forsegles under nitrogen.

Bestemmelsesanordningen ifølge foreliggende oppfinnelse anvendes generelt til å bestemme den komponent av antigen-antistof f reaksjonen som er merket, men den kan også anvendes for å måle den annen komponent. Med f.eks. bundet antistoff og merket antigen kan en prøve av ukjent antistoff innføres, og det merkede antigen vil da fordele seg selv over det bundne antistoff og det frie antistoff, og den faste fase og væskefasen kan fra-skilles, og merkingen av i det minste én kan måles. I denne prosedyre vil konsentrasjonen avvike i det at mengden av merket antigen skal være utilstrekkelig til å reagere med alt av antistoffet. Hvis bestemmelsesanordningen var blitt fremstilt slik at antistoffet er tilstrekkelig til å binde 50% av det merkede antigen, kan antistoffprøven anvendes ved en fortynning slik at dens antistoff er i overskudd i forhold til bundet antistoff i bestemmelsesanordningen, og det merkede antigen vil da være utilstrekkelig til å omsettes med alt av antistoffet som er den ønskede betingelse.

Anordningen kan også anvendes ved prosedyrer ved

hvilke en bundet komponent er kombinert med den samme komponent

som er merket, men ubundet, og anvendt til å måle den motsatte komponent i en prove. Eksempelvis kan antistoffet belegges på et testror, og det samme radioaktivt merkede antistoff kan derefter tilsettes ved hurtigfrysing og lyofilisering. En prove serum inneholdende det tilsvarende antigen kan derefter innfores, og antigenet vil reagere med bundet antistoff, såvel som med merket antilegeme, og derved immobilisere endel av det merkede antistoff

ved binding av dette indirekte til testroroverflaten, og således tillate den vanlige separering av den faste fase og væskefasen og bestemmelse av det merkede antistoff i én eller begge. Denne type prosedyre kan være særlig anvendbar når et antigen ik-ke hensiktsmessig kan isoleres og merkes radioaktivt, og kan finne anvendelse ved bestemmelse av slike antigener som hepatitis antigen, etc. Tilsvarende kan denne type prosedyre anvendes med bundet antigen og fritt merket antigen for å måle antigenmengden i en prove. I slike prosedyrer skal både de bundne og merkede komponenter i bestemmelsesanordningene være i overskudd av de mengder som er nodvendige for å reagere med komponenten i proven.

Ved fremstillingene og bestemmelsene vil det være hensiktsmessig å anvende vandige media inneholdende de spesifiserte komponenter av oppløselighetsbetraktninger og det faktum at bio-logiske væskeprøver og lignende generelt sett er vandige. Imidlertid kan andre væsker anvendes forutsatt at komponentene er opp-løselige deri, og at der ikke er noen uheldig reaksjon eller for-styrrende inngrep med komponentene.

Som tidligere nevnt, er antistoff i en antigen-antistof f reaksjon bundet til overflaten av et uoppløselig fast materiale, som vanligvis er et vannuoppløselig fast materiale, da vandige media vanligvis anvendes. Bindingen kan være kjemisk, fysikAlsk-kjemisk eller fysikalsk, og kan være ved covalent kjemisk binding eller ved adsorpsjon, og et hvilket som helst uoppløselig fast materiale som er i stand til slik binding, kan anvendes, f.eks. slike overflater som nyavsatte metaller, slik som krom og tantal, glass og polymere plater, innbefattet hydro-carbonpolymerer og polyolefiner slik som polystyren, poly-ethylen, polypropylen og slike polymerer som nitrocellulose, co-polymerer av acrylnitril med styren slik som poly (styren-co-acrylnitril), polytetrafluoretnylen, polytetrafluorethylen-styren, polytetrafluorethylen-isothio-cyanostyren, etc. Det er funnet at de enkle polymere plastrer, slik som polystyrenror, gir tilstrekkelig binding, og at andre plaster tilsvarende adsorberer antis stoffer, slik at det generelt sett ikke er behov for å anvende materialer med reaktive grupper slik som -NCS grupper i isothiocya-nato-styrenpodet polytetrafluorethylen, men slike materialer med reaktive grupper kan anvendes om onsket. Metaller kan gi dårlige resultater hvis overflaten er dekket med en oxydfilm. Glassmate-rialer kan kreve spesiell behandling eller utvelgelse såsom anvendelse av kvartsglass eller koblingsmidler eller lignende for å gi egnet binding.

Det enhetlige fastfaseradioimmunobestemmelsesutstyr

kan modifiseres til å gi en fullstendig automatisk form. I stedet for individuelle rør kan eksempelvis et kontinuerlig plastbelte anvendes for å lagre bestemmelsesreagensene i nedtrykkede flekker på beltet, prøvene og standardene prikkes automatisk på beltet, og beltet føres gjennom en inkubasjonsstasjon, en vaskestasjon, og en teller med automatisk utlevering av resultater.

De efterfølgende eksempler illustrerer oppfinnelsen.

Eksempel 1 - Enhetlig fastfaseradio-immunobestemmelsesutstyr for digoxin

Digoxin antiserum, jodbehandlet digoxinderivat og poly-styrentestrør (nr. 2052) ble erholdt.

En liten del av innsiden av polystyrenrorene ble dekket ved innforing av 200 mikroliter digoxin antiserum (fortynnet 1 : 5000 med en opplosning av 0,05 molar natriumbicarbonat, pH 9,6) i bunnen og ble inkubert i et tidsrom på mellom 1 og 3 timer ved temperatur mellom 20 og 30°C. Efter oppsugning av væsken ble rorene vasket suksessivt med bicarbonatbuffer, en 0,05 molar natri-umf osfatopplosning, en opplosning av 0,02 molar dinatriumsalt av etnylendiamintetraeddiksyre (Na2ED'TA), inneholdende 1 % kvegserum-albumin for å redusere den ikke-spesifikke binding av antigenet, og endelig med 0,05 molar natriumfosfatbuffer alene. Det jodbe-handlede derivat av digoxin ble fortynnet 1 : 5 i fosfatbufferen, og ICO mikroliter (7,200 tellinger pr. minutt) tilsatt til rorene som på forhånd var avkjolt til 0°C i et isbad. Innholdet ble øye-blikkelig fryst (innen 5-15 sekunder) i fast carbondioxyd. Disse ror ble lyofilisert i et tidsrom på 8 - 16 timer, og endelig lagret i fravær av luft og vann under fosforpentoxyd og nitrogen i små eksikatorer, ett sett ved 4°C, og et annet ved 25°C, og ingen av disse viste noe betydelig tap av aktivitet efter 8 uker, som bestemt ved hellingen av standardkurven og reproduserbarheten av en referanseprove over denne periode.

Ved tidspunktet for anvendelse ble rorene bragt til rom-temperatur om nodvendig. Standard digoxinprover (umerket) og standard referanseprover inneholdende 3,3 nanogram digoxin pr. ml ble tilsatt til rorene. Rorene ble derefter inkubert ved 25°C i lopet av 1 time, vasket med fosfatbuffer og tilslutt tellet i et analytisk gamma-spektrometer.

På den medfSigende tegning fig. 1 er der vist en standardkurve erholdt umiddelbart efter at rorene var torre på lyofi-lisatoren. Antall tellinger pr. tidsenhet av standardror ble be-125

stemt og omdannet til prosent bundet (%B) digoxin -I basert på 125

den totale mengde digoxin -I tilsatt til rorene. De erholdte prosenter ble avtegnet langs ordinataksen mot logaritmen av konsentrasjonen av digoxin i standarder på abscissen under dannelse av kurven. Fra denne standardkurve kan konsentrasjonen av digoxin i en ukjent prove lett bestemmes.

En 3,3 ng/ml prove av digoxin ble bestemt ukentlig i åtte uker. Den midlere verdi av de bestemte verdier var 3,1 ng/ ml med en standardavvikelse på 0,3.

Eksempel 2 Enhetlig fastfaseradioimmunobestemmelsesutstyr

for cyclisk adenosinmono fosfat ( c- AMP)

Både c-AMP antiserum og jodbehandlet c-AMP ble erholdt.

Prosedyren og betingelsene ifolge eksempel 1 ble anvendt med den unntagelse at bestemmelsesbufferen var 0,02 molar natrium-acetat, pH 6,4. Systemet ble lagret tre måneder uten noe merkbart aktivitetstap. En 1/100 fortynnet urinprove ble bestemt ukentlig over et tidsrom på IO uker. Den midlere verdi var 7,26 ng/ml med en standardfeil på 0,43.

Den standardkurve som er vist på fig. 2( ble erholdt på samme måte som på fig. 1, med den unntagelse at konsentrasjonen av c-AMP langs abscissen er uttrykt i picomol pr. ml. (OBS. - tegnincr)

Eks empel 3 Enhetlig fastfaseradioimmunobestemmelsesutstyr

for humant veksthormon ( HGH)

HGH antiserumet ble erholdt.

Jodbehandling av HGH ble utfort ifolge standardprosedyrer. Se f.eks. W.M. Hunter and F.C. Greenwood, Nature, 194,

495 (1962).

Ved å folge de prosedyrer og betingelser som er beskrevet i eksempel 1 ble utstyret for HGH fremstillet og lagret fem måneder uten noe merkbart aktivitetstap. Fig. 3 viser en standardkurve erholdt analogt med fig. 1. En enkel human serumprove ble bestemt ukentlig i 8 uker. Den midlere verdi var 2,24 med en standardavvikelse på 0,14.

Eksempel 4 Radioimmunobestemmelse av humant veksthormon

på kvartsoverfla te

Smeltede kvartsstaver (1 x 20 mm) ble renset i varm

50 %'s salpetersyre i lopet av to timer. Syreoverskuddet ble vasket av med avionisert vann og lufttorket. Hver stav ble inn-fort i et 6 x 50 mm glasstestror til hvilket var tilsatt fortynnet (1/5GO med O,05 M natriumbicarbonat, pH 9,6) antihumant vekst-hormonserum for å dekke stavene. Inkubering fikk finne sted i lopet av 2 timer ved 25°C. Antiserumet ble derefter oppsuget og stavene grundig vasket med bicarbonat, buffer og dekket med kveg-serumalbumin som beskrevet i eksempel 1. Resten av bestemmelsen ble utfort som beskrevet i eksempel 3 under anvendelse av polystyrenror. Kvartsstaven ble plasert i roret sammen med jodbehandlet HGH, og HGH i. provene og standardene ble målt. En egnet standardkurve ble erholdt fra kurven for prosent merket veksthormon bundet mot logaritmen av konsentrasjonen av veksthormonstandardene. Selv om der av hensiktsmessige grunner ble anvendt en kvartsstav her, viser prosedyren at kvartsror vil kunne anvendes til å binde antistoffet, og det merkede antigen kunne da plaseres i roret i fast form ved de deknings- og lyofi liseringsteknikker som her er beskrevet, og rorene ville kunne lagres og derefter anvendes for bestemmelse som her beskrevet. Eksempel 5 Radioimmunobestemmelse av humant veksthormon Anti-humant veksthormonserutn (fortynnet 1/500 med 0,05 M natriumbicarbonat, pH 9,6) ble pipettert i bunnen av et 12x75 mm polystyrenplastror. Antistoffet fikk absorberes på overflaten 125 av roret i et tidsrom på 2 tiner ved 24°C. Radiobehandlet (I ) renset anti-humant veksthormon (ICO mikroliter, 10,800 cpm) ble pipettert inn i bunnen av roret ved 0°C, oyeblikkelig fryst ved -70°C og lyofilisert. Rorene var derefter klare for bestemmelse av humant veksthormon i humant serum.

Til disse ror ble tilsatt humant veksthormonstandarder

i totalt humanserum på lOO, IO og 1 ng. Antigen-antistoffreak-sjonen fikk finne sted 18 timer ved 24°C. Rorene ble vasket med vann 3 ganger og tellet i et gamma-spektrometer. En egnet standardkurve ble utviklet.

Hormonkonsentrasjonen er en logaritmisk funksjon av det radiojodbehandlede hormon bundet til roret.

Et bestemmelsesrør er vist i fig. 4. Illustrasjonen er av røret som det foreligger før tilsetning av prøve, og inneholdende antistoff og merket antigen i fast tilstand. Røret 1 har vegger 2 og inneholder en propp 3 og en reaksjonssone 4. Om ønsket kan proppen være slisset (ikke vist) som tidligere beskrevet. Reaksjonssonen er vist i fig. 5 hvor de enkelte deler er tatt fra hverandre, hvor sirklene 5 representerer antistoffer bundet til veggen 2, og kompakte flekker 6 representerer merkede antigener generelt anbragt i reaksjonssonen 4, men ikke bundet til veggene av røret. Som et alternativ kan antigenet bindes til overflaten, og merket antigen kan anbringes i ubundet form i røret. I en annen kombinasjon kan bundet antistoff være tilstede med merket ubundet antistoff, eller bundet antigen med merket, ubundet antigen. Det er også mulig å ha komponentene tilstede på forskjellige steder i røret, f.eks. å ha antistoffet bundet til sideveggene av røret, og det merkede antigen på rørets bunn, men det er ikke nødvendig å ha slike separate lokaliseringer, og det viste rør kan lett fremstilles. Når røret lagres, inneholder det tørt nitrogen eller annen inert tørr gass, eller er under vakuum.

Claims (4)

1. Anordning for anvendelse ved radio-immunobestemmelse av en antigen-antistoffreaksjon, omfattende en beholder med en overflate med en betydelig kapasitet til å binde og adsorbere en komponent av angitte reaksjon, i hvilken beholder begge komponentene i antigen-antistoff-reaksjonen er anbrakt, karakterisert ved at et antistoff er bundet ved adsorpsjon ± fast form på overflaten av beholderen, og at et antigen er merket og i fast form og ubundet anordnet inne i beholderen i umiddelbar nærhet av det adsorberte antistoff.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at overflaten har et antistoff i fast form bundet til. i det minste en del derav og radioaktivt merket antigen i fast form dispergert over en del derav, men ikke bundet dertil.

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at overflaten omfatter et plastbestemmélsesrør med en relativt ugjennomtrengelig glatt overflate og med et antistoff i fast tilstand bundet til en del av dets indre overflate og inneholdende radioaktivt merket antigen i fast tils"tand, men ikke bundet til overflaten.

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at antistoffet er tilstede i en mengde tilstrekkelig til å binde 40 - 60% av det merkede antigen .