WO2001027619A1 - Methode de detection d'un agent chimique exogene de perturbation endocrine et appareil de detection - Google Patents

Methode de detection d'un agent chimique exogene de perturbation endocrine et appareil de detection Download PDF

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WO2001027619A1
WO2001027619A1 PCT/JP2000/001813 JP0001813W WO0127619A1 WO 2001027619 A1 WO2001027619 A1 WO 2001027619A1 JP 0001813 W JP0001813 W JP 0001813W WO 0127619 A1 WO0127619 A1 WO 0127619A1
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female hormone
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PCT/JP2000/001813
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Naoya Omura
Steve Lackie
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Central Research Institute Of Electric Power Industry
Sapidyne Instrument Inc.
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    • G01N2333/72Assays involving receptors, cell surface antigens or cell surface determinants for hormones
    • G01N2333/723Steroid/thyroid hormone superfamily, e.g. GR, EcR, androgen receptor, oestrogen receptor

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for detecting an exogenous endocrine disrupting substance, and more particularly, to a method and an apparatus for detecting an exogenous endocrine disrupting substance called an environmental hormone with high sensitivity and easy.
  • exogenous endocrine disruptors so-called environmental hormones, which have become a social problem, are thought to adversely affect living organisms by disrupting the action of natural hormones in the body.
  • certain perturbing mechanisms of female hormone action have been proposed as follows.
  • Female hormone action is usually triggered in vivo by the binding of female hormones to the corresponding hormone receptors.
  • the conjugate of the hormone and its receptor dimerizes and binds to specific sequences of DNA. This initiates the transcription of genes required for hormonal action, resulting in physiological effects.
  • the exogenous endocrine disrupting substance disrupts the above hormonal action by binding to a receptor instead of a natural female hormone.
  • the present inventors have conducted intensive studies and have found that many chemicals suspected of being environmental hormones have a similar effect to female hormones.
  • the present inventors have conducted intensive studies and have found that many chemicals suspected of being environmental hormones have a similar effect to female hormones.
  • the present inventors have found that high sensitivity can be detected easily and the present invention has been completed.
  • the present invention that achieves the above objects is a method for detecting the presence of an exogenous endocrine disrupting substance in a sample, comprising using an immobilized female hormone receptor and a fluorescently labeled female hormone, Perform a competitive binding reaction between a known amount of the fluorescently labeled female hormone and a known amount of the exogenous endocrine disruptor in the sample with respect to the known amount of the immobilized female hormone receptor.
  • the present invention relates to a method for detecting an endogenous endocrine disrupting substance, which comprises measuring the fluorescence intensity of labeled fluorescence of a bound female hormone.
  • a certain concentration of a fluorescently labeled female hormone is introduced into a detection container filled with an immobilized female hormone receptor. Fluorescence intensity detected when the detected value F.
  • the fluorescence intensity detected when the same concentration of fluorescently labeled female hormone as above mixed with the sample to be tested is introduced into the above detection container is the detection value F!
  • the detection value F i becomes the detection value F 0 If smaller, it is characterized in that the endogenous endocrine disrupting substance is present in the sample to be tested. Thereby, qualitative detection can be easily performed.
  • the method for detecting an endogenous endocrine disrupting substance is a method for detecting when a certain concentration of a fluorescently labeled female hormone is introduced into a detection container filled with an immobilized female hormone receptor. Fluorescence intensity detected F. To be tested The fluorescence intensity detected when the same concentration of fluorescently labeled female hormone as above mixed with the sample is introduced into the above detection container is the detection value F! And the detection value F i and the detection value F. And calculating the amount of the exogenous endocrine disrupting substance present in the sample to be tested by a calibration curve prepared in advance. This enables quantitative detection.
  • the present invention also shows a method for detecting the endogenous endocrine disrupting substance, wherein the female hormone receptor is an estrogen receptor.
  • the female hormone receptor is an estrogen receptor.
  • the present invention also shows the method for detecting an endogenous endocrine disrupting substance, wherein the detection container is a cell having a capacity of 100 mm 3 or less. By using such a cell, detection can be performed more quickly with a small amount of immobilized female hormone receptor.
  • the present invention further provides a method for detecting an endogenous endocrine disrupting substance as described above, wherein the detection container is of a flow type so that the sample can continuously contact the immobilized female hormone receptor. If the detection container is of a flow type, even if there is only a very small amount of an exogenous endocrine disrupting substance in the sample, the disturbing substance is accumulated in the immobilized female hormone receptor in the detection container, thereby further increasing the detection limit. Can be improved.
  • the present invention that achieves the above objects also includes a detection container filled with an immobilized female hormone receptor, a light source that excites the inside of the detection container, and a detector that detects the fluorescence intensity in the detection container after the excitation.
  • This is a device for detecting an endogenous endocrine disrupting substance, which is used in combination with a fluorescently labeled female hormone.
  • the present invention also provides an apparatus for detecting the endogenous endocrine disrupting substance, wherein the female hormone receptor is an estrogen receptor.
  • the present invention also provides the exogenous endocrine secretion, wherein the detection container is a cell having a volume of 100 mm 3 or less. 3 shows a device for detecting a disturbing substance.
  • the present invention further provides a device for detecting an endogenous endocrine disrupting substance as described above, wherein the detection container is of a flow type so that the sample can continuously contact the immobilized female hormone receptor.
  • the present inventor further combines an immobilized female hormone and an anti-hormone antibody against the female hormone from the same viewpoint as in the above-described method using a female hormone receptor, and comprises the above-mentioned anti-hormone in a sample to be tested.
  • An antibody is introduced to cause an antigen-antibody reaction between the environmental hormone and the anti-hormonal antibody, and then the reaction mixture is contacted with an immobilized female hormone to immobilize unreacted anti-hormone antibodies present in the reaction mixture.
  • the presence or absence of environmental hormones in the sample can be detected with high sensitivity and ease As a result of earnest study that they can be detected, they have further studied and completed the present invention.
  • a second invention for solving the above-mentioned objects is a method for detecting the presence of an exogenous endocrine disrupting substance in a sample, which comprises immobilizing a female hormone and an anti-hormone antibody against the female hormone. A known amount of anti-hormone antibody is introduced into the sample, and subjected to an antigen-antibody reaction with an exogenous endocrine disrupting substance of unknown unknown.
  • a reaction mixture of the anti-hormone antibody and the sample is mixed with a known amount of Exogenous endocrine secretion characterized by contacting with an immobilized female hormone and detecting the amount of antihormonal antibody bound to the immobilized female hormone by measuring the fluorescence intensity of the labeled fluorescence bound to the anti-hormone antibody.
  • the anti-hormone antibody is a fluorescent-labeled anti-hormone antibody, and the amount of the anti-hormone antibody bound to the immobilized female hormone. Is detected by measuring the fluorescence intensity of the labeled fluorescence of the fluorescently labeled anti-hormone antibody.
  • the anti-hormone antibody is a non-labeled primary antibody, and the anti-hormone bound to immobilized female hormone is used.
  • the amount of Lumon antibody was determined by using a fluorescent-labeled anti-primary antibody that specifically binds to the primary antibody as the secondary antibody, and allowing the secondary antibody to specifically bind to the primary antibody bound to the immobilized female hormone. Detection is performed by measuring the fluorescence intensity of the labeled fluorescence of the bound secondary antibody.
  • the method for detecting an endogenous endocrine disrupting substance according to the second invention comprises: Detection value F.
  • the detection value is the fluorescence intensity detected when the same concentration of antihormonal antibody as above mixed with the sample to be tested is introduced into the detection container, and the detection value is the detection value F. If smaller than the above, it is characterized in that the endogenous endocrine disrupting substance is present in the sample to be tested.
  • the method for detecting an endogenous endocrine disrupting substance according to the second invention is a method for detecting a fluorescence intensity detected when a certain concentration of an anti-hormone antibody is introduced into a detection container filled with immobilized female hormone.
  • the detected intensity is defined as F o, and the detected intensity is the fluorescence intensity detected when the same concentration of the anti-hormone antibody mixed with the sample to be tested is introduced into the detection container.
  • calculating the amount of the exogenous endocrine disrupting substance present in the sample to be tested by a calibration curve prepared in advance.
  • the present invention also shows the method for detecting an endogenous endocrine disrupting substance, wherein the detection container is a cell having a capacity of 100 mm 3 or less. By using such a cell, it becomes possible to detect the difference in the fluorescence intensity between small samples.
  • the present invention further provides a method for detecting an endogenous endocrine disrupting substance as described above, wherein the detection container is a complete mouth so that the sample can continuously contact the immobilized female hormone receptor.
  • the above objects also include a detection container filled with immobilized female hormone, a light source that excites the inside of the detection container, and a detector that detects the fluorescence intensity in the detection container after the excitation. It can also be achieved by a device for detecting an endogenous endocrine disrupting substance, which is characterized by being used in combination with an antihormone antibody against a female hormone.
  • the above objects are further achieved by a detection container filled with immobilized female hormone, And a detector for detecting the fluorescence intensity in the detection container after the excitation, and an anti-hormone primary antibody against the female hormone and a fluorescently labeled secondary antibody that specifically binds to the anti-hormone antibody
  • a detection container filled with immobilized female hormone And a detector for detecting the fluorescence intensity in the detection container after the excitation, and an anti-hormone primary antibody against the female hormone and a fluorescently labeled secondary antibody that specifically binds to the anti-hormone antibody
  • an apparatus for detecting an exogenous endocrine disrupting substance which is characterized by being used in combination with the above.
  • FIG. 1 is a drawing schematically showing an apparatus for detecting an endogenous endocrine disrupting substance of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing fluorescence accumulation detection when a female hormone sample is bound to an estrogen receptor.
  • Figure 3 is a graph showing the change in fluorescence intensity due to the coexistence of natural hormones. Natural hormones (A) are 17? -Estradiol, (B) is estriol, and (C) is testosterone.
  • FIG. 4 is a graph showing the change in the binding inhibition rate depending on the concentration of various hormones.
  • FIG. 5 is a graph showing a change in fluorescence intensity due to the coexistence of a chemical substance.
  • the chemical substances are (A) moxifen, (B) bisphenol eight, ( ⁇ ) 0 £ 3, and (D) nonylphenol.
  • FIG. 6 is a graph showing the change in the binding inhibition rate depending on the concentration of various chemical substances.
  • FIG. 7 is a drawing schematically showing another method and apparatus for detecting an exogenous endocrine disrupting substance of the present invention, wherein (A) shows an example of the apparatus used, and (B) shows a series of steps of the detection operation.
  • (C) is a schematic diagram of a change in the vicinity of the antigen-immobilized bead surface in a series of steps of the detection operation.
  • FIG. 8 is a graph showing quantitative results of estriol measured in a system in which an antihormone antibody was fluorescently labeled.
  • FIG. 9 is a graph showing the quantitative results of estriol and estradiol measured in a system using a fluorescently labeled secondary antibody.
  • immobilized female hormone receptor means a female hormonal receptor immobilized on an insoluble carrier.
  • estrogen receptor for example, an estrogen receptor, a gestagen receptor and the like can be used.
  • Estrogen receptors are preferred because they can bind a wide variety of endogenous endocrine disruptors.
  • estrogen receptor means estrogen receptor. It is also called a receptor, and it is located in the target cell nucleus of estrogen in the body and binds to estrogen to mediate activation of protein synthesis dependent on specific genes.
  • an insoluble carrier for immobilizing such a female hormone receptor for example, immobilizing beads made of polymethylmethacrylic acid, glass, etc., and fine particles such as calcium alginate particles can be used. It is not particularly limited to these, and various shapes and materials can be used. Of these, beads or fine particles are preferable, and beads or fine particles having an average particle diameter of about 50 to 100 / m are particularly preferable.
  • the method for immobilizing the female hormone receptor on such an insoluble carrier is not particularly limited.
  • the female hormone receptor can be bound using a natural adsorption method, an ionic bonding method, a covalent bonding method, or the like.
  • any female hormone used to obtain the standard of the fluorescence intensity can be used as long as it has an estrus effect.
  • Steroid hormones such as estradiol, estrone, estriol, equilin, and elekinin or Its metabolites and chemical derivatives thereof, for example, homoestrone, ethinylestradiol, docinoleic acid, synthetic estrogen and the like can be mentioned.
  • Fluorescent labeling of these female hormones can be performed by conventional means, and fluorescent dyes for labeling include CY5, fluorescein isothiosinate, tetramethylrhodamine sothiosineate, and the like.
  • the present invention relates to various samples in the environment in which the presence of an exogenous endocrine disruptor is to be tested, i.e., if the disruptor is present in the sample to be tested, it binds to the female hormone receptor.
  • This phenomenon is intended to be used to detect such a disturbing substance.
  • the fluorescence intensity when a certain concentration of fluorescently labeled female hormone is bound to the female hormone receptor is determined (this value is referred to as a detection value F).
  • the fluorescence intensity when the same concentration of the fluorescently labeled female hormone mixed with the sample to be tested is bound to the female hormone receptor is measured (this value is used as the detection value). ).
  • the detected value is the detected value F. If it is smaller than (Fi ⁇ F.), it can be determined that an exogenous endocrine disrupting substance is present in the sample to be tested.
  • the present invention in order to measure the labeled fluorescence of the fluorescently labeled female hormone bound to the immobilized female hormone receptor, it is quick to use a detection container having the immobilized female hormone inside. It is preferable for performing the measurement.
  • the detection container must hold the immobilized female hormone receptor inside and do not inhibit the detection of fluorescence from the fluorescently labeled female hormone bound to the receptor, for example, transparent glass or transparent plastic. Etc.
  • the detection vessel may be shaped so that the bottom is closed and the sample to be introduced does not flow out (in this case, each measurement of the fluorescence intensity is performed in a batch format), but it is immobilized on the open bottom.
  • the immobilized receptor is held and constrained so that the immobilized receptor can pass through it to a predetermined site in the open container (see
  • the sample can be continuously introduced into the detection container, so that even if the sample contains a very small amount of the target substance bound to the receptor, the target substance can be detected. It is preferable because it accumulates and concentrates in the container, and as a result, the detection limit concentration of the target substance is improved.
  • the method of holding the immobilized receiver in the flow-type detection container is not limited to the above-described method using a holding material such as a screen. Any method may be adopted in which a lump having liquid permeability is used as the carrier to be immobilized and the lump is arranged so as to close the flow path cross section of the detection container.
  • the detection container is preferably in the form of a micro cell so that a very small difference in fluorescence intensity can be detected even between a small amount of samples.
  • Small cell for example 1 0 0 mm 3 or less, it is desirable in particular having a volume of 2 0 ⁇ 7 0 mm 3.
  • the fluorescence intensity is detected by a detector, and the fluorescence generated when the labeled fluorescence on the female hormone captured by the receptor is excited by laser light from an appropriate light source, irradiation with a mercury lamp or the like. Since the present invention directly utilizes the ability of an endogenous endocrine disrupting substance to bind to a female hormone receptor, the present invention is applicable to immunoassays and the like, which indirectly measure antibodies of a receptor that did not bind to the disrupting substance. In comparison, the detection sensitivity is significantly improved, and the detection is performed by measuring the fluorescence intensity. Therefore, the operation is extremely easy as compared with the conventional method using radiation or recombinant yeast.
  • exogenous endocrine disrupting substances so-called environmental hormones, which are known to bind to hormone receptors in place of natural female hormones and disrupt hormonal action in the body, with high sensitivity. , And can be easily detected.
  • the fluorescence intensity F in the case of only a fluorescently labeled female hormone is used. Fluorescence intensity in the case of a mixture of a sample, a sample, and the above-mentioned female hormone F! Compared with F, is F. If the difference is smaller, that is, if the difference represented by the formula 1 is positive, it is determined that an exogenous endocrine disrupting substance is present in the sample, which is a so-called qualitative test.
  • the female hormone is immobilized on an insoluble carrier.
  • the insoluble carrier and the female hormone used the same as those described above can be exemplified.
  • the method of immobilizing the female hormone on the carrier is not particularly limited as long as the method does not inactivate the hormone.
  • a hormone can be directly bound to a carrier using a natural adsorption method, an ionic bonding method, a covalent bonding method, or the like. It is also possible to connect indirectly via a link. For example, it is desirable to introduce a functional group into a site that does not affect the activity of the hormone and bind via a covalent bond, and to adopt a mode in which a long-chain spacer is provided.
  • a method of diazotizing a carrier having an aromatic amino group and diazo coupling a chemical substance serving as an antigen such as a hormone examples include a method in which a polysaccharide such as cephalose is activated with BrCN and covalently bonded to an amino group of a chemical substance such as a hormone having an amino group.
  • formone can be bound to a protein by a chemical bond, and this conjugate can be further immobilized on a carrier.
  • a conjugate of a hormone and a protein can be directly bonded to a carrier using a natural adsorption method, an ionic bonding method, a covalent bonding method, or the like. It is also possible to immobilize via a spacer, such as a chemical, eg glutaraldehyde bridge.
  • a fluorescently labeled anti-hormone antibody against the female hormone used is prepared separately.
  • the antibody may belong to any class of immunoglobulin derived from various animals, and may be a commercially available antibody, or an antibody produced by stimulating an appropriate immune system with the female hormone.
  • a separately prepared antibody having high specificity for female hormones may be used.
  • monoclonal antibodies For example, anti-estradiol antibodies are available from Biodesign, Biospec, Fiard, and Cortex Biochemistry in the United States, and anti-estriol antibodies are available from BioStride, etc. is there. Fluorescent labeling of such an antibody can be performed by conventional means, and examples of the fluorescent dye to be used are the same as those described above.
  • anti-hormone antibodies against female hormones are not fluorescently labeled and used as the primary antibody, and an antibody (anti-primary antibody antibody) that specifically binds to this primary antibody is prepared separately.
  • an antibody anti-primary antibody antibody
  • This can be used as a secondary antibody after fluorescent labeling.
  • the fluorescent-labeled secondary antibody specifically binds to the anti-hormonal antibody (primary antibody) bound to the immobilized female hormone, the immobilization is performed in the same manner as in the above embodiment using the fluorescent-labeled anti-hormone antibody.
  • Anti-hormonal antibodies bound to female hormones can be identified by fluorescent labeling.
  • the second invention is directed to an anti-hormone antibody against the female hormone described above when various exogenous endocrine disrupting substances are to be tested in the environment to be tested in the environment, that is, when the perturbing substance is present in the sample to be tested.
  • An attempt is made to detect the disturbing substance by utilizing a phenomenon of binding to the substance.
  • a certain concentration of anti-hormone antibody is immobilized as described above. Measure the fluorescence intensity when bound to female hormones (this value is referred to as detection value F).
  • the sample to be tested is contacted with the same concentration of anti-hormone antibody as above, and then the contact mixture is contacted with the above-mentioned immobilized female hormone, and the fluorescence intensity of the anti-hormone antibody bound to the immobilized female hormone is measured.
  • This value is referred to as a detected value F i).
  • an exogenous endocrine disrupting substance is present in the sample, a part of the antihormonal antibody binds to the exogenous endocrine disrupting substance at the first contact with the sample, and the exogenous endocrine disrupting substance is bound.
  • the anti-hormone antibody bound to the substance will no longer attempt to bind to the immobilized female hormone in subsequent contact with the immobilized female hormone, and will remain in the reaction mixture in a free state.
  • Value F! This is shown as a decrease in the fluorescence intensity at. Therefore, it can be determined that the detection value is small if (F! F o endocrine disruptors are present in the sample to be the test compared with the detected value F Q.
  • the second invention as in the first invention, it is preferable to use a detection container having an immobilized female hormone therein for performing a rapid measurement.
  • a detection container having an immobilized female hormone therein for performing a rapid measurement.
  • those similar to those described in the first invention can be preferably exemplified, except that the inside held therein is an immobilized female hormone and an immobilized female hormone receptor.
  • the method for detecting fluorescence is the same as described above.
  • the second invention is a method for indirectly measuring an exogenous endocrine disrupting substance by assaying an amount of an antibody that did not bind to the exogenous endocrine disrupting substance, but immobilizing the unbound antibody on a carrier.
  • an antigen male hormone
  • it can be accumulated on the immobilized carrier, so that the detection sensitivity is remarkably improved. Since the detection is performed, the operation is extremely easy as compared with the conventional method using radiation or recombinant yeast.
  • exogenous endocrine disrupting substances which are known to disturb the hormonal action in the body by binding to hormone receptors instead of natural female hormones, so-called environmental hormones, with high sensitivity. , And can be easily detected.
  • the second invention is also based on a qualitative test.However, by preparing a calibration curve in advance using a known concentration of an exogenous endocrine disrupting substance as described above, An exogenous endocrine disrupting substance contained in the sample can be quantified.
  • the method and the device for detecting an endogenous endocrine disrupting substance according to the first and second inventions described above detect and detect substances having a binding property to a receptor or an antibody irrespective of the type of receptor or antibody in principle.
  • the exogenous endocrine disrupting substance that can be quantified and is detectable is not particularly limited, and may include a wide variety of substances.
  • estradiol-3-sulfate estradiol-17-glucuronide
  • estradiol_3-glucuronide estriol-1-3-sulfate
  • estriol-1 Chemical substances such as 17-glucuronide and estriol-1-glucuronide can be exemplified, but, of course, are not limited to these several chemical substances.
  • estrogen receptor human estrogen receptor (Pambella, Drive Madison, Wisconsin, United States) was used. 17-estradiol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Japan), Estoriole (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and testosterone (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were used as standard natural hormones.
  • the estrogen receptor was immobilized on a carrier (beads) by natural adsorption.
  • the beads for immobilization were polymethylmethacrylic acid particles (manufactured by Ganz Chemical Co., Ltd.) having an average particle size of 95 ⁇ m.
  • 0.2 g of the beads were placed in a small test tube, and suspended in lml of binding buffer (50 mM Tris HC1, 500 mM KC1, 2 mM DDT, 1 mM EDTA, 10% glycerol, pH 7.8). .
  • binding buffer 50 mM Tris HC1, 500 mM KC1, 2 mM DDT, 1 mM EDTA, 10% glycerol, pH 7.8.
  • serum albumin 1001 was added to a final concentration of lmg / ml.
  • a bead prepared by adding only serum albumin to the bead was prepared in the same manner.
  • a powder sample of 17 serum radio albumin (manufactured by Sigma, supra) was dissolved in a binding buffer to a concentration of lmg / ml.
  • a fluorescent dye CY5 having an absorption wavelength at 650 nm was used in consideration of the absorption wavelength of steroid hormones and the like.
  • CY5 labeling kit (Amersham Life Sciences, Arlington Heights, Illinois, USA) was used to apply this fluorescent dye.
  • the 175-estradiol-peroxyserum albumin to which the fluorescent dye was added and the free fluorescent dye were fractionated by gel filtration chromatography.
  • a fluorescently labeled female hormone was obtained in which about 10 fluorescent dyes were added to one molecule of 17-estradiol-pserum albumin.
  • a detection device incorporating a flow-type fluorometer manufactured by Sapidine Instrument of Boise, Idaho, USA was used. This detection device is schematically shown in FIG. 1.
  • the device can analyze the intermolecular interaction in the liquid phase reaction by measuring the fluorescence intensity.
  • the fluorescence intensity is measured in electric signal units by the excitation light source 3 and the detector 4 arranged with the glass cell 1 1.5 mm in diameter and 30 mm in length interposed.
  • Bead-shaped immobilized estrogen receptor 2 is installed in glass cell 1
  • the glass cell 1 was filled by damping and laminating with a screen S made of a 50-zm nylon mesh.
  • the lamination was performed by feeding 0.7 ml of the immobilized estrogen receptor suspension of 6.7 mg / ml at a rate of 1.5 ml / min.
  • E2—BSA—CY5 Estradio serum albumin—CY5
  • E2—BSA—CY5 alone, or a mixture of E2—BSA—CY5 and a chemical substance or natural hormone
  • E2—BSA—CY5 a chemical substance or natural hormone
  • the substance is measured as a fluorescence intensity by binding to the immobilized estrogen receptor 2 in the glass cell 1.
  • the material remaining between the beads not bound to receptor 2 is eliminated in the direction of arrow b by introducing only buffer at a rate of 1.5 ml / min. Thereafter, the remaining fluorescence intensity was evaluated as the binding amount.
  • E2-BSA-CY5 was diluted in the binding buffer to about 400 ng / ml. Note that this concentration was appropriately adjusted in accordance with the fluorescence imparting rate of E2-BSA-CY5.
  • An equal volume of a binding buffer in which a known concentration of a natural hormone or a chemical substance was dissolved was added to the diluent, and the mixture was allowed to stand at room temperature for 30 minutes. In the case of a poorly water-soluble substance, it was completely dissolved in dimethyl sulfoxide, appropriately diluted, left to stand, and then subjected to measurement.
  • estriol also competitively inhibits the binding of E2-BSA-CY5 to the receptor, as shown in Fig. 3 (B).
  • the amount of estriol added was 0 pM, 0.5 pM, 5 pM, 50 pM, and 500 pM, and neither the receptor nor estriol was added.
  • testosterone a male hormone, did not inhibit the binding of E2-BSA-CY5 to the receptor at the concentrations measured, as shown in Figure 3 (C). From the graph curve, testosterone was added at 0 pM, 50 pM, 500 pM, 5000 pM, 500,000 pM, and neither receptor nor testosterone was added).
  • FIG. 4 shows the relationship between the concentration of the above-mentioned natural hormone and the rate of decrease in the fluorescence intensity.
  • the rate of decrease in fluorescence intensity is defined as 100% when no natural hormone is added, and the rate at which binding of E2-BSA-CY5 to the receptor was inhibited by the addition of the hormone (binding inhibition). Rate, unit%).
  • 17 -? A concentration range for 10- 13 ⁇ 10- 9 M estradiol, and decrease in fluorescence intensity seen that it is possible to check in a concentration range where 10- 12 ⁇ 10 M of Esutorio Ichiru.
  • 17 -? Esutorajio Ichiru is in a concentration range of 10- 13 ⁇ 10- 9 M, and estriol can be detected in a concentration range of 10- I2 ⁇ l 0- 9 M.
  • the Bisufue Nord A it it 10- 12 ⁇ : L 0- 9 M, 10- 12 ⁇ : L 0- 9 M, 10- 9 ⁇ : 10- 5 M, can be detected in a concentration range of 10- 8 ⁇ 10- 6 M.
  • a chemical substance having a female hormone receptor binding property can be detected simply and with high sensitivity.
  • estradiol 3-sulfate estradiol 17-glucuronide
  • estradiol 3-ru-glucuronide estradiol 3-ru-glucuronide
  • estriol 1-3-s estradiol 3-sulfate, estradiol 17-glucuronide, estradiol 3-ru-glucuronide, estriol 1-3-s
  • 17-estradiol manufactured by Wako Pure Chemical Industries
  • estriol manufactured by Wako Pure Chemical Industries
  • the anti-estradiol antibodies used were those of Biodesign, Biospacific, Fytherald, and Cotex Biochemistry
  • the anti-estriol antibodies used were those of Biostride.
  • a secondary antibody a specific antibody against the above-mentioned anti-female hormone antibody (Jackson Immuno Research Laboratories, Inc., Pennsylvania, United States).
  • estradiol and estriol were performed by the natural adsorption method. Specifically, bovine serum albumin (Sigma, United States) bound to estradiol or estriol was used. 100 micrograms of estriol-conjugated bovine serum albumin is dissolved in 1 ml of physiological saline, and 200 milligrams of polymethylmethacrylic acid particles having an average particle size of 95 / zm (Gantz Chemical Co., Ltd.) Made). Thereafter, shaking was performed for 1 hour to promote natural adsorption. After spontaneous absorption, an additional 100 microliters of bovine serum albumin (100 milligrams / m
  • the fluorescent labeling of the anti-estradiol antibody or anti-estriol antibody was performed using a CY5 labeling kit (Amersham Life Sciences, Arlington Heights, Ill., USA). Fluorescently labeled secondary antibodies to these anti-female hormone antibodies were purchased from Jackson Imiuno Research Laboratories, supra.
  • the fluorescence intensity is measured using a detection device equipped with a flow-type fluorometer (Sapidin Instrument, Boise, Idaho, USA) as in Experiment I. The procedure was performed in substantially the same manner.
  • Fig. 7 shows an outline of the detection method when the anti-hormone antibody is unlabeled (primary antibody) and a fluorescently labeled antibody that specifically binds to the anti-hormone antibody is used as the secondary antibody.
  • a detector equipped with a single-ended fluorimeter made by Sapidin Instrument of Boise, Idaho, USA was used as the detector, as shown in Fig. 7 (A).
  • Excitation light from an excitation light source (not shown) is incident on female hormone-immobilized beads (antigen-immobilized beads) 1 2 filled in a glass cell 11 by a focusing optical lens 16 arranged in front of 1.
  • the fluorescent light excited and emitted by the incident light is directed to a detector (not shown) by the optical lens 16, and the fluorescent light intensity is measured by the detector in electric signal units.
  • the female holmon-immobilized beads 12 were filled into the glass cell 11 by laminating by laminating with a screen S installed in the glass cell 11.
  • a rotary valve 17 connected to a supply source of beads, a sample, a washing solution, and a fluorescent-labeled secondary antibody is arranged on the upstream side of the glass cell 11, and a syringe bottle arranged on the downstream side. These substances were sequentially supplied into the glass cell by operating in cooperation with a tube (not shown).
  • the sample is mixed with a known amount of primary antibody and brought into contact with antigen (female hormone) -immobilized beads (step 1).
  • antigen female hormone
  • the surplus unreacted primary antibody that has not reacted with the free female hormone contained in the sample reacts with the immobilized antigen on the bead and is captured.
  • a sufficient amount of the fluorescent-labeled secondary antibody is flowed into the cell (step 2).
  • the fluorescent-labeled secondary antibody specifically reacts with the primary antibody captured by the immobilized antigen, and only an amount corresponding to the amount of the bound primary antibody binds to the immobilized beads.
  • Step 3 the washing solution is flushed to remove the unbound fluorescent-labeled secondary antibody from the cell (Step 3), and only the labeled fluorescent substance bound via the secondary antibody to the primary antibody bound to the antigen-immobilized beads is removed.
  • the amount of the primary antibody bound to the antigen-immobilized beads can be detected, and the amount of free antigen present in the sample can be determined.
  • FIG. 7 (B) shows a typical example of a change in the fluorescence intensity detected in these series of steps.
  • Figure 8 shows the results of quantitative determination of estriol in a system labeled with an antihormone antibody
  • Figure 9 shows the quantitative results of estriol and estradiol measured in a system with a fluorescently labeled secondary antibody. It shows.
  • estriol is added at various concentrations to a fixed concentration of fluorescently labeled antibody
  • the rate of decrease in fluorescence intensity detected in the detection vessel is defined as the rate of inhibition of binding to immobilized hormone, and free estriol at that time is used.
  • FIG. 7 shows the relationship with the added concentration of.
  • the inhibition of binding to immobilized hormone can be measured as a change in fluorescence intensity.
  • a detection limit of about 50 to 100 times can be achieved as compared with the case where estriol and estradiol are similarly detected by the conventional enzyme-linked immunosorbent method (ELISA), and the detection method of the present invention has high sensitivity. It was shown to be.
  • the method and device for detecting an endogenous endocrine disrupting substance of the present invention can detect and quantify a substance having a binding property to a receptor or antibody regardless of the type of receptor or antibody in principle. It is capable of detecting exogenous endocrine disrupting substances several tens of times more sensitively than conventional methods with the highest sensitivity. Furthermore, the detection of an exogenous endocrine disrupting substance in the present invention can be performed by measuring the fluorescence intensity, and the operation is extremely simple.
  • the present invention provides a sample containing extremely low concentrations as described above.
  • environmental hormones can be detected with high sensitivity and their operation is extremely easy, their contribution to the field of environmental protection and, in turn, to the maintenance of ecosystems is enormous.

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Description

明細書
外因性内分泌撹乱物質の検出方法および検出装置
技術分野
本発明は外因性内分泌撹乱物質の検出方法および検出装置に関し、 より詳しく はいわゆる環境ホルモンと呼ばれる外因性内分泌撹乱物質を高感度で、 かつ簡便 に検出する方法および装置に関するものである。
背景技術
近年、 社会的な問題となっている外因性内分泌撹乱物質、 いわゆる環境ホルモ ンは、 体内の天然ホルモンの作用を撹乱することで生体に悪影響を及ぼすと考え られている。 その撹乱作用は現在未だ十分には解明されていないが、 以下に示す ような、 ある種の女性ホルモン作用の撹乱メカニズムが提案されている。 女性ホ ルモン作用は通常生体内で女性ホルモンが対応するホルモン受容体に結合するこ とにより誘発される。 ホルモンとその受容体の結合体は二量体化し、 さらに D N Aの特定の配列に結合する。 これによりホルモン作用に必要な遺伝子の転写が始 まり、 結果として生理作用が起こる。 ここで外因性内分泌撹乱物質は、 天然の女 性ホルモンの代わりに受容体に結合することによって、 上記のホルモン作用を撹 乱する。
このような外因性内分泌撹乱物質は環境中への拡散を防止し、 かつ環境中から 除去する必要があるが、 そのためにはまず該撹乱物質の存在を検出しなければな らない。 しかしながら、 ナノモルないしピコモル単位という極めて希薄な濃度で 環境中に存在するだけで、 生体への悪影響が危惧されている上記撹乱物質を検出 する必要があるため、 検出にはできるだけ感度の高い特殊な方法を採用する必要 があった。
外因性内分泌撹乱物質を検出するための従来の方法には、 放射受容体検定法(ラ ジォレセプタ—アツセィ) 〔Endocrine, 138(3);863-870( 1997)〕、 免疫検定法(ィ ムノアッセィ ) " Reproductive Toxicology", del Mazo eds" Plenum Press, Wew York( 1998 )〕、 蛍光偏向解消法 (Environmental Health Respectives., 106(9 ) ;551-557( 1998 )〕 の他、 組換え酵母を使用する方法や受容体との複合体と遺伝子 との結合を指標として放射活性を用いて使用する方法等が知られている。
しかしながら、 これら従来の方法は、 放射性物質や組換え酵母を利用するため 操作が煩雑であったり、 しかもいずれの方法も環境中の外因性内分泌撹乱物質の 検出のためには感度が十分ではなかった。 このため、 上記外因性内分泌撹乱物質 の簡便で高感度の検出系の開発が望まれている。
発明の開示
本発明は、 新規な外因性内分泌撹乱物質の検出方法を提供することを目的とす る。 本発明はさらに、 極く低濃度で環境中に存在する環境ホルモンと呼ばれる外 因性内分泌撹乱物質を高感度で、 かつ簡便に検出できる方法および装置を提供す ることを目的とする。
かかる目的を達成するために、 本発明者は鋭意研究を重ねた結果、 環境ホルモ ンの疑いのある化学物質の多くが女性ホルモンに類似の作用を有することに着眼 し、 女性ホルモン受容体と蛍光標識した女性ホルモンとを組み合わせ、 該女性ホ ルモンと環境ホルモンとの上記受容体への競合的結合の結果を蛍光強度の差で検 出することにより、 被試料中の環境ホルモンの存在の有無が高感度で、 かつ簡便 に検出し得ることを見出し、 本発明を完成させたものである。
すなわち、 上記諸目的を達成する本発明は、 試料中における外因性内分泌撹乱 物質の存在を検出する方法であって、 固定化された女性ホルモン受容体と蛍光標 識された女性ホルモンとを用い、 既知量の前記固定化女性ホルモン受容体に対す る既知量の前記蛍光標識女性ホルモンと前記試料中の存在未知なる外因性内分泌 撹乱物質との競争的結合反応を行い、 固定化女性ホルモン受容体に結合した蛍光 標識女性ホルモンの標識蛍光の蛍光強度を測定することを特徴とする外因性内分 泌撹乱物質の検出方法である。
また、 発明の上記外因性内分泌撹乱物質の検出方法は、 その第 1の実施態様に おいて、 固定化女性ホルモン受容体を充填した検出容器にある濃度の蛍光標識さ れた女性ホルモンを導入した場合に検出される蛍光強度を検出値 F。とし、 試験す べき試料を混合した上記と同濃度の蛍光標識された女性ホルモンを上記検出容器 に導入した場合に検出される蛍光強度を検出値 F!とし、 検出値 F iが検出値 F 0に 比べ小さいならば、 上記試験すべき試料中に外因性内分泌撹乱物質が存在するも のとすることを特徴とする。 これにより、 定性的な検出が容易に行い得る。
本発明の上記外因性内分泌撹乱物質の検出方法は、 その第 2の実施態様におい て、 固定化女性ホルモン受容体を充填した検出容器にある濃度の蛍光標識された 女性ホルモンを導入した場合に検出される蛍光強度を検出値 F。とし、 試験すベき 試料を混合した上記と同濃度の蛍光標識された女性ホルモンを上記検出容器に導 入した場合に検出される蛍光強度を検出値 F!とし、 検出値 F iと検出値 F。との比 を算出し、 予め作製しておいた検量線によって、 上記試験すべき試料中に存在す る外因性内分泌撹乱物質の量を求めることを特徴とする。 これにより、 定量的な 検出も可能となる。
本発明はまた、 女性ホルモン受容体がエストロゲン受容体である上記外因性内 分泌撹乱物質の検出方法を示すものである。 エストロゲン受容体を用いることに よって、 環境中に存在するより多くの女性ホルモン様作用を持つ化学物質を検出 することが可能となる。
本発明はまた、 検出容器が容積 1 0 0 mm3以下のセルである上記外因性内分泌 撹乱物質の検出方法を示すものである。 このようなセルを用いることで、 少量の 固定化女性ホルモン受容体でより迅速に検出を行うことができる。
本発明はさらに、 試料が固定化女性ホルモン受容体に連続的に接触しうるよう に検出容器がフロー式である上記外因性内分泌撹乱物質の検出方法を示すもので ある。 検出容器をフロー式のものとすると、 試料中に外因性内分泌撹乱物質が極 く微量しか存在しない場合でも、 該撹乱物質が検出容器中の固定化女性ホルモン 受容体に蓄積され、 検出限界をより向上させることができる。
上記諸目的を達成する本発明はまた、 固定化女性ホルモン受容体を充填した検 出容器、 該検出容器内を励起する光源、 および励起後の検出容器内の蛍光強度を 検出する検出器とからなり、 蛍光標識された女性ホルモンと組み合わせて用いる ものであることを特徴とする外因性内分泌撹乱物質の検出装置である。
本発明はまた、 女性ホルモン受容体がエストロゲン受容体である上記外因性内 分泌撹乱物質の検出装置を示すものである。
本発明はまた、 検出容器が容積 1 0 0 mm3以下のセルである上記外因性内分泌 撹乱物質の検出装置を示すものである。
本発明はさらに、 試料が固定化女性ホルモン受容体に連続的に接触しうるよう に検出容器がフロー式である上記外因性内分泌撹乱物質の検出装置を示すもので ある。
本発明者はさらに前記した女性ホルモン受容体を用いる方法と同様の着眼点か ら、 固定化女性ホルモンと、 該女性ホルモンに対する抗ホルモン抗体とを組み合 わせ、 試験すべき試料中に上記抗ホルモン抗体を導入して環境ホルモンと抗ホル モン抗体との抗原抗体反応を生じさせ、 その後この反応混合物を固定化女性ホル モンに接触させて反応混合物中に存在する未反応の抗ホルモン抗体を固定化女性 ホルモンに結合させ、 その結果を当該抗ホルモン抗体に結合させた標識蛍光の蛍 光強度の差で検出することにより、 被試料中の環境ホルモンの存在の有無が高感 度で、 かつ簡便に検出し得ることを鋭意研究の結果見出し、 さらに検討を加え、 本発明を完成させた。
すなわち、 上記諸目的を解決する第 2の発明は、 試料中における外因性内分泌 撹乱物質の存在を検出する方法であって、 固定化された女性ホルモンと、 当該女 性ホルモンに対する抗ホルモン抗体とを用い、 既知量の抗ホルモン抗体を前記試 料に導入して存在未知なる外因性内分泌撹乱物質と抗原抗体反応に供し、 その後、 この抗ホルモン抗体と試料との反応混合液を、 既知量の前記固定化女性ホルモン と接触させ、 固定化女性ホルモンに結合した抗ホルモン抗体量を、 当該抗ホルモ ン抗体に結合させた標識蛍光の蛍光強度を測定することで検出することを特徴と する外因性内分泌撹乱物質の検出方法である。 このように、 抗体を用いて環境ホ ルモンを検出する場合には、 抗体が結合しうる全ての環境ホルモンを特定すると 共にその濃度を定量的に検出できる。
当該第 2発明の外因性内分泌撹乱物質の検出方法は、 その第 1の実施態様にお いて、 前記抗ホルモン抗体が蛍光標識抗ホルモン抗体であり、 固定化女性ホルモ ンに結合した抗ホルモン抗体量を、 当該蛍光標識抗ホルモン抗体の標識蛍光の蛍 光強度を測定することで検出することを特徴とする。
当該第 2発明の外因性内分泌撹乱物質の検出方法は、 第 2の実施態様において、 前記抗ホルモン抗体を無標識一次抗体とし、 固定化女性ホルモンに結合した抗ホ ルモン抗体量は、 二次抗体として当該一次抗体に特異的に結合する蛍光標識抗ー 次抗体抗体を用い、 固定化女性ホルモンに結合した一次抗体に該二次抗体を特異 的に結合させ、 この結合二次抗体の標識蛍光の蛍光強度を測定することで検出す ることを特徴とする。
第 2発明の外因性内分泌撹乱物質の検出方法は、 さらに別の実施態様において、 前記固定化女性ホルモンを充填した検出容器にある濃度の前記抗ホルモン抗体を 導入した場合に検出される蛍光強度を検出値 F。とし、 試験すべき試料を混合した 上記と同濃度の抗ホルモン抗体を上記検出容器に導入した場合に検出される蛍光 強度を検出値 とし、 検出値 が検出値 F。に比べ小さいならば、 上記試験すベ き試料中に外因性内分泌撹乱物質が存在するものとすることを特徴とする。
第 2発明の外因性内分泌撹乱物質の検出方法は、 さらに別の実施態様において、 固定化女性ホルモンを充填した検出容器にある濃度の抗ホルモン抗体を導入した 場合に検出される蛍光強度を検出値 F oとし、 試験すべき試料を混合した上記と同 濃度の抗ホルモン抗体を上記検出容器に導入した場合に検出される蛍光強度を検 出値 とし、 検出値 と検出値 F。との比を算出し、 予め作製しておいた検量線 によって、 上記試験すべき試料中に存在する外因性内分泌撹乱物質の量を求める ことを特徴とする。
本発明はまた、 検出容器が容積 1 0 0 mm3以下のセルである上記外因性内分泌 撹乱物質の検出方法を示すものである。 このようなセルを用いることで、 少量の 試料間の蛍光強度の差を検知できるようになる。
本発明はさらに、 試料が固定化女性ホルモン受容体に連続的に接触しうるよう に検出容器がフ口一式である上記外因性内分泌撹乱物質の検出方法を示すもので ある。
上記諸目的はまた、 固定化女性ホルモンを充填した検出容器、 該検出容器内を 励起する光源、 および励起後の検出容器内の蛍光強度を検出する検出器とからな り、 蛍光標識された前記女性ホルモンに対する抗ホルモン抗体と組み合わせて用 いるものであることを特徴とする外因性内分泌撹乱物質の検出装置によっても達 成される。
上記諸目的はさらに、 固定化女性ホルモンを充填した検出容器、 該検出容器内 を励起する光源、 および励起後の検出容器内の蛍光強度を検出する検出器とから なり、 前記女性ホルモンに対する抗ホルモン一次抗体およびこの抗ホルモン抗体 と特異的に結合する蛍光標識された二次抗体と組み合わせて用いるものであるこ とを特徴とする外因性内分泌撹乱物質の検出装置によっても達成される。
図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の外因性内分泌撹乱物質の検出装置を模式的に示す図面である。 図 2は、 エストロゲン受容体に女性ホルモン試料が結合した際の蛍光蓄積検出を 示すグラフである。 図 3は、 天然ホルモンの共存による蛍光強度の変化を示すグ ラフである。 天然ホルモンは(A )が 17 ?—エストラジオール、 (B )がエストリ オール、 (C )がテストステロンである。 図 4は、 各種ホルモンの濃度による結合 阻害率の変化を示すグラフである。 図 5は、 化学物質の共存により蛍光強度の変 化を示すグラフである。 化学物質は(A )が夕モキシフェン、 (B )がビスフエノー ル八、 (〇)が0 £ 3、 (D )がノニルフエノールである。 図 6は、 各種化学物質の 濃度による結合阻害率の変化を示すグラフである。 図 7は、 本発明の別の外因性 内分泌撹乱物質の検出方法および装置を模式的に示す図面であり、 (A) は用いら れる装置構成の一例、 (B ) は検出操作の一連のステップにおいて検出される蛍光 強度の変化の典型例、 (C ) は検出操作の一連のステップにおける抗原固定化ビ一 ズ表面近傍での変化の模式図である。 図 8は、 抗ホルモン抗体を蛍光標識した系 において測定したエストリオールの定量結果を示すグラフ。 図 9は、 蛍光標識二 次抗体を用いた系において測定したエストリオールおよびエストラジオールの定 量結果を示すグラフ。
発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明を実施態様に基づきより詳細に説明する。
尚、 本発明において固定化女性ホルモン受容体とは、 不溶性担体に女性ホルモ ン受容体を固定化したものを意味する。
女性ホルモン受容体としては、 例えばエストロゲン受容体、 ゲス夕一ゲン受容 体等を用いることができる。 多種多様の外因性内分泌撹乱物質を結合しうる点で エストロゲン受容体が好ましい。 ここでエストロゲン受容体とは卵胞ホルモン受 容体とも呼ばれ、 生体内ではエストロゲンの標的細胞核に存在し、 エストロゲン と結合して特異的な遺伝子に依存するタンパク質合成の活性化を媒介するもので ある。
一方、 このような女性ホルモン受容体を固定化するための不溶性担体としては、 例えばポリメチルメ夕クリル酸、 ガラス等からなる固定化用ビーズ、 アルギン酸 カルシウム粒子等の微細粒子などを用いることができるが、 特にこれらに限定さ れるものではなく、 種々の形状、 材質のものを使用することができる。 このうち、 ビーズないし微粒子形状、 特に平均粒径 5 0〜 1 0 0 /m程度のビーズないし微 粒子形状のものであることが好まれる。
このような不溶性担体に対する女性ホルモン受容体の固定化方法としては、 特 に限定されるものではなく、 例えば、 自然吸着法、 イオン結合法、 共有結合法な どを用いて結合させることができ、 また直接結合させる方法のみならず、 適当な 化学物質あるいはタンパク質などのスぺ一サ一を介して間接的に結合させること も可能である。
本発明において蛍光強度の基準を得るために使用される女性ホルモンは、 発情 作用を有するものであれば、 あらゆるものが使用でき、 エストラジオール、 エス トロン、 エストリオール、 ェキリン、 エレキニン等のステロイ ドホルモンまたは その代謝物、 これらの化学誘導体、 例えばホモエストロン、 ェチニルエストラジ オール、 ドヮシノール酸、 または合成エストロゲン等を挙げることができる。 こ れら女性ホルモンの蛍光標識は慣用の手段により行い得、 標識のための蛍光色素 には、 C Y 5、 フルォレセインイソチオシァネート、 テトラメチルローダミンィ ソチオシァネ一ト等がある。
本発明は、 外因性内分泌撹乱物質の存在を試験すべき環境中の種々の試料、 す なわち試験すべき試料中に該撹乱物質が存在する場合に、 それが上記女性ホルモ ン受容体に結合する現象を利用して、 該撹乱物質を検出しょうとするものである。 そのためにまず、 ある濃度の蛍光標識された女性ホルモンを上記女性ホルモン受 容体に結合させた場合の蛍光強度を測定する(この値を検出値 F。とする)。 次に試 験すべき試料を混合した上記と同濃度の蛍光標識された女性ホルモンを上記女性 ホルモン受容体に結合させた場合の蛍光強度を測定する(この値を検出値 とす る)。 ここで、 上記試料中に外因性内分泌撹乱物質が存在するならば、 女性ホルモ ンの上記エストロゲン受容体への結合が阻害されるため、 その結果が検出値 F ! おける蛍光強度の低下となって示される。 従って、 検出値 が検出値 F。に比べ 小さい場合( F i < F。)、 上記試験すべき試料中に外因性内分泌撹乱物質が存在す ると判断できる。
このように本発明においては、 固定化女性ホルモン受容体に結合した蛍光標識 女性ホルモンの標識蛍光を測定するために、 固定化女性ホルモンを内部に保持し てなる検出容器を用いることが、 迅速な測定を行う上で好ましい。
検出容器は固定化女性ホルモン受容体を内部に保持し、 かつ該受容体に結合さ れた蛍光標識女性ホルモンからの蛍光の検出を阻害しないことが必要であり、 例 えば透明ガラスまたは透明ブラスチック等からなる。 検出容器は底部が閉じられ、 導入される試料が流出しないような形状であってもよいが(この場合、 蛍光強度の 各々の測定はバッチ形式で行われる)、 解放された底部に、 固定化受容体は通さな いが導入される試料は通すスクリーン等の保持材を設置するといつた手法により、 解放容器内の所定部位に固定化受容体を通液可能な状態で保持拘束した形態(いわ ゆるフロー式の検出容器とすると)、 該試料を検出容器に連続的に導入することが でき、 それにより、 受容体に結合する目的物質を極く微量含む試料であっても、 目的物質が検出容器中に蓄積 ·濃縮され、 結果的に目的物質の検出限界濃度が向 上することとなるので好ましい。 なお、 フロー式の検出容器内における固定化受 容体の保持方法としては、 上記したようなスクリーンのような保持材を用いる方 法に限定されるものではなく、 これ以外にも例えば、 受容体を固定化する担体と して通液性を有する塊状物を用い、 この塊状物で検出容器の流路断面を塞ぐよう に配置するといつた方法も採択し得る。
また、 検出容器は少量の試料間でも極くわずかの蛍光強度の差を検知しうるよ うに、 微小セルの形状であることが好ましい。 微小セルは例えば 1 0 0 mm3以下、 特に 2 0〜7 0 mm3の容積を有することが望ましい。
蛍光強度は、 上記受容体に捕捉された女性ホルモン上の標識蛍光を適当な光源 からのレ一ザ光、 水銀灯等の照射により励起した際に発生する蛍光を検出器によ り検出される。 本発明は、 外因性内分泌撹乱物質の女性ホルモン受容体への結合能力を直接利 用しているため、 該撹乱物質と結合しなかった受容体の抗体を間接的に測定する 免疫検定法等に比較して、 検出感度は格段に向上し、 しかも、 蛍光強度の測定に より検出が行われるため、 放射線や組換え酵母等を利用する従来法に比較して操 作が極めて容易である。 このため、 本発明によれば、 天然の女性ホルモンの代わ りにホルモン受容体に結合して体内のホルモン作用を撹乱することが知られてい る外因性内分泌撹乱物質、 いわゆる環境ホルモンを高感度で、 かつ容易に検出す ることができる。
本発明は、 蛍光標識された女性ホルモンのみの場合の蛍光強度 F。と被試料と上 記女性ホルモンとの混合物の場合の蛍光強度 F!とを比較し、 F ,が F。より小さレ、、 すなわち数式 1で表される差が正であるならば被試料中には外因性内分泌撹乱物 質が存在すると判断する、 いわゆる定性試験を主とするものである。
F o - F 1 … ( 1 )
しかし、 の F。に比べた低下の割合が、 被試料中に含まれる外因性内分泌撹乱 物質の量にある程度比例することから、 既知の濃度の外因性内分泌撹乱物質を用 いて予め検量線を作成することにより、 F!の低下の割合に応じて被試料中に含ま れる外因性内分泌撹乱物質の定量を行うこともできる。
次に第 2の発明に関して説明する。
第 2の発明においては、 上記に説明した第 1の発明とは異なり、 女性ホルモン を不溶性担体へと固定化する。 使用される不溶性担体および女性ホルモンとして は、 上記したようなものと同様なものが例示できる。 また担体への女性ホルモン の固定化方法としては、 ホルモンを失活化させない方法であれば特に限定される ものではない。 例えば、 ホルモンを直接自然吸着法、 イオン結合法、 共有結合法 などを用いて担体に結合させることができ、 また直接結合させる方法のみならず、 適当な化学物質あるいはタンパク質などのスぺ一サ一を介して間接的に結合させ ることも可能である。 例えば、 ホルモンの活性に影響のない部位に官能基を導入 し共有結合を介して結合させること、 長鎖のスぺーサーを配するといつた態様を 取ることが望ましい。 具体的には例えば、 芳香族アミノ基を持つ担体をジァゾ化 し、 ホルモンなどの抗原となる化学物質をジァゾカップリングする方法、 あるい は、 セファロ一スなどの多糖類を BrCNで活性化してアミノ基を持つホルモンな どの化学物質のァミノ基と共有結合させる方法などを例示できる。 また、 ホルモ ンをタンパク質に化学結合により結合させ、 この結合体をさらに担体に固定化す ることもできる。 この固定化法についても、 ホルモンとタンパク質の結合体を直 接自然吸着法、 イオン結合法、 共有結合法などを用いて担体に結合させることが でき、 また直接固定させる方法のみならず、 適当な化学物質、 例えばグル夕ルァ ルデヒド架橋などのスぺーサーを介して固定させることも可能である。
そして使用した女性ホルモンに対する抗ホルモン抗体に蛍光標識したものを別 途調製する。 抗体としては、 各種動物を起源とする免疫グロブリンのどのクラス に属するものであってもよく、 一般に市販されるものを用いることも、 あるいは 適当な免疫系を該女性ホルモンで刺激し産生される該女性ホルモンに対する特異 性の高い抗体を別途調製したものを用いてもよい。 またモノクローナル抗体を用 いることも可能である。 例えば、 抗ェストラジオ一ル抗体は、 アメリカ合衆国の バイオデザイン社、 バイオスぺシフィック社、 フィヅァ一アルド社、 コーテック ス バイオケミストリ一社などから、 また抗エストリオール抗体はバイオストラ イ ド社などから入手可能である。 このような抗体の蛍光標識化は、 慣用の手段に より行い得、 また使用される蛍光色素としても上記したものと同様のものが例示 できる。
あるいはまた、 女性ホルモンに対する抗ホルモン抗体には蛍光標識付けせず、 これを一次抗体として使用するとともに、 別途この一次抗体に対して特異的に結 合する抗体 (抗一次抗体抗体) を用意し、 これを蛍光標識したものを二次抗体と して用いることも可能である。 この場合、 固定化女性ホルモンに結合した抗ホル モン抗体 (一次抗体) に蛍光標識された二次抗体が特異的に結合するため、 蛍光 標識した抗ホルモン抗体を用いる上記態様と同様に、 固定化女性ホルモンに結合 した抗ホルモン抗体を蛍光標識により識別化できるものである。
本第 2発明は、 外因性内分泌撹乱物質の存在を試験すべき環境中の種々の試料、 すなわち試験すべき試料中に該撹乱物質が存在する場合に、 それが上記女性ホル モンに対する抗ホルモン抗体に結合する現象を利用して、 該撹乱物質を検出しよ うとするものである。 そのためにまず、 ある濃度の抗ホルモン抗体を上記固定化 女性ホルモンに結合させた場合の蛍光強度を測定する(この値を検出値 F。とする)。 次に試験すべき試料を上記と同濃度の抗ホルモン抗体と接触させ、 その後、 この 接触混合物を上記固定化女性ホルモンに接触させ、 固定化女性ホルモンに結合し た抗ホルモン抗体の蛍光強度を測定する(この値を検出値 F iとする)。 ここで、 上 記試料中に外因性内分泌撹乱物質が存在するならば、 上記抗ホルモン抗体の一部 は上記試料との最初の接触において、 外因性内分泌撹乱物質と結合し、 この外因 性内分泌撹乱物質と結合した抗ホルモン抗体は、 続く固定化女性ホルモンとの接 触において、 もはや固定化女性ホルモンと結合しようとはせず、 反応混合物中に 遊離状態で残ることとなるため、 その結果が検出値 F!における蛍光強度の低下と なって示される。 従って、 検出値 が検出値 F Qに比べ小さい場合(F ! F o 上記試験すべき試料中に外因性内分泌撹乱物質が存在すると判断できる。
なお、 本第 2発明においても、 前記した第 1発明と同様に、 迅速な測定を行う 上で、 固定化女性ホルモンを内部に保持してなる検出容器を用いることが好まし レ、。 検出容器の構成等に関しては、 その内部に保持されるものが固定化女性ホル モンと固定化女性ホルモン受容体という相違以外は、 前記第 1発明において説明 したものと同様のものを好ましく例示できる。 また蛍光の検出方法についても前 記と同様である。
本第 2発明は、 外因性内分泌撹乱物質と結合しなかった抗体量を検定すること で間接的に外因性内分泌撹乱物質を測定する方法ではあるが、 当該未結合の抗体 を、 担体上に固定化されたことにより高密度で存在する抗原 (女性ホルモン) に 結合させることで、 該固定化担体上に蓄積することができるために、 検出感度は 格段に向上し、 しかも、 蛍光強度の測定により検出が行われるため、 放射線や組 換え酵母等を利用する従来法に比較して操作が極めて容易である。 このため、 本 発明によれば、 天然の女性ホルモンの代わりにホルモン受容体に結合して体内の ホルモン作用を撹乱することが知られている外因性内分泌撹乱物質、 いわゆる環 境ホルモンを高感度で、 かつ容易に検出することができる。
本第 2発明も前記第 1発明と同様に、 定性試験を主とするものであるが、 前記 したように既知の濃度の外因性内分泌撹乱物質を用いて予め検量線を作成するこ とにより、 被試料中に含まれる外因性内分泌撹乱物質の定量を行うこともできる。 上記したような第 1および第 2の発明に係る外因性内分泌撹乱物質の検出方法 および検出装置は、 原理的に受容体あるいは抗体の種類に関われず、 これらに結 合性を持つ物質を検出ならびに定量できるものであり、 その検出可能な外因性内 分泌撹乱物質としては特に限定されるわけではなく多種多様な物質が含まれ得る。 例えば、 夕モキシフェン、 ノニルフエノール、 ビスフエノール A、 ジェチルスチ ルベストロール、 ェストラジオ一ル一 3—スルフェート、 エストラジオール一 1 7—グルクロニド、 エストラジオール _ 3—グルクロニド、 エストリオ一ル一 3 —スルフェート、 エストリオ一ル一 1 7—グルクロニド、 エストリオール一 3— グルクロニドなど化学物質が例示できるが、 もちろん、 これら数種の化学物質に 限定されるものではない。
実施例
次に、 図面を参照して本発明の実施例について説明するが、 これらの実施例は、 本発明のより具体的でかつ容易な理解を助けるためのみの目的をもって挙げられ たものであり、 本発明は、 これらの実施例によって何ら限定されるものではない。
A . 材料と方法
( 1 ) 受容体、 ホルモンおよび化学物質
エストロゲン受容体としてヒトエストロゲン受容体ひ 〔ァメリ力合衆国ゥイス コンシン州ドライブ ·マジソンのパンベラ社製〕 を使用した。 天然ホルモンの標 準品として 17 ?—エストラジオール(日本国の和光純薬工業社製)、 エストリオ —ル(和光純薬工業社製)およびテストステロン(和光純薬工業社製)を使用した。 また、 測定対象としてホルモン作用を有する可能性が示唆されている数種の化学 物質:夕モキシフェン、 ノニルフエノール、 ビスフエノール Aおよびジェチルス チルベストロール、 エストラジオール一 3—スルフェート、 エストラジオール一 1 7—グルクロニド、 エストラジオール一 3—グルクロニド、 エストリオ一ルー 3—スルフェート、 エストリオ一ル一 1 7—グルクロニド、 エストリオ一ル— 3 —グルクロニド 〔以上、 いずれもアメリカ合衆国ミズ一リ州のシグマ社製〕 を使 用し/ (2) 固定化エストロゲン受容体の調製
エストロゲン受容体の担体(ビーズ)への固定は自然吸着により行った。 固定化 用ビーズは平均粒径 95〃mのポリメチルメ夕クリル酸の粒子(ガンツ化成社製) を使用した。 ビーズ 0. 2 gを小型の試験管に入れ、 結合用緩衝液( 50 mMトリ ス HC1, 500 mM KC1, 2 mM DDT, 1 mM EDTA, 10%グ リセロール, pH7. 8) lmlに懸濁した。 この懸濁液に 70 p m o 1のェスト ロゲン受容体を投入し、 30分間室温で混和した。 この後、 終濃度 lmg/ml になるようにゥシ血清アルブミン 100 1を添加した。 添加後、 さらに 30分 間室温で混和した。 この後、 同じ緩衝液で粒子を洗浄し、 次いで同じ緩衝液 30 ml中に再懸濁して測定に使用した。 なお、 エストロゲン受容体を固定化してい ない比較のためのビーズとしてビーズにゥシ血清アルブミンのみを添加したもの も同様の操作で調製した。
(3) 蛍光標識された女性ホルモンの調製
17 ?一ェストラジオ一ルーゥシ血清アルブミンの粉末試料 〔シグマ社(上掲) 製〕 を lmg/mlになるように結合用緩衝液に溶解した。 蛍光色素には、 ステ ロイ ドホルモン等の吸収波長を考慮して 650 nmに吸収波長を有する CY 5を 使用した。 この蛍光色素の付与には CY5ラベリングキッ ト 〔アメリカ合衆国ィ リノィ州アーリントンハイ トのァマルシャム ·ライフサイエンス社製〕 を使用し た。 蛍光色素の付与された 17 5—エストラジオール—ゥシ血清アルブミンと遊 離の蛍光色素とはゲル濾過クロマトグラフィーにより分画した。 結果として、 17 ?一エストラジオール—ゥシ血清アルブミン 1分子に対し約 10個の蛍光色素が 付与された蛍光標識女性ホルモンを得た。
( 4 ) 蛍光検出装置
蛍光強度の測定には、 フロー式蛍光光度計 〔アメリカ合衆国アイダホ州ボイシ のサピダイン ·インストルメント社製〕 を組み込んだ検出装置を使用した。 この 検出装置を模式的に図 1に示すが、 該装置は液相反応における分子間相互作用を 蛍光強度の測定により解析できる。 直径 1. 5mm、 長さ 30mmのガラスセル 1を挟んで配置された励起光源 3と検出器 4により、 蛍光強度は電気信号単位で 測定される。 ビーズ形状の固定化エストロゲン受容体 2はガラスセル 1内に設置 された 50 zmのナイロンメッシュからなるスクリーン Sによりせき止めて積層 することによりガラスセル 1中に充填した。 該積層は 6. 7mg/mlの固定化 エストロゲン受容体懸濁液 0. 7mlを 1. 5ml/分の速度で送液して行った。
17 ?—エストラジオ一ルーゥシ血清アルブミン— CY 5(以下、 E2—BSA 一 CY5と略記する)単独、 または E 2— BSA—CY5と化学物質もしくは天然 ホルモンとの混合試料の送液は吸引ポンプにより制御され、 矢印 aの方向から 0. 5 ml/分の速度で連続的にガラスセル中に導入される。 この時、 物質はガラス セル 1内の固定化エストロゲン受容体 2との結合により蛍光強度として測定され る。 受容体 2と結合していないビーズ間に残留する物質は、 緩衝液のみを 1. 5 ml/分の速度で導入することにより、 矢印 bの方向から排出される。 この後、 残留する蛍光強度を結合量として評価した。 具体的には、 約 400 ng/mlと なるように結合用緩衝液に E2— BSA— CY5を希釈した。 なお、 この濃度は E 2—B SA—CY 5の蛍光の付与率に応じて適宜調節した。 希釈液に既知の濃 度の天然ホルモンまたは化学物質を溶解した結合用緩衝液を等量添加して室温で 30分間放置した。 なお、 難水溶性物質の場合はジメチルスルホキシドに完全に 溶解させた後、 適宜希釈し、 放置後、 測定に供した。
B. 結果
(1)標識女性ホルモンの固定化受容体への結合
固定化エストロゲン受容体を充填したガラスセル中に E 2— B S A— C Y 5の みを含有する試料を連続的に導入した場合、 経時的に蛍光強度の増加が観察され た。 また、 対照として行った受容体を固定していないビーズを充填したガラスセ ル中に同様の試料を連続的に導入した場合も、 同様に蛍光強度の増加が見られた 力、 強度は受容体を固定したビーズの場合に比べ、 明らかに低かった。 結果を図 2に示すが、 この結果から E 2 -B S A- C Y 5がエストロゲン受容体に結合し ていることが判明した。 また、 蛍光強度が試料流量に伴って経時的に増加するこ とから、 検出には標識女性ホルモンの蓄積効果が反映されることも判明した。
( 2 ) 天然ホルモンによる標識女性ホルモンの固定化受容体への結合阻害 次に、 上記測定系をエストロゲン受容体に結合できる天然の女性ホルモンであ る 1 7 5—エストラジオ一ルおよびエストリオ一ルを使用して検証した。 まず、 一定濃度の E 2—BSA— CY 5に 17 ?—エストラジオールを種々の濃度で添 加して蛍光強度を同様に測定した。 その結果、 図 3 (A) に示すように、 共存す る 17 ?—エストラジオールの濃度が高くなるに従って蛍光強度が低下した。 ま た、 一定の濃度以上の 17 ?—エストラジオールを含有する場合、 蛍光強度の一 定以上の低下は観察されなくなり、 この時の蛍光強度は対照として行った受容体 を固定ィ匕していないビーズの場合と同等であった(図 3 (A) の最も下側の曲線参 照)。 なお、 図 3 (A) 中、 グラフ曲線上から、 17 ?—エストラジオール添加量 が 0pM、 0. 05 pM、 0. 5 pM、 5 pM、 50 pM、 500 pM、 および 受容体も 17 ?—エストラジオ一ル添加もない場合の結果を示す。 このことから、 受容体に結合できる 17 エストラジオールは E 2—BSA— CY5の受容体 への結合を競合的に阻害することが確認された。
そこで、 同様の検討をエストリオールについても行ったところ、 図 3 (B) に 示すように、 エストリオールも E 2— BSA— CY5の受容体への結合を競合的 に阻害することが確認された(図中、 グラフ曲線上から、 エストリオール添加量が 0pM、 0. 5 pM、 5pM、 50pM、 500 pM、 および受容体もエストリ オール添加もなし)。 これらに対し、 男性ホルモンであるテストステロンの場合、 図 3 (C) に示すように、 測定を行った濃度では E 2— B SA— CY5の受容体 への結合を阻害しなかった(図中、 グラフ曲線上から、 テストステロン添加量が 0 pM、 50 pM, 500pM、 5000pM、 500000 pM および受容体 もテストステロン添加もなし)。
上述の天然ホルモンの添加濃度と蛍光強度の低下率との関係を図 4に示す。 こ こで、 蛍光強度の低下率は、 天然ホルモンを添加していない場合を 100%とし、 ホルモンの添加により E 2— B SA— CY 5の受容体への結合が阻害された割合 (結合阻害率, 単位%)として表した。 その結果、 17 ?—エストラジオールの場合 10— 13〜 10— 9 Mの濃度範囲で、 そしてエストリオ一ルの場合 10— 12〜 10 Mの濃度範囲で蛍光強度の低下が確認できることがわかる。 従って、 上記測定系 において、 17 ?—ェストラジオ一ルは 10— 13〜 10— 9Mの濃度範囲で、 そして エストリオールは 10— I2〜l 0—9Mの濃度範囲で検出され得る。
( 3 ) 化学物質による標識女性ホルモンの固定化受容体への結合阻害 前項と同様の検討を化学物質について行った。 化学物質として外因性内分泌撹 乱作用を有することが疑われている夕モキシフェン、 ビスフエノール A、 ジェチ ルスチルベストロール (DE S) およびノニルフエノールを選択した。 これらの 物質を一定濃度の E 2— B SA— CY 5に種々の濃度で添加し、 蛍光強度の低下 を測定した。 その結果、 いずれの場合も共存する化学物質の濃度が高くなるに従 つて蛍光強度が低下した 〔図 5 :共存する化学物質は (A) が夕モキシフェン、 (B) がビスフヱノール A、 (C) が DE S、 (D) がノニルフエノールであり、 それそれの添加量はグラフ曲線上から、 (A) が添加なし、 0. 5 pM、 5pM、 50 pM、 500 pM、 5000 pM、 50000 pM、 そして受容体も夕モキ シフェン添加もなし、 (B) が添加なし、 5 pM、 50pM、 500 pM、 500 0pM、 50000 pM、 500000 pM、 そして受容体もビスフエノール A 添加もなし、 (C) が添加なし、 0. 05 pM、 0. 5 pM、 5 pM、 500pM、 5000 pM そして受容体も DE S添加もなし、 (D) が添加なし、 0. 5 pM、 5 pM、 50pM、 5000 pM、 50000 pM、 そして受容体もノニルフエ ノール添加もなし〕。 また、 一定の濃度以上の化学物質の添加では一定以上の蛍光 強度の低下は観察されなくなり、 この時の蛍光強度は対照として行った受容体を 固定化していないビーズの場合と同等であった。
以上の結果から、 これらの化学物質は E 2— B S A—C Y 5の受容体への結合 を競合的に阻害することが認められた。 また、 蛍光強度の低下率を E 2— B SA —CY 5の受容体への結合阻害率とし、 その時の各化学物質の添加濃度との関係 を図 6に示した。
その結果、 E 2— B SA—CY 5の受容体への結合阻害を蛍光強度の変化とし て測定することにより、 夕モキシフェン、 DE S、 ノニルフエノール、 ビスフエ ノール Aをそれそれ 10— 12〜: L 0— 9M、 10— 12〜: L 0— 9M、 10— 9〜: 10— 5M、 10— 8〜 10— 6Mの濃度範囲で検出することができる。 このように、 本発明の検 出方法に従って女性ホルモン受容体結合性を有する化学物質を簡便かつ高感度に 検出することができる。
また別途、 エストラジオ一ル一 3—スルフエ一ト、 エストラジオール一 17— グルクロニド、 ェストラジオ一ルー 3—グルクロニド、 エストリオール一 3—ス ルフェート、 エストリオール一 17—グルクロ二ドおよびエストリオ一ル— 3— ダルクロニドに対しても同様な操作を行ったところ、 いずれの化学物質に対して も前記と同様に高感度に検出することが可能であった。
(4) 従来法との比較
外因性内分泌撹乱物質を検出するための従来の方法には、 上記したように放射 受容体検定法、 免疫検定法、 蛍光偏向解消法、 組換え酵母を使用する方法、 受容 体との複合体と遺伝子との結合を指標として放射活性を用いて使用する方法等が 知られている。 これらの方法および本発明の方法に従い、 エストラジオールを検 出物質とした場合の検出範囲を下の表 1にまとめて示す。 この結果から、 従来の 方法による化学物質(エストラジオール)の検出範囲は 50〜1000 OpMであ るのに対し、 本発明の方法では 1〜10 O pMであり、 外因性内分泌撹乱物質検 出感度における本発明の有効性が明白である。 方 法 検出範囲(pM)
放射受容体検定法 50〜: L 000
免疫検定法 370〜37000
蛍光偏向解消法 1000〜 100000
組換え酵母を使用する方法 100
本発明の方法 1〜 100 実験 II
A. 材料と方法
( 1) ホルモン、 抗ホルモン抗体
固定化するおよび試料中に添加するホルモンとして 17 —エストラジオール (和光純薬工業社製)およびエストリオール (和光純薬工業社製)を使用した。 また、 抗エストラジオール抗体としては、 バイオデザイン社、 バイオスパシフィック社、 フィツアーアルド社、 およびコ一テックス バイオケミストリ一社のものを、 ま た抗エストリオール抗体はバイオストライ ド社のものを使用した。 さらに二次抗 体を用いる場合は、 前記抗女性ホルモン抗体に対する特異的抗体 (Jackson Immuno Research Laboratories, Inc.,ペンシルバニア州, ァメリ力合衆国) を準 備した。
( 2 ) ホルモン固定化担体の調製
エストラジオ一ルおよびエストリオールの担体(ビーズ)への固定は自然吸着法 により行った。 具体的には、 エストラジオールあるいはエストリオールを結合さ せた牛血清アルブミン (アメリカ合衆国、 シグマ社製) を用いた。 1 0 0マイク ログラムのエストリオ一ル結合牛血清アルブミンを 1 m lの生理食塩水に溶解し、 溶解液に 2 0 0ミリグラムの平均粒径 9 5 /zmのポリメチルメ夕クリル酸の粒子 (ガンツ化成社製)を加えた。 この後、 1時間震盪して自然吸着を促した。 自然吸 着後、 さらに 1 0 0マイクロリツ トルの牛血清アルブミン ( 1 0 0ミリグラム/ m
1 ) を添加し、 震盪した。 最後に、 生理食塩水で担体を洗浄し、 ホルモン固定化 担体とした。
( 3 ) 蛍光標識抗体の調製
前記抗エストラジオ一ル抗体、 あるいは抗エストリオール抗体の蛍光標識付け は、 C Y 5ラベリングキッ ト 〔アメリカ合衆国イリノイ州ァ一リントンハイ トの ァマルシャム ·ライフサイエンス社製〕 を用いて行った。 またこれら抗女性ホル モン抗体に対する蛍光標識二次抗体は、 前掲のジャクソン イミユーノ リサ一 チ ラボラトリーズ社から購入した。
( 4 ) 蛍光検出装置
蛍光強度の測定は、 蛍光標識された抗ホルモン抗体を用いる場合、 実験 Iと同 様にフロー式蛍光光度計 〔米国アイダホ州ボイシのサピダイン ·インストルメン ト社製〕 を組み込んだ検出装置を使用しほぼ同様の手順にて行った。
一方、 抗ホルモン抗体は無標識のもの (一次抗体) とし、 抗ホルモン抗体に特 異的に結合する抗体を蛍光標識したものを二次抗体として用いる場合の検出方法 の概要を図 7に示す。 検出装置としては図 7 ( A) に示すように、 実験 Iと同様 にフ口一式蛍光光度計 〔米国アイダホ州ボイシのサピダイン ·インストルメント 社製〕 を組み込んだ検出装置を使用し、 ガラスセル 1 1の前面に配置された集束 光学レンズ 1 6により励起光源 (図示せず) からの励起光をガラスセル 1 1内に 充填された女性ホルモン固定化ビーズ (抗原固定化ビーズ) 1 2に入射し、 当該 入射光により励起されて発光した蛍光を前記光学レンズ 1 6により検出器 (図示 せず) へ向かわせ、 検出器により、 蛍光強度を電気信号単位で測定する。 女性ホ ルモン固定化ビーズ 1 2はガラスセル 1 1内に設置されたスクリーン Sによりせ き止めて積層することによりガラスセル 1 1中に充填した。 また、 このガラスセ ル 1 1の上流側には、 ビーズ、 試料、 洗浄液および蛍光標識二次抗体の供給源に 接続されたロータリ一バルブ 1 7が配してあり、 下流側に配されたシリンジボン ブ (図示せず) と共働して操作することにより、 ガラスセル内にこれらの物質を 順次供給した。
測定操作は、 図 7 ( C ) に示すように、 予めある既知量の一次抗体と混合した 試料を、 抗原 (女性ホルモン) 固定化ビーズに接触させる (ステップ 1 )。 ここで、 試料中に含まれる遊離女性ホルモンと反応していない余剰の未反応一次抗体がビ ーズ上の固定化抗原と反応し、 捕捉される。 セル内に洗浄液を流し前記試料をセ ル内から除去した後、 セル内に十分な量の蛍光標識二次抗体を流す (ステップ 2 )。 この操作において、 蛍光標識二次抗体は、 固定化抗原に捕捉された一次抗体 に特異的に反応し、 結合一次抗体の量に応じた量のみが固定化ビーズ上に結合す る。 最後に、 洗浄液を流して未結合の蛍光標識二次抗体をセル内から除去すると (ステップ 3 )、 抗原固定化ビーズに結合した一次抗体に二次抗体を介して結合し た標識蛍光物質のみがセル内に残り、 その蛍光強度を測定することで抗原固定化 ビーズに結合した一次抗体量を検知し、 試料中に存在していた遊離抗原量を知る ことができる。 なお、 図 7 ( B ) は、 これら一連のステップにおいて検出される 蛍光強度の変化の典型例を示すものである。
B . 結果
図 8は、 抗ホルモン抗体を蛍光標識した系において測定したエストリオールの 定量結果を示すものであり、 また図 9は蛍光標識二次抗体を用いた系において測 定したエストリオールおよびエストラジオールの定量結果を示すものである。 一定濃度の蛍光標識抗体にエストリオ一ルを種々の濃度で添加した場合に、 検 出容器で検出される蛍光強度の低下率を固定化ホルモンへの結合阻害率とし、 そ の時の遊離エストリオールの添加濃度との関係を図 7に示した。 いずれにおいて も、 このように固定化ホルモンへの結合阻害を蛍光強度の変化として測定するこ とにより、 従来の酵素結合ィムノソルベント法 (E L I S A) で同様にエストリ オールおよびエストラジオールを検出した場合と比べて、 5 0〜 1 0 0倍程度の 検出限界が達成でき、 本発明の検出方法が高感度であることが示された。
産業上の利用可能性
以上詳細に説明したように、 本発明の外因性内分泌撹乱物質の検出方法および 検出装置は、 原理的に受容体あるいは抗体の種類に関われず、 これらに結合性を 持つ物質を検出ならびに定量できるものであり、 外因性内分泌撹乱物質を従来の 最高感度の方法に比べ数十倍の高い感度で検出することができるものである。 し かも本発明における外因性内分泌撹乱物質の検出は蛍光強度の測定により行い得、 操作が極めて簡便である。
外因性内分泌撹乱物質、 いわゆる環境ホルモンはナノモルないしはピコモル程 度の極めて低濃度で存在する場合でも、 生体に悪影響を及ぼすとされているが、 本発明は上記のように極めて低濃度で含有する試料でも環境ホルモンを高い感度 で検出し得、 しかもその操作が極めて容易であるため、 環境保護の分野、 ひいて は生態系の維持に対する寄与は多大である。

Claims

請求の範囲
1 . 試料中における外因性内分泌撹乱物質の存在を検出する方法であって、 固 定化された女性ホルモン受容体と蛍光標識された女性ホルモンとを用い、 既知量 の前記固定化女性ホルモン受容体に対する既知量の前記蛍光標識女性ホルモンと 前記試料中の存在未知なる外因性内分泌撹乱物質との競争的結合反応を行い、 前 記固定化女性ホルモン受容体に結合した前記蛍光標識女性ホルモンの標識蛍光の 蛍光強度を測定することを特徴とする外因性内分泌撹乱物質の検出方法。
2 . 前記固定化女性ホルモン受容体を充填した検出容器にある濃度の前記蛍光 標識された女性ホルモンを導入した場合に検出される蛍光強度を検出値 F。とし、 試験すべき前記試料を混合した上記と同濃度の前記蛍光標識された女性ホルモン を前記検出容器に導入した場合に検出される蛍光強度を検出値 F!とし、 前記検 出値 が前記検出値 F。に比べ小さいならば、 上記試験すべき試料中に前記外因 性内分泌撹乱物質が存在するものとすることを特徴とする請求の範囲第 1項に記 載の検出方法。
3 . 前記固定化女性ホルモン受容体を充填した前記検出容器にある濃度の蛍光 標識された前記女性ホルモンを導入した場合に検出される蛍光強度を検出値 F o とし、 前記試験すべき試料を混合した上記と同濃度の蛍光標識された女性ホルモ ンを上記検出容器に導入した場合に検出される蛍光強度を検出値 とし、 検出 値 F iと検出値 F。との比を算出し、 予め作製しておいた検量線によって、 上記試 験すべき試料中に存在する外因性内分泌撹乱物質の量を求めることを特徴とする 請求の範囲第 1項に記載の検出方法。
4 . 前記女性ホルモン受容体がエストロゲン受容体である請求の範囲第 1項か ら第 3項のいずれかに記載の検出方法。
5 . 前記検出容器が容積 1 0 0 mm3以下のセルである請求の範囲第 2項から 第 4項のいずれかに記載の検出方法。
6 . 前記試料が固定化女性ホルモン受容体に連続的に接触しうるように検出容 器がフロー式である請求の範囲第 2項から第 5項のいずれかに記載の検出方法。
7 . 固定化女性ホルモン受容体を充填した検出容器、 該検出容器内を励起する 光源および励起後の前記検出容器内の蛍光強度を検出する検出器とからなり、 蛍 光標識された女性ホルモンと組み合わせて用いるものであることを特徴とする外 因性内分泌撹乱物質の検出装置。
8 . 前記女性ホルモン受容体がエストロゲン受容体である請求の範囲第 7項に 記載の検出装置。
9 . 前記検出容器が容積 1 0 0 mm3以下のセルである請求の範囲第 7項また は第 8項に記載の検出装置。
1 0 . 試料が前記固定化女性ホルモン受容体に連続的に接触しうるように前記 検出容器がフロー式である請求の範囲第 7項から第 9項のいずれかに記載の検出
1 1 . 試料中における外因性内分泌撹乱物質の存在を検出する方法であって、 固定化された女性ホルモンと、 当該女性ホルモンに対する抗ホルモン抗体とを用 い、 既知量の前記抗ホルモン抗体を前記試料に導入して存在未知なる外因性内分 泌撹乱物質と抗原抗体反応に供し、 その後、 この抗ホルモン抗体と前記試料との 反応混合液を、 既知量の前記固定化女性ホルモンと接触させ、 前記固定化女性ホ ルモンに結合した抗ホルモン抗体量を、 当該抗ホルモン抗体に結合させた標識蛍 光の蛍光強度を測定することで検出することを特徴とする外因性内分泌撹乱物質 の検出方法。
1 2 . 前記抗ホルモン抗体が蛍光標識抗ホルモン抗体であり、 前記固定化女性 ホルモンに結合した抗ホルモン抗体量を、 当該蛍光標識抗ホルモン抗体の標識蛍 光の蛍光強度を測定することで検出することを特徴とする請求の範囲第 1 1項に 記載の外因性内分泌撹乱物質の検出方法。
1 3 . 前記抗ホルモン抗体を無標識一次抗体とし、 前記固定化女性ホルモンに 結合した抗ホルモン抗体量は、 二次抗体として当該一次抗体に特異的に結合する 蛍光標識抗一次抗体抗体を用い、 前記固定化女性ホルモンに結合した前記一次抗 体に前記二次抗体を特異的に結合させ、 この結合二次抗体の標識蛍光の蛍光強度 を測定することで検出することを特徴とする請求の範囲第 1 1項に記載の外因性 内分泌撹乱物質の検出方法。
1 4 . 前記固定化女性ホルモンを充填した検出容器にある濃度の前記抗ホルモ ン抗体を導入した場合に検出される蛍光強度を検出値 F。とし、 試験すべき試料 を混合した上記と同濃度の前記抗ホルモン抗体を上記検出容器に導入した場合に 検出される蛍光強度を検出値 F iとし、 前記検出値 F 1が前記検出値 F。に比べ小 さいならば、 上記試験すべき試料中に外因性内分泌撹乱物質が存在するものとす ることを特徴とする請求の範囲第 1 1項から第 1 3項のいずれかに記載の検出方 法。
1 5 . 前記固定化女性ホルモンを充填した検出容器にある濃度の前記抗ホルモ ン抗体を導入した場合に検出される蛍光強度を検出値 F。とし、 試験すべき試料 を混合した上記と同濃度の前記抗ホルモン抗体を上記検出容器に導入した場合に 検出される蛍光強度を検出値 F とし、 前記検出値 F ,と前記検出値 F。との比を 算出し、 予め作製しておいた検量線によって、 上記試験すべき試料中に存在する 外因性内分泌撹乱物質の量を求めることを特徴とする請求の範囲第 1 1項から第 1 3項のいずれかに記載の検出方法。
1 6 . 前記検出容器が容積 1 0 0 mm3以下のセルである請求の範囲第 1 4項 または第 1 5項に記載の検出方法。
1 7 . 前記試料が前記固定化女性ホルモンに連続的に接触しうるように前記検 出容器がフロー式である請求の範囲第 1 2項から第 1 6項のいずれかに記載の検 出方法。
1 8 . 固定化女性ホルモンを充填した検出容器、 該検出容器内を励起する光源 および励起後の前記検出容器内の蛍光強度を検出する検出器とからなり、 蛍光標 識された前記女性ホルモンに対する抗ホルモン抗体と組み合わせて用いるもので あることを特徴とする外因性内分泌撹乱物質の検出装置。
1 9 . 固定化女性ホルモンを充填した検出容器、 該検出容器内を励起する光源 および励起後の前記検出容器内の蛍光強度を検出する検出器とからなり、 前記女 性ホルモンに対する抗ホルモン一次抗体およびこの抗ホルモン抗体と特異的に結 合する蛍光標識された二次抗体と組み合わせて用いるものであることを特徴とす る外因性内分泌撹乱物質の検出装置。
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