WO2004027424A1 - 蛍光化抗体を用いた蛍光分析方法 - Google Patents

蛍光化抗体を用いた蛍光分析方法 Download PDF

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Masaki Jibu
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Hamamatsu Photonics K.K.
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    • G01N2469/00Immunoassays for the detection of microorganisms
    • G01N2469/20Detection of antibodies in sample from host which are directed against antigens from microorganisms

Definitions

  • the present invention relates to a fluorescence analysis method using a dye that changes from non-fluorescent to fluorescent when bound to an antibody.
  • immunoassays using a fluorescent dye-labeled antibody have been developed as one of the methods that enable such analysis. That is, according to such an immunoassay, a highly selective analysis can be performed by a specific molecular recognition function by an antigen-antibody reaction, and a target substance can be selectively selected without removing contaminants by fluorescence analysis. It becomes possible to measure in a short time.
  • the fluorescent dye-labeled antibody an antibody previously labeled with a fluorescent dye is generally used, and one substance (antigen) is specifically recognized by an antigen binding site.
  • Hei 4-212,163 has two antigen-binding sites, one of which is raised against tissue plasminogen activator and the other is a fluorescent material or the like.
  • a bispecific hybrid monoclonal antibody raised against a label is disclosed.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-53224 discloses an antibody against an antigen formed by adding a non-fluorescent dye to an immunological substance.
  • 11-183477 discloses a binding substance (MG-labeled insulin) of insulin and malakite green (MG), A fluorescent immunoassay method for measuring a change in fluorescence intensity based on an antigen-antibody reaction with an anti-MG-Ins antibody, which has as an antigen, in the presence of insulin, is disclosed.
  • the present inventor has a common technical knowledge of those skilled in the art that the antigen-antibody reaction is irreversible (for example, “Fluorome Noatse”, Kiyoshi Takai et al., Kodansha Scientific p. 57-58 (1985); K. Ichihara et al., Clinica Chimica Acta Vol. 98, p. 87-100 (1979); etc.). It was found that it was difficult to perform continuous analysis with.
  • the present inventor has proposed that an antigen-antibody reaction between MG-labeled inulin and an anti-MG-Ins antibody described in Japanese Patent Application Laid-Open No.
  • an antigen-antibody reaction between MG-labeled inulin and an anti-MG-Ins antibody described in Japanese Patent Application Laid-Open No.
  • a competition reaction between insulin and MG labeling insulin occurs, and finally, almost all MG-labeled insulin occupies the inulin recognition site and reaches a steady state. That is, the competitive reaction between insulin and MG-labeled insulin is an irreversible reaction. Therefore, in an immunoassay utilizing such an antigen-antibody reaction, changes in the amount of a substance in a living body are continuously analyzed in real time. It has been found difficult.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the related art, and provides a simple, highly sensitive, and real-time continuous method for in vivo substances using an antigen-antibody reaction.
  • the purpose of the present invention is to provide a fluorescence analysis method capable of performing analysis (including imaging).
  • the present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, have found that the antibody described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-53224, which has been invented by the present inventors and has already filed a patent application. That is, the antigen-antibody reaction using an antibody against an antigen formed by adding a non-fluorescent dye to an immunological substance in the presence of a non-fluorescent dye alone and an immunological substance alone is surprisingly reversible.
  • the present inventors have further found that the above-mentioned object can be achieved by performing a fluorescence analysis utilizing such a reversible antigen-antibody reaction, and reached the present invention. did.
  • the present invention relates to an antibody in which a part of the antigen-binding site recognizes a dye and the remaining part recognizes a substance to be measured, and when the antibody is recognized by the antibody and binds to the antibody.
  • a calculating step for obtaining the concentration of the fluorescent compound is a calculating step for obtaining the concentration of the fluorescent compound.
  • the dye and the substance to be measured are each subjected to the antigen-antibody reaction by an antigen-antibody reaction.
  • the dye bound to the antibody changes from non-fluorescent to fluorescent.
  • the binding of the dye to the antibody is affected by the amount of the co-existing analyte, so the intensity of the fluorescence emitted by the dye bound to the antibody is inhibited or enhanced according to the amount of the co-existing analyte. Is done. Therefore, in a solution in which the amounts of the dye and the antibody are constant, the fluorescence intensity and the concentration of the target substance are correlated.
  • the measurement is performed from the actual measured fluorescence intensity.
  • concentration of the target substance is required. Therefore, in the fluorescence analysis method of the present invention, highly specific analysis with high selectivity is possible due to the specific molecular recognition function by the antigen-antibody reaction, and impurities are removed by fluorescence analysis which is not easily affected by the impurities. At the same time, it is possible to selectively and simply measure the target substance.
  • the antigen-antibody reaction according to the present invention that is, the binding reaction between the part that recognizes the dye in the antibody and the dye, and the binding between the part that recognizes the target substance in the antibody and the target substance
  • the reaction is reversible, contrary to the common technical knowledge that the antigen-antibody reaction is irreversible, and the dye and the substance to be measured occupy a part of the antibody that recognizes the dye and the substance to be measured. Does not reach a steady state. It is possible to perform continuous analysis (including imaging) in real time by utilizing the fact that the fluorescence intensity fluctuates in response to the fluctuation of the amount.
  • the fluorescence analysis method of the present invention after the calculating step, a further analyte solution is added to the mixed solution and mixed, and the measuring step and the calculating step are performed.
  • the method may further include a continuous analysis step of repeatedly obtaining the concentration of the measurement target substance. By including such a continuous analysis step, it is possible to continuously analyze the concentration of the substance to be measured in real time.
  • the calculating step includes a step of correcting the measured value according to a volume change accompanying the addition of the analyte solution to obtain a fluorescence intensity correction value; Obtaining a concentration of the substance to be measured in the mixed solution from the fluorescence intensity correction value based on a relationship between the correction value and the concentration of the substance to be measured in the mixed solution; Obtaining the concentration of the substance to be measured in the sample solution from the above.
  • the fluorescence analysis method of the present invention is characterized in that the antigen-binding site partially recognizes a dye, and the remaining part partially recognizes a substance to be measured.
  • Calibration curve generating step of obtaining the engagement may further comprise a.
  • the calibration curve creating step corrects the measured value according to a volume change accompanying the addition of the standard solution to obtain a fluorescence intensity correction value
  • the method includes a step of calculating a concentration of the measurement target substance, and a step of calculating a relationship between the fluorescence intensity correction value and the concentration of the measurement target substance in the mixed solution.
  • a dye having a triphenylmethane structure and a dye having a diphenylmethane structure are preferable, and malachite green or auramine o is more preferable.
  • the antibody according to the present invention includes (i) an antibody using a binding substance of the dye and the substance to be measured as an antigen, or (ii) an antibody recognized by the antibody.
  • an antibody is used in which a structure necessary for changing from non-fluorescent to fluorescent when bound to the antibody is a dye in common with the dye and a binding substance of the measurement target substance as an antigen.
  • an antibody in which the antibody is a binding substance between malachite green and the substance to be measured as an antigen and (ii) the antibody is malachite green. It is more preferable that the antibody is an antibody having a binding substance of green and the substance to be measured as an antigen, and the pigment is auramine O.
  • the substance to be measured by the fluorescence analysis method of the present invention is selected from the group consisting of proteins, hormones, vitamins, bacteria, environmental pollutants, and pharmaceuticals to be subjected to immunoassay. Are preferred.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a G-measurement target substance complex as an antigen.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a state in which the antigen recognition site recognizes both MG and the substance to be measured.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an antigen-antibody reaction between MG and an antibody.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an antigen-antibody reaction between a substance to be measured and an antibody.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the antigen-antibody reaction of the antibody, MG, and the substance to be measured.
  • FIG. 6A and FIG. 6B are schematic diagrams each showing the effect of the substance to be measured on the antigen-antibody reaction between the antibody and the MG.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing that the half-life of MG-antibody is longer than that of one antibody to be measured.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a preferred embodiment of a method for preparing a calibration curve according to the present invention.
  • FIG. 9 is a flow chart showing a preferred embodiment of the fluorescence analysis method of the present invention.
  • FIG. 10 is a graph showing the antibody titer of anti-MG_Ins serum. [0027] FIG. 11 shows the results obtained by reacting anti-MG—Ins Fab with MG.
  • FIG. 6 is a graph showing a G fluorescence spectrum.
  • FIG. 12 is a graph showing the relationship between MG concentration and MG fluorescence intensity.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship (calibration curve) between the concentration of inulin and the MG fluorescence intensity.
  • FIG. 14 is a graph showing the fluorescence spectrum of AO when anti-MG-InsIgG was reacted with AO.
  • FIG. 15 is a graph showing the relationship (calibration curve) between insulin concentration and AO fluorescence intensity.
  • FIG. 16 shows the repeated addition of inulin and anti-insulin IgG. 6 is a graph showing a change in AO fluorescence intensity at the time of the above.
  • the dye used in the present invention is not particularly limited as long as it is non-fluorescent in a normal solvent such as water and turns fluorescent when bound to an antibody described later.
  • the term "non-fluorescent” means substantially non-fluorescent. Under normal measurement conditions, it does not show a fluorescent spectrum or shows only extremely weak fluorescence. It is preferable that fluorescence analysis (fluorescence spectroscopy) is not possible due to such factors (Yasuharu Nishikawa et al., Fluorescent Phosphorescence Spectroscopy Kyoritsu Shuppan, page 30, 1989).
  • a dye having a fluorescence quantum yield of less than 1% under specific conditions is preferable, and a dye having a fluorescence quantum yield of 0.01% or less under specific conditions is preferred. More preferred.
  • a dye when binds to an antibody, it changes from non-fluorescent to fluorescent, which means that a dye that is not substantially fluorescent binds to the antibody and becomes fluorescent (fluorescence increases).
  • fluorescence analysis can be performed by obtaining an analysis sensitivity higher than that obtained by ordinary fluorescence analysis, and the fluorescence quantum yield of the dye is extremely small under ordinary measurement conditions (eg, 0.01% From the following), it is preferable that the fluorescence quantum yield is changed to a large state (eg, 1% or more) by binding (interaction) with the antibody by the treatment according to the present invention.
  • the increase in the fluorescence intensity when the dye changes from non-fluorescent to fluorescent is preferably such that the fluorescence quantum yield increases by at least 10 times or more, and at least 100 times or more. More preferably, it is particularly preferable to increase at least 100 times or more.
  • the dye usable in the present invention does not necessarily have to have absorption in the visible region (having an absorption maximum at 350 nm or more), but has ultraviolet absorption. (Having an absorption maximum at 50 nm or less), or having an absorption band extending to the visible region.
  • the molecular structure of the dye that can be used in the present invention is not particularly limited, and those containing various chromophores (chromophores) can be used. It is desirable to include one.
  • a dye having a triphenylmethane skeleton in its molecular structure for example, see “Kodan Hata Handbook” edited by Kodansha Scientific and Shin Okawara) is preferable.
  • a suitable triphenylmethane dye malachite green (MG) having the following chemical structure is particularly preferred.
  • a dye having a diphenylmethane skeleton in its molecular structure is also preferable.
  • Auramine O (AO) having the following chemical structure is particularly preferred as the diphenylmethane dye.
  • C CVJ (9- (dicyanovinyl) julolidine) dyes, ANS (anilinonaphthalene) dyes, TNS (p-toluidinylnaphthalene) dyes, and DNP (2,4-dinito mouth funinyl) dyes are also preferably used. It is.
  • the substance to be measured applicable to the fluorescence analysis method of the present invention is not particularly limited as long as the substance (complex) bound to the dye functions as an antigen.
  • the substance to be measured according to the present invention is not necessarily required to be an immunological substance. That is, an antibody is generally not obtained for a substance with low tolerance and immunological tolerance, but in the present invention, a complex in which a dye that is an artificial compound is bound to a substance to be measured is used as an antigen.
  • a complex in which a dye that is an artificial compound is bound to a substance to be measured is used as an antigen.
  • the substance to be measured itself is a tolerant substance, even if it is a substance with low antigenicity, it is highly likely that the complex with the dye will be immunized, and it is possible to obtain the antibody by the method described below. is there.
  • a wide range of substances other than inorganic ions and organic ions can be applied as a substance to be measured, and in particular, proteins (such as insulin, etc.) to be subjected to immunoassay ), Hormones, vitamins, bacteria, environment Substances selected from the group consisting of contaminants and pharmaceuticals are preferred as analytes.
  • Antibodies can be prepared. That is, even if the substance to be measured is a substance that is tolerant to the animal to be immunized (such as an in vivo component of the animal species), the antibody described below can be prepared. This is because the antigen according to the present invention is not the substance to be measured itself, but an artificial substance obtained by cross-linking an artificial dye. Further, even if the target substance itself does not have a sufficient molecular weight to become an antigen, a carrier having an antigenicity with respect to the complex of the dye and the target substance is further added. A covalently crosslinked product may be prepared and used as an antigen. Even in this case, the following antibodies are obtained in which the antigen recognition site recognizes both the dye and the substance to be measured.
  • a part of the antigen binding site recognizes a dye and the other part recognizes a substance to be measured. That is, in the antibody according to the present invention, one antigen binding site is spatially decomposed into a plurality of portions, some of which recognize a dye, and the other of which recognizes a substance to be measured. As described above, a technique in which one antigen binding site has a plurality of different functions has not existed conventionally, and was first discovered by the present inventors.
  • Such an antibody according to the present invention is suitably formed using, as an antigen, a binding substance between the dye used in the fluorescence analysis method of the present invention and the substance to be measured, and is used for, for example, analysis.
  • the dye is malachite green
  • the antibody is preferably an antibody having a binding substance between malachite green and a substance to be measured as an antigen.
  • the dye used for the analysis and the dye for obtaining the antibody are the same. It is not always necessary to use a dye which has a structure necessary for the structure to be changed from non-fluorescent to fluorescent when recognized by the antibody and bound to the antibody. As a combination of dyes having such a common structure, there is a combination of malachite green and auramin o. Therefore, for example, when the dye used in the analysis is olamine O, the antibody may be an antibody having a binding substance of malachite green and the substance to be measured as an antigen.
  • the method for producing the complex (antigen) of the dye and the substance to be measured according to the present invention is not particularly limited.
  • the above-mentioned substance to be measured and the dye are mixed by stirring for a predetermined time, and gel filtration chromatography is used.
  • gel filtration chromatography is used.
  • the antigen obtained for example, by using a purification means utilizing an immune reaction (Kouichiro Kawashima (translation) "Introduction to Imnoassy", Nanzan-do, 70 pages, 1987). Further, the concentration of the obtained antigen can be quantified by, for example, the Lowry method.
  • the antibody according to the present invention can be preferably prepared by the immunization step described below. That is, the antibody according to the present invention can be prepared by administering the complex (antigen) to an immunized animal, collecting blood from the immunized animal, and separating antiserum from the blood. It is.
  • the immunized animal to which the complex (antigen) is administered is not particularly limited, but egrets, guinea pigs and the like can be suitably used.
  • usable immunoadjuvants are not particularly limited, but common Freund's incomplete adjuvant, aluminum adjuvant and the like can be suitably used.
  • guinea pigs subcutaneous injection, intraperitoneal injection and the like can be suitably used.
  • booster immunization should be performed, and a test sample should be taken to check the antibody titer. It is possible to do.
  • the method of separating the collected antiserum is not particularly limited, and it is possible to separate the serum by a general method, for example, by coagulating blood collected and then centrifuging.
  • the specific antibody activity of the obtained antiserum to the complex (antigen) can be preferably measured by an enzyme immunoreaction or the like. (Illustration Fluorescent antibody method, its principle and technology, and application 1) Akira Kawao, P. 135-138, Soft Science Inc. (1 983).
  • the antibody in the above antiserum may be used, but the IgG fraction obtained by purifying the antiserum may be used as the antibody.
  • the method for purifying the IgG fraction from such antiserum is not particularly limited, and a salting-out method, a gel filtration method, an ion-exchange chromatography method and the like can be preferably used, and a protein A method is particularly preferable. Noh.
  • the obtained IgG fraction may be further concentrated by a centrifugation method, and thus the IgG fraction can be adjusted to a predetermined concentration.
  • an antigen-binding fragment (Fab) prepared from the IgG fraction as an antibody.
  • the precipitation of an immune complex with the substance to be measured tends to be more reliably prevented.
  • the method for preparing the antigen-binding fragment (Fab) from such an IgG fraction is not particularly limited.
  • the IgG-fraction is digested with a digestive enzyme (eg, papain digestive enzyme) to digest the antigen-binding fragment. (F ab) can be obtained.
  • the obtained antigen-binding fragment (Fab) is preferably purified by an immunoprecipitation method such as the protein A method, and may be further concentrated by a centrifugation method. In this way, the antigen-binding fragment (Fab) can be adjusted to a predetermined concentration.
  • the antibody, the dye, and the substance to be measured are dissolved in a solution.
  • the dye and the substance to be measured each bind to the antibody by an antigen-antibody reaction, and the dye bound to the antibody changes from non-fluorescent to fluorescent.
  • the binding of the dye to the antibody is affected by the amount of the co-existing analyte, and the intensity of the fluorescence emitted by the dye bound to the antibody is inhibited or enhanced according to the amount of the co-existing analyte.
  • the antigen-antibody reaction according to the present invention is reversible, contrary to the conventional general knowledge that the antigen-antibody reaction is irreversible, and the fluorescence intensity fluctuates according to the fluctuation of the amount of the substance to be measured.
  • the present inventors presume that the principle of such a fluorescence analysis method of the present invention is as follows. The case where malachite green (hereinafter, referred to as MG) is used as a representative of the dye used in the present invention will be described as an example.
  • MG malachite green
  • both MG and the substance to be measured bind to the antigen-binding site of the antibody as shown in FIG.
  • both the MG and the substance to be measured fall within the antigen-binding site, it is presumed to be the most stable because the state shown in FIG. 2 in which the MG-substance complex is bound to the antibody is close to that.
  • the substance to be measured may affect the MG-antibody binding, and the MG may affect the binding between the substance to be measured and the antibody. It is presumed that the reaction kinetics is determined by the positions occupied by the MG and the analyte in the antigen-binding site (which are deeper) and the dissociation rate constants of each. For example,
  • MG dissociates faster
  • Augmentation is less likely to occur and inhibition becomes dominant.
  • the present invention utilizes this phenomenon.
  • the degree of inhibition or enhancement depends on the amount of the coexisting substance to be measured, which results in a change in the fluorescence intensity of MG. Appear. Therefore, detection and quantification of the substance to be measured can be performed by measuring the change in the fluorescence intensity of MG.
  • the above-described antigen-antibody reaction according to the present invention is reversible, contrary to the conventional general knowledge that the antigen-antibody reaction is irreversible. Therefore, the fluorescence intensity of MG fluctuates in response to the change in the amount of the substance to be measured, and by measuring the change in the fluorescence intensity, the substance to be measured can be continuously analyzed in real time.
  • a calibration curve indicating the relationship between the fluorescence intensity and the concentration of the substance to be measured is obtained in advance before the measurement of the actual sample.
  • a preferred embodiment of a method for creating a calibration curve according to the present invention will be described in detail based on a flowchart shown in FIG.
  • an antibody dye solution Am1 is prepared (S101), which contains the dye, which changes from non-fluorescent to fluorescent upon binding, at a predetermined concentration (antibody concentration: ⁇ , dye concentration: ⁇ ).
  • the solvent used is not particularly limited, but a buffer having a pH around neutral (preferably pH 6.5 to 7.5) is preferable. Examples of such a solvent include phosphate buffered saline. Can be
  • the antibody dye solution is put into a cell for fluorescence measurement, and set in a fluorescence spectrophotometer in which the excitation light wavelength and the fluorescence wavelength are set to predetermined values according to the dye and the like to be used.
  • the temperature of the cell holder is maintained at a constant temperature, and the holding temperature is preferably in the range of 25 to 37 ° C. Further, it is preferable to stir the solution in the cell for a predetermined time.
  • a standard solution B n m 1 containing analyte at a predetermined concentration ( ⁇ ⁇ ⁇ ) was added to the solution in the cell, resulting mixed solution was stirred for a predetermined time dye
  • the antigen-antibody reaction between the substance to be measured and the antibody is allowed to proceed (S103, mixing step).
  • the solvent used for the standard solution is not particularly limited, but a buffer having near neutrality of H (for example, phosphate buffered saline) is preferable, similarly to the solvent used for the antibody dye solution.
  • the mixed solution in the cell is irradiated with excitation light having a predetermined excitation light wavelength, and the intensity of fluorescence having a predetermined fluorescence wavelength emitted from the mixed solution is measured.
  • a specific method for measuring the radiation and the fluorescence intensity of the excitation light is not particularly limited, the average value or the integration value of the fluorescence intensity during a given measurement time is preferably acquired as a fluorescence intensity measurements I n .
  • the fluorescence intensity in the state where the substance to be measured is not added is set as a blank, and the value obtained by subtracting the blank value from the actual measurement value of the fluorescence intensity may be used as the measurement value I n of the fluorescence intensity (in this case, The Planck value should be subtracted from the measured value after correcting for the volume change accompanying the addition of the standard solution, etc.).
  • the fluorescence intensity correction value ⁇ ⁇ ′ when the order ⁇ thus obtained is 1 to ⁇ , the fluorescence intensity correction value ⁇ ⁇ , Create a calibration curve showing the relationship between and the concentration of the substance to be measured ⁇ ⁇ '(S109, calibration curve creation process).
  • a specific method for converting these numerical values into a calibration curve is not particularly limited, a known method such as a least squares method is appropriately used to obtain a calibration curve with higher accuracy.
  • an antibody dye solution Am1 containing an antibody and the dye which changes from non-fluorescent to fluorescent when bound to the antibody at predetermined concentrations is prepared (S201) ).
  • the solvent to be used is not particularly limited, but a buffer having a neutral pH (for example, phosphate buffered saline) is preferable as in the case of the solvent used for preparing the calibration curve.
  • the antibody concentration and the dye concentration in the antibody dye solution are set to ⁇ and ⁇ / ⁇ , respectively, as in the case where the calibration curve was prepared.
  • this antibody dye solution is put into a fluorescence measurement cell, and set in a fluorescence spectrophotometer in which the excitation light wavelength and the fluorescence wavelength are set to predetermined values, respectively, in the same manner as when the calibration curve was prepared.
  • the temperature of the cell holder is maintained at the same temperature as when the calibration curve was prepared, and the temperature is preferably in the range of 25 to 37 ° C. Further, it is preferable that the solution in the cell is stirred for a predetermined time.
  • analyte solution a body fluid or the like to be measured may be used as it is, or may be a solution diluted by a predetermined factor with a solvent.
  • the solvent used for such dilution is not particularly limited, but is preferably a buffer having a neutral pH (for example, phosphate buffered saline), similarly to the solvent used for the antibody dye solution.
  • the excitation light having a predetermined wavelength of the excitation light by irradiating the excitation light having a predetermined wavelength of the excitation light to the mixed solution in the cell, taking measurements I n by measuring the intensity of the fluorescence having a predetermined fluorescence wavelength emitted from the mixed solution (S204, measurement step).
  • the specific method of irradiating the excitation light and measuring the fluorescence intensity is not particularly limited, but the fluorescence intensity measurement value ⁇ ⁇ is the average value of the fluorescence intensity during a predetermined measurement time as in the case of creating the calibration curve. And integral values are preferably obtained.
  • I! 5 ⁇ , ⁇ ⁇ ( ⁇ + ⁇ ,) / A ⁇ (3)
  • the measurement target substance in the mixed solution thus determined is From the density chi [pi ', can it to calculate the concentration ⁇ ⁇ ⁇ of analyte in the analyte solution B n m 1 (S 20 7 ).
  • the calculation formula for calculating the concentration of the target substance in the test solution is given by the following formula (4):
  • the above-described calculation of the fluorescence intensity correction value I ⁇ ′ (S 205 ), the calculation of the concentration ⁇ ⁇ ′ of the substance to be measured in the mixed solution (S 206), and the test solution calculation of concentration chi [pi of the measurement target substance in (S 207) is equivalent to the calculation process according to the present invention.
  • the concentration of the target substance ⁇ ⁇ in the analyte solution can be measured.
  • the antigen-antibody reaction according to the present invention is reversible as described above, It is also possible to measure another analyte solution continuously.
  • ⁇ 2 ⁇ 2 'X (A + Bi + B one ( ⁇ , ⁇ ,) ⁇ / ⁇ 2 (4)''
  • the antigen-antibody reaction since the antigen-antibody reaction is used, highly selective and highly selective separation can be performed by its specific molecular recognition function. However, it is possible to selectively and simply measure the target substance without removing impurities by fluorescence analysis. And, contrary to the conventional technical common sense that the antigen-antibody reaction is irreversible, since the antigen-antibody reaction according to the present invention is reversible, the fluorescence intensity fluctuates (increases) in response to the fluctuation of the amount of the substance to be measured. Or inhibition) can be used for continuous analysis in real time.
  • the main reagents and experimental animals used in the examples are as follows. Malachite green (MG, manufactured by Aldrich Chemical Company, Inc.), malachite green sothiosinate (MGITC, manufactured by Molecular Probes Inc.), auramine 0 (A0, manufactured by Aldrich Chemical Company, Inc.), dimethyl sulfoxide (DMS0, Insulin (porcine, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), SDS (Sodium Dodecyl Sulfate, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), anti-porcine insulin antibody (immune animal Guinea Pig, Sigma) Guinea pigs (Crj; Hartley, Os, 3 weeks old, SPF, weight: 225-240 g, manufactured by Nippon Charis Riva Co., Ltd.), anesthetic (NEMBUTAL Sodium Solution, 50 mg / ml Dynabot) Co., Ltd.), RAS (Ribi Adjuvant System MPL + TDM + CWS Emulsion, R-730 (man
  • washing buffer phosphate buffered saline, pH 7.2 (+) 0.05 ° /. Tween 20
  • blocking buffer phosphate buffered saline
  • Water pH 7.2 0.5% Gelatin
  • 96-well microtiter plate manufactured by ELISA TESTPLATE F-FORM '2X8 F-STRIPS BINDUNG, greiner
  • peroxidase-labeled goat anti-guinea pig IgG antibody Peroxidase-labeled Goat anti-Guinea Pig
  • the main devices used in the examples are as follows. Plate reader (BI0-RAD MODEL 3550 MICR0PLATE READER), centrifuge (HITACHI SCR18B, manufactured by Hitachi, Ltd.), centrifuge rotor (RPR-18-3, manufactured by B Ritsumeisho), centrifuge (Labnet FORCE 7, Labnet International Inc.) ), Centrifuge (K0KUSAN MODEL H-103RS, Domestic Centrifuge Co., Ltd.), Vortex Mixer (AUTOMATIC MIXER S-100, TAITEC Co., Ltd.), Fluorescence Spectrophotometer (Fluorolog, manufactured by Instruments SA Inc.) ), Circulator (BU150P, manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.), micro-rotor (manufactured by Iuchi Seimeido), fluorescence measurement cell (manufactured by Inuchi Seimeido), high-performance liquid chromatography (LaChrom system interface D-7000, UV detection Vessel D-7400, pump D-7
  • the protein-containing sample was concentrated by centrifugation at 3,000 X g using a sample pretreatment cartridge (ULTRACENT-30 or MINISENT-30) and a centrifuge (HITACHI SCR18B or Labnet Force 7). The solvent was replaced at the same time as the centrifugal concentration.
  • the protein concentration of the sample was determined by using a commercially available reagent kit (BCA Protein Assay Reagent Kit, manufactured by PIERCE) and a standard protein solution (Pima IgG standard solution, concentration 2 mg Zm1, IramunoPure Horse IgG Standard, PIERCE) and quantified by the BCA method.
  • BCA Protein Assay Reagent Kit manufactured by PIERCE
  • a standard protein solution Pura IgG standard solution, concentration 2 mg Zm1, IramunoPure Horse IgG Standard, PIERCE
  • a protein sample if necessary: diluted with PB
  • a standard protein solution dilution series 25 to: L500 ⁇ g / m 1
  • PB a standard curve plank sample
  • MG-Ins complex a covalently bound antigen (MG-Ins complex) of malachite green (MG) and insulin (Ins) were performed as follows. That is, 4.7 mg of insulin and 0.6 mg of malachite green isothiocyanate (MGITC) dissolved in 20 ⁇ l of dimethyl sulfoxide were dissolved in 2 ml of 0.1 M sodium carbonate buffer (pH 9.8). ), And the container was stirred overnight at 4 ° C while shielding the light with an aluminum wheel. In this reaction, malachite green isothiosinate binds to the amino group of insulin, and an MG-Ins complex is obtained.
  • MMITC malachite green isothiocyanate
  • reaction solution was gel-eluted with a gel filtration column (Econo-Pac10DG, BI0-) equilibrated with 0.1 M sodium phosphate buffer (PB, pH 7.0). RAD) and 4ml PB The fraction was eluted from the column to obtain an MG-Ins fraction (about 1. Smg / ml).
  • the MG-Ins fraction, 330 ⁇ l, and 1.7 ml of physiological saline were added to a vial of RAS, and vigorously stirred with a vortex mixer to prepare an emulsion of the antigen and adjuvant.
  • guinea pigs were anesthetized with an anesthetic (NEMBUTAL) (dose: 15 m 1 / kg), and the above-mentioned emulsion was applied to the neck at 0.5 ml / mouse (subcutaneous injection (0.5 lm). l x 4 points) and intraperitoneal administration (0.1 ml)).
  • NEMBUTAL anesthetic
  • booster immunization was performed by administering the same amount of antigen together with an adjuvant three times at weekly intervals.
  • guinea pigs were laparotomized after ether anesthesia, and whole blood was collected from the renal vena cava.
  • the obtained blood was collected in a 10 ml test tube and heated to 37 ° C. in an incubator to form a blood clot. Thereafter, the blood clot was separated by centrifugation (30000 rpm, 4 ° C, 10 min) using a centrifuge (K0KUSAN MODEL H-103RS) to obtain an antiserum.
  • a centrifuge K0KUSAN MODEL H-103RS
  • the antibody titer of the antiserum was measured by an enzyme immunoassay. First, 6.3 ml of the antigen-coating buffer was added to 700 ⁇ l of the MG-Ins fraction, and 0.1 ml was dispensed into each well of a 96-well microtiter plate at 4 ° C. After standing overnight, the antigen (MG-Ins complex) was adsorbed and coated on the inner surface of each well of the plate. Thereafter, the antigen solution in the plate was removed, and 0.1 ml of a washing buffer was added to each well to wash the wells.
  • the antiserum was diluted with PB to prepare a dilution series (dilution ratio: 500 to 320,000 times).
  • a control guinea pig serum not treated with antigen was used.
  • the antibody titer of this antiserum dilution series substantially corresponds to an antibody titer of 100 to 6400-fold dilution.
  • 0.1 ml of each of these antiserum dilution series and control serum dilution was added to each well of the above plate, and the mixture was allowed to stand at 4 ° C. overnight to allow the antigen-antibody reaction to proceed.
  • antiserum of each guinea pig showed stronger antibody activity than the control serum up to 800-fold or 1600-fold dilution, respectively, and the antiserum specific to the MG-Ins complex.
  • a mixture of the antisera of four such guinea pigs (hereinafter referred to as “anti-MG-Ins serum”) was used in the following experiments.
  • a resin on which protein A that binds specifically to IgG is immobilized (rProtein A Sepharose Fast Flow (Pharmacia Biotech AB) 0.7 ml) is packed in a plastic column (inner diameter about 7 mm, length about 8 cm) ( The column was washed with 3 ml of PB. [0100] Next, 1 ml of anti-MG-Ins serum was diluted with 1 ml of PB, and a cartridge type filter (0.45 ⁇ , Myshiyori Disc W-25-5, attached to a 5 ml disposable syringe) was used. The fine particles were removed through Tosoh Corporation.
  • IgG was digested with the digestive enzyme papain to prepare Fab. That is, first, 8.7 mg of immobilized papain was placed in an eppendorf tube having a volume of 2.2 ml, 200 ⁇ l of ⁇ was added thereto, and the mixture was stirred, centrifuged, and the supernatant was removed to wash the immobilized papain. After repeating this washing twice, the immobilized papain was suspended in 1 ml of 2 OmM phosphate buffer ( ⁇ 7.0, (+) 1 OmM EDTA (+) 2 OmM cysteine).
  • anti-MG-Ins Fabj fraction containing Fab of anti-MG-Ins antibody
  • the fluorescent spectrum of MG when MG was bound to the anti-MG-Ins Fab by an antigen-antibody reaction was measured as follows. That is, both components were mixed so that the anti-MG-Ins Fab concentration was 0.955 ⁇ M and the MG concentration was 0.907 / iM (the solvent was phosphate buffered saline (pH 7.2, PBS)). The mixture was stirred at 25 ° C for 5 minutes to allow the antigen-antibody reaction to proceed.
  • the fluorescence spectrum emitted from the mixed solution under the conditions of an excitation light wavelength of 620 nm, a fluorescence wavelength of 630 to 750 nm, and a band width of 5 nm for both the excitation side and the fluorescence side was used. It was measured. The background of the phosphate buffered saline measured under the same conditions was subtracted from the obtained raw data of the fluorescence spectrum, and the fluorescence spectrum corrected by the instrument function is shown in Fig. 11. It was confirmed that malachite green, which was substantially non-fluorescent in the aqueous solution, turned to fluorescent by binding to the anti-MG-Ins Fab.
  • the preferred value of the relative amount of the antibody and the dye that is, the value at which the dye does not saturate the antibody and the relatively strong fluorescence of the dye is obtained, -For the Ins Fab concentration of 1 ⁇ , the MG concentration of ⁇ .
  • the relative value may be different each time the polyclonal antibody is prepared, and may be apparently different depending on the purified purity of the prepared Fab even from the same polyclonal antibody.
  • a calibration curve showing the relationship between the insulin concentration and the fluorescence intensity was created as follows. Since the used insulin contains zinc, it forms an aggregate of several molecules. Therefore, it was dissolved in PB containing 0.1% SDS in final concentration to dissociate the aggregate. Thereafter, the obtained insulin solution was subjected to a gel filtration column (Fast Desaliting column HR 10/10, manufactured by Pharmacia) equilibrated with PBS, and the SDS removed from the insulin solution was used in the following quantification. .
  • the fluorescence spectrophotometer was set to an excitation light wavelength of 620 nm and an emission wavelength of 650 nm, and the temperature of the cell holder was kept at a constant temperature (25 ° C).
  • the solution in the cell was irradiated with excitation light, the fluorescence intensity of MG emitted from the solution was measured for 30 seconds, and the average value of the fluorescence intensity per second (measured fluorescence intensity: I was determined.
  • the fluorescence intensity when the insulin concentration was 0 ⁇ was defined as a blank, and the value obtained by subtracting the blank from the actual measured value was used as the measured value.
  • ⁇ 2 ' ⁇ ⁇ ( ⁇ 1 + ⁇ 2 ) / (A + B! + B ⁇ (2)''.
  • the test solution of the actual sample is a body fluid, its concentrated solution, or ⁇
  • the fluorescence spectrophotometer was set at an excitation light wavelength of 620 nm and a fluorescence wavelength of 650 mn, and the temperature of the cell holder was kept at a constant temperature (25 ° C).
  • test solution was added to the solution in the cell with 201 (B ⁇ 2.00 ml), and the mixture was stirred with a microrotator for 5 minutes to allow the antigen-antibody reaction to proceed (S203) ).
  • the obtained fluorescence intensity measurement value () is corrected using the following formula (correction according to the volume change accompanying the addition of the analyte solution), and the volume change correction value (fluorescence intensity correction value:
  • the insulin concentration in the test solution was determined using the following formula (S207).
  • X 2 ⁇ X 2 , X ( ⁇ + ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ -( ⁇ , ⁇ ⁇ ,) ⁇ ZB 2 (4) ',
  • the kd of AO is larger than the kd of insulin, in which case, contrary to Example 1, the presence of insulin causes inhibition of fluorescence, and a negative correlation between insulin concentration and fluorescence intensity.
  • the present inventor speculated that the relationship could be established. Therefore, in order to quantify insulin based on such a negative correlation between the insulin concentration and the fluorescence intensity, the following test was performed using AO instead of MG.
  • the fluorescence spectrum of AO when AO was bound to anti-MG_Ins IgG by an antigen-antibody reaction was measured as follows. That is, mix both components so that the concentration of anti-MG-Ins IgG becomes 1 / iM and the concentration of AO becomes 1 ⁇ M (solvent is phosphate buffered saline (pH 7.2, PBS)), and reach 25 ° C. The mixture was stirred for 5 minutes to allow the antigen-antibody reaction to proceed.
  • the anti-MG-Ins Fab concentration was 2 ⁇
  • 0.4 ⁇ of auramine O was used instead of 0.4 M malachite green
  • the excitation light wavelength was 400 nm
  • the fluorescence was Except for the point where the wavelength was changed to 520 nm, the insulin concentration (X) in the test solution was determined in the same manner as in [1-10-2] above.
  • the obtained insulin concentration in the test solution was 0.26 XM), which was confirmed to be consistent with the insulin concentration in the test solution determined by another method (BCA method).
  • Insulin and anti-porcine insulin IgG are repeatedly added to a solution containing anti-MG-Ins Fab and auramine O, and the free insulin concentration fluctuates within the same sample.
  • the following experiment was conducted to confirm that the measured values of the method of the present invention change following the change, that is, that the antigen-antibody reaction according to the present invention is reversible and enables real-time analysis.
  • the measurement of the fluorescence intensity was performed in the same manner as in [2-2-1] described above, and the obtained results are shown in FIG.
  • the antigen-antibody reaction according to the present invention is reversible, and the measured value (fluorescence intensity) of the method of the present invention is dependent on the fluctuation (increase / decrease) in the amount of the analyte. It was confirmed to follow reversibly.
  • the measured value (fluorescence intensity) of the method of the present invention has a correlation with the amount of the measurement object, it was confirmed that the measurement object can be measured in real time by measuring the change in the fluorescence intensity. Was done.
  • a fluorescence analysis method capable of simply and continuously analyzing (including imaging) a substance in a living body easily and with high sensitivity using an antigen-antibody reaction in real time. Becomes possible.

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Abstract

本発明は、抗原抗体反応を利用して生体内物質等を簡便にかつ高感度で、しかも実時間で連続的に分析(イメージングを含む)することが可能な蛍光分析方法を提供することを目的とする。本発明の蛍光分析方法は、抗原結合部位の一部が色素を認識しかつ残りの一部が測定対象物質を認識する抗体及び前記抗体により認識されかつ前記抗体に結合すると非蛍光性から蛍光性に転じる色素をそれぞれ所定の濃度で含有する抗体色素溶液と、測定対象物質を含有する被検体溶液との混合溶液を得る混合工程、前記混合溶液に励起光を照射し、前記混合溶液から発せられる蛍光の強度を測定して測定値を得る測定工程、並びに予め求められている蛍光強度と測定対象物質濃度との関係に基づいて、前記測定値から前記測定対象物質の濃度を求める算出工程を含む。

Description

明糸田書
蛍光化抗体を用いた蛍光分析方法
技術分野
【0 0 0 1】 本発明は、 抗体に結合すると非蛍光性から蛍光性に転じる色素を 用いる蛍光分析方法に関するものである。
背景技術
【0 0 0 2】 生体内の生体成分や種々の化学物質(医薬品、環境汚染物質など) を分析することは、 学術研究や疾病の診断 ·治療にとって非常に重要である。 し かし、 これらの物質を分析するための一般的な従来法は、 体液の採取や組織の摘 出、 更には夾雑物を除去するための複雑で時間のかかる前処理を要するため、 生 体内物質等を簡便にかつ高感度で分析することが可能な分析方法の開発が望まれ てきた。
【0 0 0 3】 そのため、 このような分析を可能とする方法の一つとして、 蛍光 色素標識抗体を用いた免疫測定法 (ィムノアッセィ及びィムノメトリックアツセ ィ) が開発されている。 すなわち、 このような免疫測定法によれば、 抗原抗体反 応による特異的分子認識機能により選択性の高い分析が可能となると共に、 蛍光 分析により夾雑物を除去せずとも測定対象物質を選択的に測定することが可能と なる。 そして、 蛍光色素標識抗体としては、 予め蛍光色素で標識された抗体が一 般的に使用され、抗原結合部位により一つの物質(抗原)が特異的に認識される。 また、 特開平 4一 2 1 1 3 6 3号公報においては、 二つの抗原結合部位を有して おり、 その一方がティッシュプラスミノーゲンァクチベータに対して惹起され、 他方が蛍光物質等のラベルに対して惹起される二重特異性のハイプリッドモノク ローナル抗体が開示されている。 また、 特開平 9— 5 3 2 4号公報においては、 非蛍光性色素を免疫性物質に付加して形成した抗原に対する抗体が開示されてい る。 更に、 特開平 1 1 _ 1 8 3 4 7 7号公報においては、 インシュリン及びマラ カイトグリーン (MG) の結合物質 (MG標識インシュリン) と、 この結合物質 を抗原とする抗 MG— I n s抗体との抗原抗体反応に基づく蛍光強度の変化を、 ィンシュリンの存在下に測定する蛍光免疫測定方法が開示されている。
発明の開示
【0 0 0 4】 本発明者は、 抗原抗体反応は不可逆的であるということが当業者 の技術常識であり (例えば、 「フルォロイムノアツセィ」宫井潔ら、講談社サイエ ンティフイク p. 57— 58 (1985); K. Ichihara et al. , Clinica Chimica Acta Vol. 98, p. 87- 100 (1979);等)、 従来の免疫測定法では生体内物質等の量の変動を実時間 で連続して分析することは困難であることを見出した。
【0 0 0 5】 また、 本発明者は、 特開平 1 1一 1 8 3 4 7 7号公報に記載され た MG標識インシユリンと抗 MG— I n s抗体との抗原抗体反応に際しては、 ィ ンシュリンを認識する部位(ィンシュリン認識部位)において、ィンシュリンと、 M G標織ィンシュリンとの競合反応が起こり、 最終的にほとんど全ての MG標識 インシュリンがインシユリン認識部位を占めて定常状態に達するようになること、 すなわちィンシュリンと MG標識ィンシュリンとの競合反応が不可逆反応である こと、 及び、 そのため、 かかる抗原抗体反応を利用した免疫測定法では、 生体内 物質等の量の変動を実時間で連続して分析することは困難であることを見出した。
【0 0 0 6】 本発明は、 上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであ り、 抗原抗体反応を利用して生体内物質等を簡便にかつ高感度で、 しかも実時間 で連続的に分析 (イメージングを含む) することが可能な蛍光分析方法を提供す ることを目的とするものである。
【0 0 0 7】 本発明者は上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、 本発明 者が発明して既に特許出願している特開平 9— 5 3 2 4号公報に記載の抗体、 す なわち非蛍光性色素を免疫性物質に付加して形成した抗原に対する抗体を、 非蛍 光性色素単体及び免疫性物質単体の存在下に用いた抗原抗体反応は驚くべきこと に可逆的であることを見出し、 更に係る可逆的な抗原抗体反応を利用して蛍光分 析を行うことによつて上記目的が達成されることを見出すに至り、 本発明に到達 した。
【0 0 0 8】 すなわち、 本発明は、 抗原結合部位の一部が色素を認識しかつ残 りの一部が測定対象物質を認識する抗体及び前記抗体により認識されかつ前記抗 体に結合すると非蛍光性から蛍光性に転じる色素をそれぞれ所定の濃度で含有す る抗体色素溶液と、 測定対象物質を含有する被検体溶液との混合溶液を得る混合 工程、 前記混合溶液に励起光を照射し、 前記混合溶液から発せられる蛍光の強度 を測定して測定値を得る測定工程、 並びに予め求められている蛍光強度と測定対 象物質濃度との関係に基づいて、 前記測定値から前記測定対象物質の濃度を求め る算出工程、 を含む蛍光分析方法にある。
【0 0 0 9】 本発明の蛍光分析方法においては、 前記抗体色素溶液と前記被検 体溶液との混合溶液中において前記色素と前記測定対象物質とがそれぞれ抗原抗 体反応によつて前記抗体に結合し、 抗体に結合した色素は非蛍光性から蛍光性に 転じる。 その際、 抗体への色素の結合は共存する測定対象物質の量の影響を受け るため、 抗体に結合した色素により発せられる蛍光の強度は共存する測定対象物 質の量に応じて阻害又は増強される。 そのため、 色素と抗体の量が一定な溶液に おいては蛍光強度と測定対象物質濃度とが相関することとなり、 このような相関 関係 (検量線) に基づいて実際の蛍光強度の測定値から測定対象物質の濃度が求 められる。 従って、 本発明の蛍光分析方法においては、 抗原抗体反応による特異 的分子認識機能により選択性の高い高感度な分析が可能であると共に、 夾雑物の 影響を受けにくい蛍光分析により夾雑物を除去せずとも測定対象物質を選択的に 簡便に測定することが可能となる。 そして、 本発明に係る抗原抗体反応、 すなわ ち前記抗体における前記色素を認識する部分と前記色素との結合反応、 及び前記 抗体における前記測定対象物質を認識する部分と前記測定対象物質との結合反応 は、抗原抗体反応は不可逆的であるという従来の技術常識に反して可逆的であり、 前記抗体における前記色素及び前記測定対象物質を認識する部分が前記色素や前 記測定対象物質で占められて定常状態に達することはないため、 測定対象物質の 量の変動に対応して蛍光強度が変動することを利用して実時間で連続的に分析 (イメージングを含む) することが可能である。
【0 0 1 0】 従って、本発明の蛍光分析方法においては、前記算出工程の後に、 更なる被検体溶液を前記混合溶液に添加して混合し、 前記測定工程及び前記算出 工程を実行して測定対象物質の濃度を繰り返し求める連続分析工程を更に含んで いてもよい。 このような連続分析工程を含むことによって、 測定対象物質の濃度 を実時間で連続的に分析することが可能となる。
【0 0 1 1】 また、 前記算出工程は、 前記測定値を、 前記被検体溶液の添加に 伴う体積変化に応じて補正して蛍光強度補正値を得る工程と、 予め求められてい る蛍光強度補正値と混合溶液中の測定対象物質濃度との関係に基づいて、 前記蛍 光強度補正値から前記混合溶液中の測定対象物質の濃度を求める工程と、 前記混 合溶液中の測定対象物質濃度から前記被検体溶液中の測定対象物質の濃度を求め る工程と、 を含むことが好ましい。 上記工程を含むことにより、 被検体溶液の添 加に伴う混合溶液中の色素及び抗体の濃度変化が無視できない場合であってもそ のような濃度変化がない状態に補正され、 分析精度の低下が十分に防止される。 【0 0 1 2】 更に、 本発明の蛍光分析方法は、 抗原結合部位の一部が色素を認 識しかつ残りの一部が測定対象物質を認識する抗体及び前記抗体により認識され かつ前記抗体に結合すると非蛍光性から蛍光性に転じる色素をそれぞれ所定の濃 度で含有する抗体色素溶液と、 測定対象物質を所定の濃度で含有する標準溶液と の混合溶液を得る混合ェ¾、 前記混合溶液に励起光を照射し、 前記混合溶液から 発せられる蛍光の強度を測定して測定値を得る測定工程、 更なる標準溶液を前記 混合溶液に添加して混合した後に前記測定工程を実行して蛍光強度の測定値を繰 り返し求める連続測定工程、 並びに前記測定工程及び前記連続測定工程において 得られた測定値と前記測定対象物質の添加量とに基づいて、 蛍光強度と測定対象 物質濃度との関係を求める検量線作成工程、 を更に含んでいてもよい。 このよう な工程を含むことによって、 蛍光強度と測定対象物質濃度との相関関係、 すなわ ち検量線を効率良く得ることが可能となる。
【0 0 1 3】 また、 前記検量線作成工程が、 前記測定値を、 前記標準溶液の添 加に伴う体積変化に応じて補正して蛍光強度補正値を得る工程と、 前記混合溶液 中の測定対象物質濃度を算出する工程と、 前記蛍光強度補正値と前記混合溶液中 の測定対象物質濃度との関係を求める工程と、 を含むことが好ましい。 上記工程 を含むことにより、 被検体溶液の添加に伴う混合溶液中の色素及び抗体の濃度変 化が無視できない場合であってもそのような濃度変化がない状態に補正され、 検 量線の精度の低下が十分に防止される。
【0 0 1 4】 なお、 本発明に係る前記色素としては、 トリフエニルメタン構造 を有する色素並びにジフエニルメタン構造を有する色素が好ましく、 マラカイト グリーン又はオーラミン oがより好ましい。
【0 0 1 5】 また、本癸明に係る前記抗体としては、 (i)前記色素と前記測定対 象物質との結合物質を抗原としてなる抗体、 或いは、 (ii)抗体により認識されか つ前記抗体に結合すると非蛍光性から蛍光性に転じるために必要な構造が前記色 素と共通する色素と前記測定対象物質との結合物質を抗原としてなる抗体が好ま しく、このような抗体と色素との組み合わせとしては、 (i)前記抗体がマラカイト グリーンと前記測定対象物質との結合物質を抗原としてなる抗体であり、 前記色 素がマラカイトグリーンである組み合わせ、 或いは、 (ii)前記抗体がマラカイト グリーンと前記測定対象物質との結合物質を抗原としてなる抗体であり、 前記色 素がオーラミン Oである組み合わせがより好ましい。
【0 0 1 6】 更に、 本発明の蛍光分析方法による前記測定対象物質としては、 免疫測定の対象となるべきタンパク質、 ホルモン、 ビタミン、 菌体、 環境汚染物 質及び医薬品からなる群から選択されるものが好ましい。
図面の簡単な説明
【0 0 1 7】 図 1は、 抗原としての; G—測定対象物質複合体を示す模式図で ある。 【0018】 図 2は、 抗原認識部位が MGと測定対象物質の両者を認識した状 態を示す模式図である。
【001 9】 図 3は、 MGと抗体との抗原抗体反応を示す模式図である。 【0020】 図 4は、 測定対象物質と抗体との抗原抗体反応を示す模式図であ る。
【0021】 図 5は、 抗体、 MGおよび測定対象物質の三者の抗原抗体反応を 示す模式図である。
【0022】 図 6 A及ぴ図 6 Bはそれぞれ、 抗体一 MG間の抗原抗体反応に及 ぼす測定対象物質の影響を示す模式図である。
【0023】 図 7は、 半減期は MG—抗体が測定対象物質一抗体より長いこと を示す模式図である。
【0024】 図 8は、 本発明に係る検量線の作成方法の好適な一実施形態を示 すフローチヤ一トである。
【0025】 図 9は、 本発明の蛍光分析方法の好適な一実施形態を示すフ口一 チャートである。
【0026】 図 10は、 抗 MG_ I n s血清の抗体価を示すグラフである。 【0027】 図 1 1は、 抗 MG— I n s F a bと MGを反応させたときの M
Gの蛍光スぺク トルを示すグラフである。
【0028】 図 1 2は、 MG濃度と MG蛍光強度との関係を示すグラフである。 【0029】 図 1 3は、 インシユリン濃度と MG蛍光強度との関係 (検量線) を示すグラフである。
【0030】 図 14は、 抗 MG— I n s I g Gと AOを反応させたときの A Oの蛍光スぺクトルを示すグラフである。
【0031】 図 15は、 インシュリン濃度と AO蛍光強度との関係 (検量線) を示すグラフである。
【0032】 図 16は、 インシユリンと抗インシユリン I gGを繰り返し添加 した際の A O蛍光強度変化を示すグラフである。
発明を実施するための最良の形態
【0 0 3 3】 以下、 図面を参照しつつ本発明の蛍光分析方法の好適な実施形態 について詳細に説明する。 なお、 図面中、 同一又は相当部分には同一符号を付す ることとする。
【0 0 3 4】 (色素)
本発明において使用される色素は、 水等の通常の溶媒中で非蛍光性であり、 後 述する抗体に結合すると蛍光性に転じるものであればよく、 特に制限されない。 なお、 本発明において非蛍光性とは、 実質的に蛍光性でないことを意味し、 通常 の測定条件では蛍光スぺクトルを示さないかもしくは極めて弱い螢光のみ示し、 実質的には市販の装置等により蛍光分析 (蛍光分光分析) ができないとされてい るものが好ましい (西川泰治等、 〃蛍光リン光分析法 共立出版、 3 0ページ、 1 9 8 4年)。 このような実質的に蛍光性を示さない色素としては、蛍光量子収率 が特定の条件で 1 %未満のものが好ましく、 蛍光量子収率が特定の条件で 0 . 0 1 %以下のものがより好ましい。
【0 0 3 5】 また、 本発明において色素が抗体に結合すると非蛍光性から蛍光 性に転じるとは、実質的に蛍光性でない色素が抗体に結合すると蛍光性となり(蛍 光性が高まり)、通常の蛍光分析で得られる感度以上の分析感度を得ることにより 蛍光分析が可能となることを意味し、 色素の蛍光量子収率が通常の測定条件では 極めて小さい状態 (例えば 0 . 0 1 %以下) から本発明に係る処理により抗体と 結合 (相互作用) することにより蛍光量子収率が大きい状態 (例えば 1 %以上) に変化することが好ましい。
【0 0 3 6】 ここで、 色素が非蛍光性から蛍光性に転じる際の蛍光強度の増加 は、 蛍光量子収率が少なくとも 1 0倍以上増加することが好ましく、 少なくとも 1 0 0倍以上増加することがより好ましく、 少なくとも 1 0 0 0倍以上増加する ことが特に好ましい。 【0 0 3 7】 また、 本発明で使用可能な色素とは必ずしも可視部の吸収を有す る (3 5 0 n m以上に吸収極大を有する)必要はなく、紫外部の吸収を有する (3 5 0 n m以下に吸収極大を有する) もの、 または吸収バンドが可視部にまで及ん でいるものでもよレ、。
【0 0 3 8】 本発明で使用可能な色素の分子構造は特に制限されず、 種々の発 色団 (クロモファ) を含むものが使用可能であり、 pHが中性附近で安定な発色団 を含むものが望ましい。
【0 0 3 9】 このような色素としては、 例えば、 分子構造中にトリフエニルメ タン骨格を有する色素(例えば、講談社サイェンティフィック社、大河原信編「色 秦ハンドブック」 参照) が好ましく、 このようなトリフエニルメタン系色素とし ては下記化学構造を有するマラカイトグリーン (MG) が特に好ましい。
Figure imgf000010_0001
【0 0 4 0】 また、 このような色素としては、 分子構造中にジフエ二ルメタン 骨格を有する色素 (例えば、 講談社サイエンティフィック社、 大河原信編 「色素 ハンドプック」 参照) も好ましく、 このようなジフエ二ルメタン系色素としては 下記化学構造を有するオーラミン O (A O) が特に好ましい。
Figure imgf000010_0002
【0 0 4 1】 このようなマラカイトグリーンやオーラミン Oを用いると約 1 0 0 0倍以上の蛍光量子収率の増加が得られ得る。 また、 これらの色素以外に、 C C V J (9- (dicyanovinyl) julolidine)系色素、 A N S (ァニリノナフタレン) 系 色素、 T N S ( p—トルイジ二ルナフタレン) 系色素、 D N P ( 2 , 4—ジニト 口フニニル) 系色素も好ましく利用可能である。
【0 0 4 2】 なお、 マラカイトグリーンは水溶液中ではほぼ無蛍光であるが、 抗 MG抗体に結合すると蛍光性になる。 これは、 マラカイトグリーンの分子内運 動が抗体によって抑制された結果、 マラカイトグリーンが励起光を吸収した後、 水溶液中にある場合に比べて分子内運動の熱的過程 (-非輻射過程) で基底状態 に戻る確率が相対的に減少し、 輻射過程での失活 (=蛍光を発する) が相対的に 増加した為であると本発明者は推察している。 このことは、 同様の化学構造や同 様の失活過程を有する色素全般に当てはまる (ジフエニルメタン系色素、 トリフ ェニルメタン系色素)。 また、 メカニズムは違っても、抗体によって蛍光強度が著 しく増す色素は他にも知られている (Tomomichi Iwaki et al. , Biochemistry 1993, Vol. 32, p. 7589 - 7592;蛋白核酸酵素別冊 「蛍光測定の原理と生体系への応用」 小野寺昌彦 (金岡祐一他編集) 共立出版、 1974年、 p. 189- 197)。
【0 0 4 3】 (測定対象物質)
本発明の蛍光分析方法に適用可能な測定対象物質としては、 前記色素と結合し た物質 (複合体) が抗原として機能するものであればよく、 特に制限されない。 なお、本発明に係る測定対象物質自体は免疫性物質である必要性は必ずしもない。 すなわち、 免疫寛容 ·低抗原性の物質に対しては抗体が得られないのが通常であ るが、 本発明においては測定対象物質に人工化合物である色素が結合した複合体 を抗原として用いて抗体を得るため、 測定対象物質自体は免疫寛容 ·低抗原性の 物質であつても色素との複合体は免疫性となる可能性が高く、 後述する方法によ り抗体を得ることが可能である。
【0 0 4 4】 従って、 本発明の蛍光分析方法においては、 無機イオンや有機ィ オンを除く広範な物質を測定対象物質として適用可能であり、 中でも免疫測定の 対象となるべきタンパク質 (インシュリン等)、 ホルモン、 ビタミン、 菌体、環境 汚染物質及び医薬品からなる群から選択されるものが測定対象物質として好まし い。
【0 0 4 5】 なお、 測定対象物質自身が抗原となるのに +分な分子量 (通常、 約 5 0 0 0以上) を持つものであれば、 そのような測定対象物質の全てについて 後述の抗体を調製することができる。 すなわち、 たとえ測定対象物質が免疫され る動物にとって免疫寛容な物質 (その動物種の生体内成分である場合など) であ つても、 後述の抗体は調製可能である。 なぜなら、 本発明に係る抗原は測定対象 物質自身ではなく、それに人工物である色素を架橋した人工の物質だからである。 【0 0 4 6】 また、 測定対象物質自身は抗原となるのに十分な分子量を持たな い場合であっても、 色素と測定対象物質との複合体に対して抗原性を有する担体 を更に共有結合で架橋したものを調製し、 これを抗原として用いればよい。 この 場合でも、 抗原認識部位が色素と測定対象物質の両者を認識する形をしている以 下の抗体が得られる。
【0 0 4 7】 (抗体)
本発明において使用される抗体は、 その抗原結合部位の一部が色素を認識しか つ残りの一部が測定対象物質を認識するものである。 すなわち、 本発明に係る抗 体は、 一つの抗原結合部位が空間的に複数の部分に分解されており、 その一部が 色素を認識し、 残りの一部が測定対象物質を認識する。 このように一つの抗原結 合部位に複数の異なる機能を持たせた技術は従来は存在せず、 本発明者により初 めて見出されたものである。
【0 0 4 8】 このような本発明に係る抗体は、 本発明の蛍光分析方法に用いら れる色素と測定対象物質との結合物質を抗原として好適に形成され、 例えば、 分 析に用いられる色素がマラカイトグリーンである場合に、 前記抗体はマラカイト グリーンと測定対象物質との結合物質を抗原としてなる抗体であることが好まし い。
【0 0 4 9】 また、 分析に用いられる色素と抗体を得るための色素とは同一で ある必要は必ずしもなく、 抗体により認識されかつ抗体に結合すると非蛍光性か ら蛍光性に転じるために必要な構造が両者に共通する色素を用いてもよい。 この ような構造が共通する色素の組み合わせとしてはマラカイトグリーンとオーラミ ン oとの組み合わせが挙がられる。 従って、 例えば、 分析に用いられる色素がォ 一ラミン Oである場合に、 前記抗体はマラカイトグリーンと測定対象物質との結 合物質を抗原としてなる抗体であってもよい。
【0 0 5 0】 (色素と測定対象物質との複合体 (抗原) の作製)
本発明に係る前記色素と測定対象物質との複合体 (抗原) の作製方法について は特に制限されず、例えば、上記の測定対象物質と色素とを所定時間撹拌混合し、 ゲル瀘過クロマトグラフィを用いて色素と測定対象物質との複合体である抗原の 画分を分離することが可能である。
【0 0 5 1】 さらに必要な場合には、 例えば免疫反応を利用する精製手段を使 用することにより得られた抗原を精製することも可能である (川島紘一郎 (訳) 「ィムノアッセィ入門」、 南山堂、 7 0ページ、 1 9 8 7年)。 また、 得られた抗 原の濃度は、 例えば L o w r y法で定量可能である。
【0 0 5 2】 (抗血清の作製)
本発明に係る前記抗体は、以下に説明する免疫工程で好ましく作製可能である。 【0 0 5 3】 即ち本発明に係る前記抗体は、 免疫動物に前記複合体 (抗原) を 投与した後、 免疫動物から血液を採取し、 この血液から抗血清を分離することに より作製可能である。 前記複合体 (抗原) を投与する免疫動物としては特に制限 されないが、 ゥサギ、 モルモッ ト等が好適に使用可能である。 また、 使用可能な 免疫アジュバントも特に制限されないが、 一般的なフロイント不完全アジュバン ト、 アルミニウムアジュバント等が好適に使用可能である。 更に、 使用可能な免 疫注射法についても特に制限はないが、 例えばモルモットにおいては皮下注射、 腹こう内注射等が好適に使用され得る。 また、 抗血清の産生確認と揉取について は、 必要ならば追加免疫を実施し、 試験採取を行って抗体価を調べることにより 行うことが可能である。
【0054】 採取された抗血清を分離する方法は特に制限はなく、 一般的な方 法、 例えば採血血液を凝固させた後、 遠心分離により血清を分離することが可能 である。 得られた抗血清の前記複合体 (抗原) に対する特異的抗体活性は、 酵素 免疫反応等で好ましく測定可能である (図説 蛍光抗体法一その原理と技術およ ぴ応用一」 川生明著、 P. 1 35— 1 38、 ソフトサイエンス社 (1 983))。
【0055】 (I gG画分の作製)
本発明においては、 上記抗血清中の抗体を用いてもよいが、 抗血清を精製して 得られた I g G画分を抗体として用いてもよい。 このような抗血清から I gG画 分を精製する方法は特に制限されず、 塩析法、 ゲル瀘過法、 イオン交換クロマト グラフィ法等が好ましく使用可能であり、 特にプロティン A法が好ましく使用可 能である。 得られた I gG画分を更に遠心法により濃縮してもよく、 このように して I g G画分を所定の濃度に調整可能である。
【0056】 (抗原結合性フラグメント (F a b) の作製)
本発明においては、 上記 I gG画分から調製した抗原結合性フラグメント (F a b) を抗体として用いることがより好ましい。 抗原結合性フラグメント (F a b) を用いると、 測定対象物質との免疫複合体の沈殿生成がより確実に防止され る傾向にある。 このような I gG画分から抗原結合性フラグメント (F a b) を 調製する方法は特に制限されず、 例えば消化酵素 (消化酵素パパイン等) を用い て I g G画分を消化させて抗原結合性フラグメント (F a b) を得ることが可能 である。 また、 得られた抗原結合性フラグメント (F a b) をプロテイン A法の ような免疫沈降法等によつて精製することが好ましく、 更に遠心法により濃縮し てもよい。 このようにして抗原結合性フラグメント (F a b) を所定の濃度に調 整可能である。
【0057】 (本発明の蛍光分析方法の原理)
本発明の蛍光分析方法においては、 前述の抗体と色素と測定対象物質とを溶液 中で混合すると、 色素と測定対象物質とがそれぞれ抗原抗体反応によって抗体に 結合し、 抗体に結合した色素は非蛍光性から蛍光性に転じる。 その際、 抗体への 色素の結合は共存する測定対象物質の量の影響を受け、 抗体に結合した色素によ り発せられる蛍光の強度は共存する測定対象物質の量に応じて阻害又は増強され る。 また、 本発明に係る抗原抗体反応は、 抗原抗体反応は不可逆的であるという 従来の技術常識に反して可逆的であり、 測定対象物質の量の変動に対応して蛍光 強度が変動する。 このような本発明の蛍光分析方法の原理は以下の通りであると 本発明者は推察している。 なお、 本発明に使用される色素を代表してマラカイト グリーン (以下、 MGと示す) を用いた場合を例にとって説明する。
【0 0 5 8】 さて、 MGは単独で抗原とするには分子量が小さすぎるので、 抗 MG抗体を得る場合にはより分子量の大きな物質 (担体) に MGを共有結合で架 橋した化合物が抗原として動物に投与される。 その時、 担体として測定対象物質 を選べば、 抗原は MGと測定対象物質との共有結合による複合体 (図 1に示すよ うな MG—測定対象物質複合体) となる。 こうして得られた抗体 (IgG など) に は、 図 2に示すようにその抗原認識部位が MGと測定対象物質の両者を認識する 形をしているものが含まれる。
【0 0 5 9】 この抗体と MGを溶液中で混合すると抗原抗体反応が起こり、 図 3に示すように MGは抗体の抗原結合部位に (非共有結合的に) 結合する。 この 結合の解離速度定数を k d— MGとする。 一方、 測定対象物質をこの抗体と溶液 中で混合した場合も同様に、 図 4に示すように測定対象物質は抗体の抗原結合部 位に (非共有結合的に) 結合する。 この解離速度定数を k d— a n a 1 とする。 しかし、 MGも測定対象物質も抗原 (すなわち MG—測定対象物質複合体) の一 部分でしかないので、 MG単独と抗体の結合(以下、 「MG—抗体結合」という)、 測定対象物質単独と抗体の結合(以下、 「測定対象物質一抗体結合」 という) のそ れぞれは、 そもそもの抗原である MG—測定対象物質複合体と抗体の結合より弱 いと推察される。 すなわち、 MG—測定対象物質複合体と抗体の結合の解離速度 定数を k d— Agとすると、 解離速度定数が小さい方が解離しにくい、 つまり結 合が強いから、 各解離速度定数の関係は
k d -A g < k d-MG
k d— Ag <k d— a n a 1
となる。
【0060】 次に、 この抗体、 MG及び測定対象物質の三者を混合すると、 図 5に示すように MGも測定対象物質も共に抗体の抗原結合部位と結合する。 そし て、 MGと測定対象物質の両者が抗原結合部位に収まった時が、 MG—測定対象 物質複合体が抗体に結合した図 2に示す状態に近い為、 最も安定であると推察さ れる。 しかし、 この時、 MG—抗体結合に測定対象物質が影響を及ぼす可能性が あり、 測定対象物質一抗体結合に MGが影響を及ぼす可能性もある。 その反応速 度論は、 抗原結合部位内で MGと測定対象物質それぞれが占める位置 (どちらが より奥にあるか) と、 それぞれの解離速度定数で決まると推察される。 例えば、
MGが測定対象物質より奥まった位置に結合するならば、 測定対象物質が先に抗 体と結合すると図 6 Aに示すように MGの結合が阻害され、 一方、 先に MGが結 合すれば図 6 Bに示すようにその後の測定対象物質の結合により MGの結合は M G単独の場合に比べてより安定化されて増強される。 このような増強は、 MG— 抗体結合の k d—MGが見かけ上小さくなつた事に等しい。 すなわち、 この見か けの解離速度定数を k d— MG' とすると、 k d—MG' <k d— MGとなる。 そして、 k d— MG、 k d— a n a 1が同程度ならば、 この阻害と増強は大差な く起こると推察される。
【0061】 し力 し、 両者に違いがある場合、 阻害と増強のどちらかが優位に なる。一般に、抗原抗体複合体の半減期 1/21/2= 0. 693/k dで求まる。 すなわち、 k dが小さい方が半減期が長い。 従って、 k d—MG<k d— a n a 1の場合は、 図 7に示すように半減期は MG—抗体結合の方がより長くなる。 す ると、 図 6 Aに示す阻害が起こっても、 比較的短時間で測定対象物質は抗体から 解離してしまい、 その後 MGが結合してより長い半減期で MG—抗体結合を形成 し続ける。 そしてそこには測定対象物質が結合する事ができ、 その結果増強が起 こることとなる (k d -MG ' < k d— MGになる)。逆に、 k d— a n a 1 < k d -MG (MGの方が解離が速い) の場合は、 MGは結合しても測定対象物質が 結合して増強を受ける前に抗体から解離してしまうので、 増強が起こりにくくな り、 阻害が支配的になる。
【0 0 6 2】 実際には、 得られた抗体で k d— MGと k d - a n a 1の大小関 係はまちまちであると推察され、モノクローナル抗体の場合は各抗体ク口ーンで、 ポリクローナル抗体の場合は含まれる各モノクロ一ン抗体の総体として、 阻害と 増強のどちらかが起こると推察される。
【0 0 6 3】 本発明はこの現象を利用するものである。 すなわち、 MG—抗体 結合に着目すると、 MGと抗体を一定量に保った場合、 阻害もしくは増強の程度 は共存する測定対象物質の量に依存することとなり、 それは MGの蛍光強度の変 化となって現れる。 従って、 MGの蛍光強度変化を測ることにより、 測定対象物 質の検出 ·定量が可能となる。
【0 0 6 4】 そして、 本発明に係る上記の抗原抗体反応は、 抗原抗体反応は不 可逆的であるという従来の技術常識に反して可逆的である。 そのため、 測定対象 物質の量の変動に対応して MGの蛍光強度が変動し、 その蛍光強度変化を測るこ とにより測定対象物質を実時間で連続的に分析することが可能となる。
【0 0 6 5】 (検量線の作成)
本発明の蛍光分析方法においては、 実試料の測定に先立って、 蛍光強度と測定 対象物質濃度との関係を示す検量線を予め求めておくことが好ましい。 本発明に 係る検量線の作成方法の好適な実施形態について、 図 8に示すフローチャートに 基づいて詳細に説明する。
【0 0 6 6】 図 8に示すフローチャートにおいては、 先ず、 抗原結合部位の一 部が色素を認識しかつ残りの一部が測定対象物質を認識する前記抗体と、 抗体に 結合すると非蛍光性から蛍光性に転じる前記色素とをそれぞれ所定濃度 (抗体濃 度: Υ μ Μ、 色素濃度: Ζ Μ) で含有する抗体色素溶液 Am 1を調製する (S 1 0 1 )。 なお、 用いる溶媒は特に制限されないが、 p Hが中性付近 (好ましくは p H 6 . 5〜 7 . 5 ) の緩衝液が好ましく、 このような溶媒としては例えばリン 酸緩衝生理食塩水が挙げられる。
【0 0 6 7】 そして、 この抗体色素溶液を蛍光測定用セルに入れ、 用いる色素 等に応じて励起光波長及び蛍光波長をそれぞれ所定値に設定した蛍光分光光度計 にセットする。 その際、 次数 nの初期値を n = 1と設定する (S 1 0 2 )。 なお、 セルホルダーの温度を一定温度に保つことが好ましく、 保持温度は 2 5〜 3 7 °C の範囲内の温度が好ましい。 また、 セル中の溶液を所定時間攪拌することが好ま しい。
【0 0 6 8】 次に、 測定対象物質を所定濃度 (Χ ίχ Μ)で含有する標準溶液 B n m 1をセル中の溶液に添加し、 得られた混合溶液を所定時間攪拌して色素及び測 定対象物質と抗体との抗原抗体反応を進行せしめる(S 1 0 3、混合工程)。なお、 標準溶液に用いる溶媒も特に制限されないが、 抗体色素溶液に用いた溶媒と同様 に] Hが中性付近の緩衝液 (例えばリン酸緩衝生理食塩水) が好ましい。
【0 0 6 9】 続いて、 セル中の混合溶液に所定の励起光波長を有する励起光を 照射し、 その混合溶液から発せられる所定の蛍光波長を有する蛍光の強度を測定 して測定値 Ι πを取得する (S 1 0 4、 測定工程)。 なお、 励起光の照射及び蛍光 強度の測定の具体的方法は特に制限されず、蛍光強度測定値 I nとしては所定の測 定時間中の蛍光強度の平均値や積分値が好適に取得される。 また、 測定対象物質 未添加の状態における蛍光強度をブランクとし、 実際の蛍光強度の測定値からブ ランクの値を差し引いた値を蛍光強度の測定値 I nとしてもよい(但し、この場合、 実際の測定値に対し、 標準溶液等の添加に伴う体積変化に応じた補正を施した後 にプランクの値を差し引くものとする)。
【0 0 7 0】 そして、 このようにして得られた蛍光強度測定ィ直 I nを前記標準溶 液の添加に伴う体積変化に応じて補正し、 抗体濃度が Υ μ Μでかつ色素濃度が Ζ Μである溶液における蛍光強度に相当する蛍光強度補正値 Ιη' を算出する(S 105)。 なお、 蛍光強度の体積変化を補正する際の計算式は以下の数式 (1) :
I = I Χ{(Α+∑―, B„ )/A) (1) であり、 次数 η= 1の時は
, = 1,X {(A+B^ /A) (1) '
となる。
【007 1】 また、 蛍光強度を測定した混合溶液中の測定対象物質の濃度 X „' を算出する (S 1 06)。 なお、 混合溶液中の測定対象物質濃度を算出す る際の計算式は以下の数式 (2) : χη' =χχ ^ -^Α^+Σ- ^ ) } (2) であり、 次数 η= 1の時は
=ΧΧ {Βノ (A+Bi)} (2) ,
となる。
【0072】 このようにして次数 n = 1の時の蛍光強度補正値 I 及び測定対 象物質濃度 Χη' を得た後、 次数 ηに 1を付加し (S 108)、 前述の標準溶液 Bn m 1の添加混合 (S 103)、 蛍光強度測定値 Inの取得(S 104)、蛍光強度補 正値 Ιη' の算出 (S 105) 及び測定対象物質濃度 Χπ, の算出 (S I 06) を 再度行ない、 次数 n = 2の時の蛍光強度補正値 Ιη' 及び測定対象物質濃度 Χη, を得る。 なお、 次数 η = 2の時は、 前記数式 (1) は
Ι2' = "X {(A+B +BJ /A] (1) , ,
となり、 前記数式 (2) は
X2'
Figure imgf000019_0001
(2) ' ,
となる。 【0 0 7 3】 更に、 このようにして得られる蛍光強度補正値 I η' が標準溶液を 添加しても変化しなくなるまで、 すなわち (Ι η, - Ι ^' ) の値が設定値 (例え ばゼロ) 以下になるまで(S 1 0 7)、 上記の S 1 0 8→S 1 0 3→S 1 04→S 1 0 5→S 1 0 6→S 1 0 7を繰り返し(連続測定工程)、次数 nが 1から nの時 の蛍光強度補正値 1 及び測定対象物質濃度 Χη' をそれぞれ得る。
【0 0 74】 そして、 このようにして得られた次数 ηが 1から ηの時の蛍光強 度補正値 Ι η' 及び測定対象物質濃度 Χπ, に基づいて、 蛍光強度補正値 Ιη, と測 定対象物質濃度 Χη' との関係を示す検量線を作成する (S 1 0 9、検量線作成ェ 程)。 なお、 これらの数値を検量線化する具体的な手法は特に制限されないが、最 小二乗法等の公知の手法を適宜利用してより精度の高 、検量線が得られる。
【0 0 7 5】 (実試料の測定) 本発明の蛍光分析方法の好適な実施形態につい て、 図 9に示すフローチャートに基づいて詳細に説明する。
【0 0 7 6】 図 9に示すフローチャートにおいては、 先ず、 検量線を作成した 時と同様に、 抗原結合部位の一部が色素を認識しかつ残りの一部が測定対象物質 を認識する前記抗体と、 抗体に結合すると非蛍光性から蛍光性に転じる前記色素 とをそれぞれ所定濃度 (抗体濃度: ΥμΜ、 色素濃度: Ζ μΜ) で含有する抗体 色素溶液 Am 1を調製する(S 2 0 1)。なお、用いる溶媒は特に制限されないが、 検量線の作成に用いた溶媒と同様に P Hが中性付近の緩衝液 (例えばリン酸緩衝 生理食塩水) が好ましい。 また、 抗体色素溶液中の抗体濃度及び色素濃度が検量 線を作成した時と同様にそれぞれ ΥμΜ、 Ζ /ζΜとなるようにしてある。
【0 0 7 7】 そして、 この抗体色素溶液を蛍光測定用セルに入れ、 検量線を作 成した時と同様に励起光波長及び蛍光波長をそれぞれ所定 に設定した蛍光分光 光度計にセットする。 その際、 次数 nの初期値を n= 1と設定する (S 2 0 2)。 なお、 セルホルダーの温度を検量線を作成した時と同じ温度に保つことが好まし く、 保持温度は 2 5〜 3 7°Cの範囲内の温度が好ましい。 また、 セル中の溶液を 所定時間攪拌することが好ましい。 【0078】 次に、被検体溶液 Bnm 1をセル中の溶液に添加し、 得られた混合 溶液を所定時間攪拌して色素及び測定対象物質と抗体との抗原抗体反応を進行せ しめる (S 203、 混合工程)。 なお、被検体溶液としては、 測定対象となる体液 等をそのまま用いてもよいが、溶媒により所定倍に希釈した溶液であってもよい。 このような希釈に用いる溶媒も特に制限されないが、 抗体色素溶液に用いた溶媒 と同様に p Hが中性付近の緩衝液 (例えばリン酸緩衝生理食塩水) が好ましい。
【0079】 続いて、 セル中の混合溶液に所定の励起光波長を有する励起光を 照射し、 その混合溶液から発せられる所定の蛍光波長を有する蛍光の強度を測定 して測定値 Inを取得する (S 204、 測定工程)。 なお、 励起光の照射及び蛍光 強度の測定の具体的方法は特に制限されないが、 検量線を作成した時と同様に蛍 光強度測定値 Ιπとしては所定の測定時間中の蛍光強度の平均値や積分値が好適 に取得される。
【0080】 そして、 このようにして得られた蛍光強度測定値 Ιηを前記被検体 溶液の添加に伴う体積変化に応じて補正し、 抗体濃度が Υ μ Μでかつ色素濃度が Ζ μΜである溶液における蛍光強度に相当する蛍光強度補正値 Ιη' を算出する
(S 205)。 なお、 蛍光強度の体積変化を捕正する際の計算式は以下の数式 (3) :
I η, = I ηΧ{(Α+∑;Βη )/Α} , (3) であり、 次数 η=1の時は
I!5 = Ι,Χ {(Α+Β,) /A} (3) ,
となる。
【0081】 次に、予め求められている蛍光強度補正値 Ιπ' と測定対象物質濃 度 Χπ' との関係を示す検量線に基づいて、 蛍光強度補正値 Ιη, から混合溶液中 の測定対象物質の濃度 Χη' μΜを求める (S 206)。
【0082】 そして、 このようにして求められた混合溶液中の測定対象物質の 濃度 Χπ' から、 前記被検体溶液 Bnm 1中の測定対象物質の濃度 ΧημΜを算出す ることができる (S 20 7)。 なお、被検体溶液中の測定対象物質濃度を算出する 際の計算式は以下の数式 (4) :
Χη = {Χη'χ(Α+∑; = ιΒη )-∑;:;ΧηΒη}/Βη (4) であり、 次数 η = 1の時は
Χχ= {X X (A+Bi)} / (4) ,
となる。 また、 本実施形態においては、 上記の蛍光強度補正値 I η' の算出 (S 2 0 5)、 混合溶液中の測定対象物質の濃度 Χη' の算出 (S 20 6) 及び被検体溶 液中の測定対象物質の濃度 Χπの算出(S 207)が本発明に係る算出工程に相当 する。
【008 3】 このようにして被検体溶液中の測定対象物質濃度 Χηを測定するこ とができるが、 前述の通り本発明に係る抗原抗体反応は可逆的であるため、 以下 のようにして別の被検体溶液を連続して測定することも可能である。 すなわち、 別の被検体溶液を測定する必要がある場合は(S 20 8)、次数 ηに 1を付カ卩し(S 20 9)、 前述の被検体溶液 Bnm 1の添加混合 ( S 20 3 )、 蛍光強度測定値 I n の取得 (S 204)、 蛍光強度捕正値 1 の算出 (S 20 5)、 混合溶液中の測定 対象物質の濃度 Χη' の算出 (S 20 6) 及び被検体溶液中の測定対象物質の濃度 Χπの算出 (S 20 7) を再度行ない、 2番目 (次数 η = 2) の被検体溶液中の測 定対象物質濃度 Χηを測定することができる。 なお、次数 η= 2の時は、前記数式 (3) は
12 = I2X {(A+Bi+B,) /A] (3) , ,
となり、 前記数式 (4) は
Χ2= {Χ2' X (A+Bi+B 一 (Χ,ΧΒ,)} /Β2 (4) ' '
となる。
【0084】 そして、更なる別の被検体溶液を測定する必要がなくなるまで( S 20 8) 上記の S 209→S 20 3→S 204→S 20 5→S 206→S 2 0 7 → S 208を繰り返すことにより (連続分析工程)、複数(次数 nが 1から n) の 被検体溶液中の測定対象物質濃度 Χπを連続して測定することができる。 なお、 こ のような測定対象物質濃度の連続的測定は、 抗体が測定対象物質に対して飽和す るなどして、 被検体溶液を添加しても蛍光強度が変化しなくなるまで繰り返すこ とが可能である。
【008 5】 以上説明した本実施形態の蛍光分析方法においては、 抗原抗体反 応を利用しているため、 その特異的分子認識機能により選択性の高い高感度な分 祈が可能であり、 更に、 蛍光分析により夾雑物を除去せずとも測定対象物質を選 択的に簡便に測定することが可能である。 そして、 抗原抗体反応は不可逆的であ るという従来の技術常識に反して本発明に係る抗原抗体反応は可逆的であるため、 測定対象物質の量の変動に対応して蛍光強度が変動 (増強又は阻害) することを 利用して実時間で連続的に分析することが可能である。
【00 8 6】 (実施例)
以下、 実施例に基づいて本発明を更に具体的に説明するが、 本発明はこれらの 実施例に限定されるものではなく、 本発明の技術的思想を逸脱しない範囲での 種々の変更が可能である。
【00 8 7】 実施例 1 [抗 MG- Ins抗体の Fabと MGを用いたインシュリンの定
(1 - 1) 試薬および実験動物
実施例において用いた主な試薬および実験動物は以下の通りである。 マラカイ トグリーン (MG、 Aldrich Chemical Company, Inc.製)、 マラカイトグリーンィ ソチオシァネート (MGITC、 Molecular Probes Inc.製)、オーラミン 0 (A0、 Aldrich Chemical Company, Inc.製))、 ジメチルスルホキシド (DMS0、 和光純薬工業 (株) 製)、ィンシュリン(ブタ、和光純薬工業(株)製)、 SDS (Sodium Dodecyl Sulfate, 和光純薬工業 (株) 製)、 抗ブタインシュリン抗体 (免疫動物 Guinea Pig, Sigma 製)、モルモット (Crj; Hartley,ォス、 3週令、 S P F、体重 225〜240 g、 日本チヤ一ルス ·リバ一(株)製)、麻酔剤(NEMBUTAL Sodium Solution、 50mg/ml ダイナボット (株)製)、 RAS (Ribi Adjuvant System MPL+ TDM +CWS Emulsion, R— 730 (RIBI Immuno Chem Research, Inc.製)、 0. IM ン酸緩衝液( P B、 pH 7. 0)、 抗原コーティング用緩衝液(.5 OmM炭酸ナトリウム緩衝液、 ; H
8. 4 (+) NaN3)、 洗浄用緩衝液 (リン酸緩衝生理食塩水、 pH7. 2 ( + ) 0. 05 °/。 T w e e n 20 )、 プロッキング用緩衝液 (リン酸緩衝生理食塩水、 p H7. 2 0. 5 %Gelatin) 96穴マイクロタイタ一プレート(ELISA TESTPLATE F - FORM' 2X8 F- STRIPS BINDUNG, greiner 製)、 ペルォキシダーゼ標識ゴート抗モ ルモット IgG抗体(Peroxidase標識 Goat抗 Guinea Pig IgG抗体、 ORGANON TEKNIKA
CORPORATION Cappel Research Product製)、 試料前処理用カートリッジ (遠心濃 縮用 MINICENT- 30又は ULTRACENT- 30、 東ソー (株) 製、 分画分子量 30, 000ダル 卜ン)、 呈色 W薬キッ卜 (ABTS Peroxidase Substrate System^ Kirkegaard & Perry Laboratories Inc.製)、 固定化パパイン(Sigma製)。
【0088】 (1— 2) 使用機器
実施例において用いた主な機器は以下の通りである。 プレートリーダー (BI0-RAD MODEL 3550 MICR0PLATE READER)、 遠心機 (HITACHI SCR18B、 日立製作 所製)、遠心機ローター(RPR—18— 3、 B立製作所製)、遠心機(Labnet FORCE 7、 Labnet International Inc.製)、 遠心機 (K0KUSAN MODEL H - 103RS、 国産遠心 機 (株) 製)、 ボルテックスミキサー (AUTOMATIC MIXER S- 100、 TAITEC (株)製)、 蛍光分光光度計(Fluorolog、 instruments S. A. Inc.製)、サーキュレーター(BU150P、 ャマト科学 (株) 製)、 ミクロ回転子 (井内盛栄堂製)、 蛍光測定用セル (井内盛 栄堂製)、 高速液体クロマトグラフィー (LaChrom システム インターフェイス D -7000, UV検出器 D— 7400, ポンプ D— 7 100, デガッサー D— 7 6 10、 日立製作所製)。
【0089】 ( 1一 3) 共通実験法 (蛋白質試料の遠心濃縮及び蛋白定量の方 法)
蛋白質を含む試料は、 試料前処理用カートリ ッジ (ULTRACENT- 30 又は MINISENT-30) と遠心機 (HITACHI SCR18B又は Labnet Force 7 ) を用いて 3, 0 0 0 X gにて遠心濃縮した。 溶媒の置換も遠心濃縮時に同時に行った。
【0 0 9 0】 また、試料の蛋白質濃度は、市販の試薬キット (BCA Protein Assay Reagent Kit、 PIERCE製) および標準蛋白質溶液 (ゥマ IgG標準液、 濃度 2 m g Zm 1、 IramunoPure Horse IgG Standard, PIERCE製) を用いて B C A法にて定 量した。 すなわち、 蛋白質試料(必要に応じて: PBにて希釈したもの)、標準蛋白 質溶液希釈系列(2 5〜: L 5 0 0 μ g/m 1 )、および P B (検量線用プランク試 料) それぞれ 2 5 μ 1を容量 1. 5m 1のエツペンドルフチューブに入れ、 それ に試薬キットの反応液 (BCA Protein Assay Reagent Kitマニュアル (Pierce製) に従って必要量を調製) 5 0 0 1を加え攪拌し、 3 7°Cで 3 0〜6 0分間加温 した。 その後、 各エツペンドノレフチューブから 3 00 μ 1を 9 6穴マイクロタイ タープレートに分注し、 プレートリーダーにて 5 9 5 nmの吸光度を測定した。 そして、 標準蛋白質溶液希釈系列の濃度一吸光度の関係から作成した検量線を用 いて蛋白質試料の蛋白濃度を求めた。
【0 0 9 1】 ( 1一 4 ) 抗原 (MG- Ins複合体) の調製
抗原となるマラカイトグリーン (MG)とインシュリン(Ins)の共有結合物 (MG - Ins 複合体) の調製と精製を以下のようにして行った。 すなわち、 インシュリン 4. 7m gおよびマラカイトグリーンイソチオシァネート (MGITC) 0. 6mg (2 0 μ 】のジメチルスルホキシドに溶解) を 2 m 1の 0. 1 M炭酸ナトリウム緩衝液 (p H 9. 8)に溶解し、容器をアルミホイールで遮光し 4 °Cにて一夜攪拌した。 この反応でマラカイトグリーンイソチオシァネートはインシュリンのァミノ基に 結合し、 MG - Ins複合体が得られる。 次いで、 未反応成分を除去するため、 得られ た反応液を 0. 1 Mリン酸ナトリゥム緩衝液 ( P B、 p H 7. 0 ) で平衡化した ゲル濾過カラム (Econo - Pac 1 0DG、 BI0 - RAD製) に供し、 4m lの P Bにて カラムから溶出させて MG-Ins画分 (約 1. Sm g/m l ) を得た。
【0 0 9 2】 (1— 5) 免疫による抗血清の調製
MG-Ins 画分 3 3 0 μ Iと生理食塩水 1. 7 m 1を R A Sのバイアルに添加し、 ボルテックスミキサーにて激しく攪拌し、 抗原とアジュバントのェマルジョンを 調製した。
【0 0 9 3】 次いで、 モルモット 4匹を麻酔剤 (NEMBUTAL) で麻酔し (投与量 1 5m 1 /k g)、頸部に上記ェマルジヨンを一匹当たり 0. 5m l (皮下注射(0. lm l X 4力所) 及び腹腔内投与 (0. 1 m l )) 投与した。 この初回免疫の後、 同量の抗原をアジュバントとともに 1週間間隔で 3回投与して追加免疫を行った。 【0 0 9 4】 最後の追加免疫から 1週間後、 モルモットをエーテル麻酔後に開 腹し、 腎大静脈より全採血を行った。 そして、 得られた血液を 1 0m l試験管中 に採り、孵卵器中にて 3 7 °Cに加温し血餅を形成させた。その後、遠心機(K0KUSAN MODEL H-103RS) にて遠心分離 (3 0 0 0 r pm、 4°C、 l Om i n) を行って血 餅を分離し、 抗血清を得た。
【0 0 9 5】 (1一 6) 抗体価の測定
酵素免疫測定法により、 抗血清の抗体価を測定した。 すなわち、 先ず、 MG- Ins 画分 70 0 μ 1に抗原コーティング用緩衝液 6. 3m lを加え、 9 6穴マイクロ タイタープレートの各ゥエルに 0. 1 m lずつ分注し、 4°Cにて一夜静置して抗 原 (MG- Ins複合体) をプレートの各ゥエル内面に吸着コーティングさせた。 その 後、 プレート内の抗原溶液を除去し、 各ゥエルに 0. lm 1の洗浄用緩衝液を加 えてゥエル内を洗浄した。 この洗浄操作を 3回行った後、 非特異吸着を防ぐため にブロッキング用緩衝液 0. 1 m lを各ゥエルに加え、 4°Cにて一夜静置した。 その後、 プ口ッキング用緩衝液を除去し、 再び洗浄用緩衝液による洗浄を 3回行 た 0
【0 0 9 6】 次いで、 抗血清を P Bにて希釈して希釈系列 (希釈倍率: 5 0 0 〜3 20 0 0倍) を調製した。 また対照として、 抗原未投与のモルモッ トの血清 を PBにて 5倍希釈したものを調製した。 この対照の抗体価に対して、 この抗血 清希釈系列が示す抗体価は実質的には 100〜6400倍希釈の抗体価に相当す る。 これらの抗血清希釈系列おょぴ対照血清希釈液の各 0. 1m lを上記プレー トの各ゥエルに加え、 4 °Cにて一夜静置して抗原抗体反応を進行せしめた。
【0097】 このようにして抗原抗体反応を進行せしめた上記プレートから抗 血清希釈系列および対照血清希釈液を除去し、 洗浄用緩衝液 0. 1mlによる洗 浄操作を 3回行った。 次いで、 ペルォキシダーゼ標識ゴート抗モルモッ ト IgG抗 体の 1000倍希釈液 (PBで希釈) を各ゥエルに 0. 1m lずつ加え、 4。Cに て一夜静置した。 その後、 洗浄用緩衝液 0. 1 m 1による洗浄操作を 3回行い、 ペ ル ォ キ シ ダ ー ゼ の 酵 素 活 性 を 示 す 呈 色 試 薬 (2, 2 -azino- di [3-ethyl-benzthiazoline sulfonate, ABTS) の反応液 (試薬キ ット ABTS Peroxidase Substrate Systemのマ二ユアノレに従って調製) 0. 1m l を各ゥエルに分注し、 37 °Cで 30分間加温して酵素反応を進行せしめた。 その 後、 SDSの 1%水溶液を各ゥエルに 0. lm 1加えて酵素反応を停止させ、 各 ゥエルの吸光度 (405 nm) をプレートリーダ一で測定した。 得られた結果を 図 10に示す。
【0098】 図 10に示した結果から明らかなように、 各モルモットの抗血清 はそれぞれ 800倍あるいは 1600倍希釈まで対照血清より強い抗体活性を示 し、 MG- Ins複合体に特異的な抗血清が得られたことが確認された。 このようなモ ルモット 4匹の抗血清を混合したもの (以下「抗 MG - Ins血清」 という) を以下の 実験に使用した。
【0099】 (1一 7) 抗 MG- Ins IgG画分の調製
IgG と特異的に結合する蛋白質プロテイン Aを固定した樹脂 {rProtein A Sepharose Fast Flow (Pharmacia Biotech AB製) 0. 7m lをプラスチック製の カラム (内径約 7mm、 長さ約 8 cm) に充填し (以下 「プロテイン Aカラム」 という)、 3m lの PBで洗浄した。 【0100】 次いで、 抗 MG-Ins 血清 1 m 1を P B 1 m 1で希釈し、 5 m 1デ イスポーザブル注射器に装着したカートリッジ型フィルター (0. 45 ^、 マイ シヨリディスク W—25— 5、 東ソー (株) 製) を通して微粒子を除去した。 こ れをプロテイン Aカラムに添加し、 IgG をプロテイン Aに結合させた後、 10m 1の PBをカラムに流してプロテイン Aと結合しない成分を洗浄し除去した。 次 に、 4m lの 0. 1Mクェン酸緩衝液 (pH4. 0) をプロテイン Aカラムに流 し、 IgGをプロテイン Aから解離させて抗 MG - Ins IgG画分を得た。 なお、 プロテ イン Aカラムに 1 Om】の P Bを流して、 同カラムを再生させた。 得られた抗 MG-Ins IgG画分を遠心濃縮すると同時に P Bへ溶媒置換をした。 必要に応じて上 記の操作を繰り返し、 以後の実験に必要な量の抗 MG- Ins IgG画分を調製した。
【0101】 (1— 8)抗 MG- Ins IgG画分からの抗原結合性フラグメント (Fab) の調製、 分離精製
消化酵素パパインで IgGを消化させ、 Fabを調製した。 すなわち、 先ず、 固定 化パパイン 8. 7mgを容量 2. 2m 1のエツペンドルフチューブに入れ、 20 0 μ 1の ΡΒを加え、攪拌後に遠心して上清を除いて固定化パパインを洗浄した。 この洗浄を 2回操り返した後、 1m lの 2 OmMリン酸緩衝液(ρΗ7. 0, ( + ) 1 OmM EDTA ( + ) 2 OmM システィン)に固定化パパインを懸濁させた。 それに更に 500 1の 2 OmMリン酸緩衝液と 500^ 1の抗 MG - Ins IgG画分 (IgG濃度約 4. 5 m g /m 1 ) の混合液を加え、 システィンの最終濃度を 10 mMとして 37 °Cに加温して数時間振蕩して酵素反応を進行せしめた。 その後、 酵素反応液を軽く遠心して上清を採取し、 得られた上清をプロテイン Aカラムに 添カ卩して未消化の IgGをプロテイン Aに結合させた。 次いで、 101111の? 6を プロテイン Aカラムに流して採取し、遠心濃縮して抗 MG- Ins抗体の Fab (以下「抗 MG-Ins Fabj) を含む画分 ( 5. 20 m g /m 1 34. 7 μ M as IgG= 69. 3 /iM as Fab) を得た。
【0 102】 (1一 9) 抗 MG_InsFabと結合したマラカイ トグリーンの蛍光ス ぺク トルの測定
抗 MG- Ins Fabに MGを抗原抗体反応で結合させた時の MGの蛍光スぺクトルを 以下のようにして測定した。 すなわち、 抗 MG- Ins Fab濃度が 0. 955 μ M、 M G濃度が 0. 907 /iMとなるように両成分を混合し (溶媒はリン酸緩衝生理食 塩水 (pH7. 2、 PBS))、 25 °Cにて 5分間攪拌して抗原抗体反応を進行せしめ た。 次いで、 蛍光分光光度計を使用し、 励起光波長 620 nm、 蛍光波長 630 〜 750 n m、 バントパス幅は励起側、 蛍光側ともに 5 n mの条件で上記混合溶 液から発せられる蛍光スぺク トルを測定した。 得られた蛍光スぺク トルの生デー タから、 同条件で測定したリン酸緩衝生理食塩水のバックグランドを差し引き、 更に装置関数による補正を加えた蛍光スペク トルを図 1 1に示す。 水溶液中では 実質的に無蛍光であったマラカイトグリーンが抗 MG- Ins Fabと結合して蛍光性に 転じたことが確認された。
【0 103】 また、 抗 MG - InsFab濃度を 1 μΜとし、 MG濃度を 0〜0. 9 μ Μの範囲で変化させて上記と同様にして蛍光スぺクトルを測定した。 得られた結 果を図 1 2に示す。なお、縦軸は MGが放つ蛍光の強度値(一秒あたりの平均値、 CP S : count per second) である。
【0104】 図 12に示した結果から、 抗体と色素の相対量の好ましい値、 す なわち色素が抗体に対して飽和することなくかつ比較的強い色素の蛍光が得られ る値として、抗 MG - Ins Fab濃度 1 μΜに対して MG濃度◦ . 4 /ιΜを以下の定量 において採用することとした。 なお、 この相対値はポリクローン抗体を調整する 度毎に異なる可能性があり、 また、 同一のポリクローン抗体由来でも調整した F a bの精製純度によって見かけ上異なる可能性がある。
【0 105】 (1— 10) 抗 MG - Ins Fabとマラカイトグリーンを用いたインシ ュリンの定量
[1 -10-1] 検量線の作成
一定量 (Ι μΜ) の抗 MG- Ins Fabと一定量 (0. 4 zM) の MGに対してイン シュリン濃度と蛍光強度との関係を示す検量線を以下のようにして作成した。 な お、使用したインシュリンは亜鉛を含むため数分子の会合体を形成しているため、 事前に最終濃度 0. 1 %の SD Sを含む P Bに溶解してこの会合体を解離させた。 その後、 得られたィンシュリン溶液を P B Sで平衡化したゲル濾過力ラム (Fast Desaliting column HR 10/10、 Pharmacia製) に供し、 そのインシュリン溶液か ら SD Sを除去したものを以下の定量において用いた。
( 1) 蛍光分光光度計を励起光波長 620nm、 蛍光波長 650nmに設定し、 セルホル ダ一の温度を一定温度 ( 2 5 °C) に保った。
(2) 1 μΜ (Υ= 1 μΜ) の抗 MG— Ins Fab と 0. 4 μΜ (Z = 0. μΜ) の MGを含む 2 ml (A =2 ml) の抗体色素溶液 (溶媒はリン酸緩衝生理盒塩水 (pH
7. 2、 PBS)) を調製した (S 1 0 1)。
(3) 得られた抗体色素溶液を蛍光測定用標準セルに入れ、 そのセルを蛍光分 光光度計にセットし、 セル中の溶液をミクロ回転子で 30秒間攪拌した。 なお、 次数は初期値 (n = l) に設定した (S 1 0 2)。
(4) セル中の溶液に 26. 5 μΜ (Χ= 26. 5 Μ) のィンシュリン標準溶 液 (溶媒は PBS) を 1 0 / 1 (B^O. 0 1m l ) 添加し、 ミクロ回転子で 5分 間攪拌して抗原抗体反応を進行せしめた (S 1 0 3)。
(5) セル中の溶液に励起光を照射し、その溶液から発せられる MGの蛍光強度を 3 0秒間測定し、 蛍光強度の 1秒当たりの平均値 (蛍光強度測定値: I を求め た (S 1 04)。 なお、 インシュリン濃度 0 μΜの時の蛍光強度をブランクとし、 実際の測定値からブランクを差し引いた値を測定値として用いた。
(6) 得られた蛍光強度測定値 (1 を、 下記計算式を用いて補正 (標準溶液の 添加に伴う体積変化に応じた補正) し、体積変化補正値(蛍光強度補正値: 1 ) を求めた (S 1 0 5)。
, = I XX {(A + Bj) /A} (1) '
(7) インシュリン標準溶液の濃度 (X) から、 下記計算式を用いて蛍光強度を 測定した混合溶液中のインシュリン濃度 (インシュリン濃度補正値: ) を求 めた (S 106)。
X -XX (A+Bj} (2) ,
(8) 次数 nに 1を付加し (S 108)、 上述の (4) 〜 (7) (S 1 03→S 1 04→S 105→S 106) を再度操り返し、 次数 n = 2の時の蛍光強度捕正値
(12' ) 及びインシュリン濃度捕正値 (X2, ) を求めた。 なお、 次数 n = 2の 時には以下の計算式を用いた。
12' = I2X {(A+Bx+B2) /A} (1) , '
Χ2' =ΧΧ {(Β12) / (A+B!+B^} (2) ' ' 。
(9)得られる蛍光強度捕正値 I η' が標準溶液を添カ卩しても変化しなくなるまで、 すなわち (Ιη' — Ιη ) の値がゼロ以下になるまで (S 107)、 上記の (8) (S 108→S 103→S 104→S 105→S 106→S 107)を繰り返し、 次数 nが 1から nの時の蛍光強度補正値( I )及ぴィンシュリン濃度補正値(X „' ) をそれぞれ求めた。 なお、 以下の計算式を用いた。
I„' = I nX {(A+J111 ^ )/Α] ( 1 )
Xノ =Xx|∑: = 1Bn/(A+∑^lBu ) } (2)
(10) 得られた次数 nが 1から ηの時のインシュリン濃度補正値 (Χπ' ) に対 する蛍光強度補正値 (Ιη' ) を図にプロットし、 インシュリン濃度が 0〜1. 8 の範囲についての検量線を作成した(S 109)。得られた検量線を図 1 3に 示す。
【0106】 図 1 3に示した結果から、 抗 MG- Ins Fabとマラカイトグリーンを 用いた場合はインシュリン濃度の増加に伴いマラカイトグリーンの蛍光強度も増 加しており、 すなわち蛍光の増強が起こったことが確認された。 そして、 インシ ュリン濃度捕正値 (Xn, ) と蛍光強度補正値 (In, ) との間には 0〜1. 1 μ Μの範囲で正の相関関係があることから、 マラカイトグリーンの蛍光強度を測定 することによってこの範囲のィンシュリン濃度の定量が可能であることが確認さ れた。 また、 インシュリン濃度が約 0. 1 3 Μという低濃度であっても定量可 能であり、 検出感度 (約 0. が高いことが確認された。
【0 1 0 7】 [1— 1 0— 2] 実試料の測定
上記で得られた検量線を用いて、 実試料中のィンシュリン濃度の定量を以下の ようにして行なった。 なお、 実試料の被検体溶液は、 体液、 その濃縮液、 又は Ρ
B S等で希釈したものである。 .
(1 1) 蛍光分光光度計を励起光波長 620nm、 蛍光波長 650mnに設定し、 セルホ ルダ一の温度を一定温度 (25°C) に保った。
(1 2) 1 μΜ (Υ= 1 μΜ) の抗 MG— Ins Fabと 0. 4 μΜ (Ζ = 0. 4 /zM) の MGを含む 2 nil (A=2ml) の抗体色素溶液(溶媒はリン酸緩衝生理食塩水 (p
H7. 2、 PBS)) を調製した (S 20 1)。
(1 3) 得られた抗体色素溶液を蛍光測定用標準セルに入れ、 そのセルを蛍光分 光光度計にセットし、 セル中の溶液をミクロ回転子で 30秒間攪拌した。 なお、 次数は初期値 (n= 1) に設定した (S 20 2)。
(1 4) セル中の溶液に被検体溶液を 2 0 1 (B^ 2. 0 2 0m l ) 添カロし、 ミクロ回転子で 5分間攪拌して抗原抗体反応を進行せしめた (S 20 3)。
(1 5) セル中の溶液に励起光を照射し、その溶液から発せられる MGの蛍光強度 を 3 0秒間測定し、 蛍光強度の 1秒当たりの平均値 (蛍光強度測定値: I x) を求 めた (S 204)。 なお、被検体溶液未添加時の蛍光強度をブランクとし、 実際の 測定値からブランクを差し引いた値を測定値として用いた。
(1 6) 得られた蛍光強度測定値 ( ) を、 下記計算式を用いて補正 (被検体溶 液の添加に伴う体積変化に応じた補正) し、 体積変化補正値 (蛍光強度補正値:
I i' ) を求めた (S 20 5)。 1 = X {(A+B^ /A} (3) ,
(1 7) 予め求められている蛍光強度補正値 (In, ) とインシュリン濃度補正値 (Χπ, ) との関係を示す検量線に基づいて、 上記の蛍光強度補正値 (1 ) か ら混合溶液中のインシュリン濃度 は ) を求めた (S 20 6)。
(1 8) 得られた混合溶液中のインシュリン濃度 (X ) から、 下記計算式を用 いて被検体溶液中のインシュリン濃度 を求めた (S 207)。
X = は X (A + B )} /B1 (4) ,
このようにして求められた被検体溶液中のインシュリン濃度 (X は 0. 2 6 μΜであり、 他法 (B CA法) により求められた被検体溶液中のインシュリン濃 度と一致していることが確認された。
(1 9) 次いで別の被検体溶液を測定する必要がある場合は(S 208)、次数 η に 1を付加し (S 20 9)、 上述の (1 4) 〜 (1 8) (S 20 3→S 204→S 205→S 206→S 20 7) を再度繰り返すことにより、 別の被検体溶液中の インシュリン濃度 (X2) を求めることができた。 なお、 次数 n= 2の時には以下 の計算式を用いた。
12' = 12Χ {(Α+Β,+ Β^ /A} (3) ' '
X2= {X2, X (Α+Β^Β^ - (Χ,Χ Β,)} ZB2 (4) ' ,
(20) 更なる別の被検体溶液を測定する必要がなくなるまで (S 208) 上記 の S 20 9→S 20 3→S 204→S 20 5→S 20 6→S 207→S 20 8を 繰り返すことにより、 複数 (次数 nが 1から n) の被検体溶液中のインシュリン 濃度 (Xn) を連続して測定することができた。 なお、 このような連続的測定は、 抗体がインシュリンに対して飽和するなどして、 被検体溶液を添加しても蛍光強 度が変化しなくなるまで操り返すことが可能であった。 また、 以下の計算式を用 いた。 I„' = Ι ,、Χ {(Α+∑: = 1Βη )/A] (3)
Χη = {Χη'χ(Α+∑;Βη )-∑::;XnBn} Bn (4) 【0108】 実施例 2 [抗 MG- Ins抗体の Fabと AOを用いたインシュリンの定 水溶液中では実質的に無蛍光であるオーラミン O (AO) は、 その化学構造の 一部がマラカイトグリーン (MG) の化学構造と共通している。 そのため、 AO も抗 MG - Ins IgGゃ抗 MG - Ins Fabと交差反応して蛍光性に転じると本発明者は推 察した。 また、 AOは MGより分子のサイズが小さいため、 抗体との結合が弱く k dが大きいと本発明者は推察した。 その為、 AOの k dがインシュリンの k d よりも大きい可能性があり、 その場合は実施例 1とは反対にインシュリンの存在 により蛍光の阻害が起こり、 インシュリン濃度と蛍光強度との間に負の相関関係 が成立し得ると本発明者は推察した。 そこで、 このようなインシュリン濃度と蛍 光強度との間に負の相関関係に基づいてィンシュリンを定量すべく、 MGの代わ りに AOを用いて以下の試験を行った。
【0109】 (2— 1) 抗 MG - Ins IgGと結合したオーラミン Oの蛍光スぺクト ルの測定
抗 MG_Ins IgGに AOを抗原抗体反応で結合させた時の AOの蛍光スぺク トルを 以下のようにして測定した。 すなわち、 抗 MG- Ins IgG濃度が 1 /iM、 AO濃度が 1 μ Mとなるように両成分を混合し(溶媒はリン酸緩衝生理食塩水 (pH7. 2、 PBS)), 25 °Cにて 5分間攪拌して抗原抗体反応を進行せしめた。 次いで、蛍光分 光光度計を使用し、 励起光波長 400 nm、 蛍光波長 450〜 650 n m、 パン トパス幅は励起側、 蛍光側ともに 5 nmの条件で上記混合溶液から発せられる蛍 光スぺク トルを測定した。 得られた蛍光スぺク トルの生データから、 同条件で測 定したリン酸緩衝生理食塩水のバックグランドを差し引き、 更に装置関数による 補正を加えた蛍光スぺク トルを図 14に示す。 水溶液中では実質的に無蛍光であ つたオーラミン Oも抗 MG - Ins IgGと結合して蛍光性に転じたことが確認された。 【01 10】 (2— 2) 抗 MG-InsFabとオーラミン Oを用いたインシユリンの [2-2- 1] 検量線の作成
抗 MG-InsFab濃度を 2 μΜとし、 0.4μΜのマラカイトグリーンに代えて 0. 4 のオーラミン Οを用い、 励起光波長を 400 nm、 蛍光波長を 520 nm とした変更点以外は前記の [1— 10— 1] と同様にしてィンシュリン濃度が 0 〜 7. 7 μΜの範囲についての検量線を作成した。 得られた検量線を図 1 5に示 す。
【01 1 1】 図 1 5に示した結果から、抗 MG-InsFabとオーラミン Oを用いた 場合はィンシュリン濃度の増加に伴いオーラミン Oの蛍光強度は減少しており、 すなわち蛍光の阻害が起こったことが確認された。 そして、 インシュリン濃度補 正値 (Xn, ) と蛍光強度補正値 (In, ) との間には 0〜4. 2 [の範囲で 負の直線的相関関係があることから、 オーラミン Οの蛍光強度を測定することに よってこの範囲のィンシユリン濃度の定量が可能であることが確認、された。また、 インシュリン濃度が約 0. 1 3 という低濃度であっても定量可能であり、 検 出感度(約 0. 1 Μ)が高いことが確認された。 なお、インシュリン濃度が 4. 23 μΜより高濃度の領域で Α〇蛍光強度が一定値に達した理由としては、 抗 MG-Ins Fabの元となった抗 MG-Ins IgGがポリクローナル抗体であるため、 AO との結合が非常に強い IgGが含まれていたためと本発明者は推察した。
【01 1 2】 [2— 2— 2] 実試料の測定
上記で得られた検量線を用い、 抗 MG - Ins Fab濃度を 2 μΜとし、 0. 4 Mの マラカイトグリーンに代えて 0. 4 μΜのオーラミン Oを用い、 励起光波長を 4 00 n m、 蛍光波長を 520 n mとした変更点以外は前記の [ 1— 10— 2 ] と 同様にして被検体溶液中のインシュリン濃度 (X を求めた。 このようにして求 められた被検体溶液中のィンシュリン濃度(X は 0. 26 X Mであり、他法(B CA法) により求められた被検体溶液中のインシュリン濃度と一致していること が確認された。
【0 1 13】 また、 上記変更点以外は前記の [1— 10— 2] と同様にして、 更なる別の被検体溶液を測定する必要がなくなるまで前記の S 209→S 203 →S 204→S 205→S 206→S 207→S 208を繰り返すことにより、 複数 (次数 nが 1から n) の被検体溶液中のインシュリン濃度 (Xn) を連続して 測定することができた。 なお、 このような連続的測定は、 抗体がィンシュリンに 対して飽和するなどして、 被検体溶液を添加しても蛍光強度が変化しなくなるま で繰り返すことが可能であった。
【01 1 3】 ( 2— 3 ) 抗原抗体反応の可逆性についての検証試験
抗 MG-Ins Fabとオーラミン Oを含む溶液に、ィンシュリン添加と抗ブタインシ ュリン IgG (以下「抗インシュリン IgG」 とレ、う) 添加を繰り返し行なレ、、遊離の ィンシュリン濃度を同一試料内で変動させた時に本 明の方法の測定値がそれに 追随して変化すること、 すなわち本発明に係る抗原抗体反応が可逆性で実時間の 分析を可能とすることを確認すべく、 以下の実験を行った。 なお、 測定条件は前 記の [2— 2— 1] と同様にして蛍光強度の測定を行ない、 得られた結果を図 1 6に示す。
【01 14】 先ず、 2 μ Mの抗 MG_Ins Fabと 0. 4 / Mのオーラミン Oを含む 2m 1の P B S溶液を調製し、 蛍光測定用セルに入れて AO蛍光強度を測定し、 その時の蛍光強度を相対値 1とした。
【0 1 15】 次に、 このセル中の溶液に濃度が 1. 26 になるようにイン シュリンを添加し、 5分間の攪拌の後に蛍光強度を測定したところ、 AO蛍光強 度の相対値は約 0. 97に減少していた。
【01 16】 次いで、 この溶液に抗インシュリン IgGを一定量 (0. 135 μ Μ) 添加し、 同様に攪拌した後に蛍光強度を測定したところ、 AO蛍光強度の相 対値はほぼ 1に回復していた。 これは、 抗インシュリン IgGとインシュリンが結 合して遊離のィンシュリンが溶液中に存在しなくなつたため、 AO蛍光強度がも とに戻ったものである。
【01 1 7】 続いて、 この溶液に濃度が 2. 39 μΜになるようにインシユリ ンを再添加し、 同様に攪拌した後に蛍光強度を測定したところ、 AO蛍光強度の 相対値は再び減少したが、 この溶液に更に抗インシュリン I gGを 2回に分けて添 加したところ (1回目 : 0. 1 28 μΜ、 2回目 : 0. 1 27 μΜ)、 Α〇蛍光強 度の相対値は回復した。 そして再び、 この溶液に濃度が 3. 37 Μになるよう にインシュリンを添カ卩し、 同様に攪拌した後に蛍光強度を測定したところ、 AO 蛍光強度の相対値は減少していた。
【01 18】 図 16に示した結果から、 本発明に係る抗原抗体反応は可逆的で あり、 本発明の方法の測定値 (蛍光強度) は測定対象物の量の変動 (増加■減少) に可逆的に追従することが確認された。 また、本発明の方法の測定値(蛍光強度) は測定対象物の量に対して相関関係があることから、 蛍光強度の変動を測定する ことによって測定対象物を実時間的に計測できることが確認された。
【01 1 9】 産業上の利用可能性
本発明によれば、 抗原抗体反応を利用して生体内物質等を簡便にかつ高感度で、 しかも実時間で連続的に分析 (イメージングを含む) することが可能な蛍光分析 方法を提供することが可能となる。

Claims

請求の範囲
1 . 抗原結合部位の一部が色素を認識しかつ残りの一部が測定対象物質を認識 する抗体及び前記抗体により認識されかつ前記抗体に結合すると非蛍光性から蛍 光性に転じる色素をそれぞれ所定の濃度で含有する抗体色素溶液と、 測定対象物 質を含有する被検体溶液との混合溶液を得る混合工程、
前記混合溶液に励起光を照射し、 前記混合溶液から発せられる蛍光の強度を測 定して測定値を得る測定工程、 並びに
予め求められている蛍光強度と測定対象物質濃度との関係に基づいて、 前記測 定値から前記測定対象物質の濃度を求める算出工程、
を含む、 蛍光分析方法。
2 . 前記算出工程の後に、更なる被検体溶液を前記混合溶液に添加して混合し、 前記測定工程及び前記算出工程を実行して測定対象物質の濃度を繰り返し求める 連続分析工程を更に含む、 請求の範囲第 1項に記載の蛍光分析方法。
3 . 前記算出工程が、
前記測定値を、 前記被検体溶液の添加に伴う体積変化に応じて補正して蛍光強 度補正値を得る工程と、
予め求められている蛍光強度補正値と混合溶液中の測定対象物質濃度との関係 に基づいて、 前記蛍光強度補正値から前記混合溶液中の測定対象物質の濃度を求 める工程と、
前記混合溶液中の測定対象物質濃度から前記被検体溶液中の測定対象物質の濃 度を求める工程と、
を含む、 請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の蛍光分析方法。
4 . 抗原結合部位の一部が色素を認識しかつ残りの一部が測定対象物質を認識 する抗体及び前記抗体により認識されかつ前記抗体に結合すると非蛍光性から蛍 光性に転じる色素をそれぞれ所定の濃度で含有する抗体色素溶液と、 測定対象物 質を所定の濃度で含有する標準溶液との混合溶液を得る混合工程、 前記混合溶液に励起光を照射し、 前記混合溶液から発せられる蛍光の強度を測 定して測定値を得る測定工程、
更なる標準溶液を前記混合溶液に添加して混合した後に前記測定工程を実行し て蛍光強度の測定値を繰り返し求める連続測定工程、 並びに
前記測定工程及び前記連続測定工程において得られた測定値と前記測定対象物 質の添加量とに基づいて、 蛍光強度と測定対象物質濃度との関係を求める検量線 作成工程、
を更に含む、 請求の範囲第 1項〜第 3項のうちのいずれか一項に記載の蛍光分析 方法。
5 . 前記検量線作成工程が、
前記測定値を、 前記標準溶液の添加に伴う体積変化に応じて補正して蛍光強度 補正値を得る工程と、
前記混合溶液中の測定対象物質濃度を算出する工程と、
前記蛍光強度補正値と前記混合溶液中の測定対象物質濃度との関係を求めるェ 程と、
を含む、 請求の範囲第 4項に記載の蛍光分析方法。
6 . 前記色素が、 トリフエニルメタン構造を有する色素並びにジフエニルメタ ン構造を有する色素からなる群から選択されるいずれかである、 請求の範囲第 1 項〜第 5項のうちのいずれか一項に記載の蛍光分析方法。
7 . 前記色素が、 マラカイトグリーン又はオーラミ ン Oである、 請求の範囲第
1項〜第 5項のうちのいずれか一項に記載の蛍光分析方法。
8 . 前記抗体が、 前記色素と前記測定対象物質との結合物質を抗原としてなる 抗体、 或いは、 抗体により認識されかつ前記抗体に結合すると非蛍光性から蛍光 性に転じるために必要な構造が前記色素と共通する色素と前記測定対象物質との 結合物質を抗原としてなる抗体である、 請求の範囲第 1項〜第 7項のうちのいず れか一項に記載の蛍光分析方法。
9 . 前記抗体がマラカイトグリーンと前記測定対象物質との結合物質を抗原と してなる抗体であり、 前記色素がマラカイトグリーンである、 請求の範囲第 1項 〜第 8項のうちのいずれか一項に記載の蛍光分析方法。
1 0 . 前記抗体がマラカイトグリーンと前記測定対象物質との結合物質を抗原 としてなる抗体であり、 前記色素がオーラミン Oである、 請求の範囲第 1項〜第 8項のうちのいずれか一項に記載の蛍光分析方法。
1 1 . 前記抗体が、 抗血清を精製して得られた I g G画分から調製した抗原結 合性フラグメントである、 請求の範囲第 1項〜第 8項のうちのいずれか一項に記 载の蛍光分析方法。
1 2 . 前記測定対象物質が、免疫測定の対象となるべきタンパク質、ホルモン、 ビタミン、 菌体、 環境汚染物質及び医薬品からなる群から選択されるいずれかで ある、請求の範囲第 1項〜第 1 1項のうちのいずれか一項に記載の蛍光分析方法。
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