JP7327944B2 - ラテックス凝集法による目的物質の測定方法、およびその試薬 - Google Patents
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Description
(1) 感作ラテックス粒子の浮遊液と前記目的物質とを反応させ、次いで、前記感作ラテックス粒子の凝集を、光学的変化量から測定することを含む、ラテックス凝集法による目的物質の測定方法であって、前記感作ラテックス粒子の感作前の体積平均粒子径が80nm~335nmであり、反応系中の前記感作ラテックス粒子の終濃度が0.005~0.10w/v%であり、前記感作ラテックス粒子の感作前の粒子径が80nm以下の粒子の反応系中の終濃度が0.09w/v%以下であり、前記光学的変化量が、吸光度変化量と散乱光変化量である、方法。
(2) 前記吸光度変化量及び前記散乱光変化量の測定を、前記感作ラテックス粒子の感作前の体積平均粒子径の1~10倍の範囲の波長の光を用いて行う、(1)記載の方法。
(3) 前記吸光度変化量の測定波長は、500~900nmの範囲内で選択された2つの波長を用い、更に選ばれた2つの測定波長は主波長と、該主波長よりも長い副波長を用い、更に、前期散乱光変化量は500~900nmの範囲内で選択された1つの波長を用いる(1)又は(2)記載の方法。
(4) 前記目的物質について、達成すべき測定値の下限値と上限値が規定により定められている場合、吸光度測定のみで該下限値を達成するために必要な最小の検体量濃度の0.7倍以下の検体濃度で行う、(1)~(3)のいずれか1項に記載の方法。
(5) 前記散乱光変化量の測定における散乱角が10°~30°の範囲内で少なくとも1種の散乱が測定される、(1) ~(4)のいずれか1項に記載の方法。
(6) 感作ラテックス粒子の浮遊液と前記目的物質とを反応させ、次いで、前記感作ラテックス粒子の凝集を、吸光度変化量と散乱光変化量から測定することを含む、ラテックス凝集法による目的物質の測定試薬であって、前記感作ラテックス粒子の感作前の体積平均粒子径が80nm~335nmであり、反応系中の前記感作ラテックス粒子の終濃度が0.005~0.10w/v%であり、前記感作ラテックス粒子の感作前の粒子径が80nm以下の粒子の反応系中の終濃度が0.09w/v%以下である、試薬。
(7) 感作前の前記感作ラテックス粒子の体積平均粒子径が前記吸光度変化量及び前記散乱光変化量の測定波長の1~1/10の範囲である、(6)に記載の試薬。
第1、第2の時点間の散乱光強度差から混合液の(イ)散乱光強度の変化量を測定する工程と;
第3、第4の時点間の吸光度差から混合液の(ロ)吸光度の変化量を測定する工程と;
測定された(イ)散乱光強度の変化量および(ロ)吸光度の変化量を、散乱光強度変化量に基づく検量線および吸光度変化量に基づく検量線を用いて試料中の目的物質の存在量と関連付ける工程と;を有する。本実施形態によれば、このような工程を有することから、実質的に低濃度から高濃度までを包含する検量線を得ることができ、高感度かつダイナミックレンジの広い粒子増強免疫凝集測定を行うことができる。
本発明の方法に用いられるラテックス粒子は、従来から広く用いられている、例えばポリスチレン、スチレン-ブタジエン共重合体、スチレン-スチレンスルホン酸塩共重合体などを用いることができる。このようなラテックス粒子は市販されているので、市販品を好ましく用いることができる。市販品は、ラテックス粒子の粒径が極めて均一に揃っており、粒子径を明記して市販されているラテックス粒子は、全粒子が、明記された粒子径を持つと近似的に考えることができ、粒子径が異なる2種以上のラテックス粒子を用いる場合の、下記の体積平均粒子径の計算も、この近似に基づき計算することができる。
本発明の方法は、種々の生体試料を測定対象とすることが可能であり、特に限定されないが、例えば血液、血清、血漿、尿などの体液である。
本発明の方法の測定対象となる目的物質は、タンパク質、ペプチド、アミノ酸、脂質、糖、核酸、ハプテンなど、理論的にラテックス粒子増強免疫凝集測定法により測定可能な分子であれば特に制限はない。例としてCRP(C反応性タンパク質)、Lp(a)(リポプロテイン(a))、MMP3(マトリクスメタロプロテイナーゼ3)、抗CCP(環状シトルリン化ペプチド)抗体、抗リン脂質抗体、抗梅毒抗原抗体、RPR、IV型コラーゲン、PSA、AFP、CEA、BNP(脳性ナトリウム利尿ペプチド)、NT-proBNP、インスリン、マイクロアルブミン、シスタチンC、RF(リウマチ因子)、CA―RF、KL-6、PIVKA―II、FDP、Dダイマー、SF(可溶性フィブリン)、TAT(トロンビン-アンチトロンビンIII複合体)、PIC、PAI、XIII因子、ペプシノーゲンI・IIや、フェニトイン、フェノバルビタール、カルバマゼピン、バルプロ酸、テオフィリンなどが挙げられる。
本発明の粒子増強免疫凝集測定法に供される結合パートナーとしては、対象の目的物質に結合する物質としてタンパク質、ペプチド、アミノ酸、脂質、糖、核酸、ハプテンなどが挙げられるが、特異性および親和性から抗体、その抗原結合性断片や、抗原の利用が一般的である。また分子量の大小、天然や合成といった由来に特に制限はない。
本発明の方法に供される測定試薬の構成に関して特に制限はないが、臨床検査の分野で汎用される自動分析装置での使用を考慮した場合、緩衝液からなる第一試液(R1)と目的物質に対する結合パートナーを担持したラテックス粒子を含む第二試液(R2)の2液で構成された測定試薬が一般的である。
なお、本発明の測定試薬は吸光度変化量と散乱光変化量をそれぞれ単独で測定することもできる。
本発明の方法に用いられる測定試薬の成分は、反応の主成分である結合パートナーを感作(担持)したラテックス粒子の他に、試料のイオン強度や浸透圧などを緩衝する成分として、例えば、酢酸、クエン酸、リン酸、トリス、グリシン、ホウ酸、炭酸、及びグッドの緩衝液や、それらのナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩などを含んでもよい。また凝集形成を増強する成分としてポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、リン脂質ポリマーなどの高分子を含んでもよい。また、凝集の形成をコントロールする成分として高分子物質、タンパク質、アミノ酸、糖類、金属塩類、界面活性剤類、還元性物質やカオトロピック物質など汎用される成分を1種類、または複数の成分を組合せて含んでもよい。また消泡成分を含んでもよい。
本発明の方法には、測定に要する総反応時間が10分以内と迅速かつ簡便な自動分析装置の利用が適しており、特に特開2013-64705号公報に開示されるような、散乱光強度と吸光度をほぼ同時に測定できる自動分析装置が好適である。もっとも、本発明の方法は、自動分析装置を用いる方法に限定されるものではない。
本発明に用いられる散乱光強度測定の散乱角度に特に制限はないが、10°~35°にするのが望ましく、より好ましくは20°~30°である。散乱角度を前記の範囲にすることによって、散乱光を検知するための受光部において透過光の影響を強く受けず、また散乱光を受光する能力に関しても有利となる。
本発明に用いられる散乱光強度測定の光源や照射光波長には特に制限はないが、ラテックス粒子の上記体積平均粒子径aの1~10倍が好適である。より好適な範囲としては1.5~5倍である。1倍未満だと、高濃度検体の測定精度が大幅に低下することがある。また10倍より大きくなると散乱光強度測定の利点である最小検出感度能が大幅に低下してしまうことがある。散乱光強度の変化量を測定する2時点の測光間隔に特に制限はなく、一般的には間隔が長い方がより高感度となる。前述の自動分析装置においては、測定対象の目的物質を含む試料溶液と、目的物質との結合パートナーを担持したラテックス粒子を含む溶液との混合直後から、最大1000秒までの任意の2時点における散乱光強度測定と吸光度測定の変化量を、それぞれ測定できるが、混合直後から300秒以内の2時点の散乱光強度の変化量と吸光度の変化量の両方をそれぞれ測定することにより、第一試液、第二試液を通じた一つの測定(一試料)あたりの総測定時間を10分以内とすることができ、市販されている各種自動分析装置の最大検体処理速度の利益を享受することができる。
本発明に用いられる吸光度測定の波長に特に制限はないが、散乱光強度の測定と同様に、用いられるラテックス粒子の体積平均粒子径aの1~10倍が好適である。より好適な範囲としては1.4~8倍である。1倍未満だと、高濃度検体の測定精度が大幅に低下することがある。また10倍より大きくなると最小検出感度能が低下してしまうことがある。また、本発明に用いられる吸光度測定の波長としては、前記の範囲内において1波長測定あるいは、散乱光強度測定に用いる波長と比較して短波長側の主波長と、長波長側の副波長とを組合せた2波長測定を利用することができ、後者の方がより正確で好ましい。吸光度の変化量を測定する2時点の測光間隔に特に制限はなく、一般的には間隔が長い方がより高感度となる。
本発明に用いられる光量(散乱光強度および吸光度)の変化量は、2時点間の差や比、単位時間あたりの換算値など、ラテックス粒子増強免疫凝集測定法に適用可能な算出法であれば特に制限はない。
本発明のラテックス粒子増強免疫凝集測定法においては、既知濃度の目的物質含有試料を用いて、散乱光強度測定、吸光度測定それぞれの検量線を個別に作成し、目的物質の低濃度域、つまり最小検出感度は高感度な散乱光強度測定の検量線、目的物質の高濃度域測定上限はダイナミックレンジの広い吸光度測定の検量線に基づき濃度を算出する。ダイナミックレンジが広い吸光度測定では、より広い濃度範囲で検量線を作成することができる。
検出変動係数比は低値標準物質の再現性測定におけるバラツキ度(変動係数)を吸光度測定値と散乱光測定値の比で導出したものとなる。
高濃度域測定上限とは測定可能な最大の目的物質量を意味する。本発明の方法の高濃度域測定上限は、目的物質濃度に比例した光量変化が検出できる範囲となる。必要な場合には、検体を適宜希釈することにより、適切な濃度とすることができる。
(調製例:単一粒子径によるCRP測定試薬の調製)
1.第2試液(R2):抗体結合ラテックス溶液の調製
抗CRPウサギポリクローナル抗体(特異抗体量(mg/mL)が抗体液中の総タンパク量(mg/mL)に対して17%含有される抗体液)をポリスチレンラテックス粒子に感作し、グリシン緩衝液中に分散浮遊し試薬を調製した。すなわち、試薬は、緩衝液(グリシン 170mM pH 6.0)中で抗体とポリスチレンラテックス粒子の規定量を混合し、室温で60分間十分に撹拌することにより感作を行い、その後、遠心操作により上清を除き、ウシ血清アルブミンを含むグリシン緩衝液によりポリスチレンラテックス粒子表面の抗体未感作部分のブロッキングを施し再び遠心操作により抗体感作ポリスチレンラテックス粒子を集め、グリシン緩衝液中にラテックス粒子を、ソニケーションを行って充分に分散浮遊させることにより調製し、第2試薬(抗体結合ラテックス溶液:R2)を得た。
200mMの塩化ナトリウム、1.0%のBSAを含む170mM グリシン緩衝液を調製し、第一試液とした。
測定用試料として、ヒトCRP精製抗原を正常ヒト血清で希釈して調製したCRP標準品を用いた。CRP標準品は、血漿蛋白国際標準品CRM470に準拠して値付けされたもので、0.25、0.5、1、2、4、8、16、32、48、67、100mg/dLを用意した。0mg/dLとして生理食塩液を使用した。
特開2013-64705号公報記載の自動分析装置を用いて一つの測定について散乱光強度と吸光度両方の測定をおこなった。散乱光強度測定の各条件は、照射波長700nm、散乱角度20°、および30°とし、吸光度測定の各条件は、主波長570nm、副波長800nmの2波長として測定した。CRPを含む試料1.5μLにR1 122μLを添加撹拌して37℃で約300秒間インキュベーション後、R2 122μLを添加撹拌し、37℃で約300秒間インキュベーションしている間の任意の2時点間の光量の差から散乱光強度ならびに吸光度の変化量を算出した。
CRPキャリブレーター(デンカ生研社製)を用いてスプライン演算した散乱光強度、吸光度それぞれに基づく検量線を用いて試料中のCRP濃度をそれぞれ算出した。なお検量線の濃度範囲は各測定条件下におけるダイナミックレンジに応じて都度選択した。
本測定では表1に示す様な粒子径、粒子濃度のラテックス粒子を使用した。また、検体量濃度は、0.62v%であった。
測定の精度管理に用いるCRPのコントロール血清(デンカ生研製)の低値側試料を1/20に生理食塩水で希釈したものを検体として吸光度、並びに散乱光強度それぞれを、各n=20測定した。得られたn=20の標準偏差から変動係数(CV)を測定方法別に求め、吸光度の変動係数(CVabs)を基準に、散乱光強度の変動係数(CVsc)の割合を求め、同値を検出変動係数比とした(式2)。検出変動係数比が1以下であれば、散乱光強度の変動係数が吸光度の変動係数よりも小さいことを表し、散乱光強度の利点である検出感度の向上が期待される指標となる。
実施例1~3、および比較例1~9で得られた結果が、CRP測定試薬に特有な結果であるかとの検証を目的に、異なる試薬項目で同様評価を行った。
ラテックス上に担持する結合パートナーを抗シスタチンC(Cys-C)ポリクローナル抗体に変更し、且つ表3に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様に第2試薬(R2)を作製し、測定を行った。得られた結果は表4に示す。検出変動係数比は1以下であり、粒子径、および粒子濃度共にCRP測定試薬中の評価(実施例1~3、および比較例1~9)で得られた範囲と同等であり、矛盾しないことを確認した。
ラテックス上に担持する結合パートナーを抗ミオグロビン(Mb)ポリクローナル抗体に変更し、且つ表3に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様に第2試薬(R2)を作製し、測定を行った。得られた結果は表4に示す。検出変動係数比は1以下であり、粒子径、および粒子濃度共にCRP測定試薬中の評価(実施例1~3、および比較例1~9)で得られた範囲と同等であり、矛盾しないことを確認した。
ラテックス上に担持する結合パートナーを抗イムノグロブリンE(IgE)モノクローナル抗体に変更し、且つ表3に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様に第2試薬(R2)を作製し、測定を行った。得られた結果は表4に示す。検出変動係数比は1以下であり、粒子径、および粒子濃度共にCRP測定試薬中の評価(実施例1~3、および比較例1~9)で得られた範囲と同等であり、矛盾しないことを確認した。
ラテックス上に担持する結合パートナーを抗ミエロペルオキシダーゼ(MPO)ポリクローナル抗体に変更し、且つ表3に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様に第2試薬(R2)を作製し、測定を行った。得られた結果は表4に示す。検出変動係数比は1以下であり、粒子径、および粒子濃度共にCRP測定試薬中の評価(実施例1~3、および比較例1~9)で得られた範囲と同等であり、矛盾しないことを確認した。
ラテックス上に担持する結合パートナーを抗CRPポリクローナル抗体にして、2種の異なる粒子径のラテックス粒子を用い、且つ表5に示す通りに各粒子濃度を変更した以外は、実施例1と同様に第2試薬(R2)を作製し、測定を行った。得られた結果は表6に示す。
実施例8~12、および比較例10~17で得られた結果が、CRP測定試薬に特有な結果であるかとの検証を目的に、異なる試薬項目で同様評価を行った。
ラテックス上に担持する結合パートナーを抗フェリチン(FER)ポリクローナル抗体に変更し、且つ表7に示す通りに変更した以外は、実施例9と同様に第2試薬(R2)を作製し、測定を行った。得られた結果は表8に示す。検出変動係数比は1以下であり、粒子径、および粒子濃度共にCRP測定試薬中の評価(実施例8~12、および比較例10~17)で得られた範囲と同等であり、矛盾しないことを確認した。
ラテックス上に担持する結合パートナーを抗β2-ミクログロブリン(BMG)ポリクローナル抗体に変更し、且つ表7に示す通りに変更した以外は、実施例9と同様に第2試薬(R2)を作製し、測定を行った。得られた結果は表8に示す。検出変動係数比は1以上であり、粒子径、および粒子濃度共にCRP測定試薬中の評価(実施例8~12、および比較例10~17)で得られた範囲と同等であり、矛盾しないことを確認した。
実施例9の試薬を基準に、表9に示す通りに検体濃度を変更した以外は、同様に第2試薬(R2)を作製し、測定を行った。ただし、比較例19では、散乱光測定を行わず、吸光度測定のみを行った。本評価では追加の評価項目として、以下を追加した。得られた結果は表10に示す。
高濃度域測定上限は、検量線を得るために測定する目的物質の最大濃度とした。
実施例14で得られた結果が、CRP測定試薬に特有な結果であるかとの検証を目的に、異なる試薬項目としてFER測定試薬で同様評価を行った。実施例13試薬を基準に、表9に示す通りに検体量を変更した以外は、同様に第2試薬(R2)を作製し、測定を行った。ただし、比較例20では、散乱光測定を行わず、吸光度測定のみを行った。得られた結果は表10に示す。
3 反応液
4 試薬
10 検体ディスク
11 ディスク本体
12 駆動部
15 検体カップ
20 反応ディスク
21 ディスク本体
22 駆動部
25 反応容器
28 恒温槽
30 試薬ディスク
31 ディスク本体
32 駆動部
35 試薬ボトル
38 試薬保冷庫
41 検体分注機構
42 試薬分注機構
43 撹拌部
44 吸光光度計
45 散乱光度計
46 洗浄部(槽)
50 分析制御部
70 記憶部
71 出力部
72 入力部
100 コンピュータ
101 インタフェース回路
Claims (7)
- 感作ラテックス粒子の浮遊液と目的物質とを反応させ、次いで、前記感作ラテックス粒子の凝集を、光学的変化量から測定することを含む、ラテックス凝集法による目的物質の測定方法であって、前記感作ラテックス粒子の感作前の体積平均粒子径が80nm~335nmであり、反応系中の前記感作ラテックス粒子の終濃度が0.005~0.170w/v%であり、前記感作ラテックス粒子の感作前の粒子径が80nm以下の粒子の反応系中の終濃度が0.09w/v%以下であり、前記光学的変化量が、吸光度変化量と散乱光変化量である、方法。
- 前記吸光度変化量及び前記散乱光変化量の測定を、前記感作ラテックス粒子の感作前の体積平均粒子径の1~10倍の範囲の波長の光を用いて行う、請求項1記載の方法。
- 前記吸光度変化量の測定波長は、500~900nmの範囲内で選択された2つの波長を用い、更に選ばれた2つの測定波長は主波長と、該主波長よりも長い副波長を用い、更に、前期散乱光変化量は500~900nmの範囲内で選択された1つの波長を用いる請求項1又は2記載の方法。
- 前記目的物質について、達成すべき測定値の下限値と上限値が規定により定められている場合、吸光度測定のみで該下限値を達成するために必要な最小の検体量濃度の0.7倍以下の検体量濃度で行う、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記散乱光変化量の測定における散乱角が10°~30°の範囲内で少なくとも1種の散乱が測定される、請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。
- 感作ラテックス粒子の浮遊液と前記目的物質とを反応させ、次いで、前記感作ラテックス粒子の凝集を、吸光度変化量と散乱光変化量から測定することを含む、ラテックス凝集法による目的物質の測定試薬であって、前記感作ラテックス粒子の感作前の体積平均粒子径が80nm~335nmであり、反応系中の前記感作ラテックス粒子の終濃度が0.005~0.10w/v%であり、前記感作ラテックス粒子の感作前の粒子径が80nm以下の粒子の反応系中の終濃度が0.09w/v%以下である、試薬。
- 感作前の前記感作ラテックス粒子の体積平均粒子径が前記吸光度変化量及び前記散乱光変化量の測定波長の1~1/10の範囲である、請求項6に記載の試薬。
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