JP2898264B2 - Method for labeling or detecting substances using luminescent aryl sulfonate cyanine dye - Google Patents
Method for labeling or detecting substances using luminescent aryl sulfonate cyanine dyeInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、発光アリールスル
ホネートシアニン染料を用いた物質の標識および検出に
関する。The present invention relates to labeling and detection of substances using luminescent aryl sulfonate cyanine dyes.
【0002】[0002]
【従来の技術】吸光特性を有するシアニンおよび関連染
料は写真フィルムに用いられてきた。斯かる染料は吸光
特性を必要とするが、ルミネッセンス(蛍光若しくは燐
光)特性を必要としない。これまでルミネッセンス特性
を有するシアニン染料は非常に限られた用途しかなかっ
た。斯かる用途に取分け蛋白のスルフヒドリル基を標識
することが含まれる。「スルフヒドリル試薬染料は筋形
質小網嚢(SR)からの迅速Ca2+解放を開始させる
(Sulfhydryl Reagent Dyes
Trigger the Rapid Release
of Ca2 from Sacoplasmic
Reticulum Vesicles(SR))」と
題する論文で、Salama G.Waggoner
A.S.Abramson J.は、ヨードアセチル基
を有するシアニン発色団がCa2+解放を開始させるべく
pH6.7で筋形質小網蛋白上のスルフヒドリル基と共
有結合を形成するのに用いられたことを報告している
(Biophysical Journal、47、4
56a(1985))。この論文はまた、蛍光染料が蛋
白の標識ないし単離に用いられたことを述べている。BACKGROUND OF THE INVENTION Cyanines and related dyes having light absorbing properties have been used in photographic films. Such dyes require light absorbing properties but do not require luminescent (fluorescent or phosphorescent) properties. Heretofore, cyanine dyes having luminescent properties have had very limited uses. Such uses include, among other things, labeling the sulfhydryl groups of the protein. "Sulfhydryl reagent dye initiates rapid Ca 2+ release from sarcoplasmic reticulum (SR) (Sulfhydryl Reagent Dyes)
Trigger the Rapid Release
of Ca 2 from Sacoplastic
Reticulum Vesicles (SR)) in a paper by Salama G. et al. Wagoner
A. S. Abramson J. et al. Report that a cyanine chromophore bearing an iodoacetyl group was used to form a covalent bond with a sulfhydryl group on muscle reticular protein at pH 6.7 to initiate Ca 2+ release ( Biophysical Journal, 47, 4
56a (1985)). The article also states that fluorescent dyes have been used for labeling or isolating proteins.
【0003】「レチニリデン結合箇所から離れたロドプ
シン分子領域での配座変化の力学(Kinetics
of Conformational Changes
in a Region of the Rhodo
psin MoleculeAway From th
e Retinylidene BindingSit
e)」と題する論文で、Waggoner A.S.、
JenkinsP.L.、Carpenter J.
P.およびGupta R.は、牛ロドプシンのF1領
域上のスルフヒドリル基が660nmで吸光度を有する
シアニン染料により共有標識されたことを報告している
〔Biophysical Journal、33、2
92a(1985)〕。ここでも、特に蛋白のスルフヒ
ドリル基を標識するのにシアニン染料を用いたことが報
告されているが、蛍光染料の使用については開示されて
いない。[0003] The dynamics of conformational changes in the rhodopsin molecular region remote from the retinylidene binding site (Kinetics
of Informational Changes
in a Region of the Rhodo
psin MolecularAway From th
e Retinylidene BindingSit
e) ", by Wagoner A. et al. S. ,
Jenkins P. et al. L. Carpenter J. et al.
P. And Gupta R.A. Report that a sulfhydryl group on the F1 region of bovine rhodopsin was covalently labeled with a cyanine dye having absorbance at 660 nm [Biophysical Journal, 33, 2].
92a (1985)]. Again, it is reported that a cyanine dye was used to label the sulfhydryl group of the protein, but the use of a fluorescent dye was not disclosed.
【0004】「細胞生物学における問題への蛍光フォト
ブリーチ技法の応用に関する国際ゼミ(Interna
tional Workshop on the Ap
plication of Fluorescence
photobleaching Technique
s to Problems in Cell Bio
logy)」と題する記事には蛋白質に複合され得しか
もスペクトルの濃赤領域で励起されうるシアニンタイプ
蛍光プローブに関するJacobson K.、Els
on E.、Koppel D.およびWebb W.
の論文が報告されている(Fed.Proc.42:7
2−79(1983))。"International seminar on the application of the fluorescence photobleach technique to problems in cell biology (Interna
Tional Workshop on the Ap
application of Fluorescence
photobleaching Technique
s to Problems in Cell Bio
An article entitled "Jacobson K. Logic" describes a cyanine-type fluorescent probe that can be conjugated to proteins and excited in the dark red region of the spectrum. , Els
on E. Koppel D .; And Webb W.
Has been reported (Fed. Proc. 42: 7).
2-79 (1983)).
【0005】上記三つの論文のいずれにも記述されてい
る唯一のシアニンプローブは特に蛋白質のスルフヒドリ
ル基に共有結合するものである。記述されている唯一の
特定シアニン化合物はヨードアセチル基を有するもの
で、該基はシアニン染料をスルフヒドリル基と共有反応
させる。上記記事はいずれもシアニン染料と蛋白質以外
の物質又はスルフヒドリル基以外の蛋白質上任意基との
共有反応を開示していない。The only cyanine probes described in any of the above three papers are those which covalently bind, especially to the sulfhydryl groups of proteins. The only specific cyanine compound described has an iodoacetyl group, which covalently reacts the cyanine dye with a sulfhydryl group. None of the above articles disclose a covalent reaction between a cyanine dye and a substance other than a protein or an arbitrary group on a protein other than a sulfhydryl group.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多くの
非蛋白質物質はスルフヒドリル基を有さず、また多くの
蛋白質は該基を蛍光探査に有用とする程十分には有して
いない。しかも、スルフヒドリル基(−SHSH−)は
空気の存在でジスルフィド(−S−S−)に容易に酸化
し、それによって蛍光プローブへの共有結合に受容され
なくなる。However, many non-proteinaceous materials do not have sulfhydryl groups, and many proteins do not have enough of these groups to be useful in fluorescence probing. Moreover, the sulfhydryl groups (-SHSH-) readily oxidize to disulfides (-SS-) in the presence of air, thereby rendering them unacceptable for covalent bonding to a fluorescent probe.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、以下の化合
物: シアニンAccording to the present invention, there are provided the following compounds:
【化5】 メロシアニンEmbedded image Merocyanine
【化6】 スチリルEmbedded image Styryl
【化7】 上記構造において、XおよびYはO,SおよびEmbedded image In the above structure, X and Y are O, S and
【化8】 よりなる群から選ばれ、mは1,2,3および4よりな
る群から選ばれる整数であり; R1,R2,R3,R4,R5,R6およびR7基は、
独立して、水素、イソチオシアネート、イソシアネー
ト、モノクロロトリアジン、ジクロロトリアジン、モノ
−ないしジ−ハロゲン置換ピリジン、モノ−ないしジ−
ハロゲン置換ジアジン、マレイミド、アジリジン、スル
ホニルハロゲン化物、酸ハロゲン化物、ヒドロキシスク
シンイミドエステル、ヒドロキシスルホスクシンイミド
エステル、イミドエステル、ヒドラジン、アジドニトロ
フェニル、アジド、3−(2−ピリジルジチオ)プロピ
オンアミド、グリオキサルおよびアルデヒドよりなる群
から選ばれるが、ただし前記R基の少なくとも1つは水
素ではなく; R8およびR9基は、独立して、アリールスルホニルま
たはアリールスルホネート基であり;そして 点線は、それぞれ、前記シアニン、メロシアニンおよび
スチリル染料を形成するのに必要な炭素原子を表す]よ
りなる群から選ばれる水溶性染料と、アミン、アルデヒ
ド、スルフヒドリル若しくはヒドロキシル基を含有する
成分との発光光安定性反応生成物を提供する。好ましく
は、前記成分は、蛋白、ペプチド、薬物、トキシン、代
謝産物、リンフォカイン、炭水化物、脂質、血液細胞、
バクテリア粒子、ウイルス粒子、抗原、ハプテン、重合
体粒子、ガラス表面材および重合体表面材よりなる群か
ら選ばれる。Embedded image M is an integer selected from the group consisting of 1 , 2 , 3 , and 4 ; R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 groups are:
Independently hydrogen, isothiocyanate, isocyanate, monochlorotriazine, dichlorotriazine, mono- or di-halogen substituted pyridine, mono- or di-
Halogen-substituted diazine, maleimide, aziridine, sulfonyl halide, acid halide, hydroxysuccinimide ester, hydroxysulfosuccinimide ester, imide ester, hydrazine, azidonitrophenyl, azide, 3- (2-pyridyldithio) propionamide, glyoxal and aldehyde Wherein at least one of the R groups is not hydrogen; the R 8 and R 9 groups are independently arylsulfonyl or arylsulfonate groups; Represents the carbon atom necessary to form a merocyanine and styryl dye]] and a component containing an amine, aldehyde, sulfhydryl or hydroxyl group. A photostable reaction product is provided. Preferably, the components are proteins, peptides, drugs, toxins, metabolites, lymphokines, carbohydrates, lipids, blood cells,
It is selected from the group consisting of bacterial particles, virus particles, antigens, haptens, polymer particles, glass surface materials and polymer surface materials.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】本発明に従えば、物質の蛍光ない
し燐光検出のために適当な反応条件下、蛋白質および他
物質上のスルフヒドリル基のみならずアミン(−NH
2 )およびヒドロキシ(OH)基その他アルデヒド(−
CHO)基の如き基と共有反応する置換基を有するシア
ニンおよび関連ポリメチン染料が開発された。本発明
は、従来法のヨードアセチルシアニン染料の使用および
その、スルフヒドリル基との特異反応性よりもかなりの
益をもたらす。アミンおよびヒドロキシ基はスルフヒド
リル基よりも蛋白ないし他の物質中で優勢であり、安定
である。それによって、特定蛋白有無の探査に蛍光シア
ニン染料を用いるとき、被探査蛋白に多くの染料分子が
結合しうるので、より強い蛍光ないし燐光の光度信号が
出される。しかも、アミンないしヒドロキシ基は、当然
スルフヒドリル、アミン若しくはヒドロキシ基を含まな
い重合体粒子の如き標識の所望される成分に、より容易
に付加される。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION According to the present invention, under appropriate reaction conditions for the fluorescence or phosphorescence detection of a substance, not only sulfhydryl groups on proteins and other substances but also amines (-NH
2 ) and hydroxy (OH) group and other aldehydes (-
Cyanine and related polymethine dyes having substituents that covalently react with groups such as the (CHO) group have been developed. The present invention provides significant benefits over the use of conventional iodoacetyl cyanine dyes and their specific reactivity with sulfhydryl groups. Amine and hydroxy groups are more prevalent and stable in proteins or other substances than sulfhydryl groups. Thus, when a fluorescent cyanine dye is used for the search for the presence or absence of a specific protein, a stronger fluorescent or phosphorescent luminous intensity signal is output because many dye molecules can bind to the target protein. Moreover, the amine or hydroxy group is naturally more easily added to the desired component of the label, such as a sulfhydryl, amine or hydroxy group free polymer particle.
【0009】本発明はまた、標識蛋白又は他物質の有無
ないし量が、該標識成分をクロマトグラフィー法で分離
後探査されうるように、アミン若しくはヒドロキシ基又
は他の反応基と共有反応する基を含む発光シアニン染料
を用いて混合物中の染料と反応しうるアミン若しくはヒ
ドロキシ基又は他の基を有する蛋白又は他の原料を標識
する方法に関する。先に引用せる文献に依れば、明らか
にスルフヒドリル基は、特に蛋白分子上のスルフヒドリ
ル基が非常に少なくまた或る場合該基が蛋白の機能で有
意な役割を果たす故に共有反応用に選定された。それ
故、著者が蛋白構造上のスルフヒドリル基の特定位置を
確認する試みは可能であった。また、上記文献で、スル
フヒドリル基は特定蛋白の構造変化を探査し或いは該変
化をもたらすプローブとして用いられた。斯くして、染
料による吸光の変化又は染料結合による解放カルシウム
イオンの変化を判断するために、プローブの結合場所を
知ることが必要であった。[0009] The present invention also provides a group covalently reactive with an amine or a hydroxyl group or another reactive group so that the presence or absence or amount of a labeled protein or other substance can be detected after the labeling component is separated by chromatography. The present invention relates to a method for labeling a protein or other raw material having an amine or a hydroxyl group or another group capable of reacting with a dye in a mixture using a luminescent cyanine dye containing the dye. According to the references cited earlier, apparently sulfhydryl groups are chosen for covalent reactions, especially because the sulfhydryl groups on protein molecules are very few and in some cases they play a significant role in the function of the protein. Was. Therefore, it was possible for the author to try to identify the specific position of the sulfhydryl group on the protein structure. Further, in the above-mentioned literature, the sulfhydryl group was used as a probe to probe a structural change of a specific protein or to cause the change. Thus, to determine the change in absorbance due to the dye or the change in free calcium ion due to dye binding, it was necessary to know where the probe was attached.
【0010】大部分の蛋白上のスルフヒドリル基は非常
に少ない故に、探査に十分な全ルミネッセンスをもたら
すのに該スルフヒドリル基数が十分でないことがある。
これとは対照的に、アミンないしヒドロキシ基数は蛋白
分子上に数において有意に多く且つ広く分散しているの
で分子上の多数箇所に蛍光プローブを結合させることが
でき、それによって蛋白検出が容易になるため吸光若し
くは蛍光変化の判断が排除される。Because the number of sulfhydryl groups on most proteins is so small, the number of sulfhydryl groups may not be sufficient to provide sufficient total luminescence for probing.
In contrast, the number of amines or hydroxy groups is significantly greater in number and widely dispersed on the protein molecule, allowing the fluorescent probe to bind to multiple locations on the molecule, thereby facilitating protein detection. Therefore, the determination of the change in absorbance or fluorescence is eliminated.
【0011】本発明は発光ポリメチンシアニンないし関
連ポリメチン染料による蛋白その他、核酸、DNA、薬
物、トキシン、血液細胞、微生物物質、粒子、プラスチ
ック若しくはガラス表面材、重合体膜等を含む物質の、
該物質上アミン若しくはヒドロキシ箇所での標識に関す
る。有利なことに、染料は、標識物質を含む水性ないし
他の媒体に可溶である。本発明は標識1段法に加えて標
識2段法に関する。標識2段法では、抗体の如き第一成
分を、該成分上の、アミン、ヒドロキシ、アルデヒド若
しくはスルフヒドリル箇所を含む箇所で標識しうる。標
識された成分は、抗体が特異な抗原の如き第二成分のプ
ローブとして用いられる。[0011] The present invention relates to the use of luminescent polymethine cyanine or related polymethine dyes for proteins and other substances, including nucleic acids, DNAs, drugs, toxins, blood cells, microbial substances, particles, plastic or glass surface materials, polymer membranes, etc.
It concerns labeling at the amine or hydroxy site on the material. Advantageously, the dye is soluble in aqueous or other media containing the label. The present invention relates to a two-stage labeling method in addition to a one-stage labeling method. In the two-step labeling method, a first component, such as an antibody, can be labeled at a location on the component that includes an amine, hydroxy, aldehyde, or sulfhydryl moiety. The labeled component is used as a probe for a second component such as an antigen specific for the antibody.
【0012】先に記した従来技術では、スルフヒドリル
基と共有反応するプローブを用いることにより、シアニ
ンプローブによる結合箇所の特異性が達成された。本発
明の2段法に従えば、第一段階でシアニンないし関連プ
ローブを抗体の如き第一成分上のアミン、アルデヒド、
スルフヒドリル、ヒドロキシ若しくは他の基と反応させ
ることができ、而して第二ないし染色段階で抗体は抗原
の如き第二成分での所望の特異性を達成しうる。この特
異性は抗体への抗原結合箇所により調べられる。In the prior art described above, the specificity of the binding site by the cyanine probe was achieved by using a probe that covalently reacts with the sulfhydryl group. According to the two-step method of the present invention, in the first step, a cyanine or related probe is added to an amine, aldehyde, or the like on the first component such as an antibody.
It can be reacted with sulfhydryl, hydroxy or other groups, so that in the second or staining step, the antibody can achieve the desired specificity with a second component, such as an antigen. This specificity is determined by the site of antigen binding to the antibody.
【0013】本発明はまた、ターゲット分子上のアミ
ン、ヒドロキシ、アルデヒド若しくはスルフヒドリル基
への共有結合を可能にする基を含む発光ポリメチンシア
ニンおよび関連化合物に関する。本発明は抗原のプロー
ブとなりうるこれら発光シアニン化合物で標識された単
一クローン抗体および他の成分に関する。ターゲットが
1種の細胞であるとき、本発明は、該細胞に結合する標
識抗体の量を測定するのに用いることができる。この測
定は、細胞のルミネッセンスの相対的明暗を調べること
によって実施しうる。[0013] The present invention also relates to luminescent polymethine cyanines and related compounds containing groups that allow covalent attachment to amine, hydroxy, aldehyde or sulfhydryl groups on the target molecule. The present invention relates to monoclonal antibodies and other components labeled with these luminescent cyanine compounds that can serve as antigen probes. When the target is a single cell, the present invention can be used to measure the amount of a labeled antibody that binds to the cell. This measurement can be performed by examining the relative brightness of the luminescence of the cells.
【0014】本発明は、系の特定蛋白若しくは他成分の
濃度を調べるのに用いることができる。もし、プローブ
と反応しうる蛋白上の反応基数が既知なら、分子当りの
蛍光を知ることができ、また系の分子濃度を系の全ルミ
ネッセンス強度によって調べることができる。The present invention can be used to determine the concentration of specific proteins or other components of the system. If the number of reactive groups on the protein that can react with the probe is known, the fluorescence per molecule can be known, and the molecular concentration of the system can be determined by the total luminescence intensity of the system.
【0015】本方法は、系の蛋白の混合物すべてを標識
し、次いで標識蛋白をクロマトグラフィーの如き任意手
段で分離することにより系の各種の蛋白ないし他の物質
を定量するのに用いることができる。次いで、分離せる
発光性の蛋白量を調べることができ、クロマトグラフィ
ー検出系で、標識物質上の染料位置を確認することがで
きる。The method can be used to quantitate various proteins or other substances in the system by labeling the entire mixture of proteins in the system and then separating the labeled proteins by any means such as chromatography. . Next, the amount of the luminescent protein to be separated can be examined, and the position of the dye on the labeling substance can be confirmed by a chromatography detection system.
【0016】本発明はまた、抗体により標識された種々
の細胞数を調べるのに使用しうる。この数の調査は系の
複数種の細胞を標識し次いで標識細胞を系外に分離する
ことにより実施しうる。また、標識細胞は系外の非標識
細胞からも分離することができる。The present invention can also be used to determine the number of various cells labeled with an antibody. A survey of this number can be performed by labeling multiple cells of the system and then separating the labeled cells out of the system. Labeled cells can also be separated from unlabeled cells outside the system.
【0017】本発明の別の具体化は、抗体の如き別異の
複数第一成分にして、各々が抗原の如き別異の第二成分
に特異な第一成分に夫々結合した複数の発光シアニン若
しくは関連染料を、抗原混合物中複数抗原の各々を同定
するのに用いられるマルチパラメーター方法を含む。こ
の具体化に従えば、各抗体は、他のプローブを標識する
のに用いられる染料とは別異の吸光およびルミネッセン
ス波長特性を有する染料で別個に標識される。次いで、
標識抗体はすべて、夫々特定の標識抗体により染色され
うる抗原の如き第二成分を含むと分析された生物学的調
製物に加えられる。未反応染料物質は、もしそれが分析
を妨げるなら、洗浄によって調製物から全て除去されう
る。生物学的調製物は次いで種々の励起波長に付され
る。用いられる各励起波長は特定の共役染料の励起波長
である。励起波長に相当する発光波長の光度を調べるの
にルミネッセンス顕微鏡又は、励起波長の光を選択し且
つルミネッセンスの波長を選定するフィルター若しくは
モノクロメーターを有するフローシトメター又は蛍光分
光光度計の如き他のルミネッセンス検出系が用いられ
る。特定の共役染料の発光波長に相当する波長でのルミ
ネッセンス強度は、染料が結合する抗体に結合した抗原
の量を示す。或る場合、各々が別異の波長で蛍光を発す
る混合物中の物質2種以上からのルミネッセンスを励起
するのに単一励起波長を用いることができ、その各蛍光
波長における個々の蛍光強度を検出することにより各標
識種の量を測定することができる。所望なら、吸光検出
法を用いることができる。本発明の2段法は、ルミネッ
センス若しくは吸光検出系で第一物質−染料複合物が方
向づけられる別の物質の有無を探査するのに染料と結合
した第一物質を用いる任意系に適用されうる。例えば、
染料はDNA若しくはRNA断片に結合して染料結合D
NA若しくはRNAフラグメントを形成し得、次いでそ
れは断片が相補的なDNA若しくはRNA主鎖に方向づ
けられる。同じ試験方法はDNAの相補的主鎖の有無を
探査するのに用いることができる。Another embodiment of the present invention is directed to a plurality of different luminescent cyanines, each of which is bound to a different first component, such as an antibody, each of which is bound to a first component specific to a different second component, such as an antigen. Or related dyes include multi-parameter methods used to identify each of a plurality of antigens in an antigen mixture. According to this embodiment, each antibody is separately labeled with a dye having a different absorbance and luminescence wavelength characteristic than the dye used to label the other probe. Then
All labeled antibodies are added to a biological preparation that has been analyzed to contain a second component, such as an antigen, each of which can be stained by the particular labeled antibody. Unreacted dye material can be entirely removed from the preparation by washing if it interferes with the analysis. The biological preparation is then subjected to various excitation wavelengths. Each excitation wavelength used is that of the particular conjugate dye. A luminescence microscope for examining the luminous intensity of the emission wavelength corresponding to the excitation wavelength, or other luminescence such as a flow cytometer or a fluorescence spectrophotometer having a filter or monochromator that selects the light of the excitation wavelength and selects the wavelength of the luminescence. A detection system is used. The luminescence intensity at a wavelength corresponding to the emission wavelength of a particular conjugate dye indicates the amount of antigen bound to the antibody to which the dye binds. In some cases, a single excitation wavelength can be used to excite luminescence from two or more substances in a mixture, each emitting fluorescence at a different wavelength, and detecting individual fluorescence intensities at each of the fluorescence wavelengths By doing so, the amount of each labeled species can be measured. If desired, absorbance detection can be used. The two-stage method of the present invention can be applied to any system that uses a first substance combined with a dye to probe for the presence of another substance to which the first substance-dye complex is directed in a luminescence or absorbance detection system. For example,
The dye binds to the DNA or RNA fragment to form a dye-bound D
An NA or RNA fragment may be formed, which is then directed to a DNA or RNA backbone where the fragment is complementary. The same test method can be used to probe for the complementary backbone of DNA.
【0018】本発明のシアニンおよび関連染料は特に、
広範囲の励起および発光波長を有する特定のシアニンお
よび関連染料が合成されうる故に、種々の励起および発
光波長の染料を必要とする成分混合物分析によく適合す
る。特定の励起および発光波長を有する特定のシアニン
および関連染料は、メチン基の数又はシアニン環構造を
変えることにより合成することができる。このようにし
て、レーザー例えばHeNe若しくはダイオードレーザ
ーの如き特定の励起光源に相当する特定励起波長を有す
る染料を合成することができる。The cyanine and related dyes of the present invention are, in particular,
Because specific cyanines and related dyes having a wide range of excitation and emission wavelengths can be synthesized, they are well suited for component mixture analysis requiring dyes of various excitation and emission wavelengths. Certain cyanines and related dyes having specific excitation and emission wavelengths can be synthesized by changing the number of methine groups or the cyanine ring structure. In this way, a dye having a specific excitation wavelength corresponding to a specific excitation light source, such as a laser, for example HeNe or a diode laser, can be synthesized.
【0019】本発明は、反応条件下発光性の高いまた吸
光度の高いシアニンおよび関連染料分子を蛋白、ペプチ
ド、炭水化物、核酸、誘導核酸、脂質、他の特定の生物
学的分子、生物学的細胞上のアミン、ヒドロキシ、アル
デヒド、スルフヒドリル若しくは他の基並びに可溶性重
合体、重合体粒子、重合体表面材、重合体膜、ガラス表
面材および他の粒子ないし表面材の如き非生物学的物質
に共有反応させることに関する。ルミネッセンスには高
感度の光学的技法が包含されるので、標識が非常に低い
量で存在するときでさえ染料「標識」の有無を探査定量
することができ、かくして染料標識試薬を用いて標識さ
れた物質の量を測定することができる。最も有用な染料
は吸光度が高く(ε=70,000〜250,000l
b/モルcm又はそれ以上)、非常に発光性であり、少
なくとも5〜80%以上の量子収量を有する。該量は染
料そのものに当てはまり、また標識物質に結合した染料
にも当てはまる。The present invention provides a method for converting cyanine and related dye molecules which are highly luminescent and have high absorbance under reaction conditions into proteins, peptides, carbohydrates, nucleic acids, derived nucleic acids, lipids, other specific biological molecules, and biological cells. Shared with non-biological substances such as amines, hydroxy, aldehydes, sulfhydryls or other groups above and soluble polymers, polymer particles, polymer facings, polymer membranes, glass facings and other particles or facings Related to reacting. Because luminescence involves sensitive optical techniques, the presence or absence of a dye `` label '' can be probed and quantified even when the label is present in very low amounts, and thus labeled using a dye-labeling reagent. Can determine the amount of the substance. The most useful dyes have high absorbance (ε = 70,000-250,000 l)
b / mol cm or more), is very luminescent and has a quantum yield of at least 5 to 80% or more. The amount applies to the dye itself and also to the dye bound to the label.
【0020】斯かるカラー標識試薬の重要な適用は発光
性単一クローン抗体の産生である。単一クローン抗体
は、特定の化学的箇所又は細胞表面上若しくは細胞内
「マーカー」に非常に堅く且つ特異的に結合する蛋白分
子である。それ故、これら抗体は、特定細胞種(例えば
HLA、T細胞、バクテリアおよびウイルス等)および
異常細胞を同定するのに莫大な研究と臨床適用とを有す
る。従来、細胞に結合した抗体は種々の方法による抗体
の標識によって計量されており、そして標識は放射性標
識(ラジオイムノアッセイ)、酵素(ELISA技法)
又は蛍光染料(通常フルオレセイン、ロダミン、Tex
as Red(登録商標)若しくは紅藻素)によって遂
行されてきた。臨床的抗体試薬のほとんどの製造業者な
いしユーザーは放射性トレーサーの使用に伴う問題の排
除を望んでおり、そのためルミネッセンスが最も有望な
代替法の一つと考えられている。実際、多くの業者は今
日、単一クローン抗体で標識されたフルオレセイン、T
exas Red(登録商標)、ロダミンおよび紅藻素
を市場に出している。An important application of such color labeling reagents is in the production of luminescent monoclonal antibodies. Monoclonal antibodies are protein molecules that bind very tightly and specifically to specific chemical sites or "markers" on or in the cell surface. Therefore, these antibodies have enormous research and clinical applications in identifying specific cell types (eg, HLA, T cells, bacteria and viruses, etc.) and abnormal cells. Conventionally, antibody bound to cells has been quantified by labeling the antibody by various methods, and the label can be a radioactive label (radioimmunoassay), an enzyme (ELISA technique).
Or a fluorescent dye (usually fluorescein, rhodamine, Tex
as Red (registered trademark) or red algae). Most manufacturers or users of clinical antibody reagents want to eliminate the problems associated with using radioactive tracers, so luminescence is considered one of the most promising alternatives. In fact, many vendors today offer fluorescein, T-labeled with monoclonal antibodies.
exas Red®, Lodamine and Red Algain are marketed.
【0021】近年、細胞上の蛍光抗体を検出する光学的
/電子工学的装置は複雑さを増している。例えば、フロ
ー血球計算法を用いて個々の細胞上の蛍光抗体量を、細
胞5,000個/秒までの割合で測定することができ、
また顕微鏡および溶液蛍光技法も進歩している。これら
装置は、スペクトルのUV、可視および近IR領域の多
くの波長で蛍光を励起することができる。今日受容され
る有用な蛍光標識試薬のほとんどは400〜580nm
スペクトル領域で励起しうる。例外は、蛋白に共有結合
し得且つ若干長い波長で励起しうる。海洋性生物から単
離されたいくつかのフィコビリプロテインタイプ顔料で
ある。それ故、今日市販されている装置で分析される生
物学的ないし非生物学的物質の標識で新たな標識試薬が
有効となることが必要な580〜約900nm範囲の大
スペクトル窓がある。このスペクトル領域で励起しうる
新しい試薬は、種々の特異性を有する抗体が各々別異の
着色蛍光染料で標識しうる故に細胞上マーカーのマルチ
カラールミネッセンス分析の実施を可能にする。斯くし
て、分析される各細胞に関し同時にいくつかのマーカー
の有無を調べることができる。In recent years, optical / electronic equipment for detecting fluorescent antibodies on cells has become increasingly complex. For example, flow cytometry can be used to measure the amount of fluorescent antibody on individual cells at a rate of up to 5,000 cells / second,
Microscopy and solution fluorescence techniques have also advanced. These devices can excite fluorescence at many wavelengths in the UV, visible and near IR regions of the spectrum. Most of the useful fluorescent labeling reagents accepted today are 400-580 nm
Can be excited in the spectral region. The exception is that they can be covalently attached to proteins and can be excited at slightly longer wavelengths. Some phycobiliprotein-type pigments isolated from marine organisms. Therefore, there is a large spectral window in the 580 to about 900 nm range where new labeling reagents need to be effective at labeling biological or non-biological materials that are analyzed on instruments commercially available today. New reagents that can be excited in this region of the spectrum allow for the performance of multicolor luminescence analysis of markers on cells since antibodies with different specificities can each be labeled with different colored fluorescent dyes. In this way, the presence or absence of several markers can be checked simultaneously for each cell analyzed.
【0022】本発明はまた、生物学的ないし非生物学的
物質に共有結合しうる発光(蛍光若しくは燐光)シアニ
ン、メロシアニンおよびスチリル染料そのものに関す
る。メロシアニンおよびスチリル染料は本発明のための
シアニン染料に関連すると認められる。新しい標識試薬
そのものは、特にそれが標識成分に結合しているとき初
めに定義せる波長の光例えば450〜900nmスペク
トル範囲の波長の光で励起しうる。細胞のバックグラウ
ンド蛍光はより低い波長で概ね生じる。それ故、標識試
薬はバックグラウンド蛍光とは区別される。特に有利な
のは633nmの光を吸収する誘導体である。何故な
ら、該誘導体は、安価で、強く、安定で、寿命の長いH
eNeレーザー給源により励起されうるからである。次
いで、標識成分により蛍光ないし燐光放出される、二番
目に定義した波長の光が検出されうる。蛍光若しくは燐
光は一般に励起光より長い波長を有する。検出段階は、
励起波長の散乱光を吸収するための、また検体とともに
用いられる特定の染料標識に相当するルミネッセンスの
対応波長を通過させるためのフィルターを有するルミネ
ッセンス顕微鏡を用いることができる。斯かる光学顕微
鏡については米国特許第4,621,911号に記述さ
れている。The present invention also relates to luminescent (fluorescent or phosphorescent) cyanine, merocyanine and styryl dyes which can be covalently bound to biological or non-biological substances. Merocyanine and styryl dyes are recognized as being related to the cyanine dyes for the present invention. The new labeling reagent itself can be excited with light of a wavelength initially defined, particularly when it is bound to a labeling component, for example light in the wavelength range of 450-900 nm. Background fluorescence of the cells generally occurs at lower wavelengths. Therefore, the labeling reagent is distinguished from the background fluorescence. Particularly advantageous are derivatives that absorb light at 633 nm. Because the derivatives are inexpensive, strong, stable, and long-lived H
This is because it can be excited by an eNe laser source. The light of the second defined wavelength, which is fluorescent or phosphorescent emitted by the labeling component, can then be detected. Fluorescence or phosphorescence generally has a longer wavelength than the excitation light. The detection stage is
A luminescence microscope having a filter for absorbing the scattered light of the excitation wavelength and for passing the corresponding wavelength of luminescence corresponding to the specific dye label used with the specimen can be used. Such an optical microscope is described in U.S. Pat. No. 4,621,911.
【0023】シアニンおよび関連染料がすべて発光性と
いうわけではない。しかしながら、本発明の染料には、
発光性であるシアニンおよび関連染料が含まれる。それ
らは比較的安定性であり、多くは反応溶液好ましくは水
溶液に可溶である。結合染料そのものは、特にそれが標
識成分に結合しているとき少なくとも50,000好ま
しくは100,000l/モルcmの分子吸光係数
(ε)を有する。吸光係数は分子が光を吸収する能力の
尺度である。本発明の結合染料は少なくとも2%好まし
くは少なくとも10%の量子収量を有する。加えて、本
発明の結合染料は400〜900nm好ましくは600
〜900nmスペクトル範囲の光を吸収し且つ発生す
る。Not all cyanines and related dyes are luminescent. However, the dyes of the present invention include
Includes cyanines and related dyes that are luminescent. They are relatively stable and are often soluble in the reaction solution, preferably an aqueous solution. The binding dye itself has a molecular extinction coefficient (ε) of at least 50,000, preferably 100,000 l / mol cm, especially when it is attached to a labeling component. The extinction coefficient is a measure of the ability of a molecule to absorb light. The binding dyes of the present invention have a quantum yield of at least 2%, preferably at least 10%. In addition, the binding dyes of the present invention have a wavelength of 400 to 900 nm, preferably 600 to 900 nm.
Absorbs and generates light in the 900900 nm spectral range.
【0024】アリールスルホン化染料 本明細書に記載の如きアリールスルホネートないしアリ
ールスルホン酸置換染料が、アリールスルホネートない
しアリールスルホン酸基のない類似染料に比べ本質的に
蛍光が強く、改良された光安定性および水溶性を有する
と分かった。用語アリールスルホネートないしアリール
スルホン酸基を本明細書で用いるとき、それは、単一環
芳香族構造又はナフタレン構造の如き融合環構造を含む
芳香族環構造に結合した互換可能なアリールスルホン酸
基若しくはアリールスルホネート基を意味する。単一環
芳香族構造若しくは融合環芳香族構造はポリメチン、シ
アニン、メロシアニン若しくはスチリルタイプ染料中に
存在しうる。 Arylsulfonated Dyes The arylsulfonate or arylsulfonate-substituted dyes as described herein are inherently more fluorescent and have improved photostability than analogous dyes without arylsulfonate or arylsulfonate groups. And water-soluble. As used herein, the term arylsulfonate or arylsulfonate group refers to an interchangeable arylsulfonate or arylsulfonate group attached to a single ring aromatic structure or an aromatic ring structure including a fused ring structure such as a naphthalene structure. Means a group. Single ring or fused ring aromatic structures can be present in polymethine, cyanine, merocyanine or styryl type dyes.
【0025】通常シアニン染料を含む同一平面分子構造
を有する多くの染料は、特に、緩衝液ないし生理的食塩
水における如く無機塩も亦存在するとき水溶液中で二量
体ないしそれ以上の結合体を形成しやすい。これらの結
合体は通常単量体吸収の短波長側にシフトした吸収バン
ドを有し、概ね非常に弱い蛍光種である。水溶液でのシ
アニン染料の結合体易形成傾向は特に写真工業で周知で
ある〔West W.& Pierce S.、J.P
hys.Chem.,69;1894(1965);S
turmer D.M.、Spec.Top in H
eterocyclic Chemistry,30
(1974)〕。Many dyes having a coplanar molecular structure, including cyanine dyes, usually have dimeric or higher conjugates in aqueous solution, especially when inorganic salts are also present, such as in buffers or saline. Easy to form. These conjugates usually have an absorption band shifted to the short wavelength side of monomer absorption, and are generally very weak fluorescent species. The tendency of cyanine dyes to form conjugates in aqueous solutions is particularly well known in the photographic industry [West W. et al. & Pierce S. J. P
hys. Chem . , 69; 1894 (1965); S
turmer D. M. Spec. Top in H
eterocyclic Chemistry , 30
(1974)].
【0026】多くの染料分子特にシアニン染料分子は水
溶液中結合体を形成しやすい。然るに、アリールスルホ
ネート染料はこれらの結合体形成傾向を最低限で有する
と分かった。アリールスルホネート染料を蛍光標識試薬
の形成に用いるとき、それは、蛋白又は抗体の如き他の
分子に高い表面密度で結合する場合結合体形成傾向が低
下する。塩溶液(例 150mM塩化ナトリウム)中特
定染料分子が結合体を形成する傾向は、同じ染料分子が
蛋白の表面上で結合体を形成する傾向の尺度として採用
されうる。それ故、染料分子が水性塩溶液中結合体を形
成する傾向が最低限であることが望ましい。第2図に示
すデーターを用いて、特定のアリールスルホネート化染
料が水性塩溶液中高濃度でさえ結合体を形成する傾向が
低いことを例示することができる。Many dye molecules, especially cyanine dye molecules, tend to form conjugates in aqueous solution. Thus, aryl sulfonate dyes have been found to have a minimal tendency to form these conjugates. When an arylsulfonate dye is used in forming a fluorescent labeling reagent, it has a reduced tendency to form conjugates when it binds to other molecules, such as proteins or antibodies, at a high surface density. The tendency of a particular dye molecule to form a conjugate in a salt solution (eg, 150 mM sodium chloride) can be taken as a measure of the tendency of the same dye molecule to form a conjugate on the surface of a protein. It is therefore desirable that the dye molecules have a minimal tendency to form conjugates in aqueous salt solutions. The data shown in FIG. 2 can be used to illustrate that certain arylsulfonated dyes have a low tendency to form conjugates even at high concentrations in aqueous salt solutions.
【0027】第1図は、水性緩衝液に溶解せる典型的シ
アニン染料の単量体吸収スペクトルおよび二量体吸収ス
ペクトルを示す。これらのスペクトルを生じさせるのに
用いられる染料N,N’−ジ−スルホブチルインドジカ
ルボシアニンはアリールスルホネート基を有さず、ミリ
モル範囲未満の濃度でさえ二量体を容易に形成する。二
量体スペクトルは濃度の異なる染料スペクトルから算定
された(West &Pearce、1965の方法参
照)。燐酸塩緩衝剤入り食塩溶液中3ミリモルの濃度で
は、単量体および二量体バンドの吸収はほぼ等しかっ
た。FIG. 1 shows a monomer absorption spectrum and a dimer absorption spectrum of a typical cyanine dye dissolved in an aqueous buffer. The dye N, N'-di-sulfobutylindodicarbocyanine used to generate these spectra has no arylsulfonate groups and readily forms dimers even at concentrations below the millimolar range. The dimer spectrum was calculated from the dye spectra at different concentrations (see the method of West & Pearce, 1965). At a concentration of 3 mmol in saline solution with phosphate buffer, the absorption of the monomer and dimer bands was almost equal.
【0028】改善されたスルホインドジカルボシアニン
N,N’−ジエチルインドジカルボシアニン−5,5’
−ジスルホン酸のスペクトルを第2図に示す。この染料
は濃度10ミリモルまでの食塩溶液中結合体の兆候を何
ら示さなかった。Improved sulfoindodicarbocyanine N, N'-diethylindodicarbocyanine-5,5 '
FIG. 2 shows the spectrum of disulfonic acid. This dye showed no sign of conjugate in saline solution up to a concentration of 10 mM.
【0029】特定の反応染料が抗体の如き蛋白に定義さ
れた反応条件で結合する効率を測定することは常法であ
る。試験染料はN,N’−ジカルボキシペンチルインド
ジカルボシアニン−5,5’−ジスルホン酸のビス−N
−ヒドロキシスクシンイミドであった。第3図は、この
スルホシアニン染料活性エステルがpH9.2の炭酸塩
緩衝液中で羊免疫グロブリンと効率よく反応し、反応溶
液中相対的染料ないし抗体濃度に依って1未満〜20以
上の範囲にわたる染料:抗体モル比を有する共有標識抗
体分子を形成することを例示する。データーに最小2乗
法を適用して得た勾配は、斯かる条件下この染料の標識
効率が約80%であることを示している。同様の調査
で、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)が
約20%の効率を以て反応した。It is common practice to measure the efficiency with which a particular reactive dye binds to a protein, such as an antibody, under defined reaction conditions. The test dye was bis-N-N, N'-dicarboxypentylindodicarbocyanine-5,5'-disulfonic acid.
-Hydroxysuccinimide. FIG. 3 shows that the sulfocyanine dye active ester efficiently reacts with sheep immunoglobulin in a pH 9.2 carbonate buffer, and ranges from less than 1 to more than 20 depending on the relative dye or antibody concentration in the reaction solution. Illustrating the formation of covalently labeled antibody molecules having a dye: antibody molar ratio over a range. The slope obtained by applying the least squares method to the data indicates that the labeling efficiency of this dye under such conditions is about 80%. In a similar study, fluorescein isothiocyanate (FITC) reacted with an efficiency of about 20%.
【0030】新規なスルホインドジカルボシアニン染料
の活性エステルの反応性は羊免疫グロブリン(IgG)
を標識することによって調べられた。蛋白(4mg/m
l)を0.1モル炭酸塩緩衝液(pH9.2)に溶かし
た。無水ジメチルホルムアミドに溶解せる反応性染料の
アリコートを蛋白試料に加えて初期の染料:蛋白モル比
を得た。30分後、ゲル透過クロマトグラフィー(Se
phadex G−50)により羊結合染料から蛋白を
分離した。得られた染料:蛋白モル比を分光光度計で調
べ、これを第3図に示す。The reactivity of the active esters of the novel sulfoindodicarbocyanine dyes was determined by using sheep immunoglobulin (IgG).
Was determined by labeling. Protein (4mg / m
l) was dissolved in 0.1 molar carbonate buffer (pH 9.2). An aliquot of the reactive dye dissolved in anhydrous dimethylformamide was added to the protein sample to obtain an initial dye: protein molar ratio. After 30 minutes, gel permeation chromatography (Se
The protein was separated from the sheep-bound dye by Phadex G-50). The resulting dye: protein molar ratio was determined with a spectrophotometer and is shown in FIG.
【0031】低い染料:蛋白比において、標識蛋白の吸
収スペクトルは、遊離単量体染料のスペクトルと密接に
対応するバンドを示す。高度標識され(染料:蛋白比の
高い)或は、水性溶液中凝集傾向の高い染料で標識され
た抗体分子は往々、水性溶液中単量体染料吸収バンドよ
りも短波長で現われる新しい吸収ピークを有することが
見出されている。新しい吸収ピークの波長はしばしば、
染料の二量体吸収スペクトル特性を示す領域に入る(第
1図参照)。At low dye: protein ratios, the absorption spectrum of the labeled protein shows a band that closely corresponds to that of the free monomer dye. Antibody molecules that are highly labeled (high dye: protein ratio) or labeled with a dye that has a high tendency to aggregate in aqueous solutions often have new absorption peaks appearing at shorter wavelengths than the monomeric dye absorption bands in aqueous solutions. Has been found to have. The wavelength of the new absorption peak is often
It enters the region showing the dimer absorption spectrum characteristics of the dye (see FIG. 1).
【0032】抗体の標識度が高いほど短波長:長波長吸
収ピーク比は高い。この、より短い波長吸収ピークは第
4図中約590nmで見ることができる。第4図中、よ
り長い波長(645nm)ピークは、抗体に結合した単
量体染料分子による。第4図の抗体吸収スペクトルをも
たらすのに用いた標識試薬N,N’−ジカルボブチルイ
ンドジカルボシアニン−5,5’−酢酸のビス−N−ヒ
ドロキシスクシンイミドエステルはアリールスルホネー
ト基を有さず、水性塩溶液中でまた、それが反応した抗
体上で二量体を容易に形成する。重要なこととして、こ
れら抗体の蛍光励起スペクトルは、短波長ピークでの標
識抗体の励起が、長波長ピークで励起する程多くは蛍光
を比例的に生成しないことを示す。この考察は、短波長
吸収ピークが抗体分子上の非蛍光二量体ないし結合体の
形成によるという概念と調和する。The higher the degree of labeling of the antibody, the higher the short wavelength: long wavelength absorption peak ratio. This shorter wavelength absorption peak can be seen at about 590 nm in FIG. In FIG. 4, the longer wavelength (645 nm) peak is due to the monomer dye molecules bound to the antibody. The labeling reagent N, N'-dicarbobutylindodicarbocyanine-5,5'-acetic acid bis-N-hydroxysuccinimide ester used to produce the antibody absorption spectrum of FIG. 4 has no arylsulfonate group. In aqueous salt solutions, it also readily forms dimers on the reacted antibody. Importantly, the fluorescence excitation spectra of these antibodies indicate that excitation of the labeled antibody at the short wavelength peak does not produce fluorescence proportionally as much as at the long wavelength peak. This consideration is consistent with the notion that the short wavelength absorption peak is due to the formation of a non-fluorescent dimer or conjugate on the antibody molecule.
【0033】本発明者等は、第3図のデーターを得るの
に使用したアリールスルホネートシアニン染料が、二量
体の特徴的吸収波長におけるはるかにより小さな吸収ピ
ーク(第5図参照)によって判断される如く抗体分子上
で容易には結合しないことを見出した。これは、抗体お
よび他の「非結合性」標識試薬が蛍光のより強い標識蛋
白を産生すべきなので重要である。実際、アリールスル
ホシアニンは平均染料/抗体比が比較的高いときでさえ
鮮明な蛍光抗体を産生する(第6図参照)。We have found that the arylsulfonate cyanine dye used to obtain the data of FIG. 3 is judged by a much smaller absorption peak at the characteristic absorption wavelength of the dimer (see FIG. 5). And did not readily bind on the antibody molecule. This is important because antibodies and other "non-binding" labeling reagents should produce more fluorescently labeled proteins. In fact, arylsulfocyanines produce sharp fluorescent antibodies even when the average dye / antibody ratio is relatively high (see FIG. 6).
【0034】第4図にカルボキシインドジカルボシアニ
ン染料で標識された羊免疫グロブリンを示す。第5図
は、新規なスルホインドジカルボシアニン染料と結合し
た蛋白を示す。前者の試料において増加した二量体の存
在(第1図参照)は明らかである。両調製物で染料:蛋
白モル比はほぼ同じであるけれども、第5図に示す蛋白
は第4図に示す試料よりも蛍光が強かった。FIG. 4 shows sheep immunoglobulin labeled with a carboxyindodicarbocyanine dye. FIG. 5 shows a protein conjugated with a novel sulfoindodicarbocyanine dye. The presence of increased dimers in the former sample (see FIG. 1) is evident. Although the dye: protein molar ratio was approximately the same for both preparations, the protein shown in FIG. 5 was more fluorescent than the sample shown in FIG.
【0035】蛍光染料で標識された鮮明な蛍光性抗体又
は他の蛋白を有するには、蛋白上染料分子当りの平均量
子収量ができるだけ高いことが重要である。一般に、蛋
白上染料分子の表面密度が高くなる(すなわち染料/蛋
白比が増加する)につれ、染料の平均量子収量が低下す
る。この効果は時折、標識度の高い蛋白の表面上染料相
互作用の結果として生じるケンチングに起因してきた。
確かに、蛋白表面上非蛍光二量体の形成はこのケンチン
グに寄与しうる。第6図は、染料/蛋白比が高くなるに
つれアリールスルホシアニン染料の平均量子収量が緩徐
に低下することを示している(菱形印を繋ぐ曲線)。こ
れとは対照的に、丸印を繋ぐ曲線は、染料/蛋白比が高
くなるにつれ非アリールスルホシアニン染料(N,N’
−ジ−スルホブチルインドジカルボシアニン−5−イソ
チオシアネート)の結合に関する平均量子収量の非常に
迅速な低下があることを示している。それ故、第6図に
例示されるスルホシアニン染料は、他の染料に比較し
て、特に抗体分子当り染料分子1〜10個の標識範囲で
より鮮明な蛍光抗体を産生する。In order to have a clear fluorescent antibody or other protein labeled with a fluorescent dye, it is important that the average quantum yield per dye molecule on the protein is as high as possible. In general, as the surface density of dye molecules on protein increases (ie, the dye / protein ratio increases), the average quantum yield of the dye decreases. This effect has sometimes been attributed to quenching resulting from dye interactions on the surface of highly labeled proteins.
Indeed, the formation of non-fluorescent dimers on the protein surface can contribute to this quenching. FIG. 6 shows that the average quantum yield of arylsulfocyanine dyes decreases slowly with increasing dye / protein ratio (curve connecting diamonds). In contrast, the curve connecting the circles shows that as the dye / protein ratio increases, the non-arylsulfocyanine dyes (N, N ′)
-Di-sulfobutylindodicarbocyanine-5-isothiocyanate), indicating a very rapid reduction in the average quantum yield. Therefore, the sulfocyanine dyes illustrated in FIG. 6 produce sharper fluorescent antibodies than other dyes, especially in the labeling range of 1-10 dye molecules per antibody molecule.
【0036】標識蛋白上の個々の染料分子の平均蛍光量
子収量はこれら生物分子から得られる蛍光信号の尺度で
ある。燐酸塩緩衝剤入り食塩溶液中の新規なスルホイン
ドジカルボシアニン染料で標識された羊免疫グロブリン
(IgG)からのデーターは第6図の菱形印を繋いだ曲
線で示される。第6図の丸印を繋いだ曲線は、比較のた
めインドジカルボシアニン−イソチオシアネート反応性
染料で標識した蛋白を示す。第6図で、染料/蛋白比0
での量子収量は緩衝液中反応性染料(遊離染料)のメチ
ルアミン付加物に関する値を示す。The average fluorescence quantum yield of individual dye molecules on a labeled protein is a measure of the fluorescence signal obtained from these biomolecules. Data from sheep immunoglobulin (IgG) labeled with the novel sulfoindodicarbocyanine dye in phosphate buffered saline solution is shown in FIG. 6 by the curve connecting the diamonds. The curve connecting the circles in FIG. 6 shows the protein labeled with the indodicarbocyanine-isothiocyanate reactive dye for comparison. In FIG. 6, the dye / protein ratio is 0.
The quantum yields in indicate the values for the methylamine adduct of the reactive dye (free dye) in the buffer.
【0037】バックグラウンド方法 発光プローブは、分子および細胞を分析分離しまた他物
質を検出定量するのに有用な試薬である。非常に少ない
数の発光分子が最適環境下で検出することができる。B
arakとWebbは、SITカメラを用いて細胞のL
DL受理に関連した50個未満の蛍光脂質類似物を可視
化した(J.Cell Biol.90:595−60
4(1981)〕。粒子若しくは特定細胞に関連した1
0,000個未満のフルオレセイン分子の検出にフロー
血球計算法を用いることができる〔Muirhead、
HoranおよびPoste、Bio/Technol
ogy 3:337−356(1985)〕。蛍光プロ
ーブ応用のいくつかの特定例は、(1)蛍光フロー血球
計算法、蛍光賦活細胞分類および蛍光鏡検法という技法
による細胞混合物中の細胞の部分母集団の同定および分
離、(2)蛍光免疫アッセイの技法で別の種に結合する
物質(例えば抗原−抗体反応物)の濃度測定および
(3)蛍光染色の技法によるゲルおよび他の不溶性担体
中の物質のローカリゼイションである。これらの技法に
ついては、Herzenberg等、「細胞免疫学(C
ellular Immunology)」、第3版、
第22章;Blackwell Scientific
Publications、1978(蛍光賦活細胞
分類)およびGoldman、「蛍光抗体法(Fluo
rescence Antibody Method
s)」、ニューヨーク所在Academic Pres
s、1968(蛍光鏡検法および蛍光染色(fluor
escence microscopy and fl
uorescencestaining))並びに A
pplications of Fluorescen
ce in the Biomedical Scie
nces、編集Taior等、Alan Liss I
nc.、1986に記載されている。 Background Methods Luminescent probes are useful reagents for analyzing and separating molecules and cells and for detecting and quantifying other substances. A very small number of luminescent molecules can be detected under optimal circumstances. B
arak and Webb use the SIT camera to determine L
Less than 50 fluorescent lipid analogs associated with DL acceptance were visualized (J. Cell Biol. 90: 595-60).
4 (1981)]. 1 related to particles or specific cells
Flow cytometry can be used to detect less than 0000 fluorescein molecules [Muirhead,
Horan and Poste, Bio / Technol
ogy 3: 337-356 (1985)]. Some specific examples of fluorescent probe applications include (1) the identification and separation of subpopulations of cells in a cell mixture by the techniques of fluorescence flow cytometry, fluorescence activated cell sorting and fluorescence microscopy, (2) fluorescence The determination of the concentration of a substance (eg, an antigen-antibody reactant) that binds to another species in an immunoassay technique and (3) localization of the substance in gels and other insoluble carriers by the technique of fluorescent staining. For a description of these techniques, see Herzenberg et al., Cell Immunology (C
Cellular Immunology), 3rd edition,
Chapter 22; Blackwell Scientific
Publications, 1978 (fluorescence-activated cell classification) and Goldman, "Fluorescent antibody method (Fluo
Rescue Antibody Method
s) ", Academic Pres, New York
s, 1968 (fluorescence microscopy and fluorescent staining (fluor
esence microscopy and fl
ouresencestaining)) and A
applications of Fluorescen
ce in the Biomedical Scie
nces, Editing Taior, etc., Alan Lis I
nc. , 1986.
【0038】上記目的に蛍光を用いるとき、蛍光物質の
選定に多くの制約がある。一つの制約は蛍光物質の吸収
および放出特性である。なぜなら、多くのリガンド、受
容体および、検体例えば血液、尿素、脳脊髄液中の物質
は蛍光を発し、蛍光標識の蛍光の正確な測定を干渉する
からである。この現象はオートフルオレッセンス又はバ
ックグラウンド蛍光と呼ばれる。別の考慮すべき点は、
蛍光物質の、リガンドおよび受容体並びに他の生物学的
ないし非生物学的物質への結合能力と斯かる蛍光物質に
対する結合の効果である。多くの状況で、別の分子への
結合は蛍光物質の蛍光特性における実質的変化をもたら
し得、或る場合蛍光物質の量子効率を実質的に損ない或
いは低下させる。蛍光物質との結合が、標識分子の機能
を不活性にすることも可能である。三つ目の考慮すべき
点は、鋭敏検出の場合高くあるべき蛍光物質の量子効率
である。四つ目の考慮すべき点は、できるだけ大きくあ
るべき蛍光物質の吸光能又は吸光率である。また、蛍光
分子が近接状態にあるとき互いに干渉してセルフケンチ
ングを生じるか否かが関係する。更に、蛍光物質が他の
化合物と或は該蛍光物質そのものにより或は該物質が結
合している化合物との関連において容器壁と非特異結合
するか否かも関係する。When using fluorescence for the above purpose, there are many restrictions on the selection of a fluorescent substance. One limitation is the absorption and emission characteristics of the phosphor. This is because many ligands, receptors and substances in analytes such as blood, urea, and cerebrospinal fluid fluoresce and interfere with the accurate measurement of the fluorescence of the fluorescent label. This phenomenon is called autofluorescence or background fluorescence. Another consideration is that
The ability of a fluorescent substance to bind ligands and receptors and other biological or non-biological substances and the effect of binding to such fluorescent substances. In many situations, binding to another molecule can result in a substantial change in the fluorescent properties of the fluorescent material, in some cases substantially impairing or reducing the quantum efficiency of the fluorescent material. It is also possible that the binding to the fluorescent substance renders the function of the label molecule inactive. A third consideration is the quantum efficiency of the fluorescent material, which should be high for sensitive detection. A fourth point to consider is the absorbance or extinction of the fluorescent material, which should be as large as possible. Also, it is related whether or not the self-quenching occurs when the fluorescent molecules interfere with each other when in the proximity state. It also concerns whether the fluorescent substance non-specifically binds to the vessel wall in relation to other compounds or to the fluorescent substance itself or to the compound to which the substance is bound.
【0039】上記方法の適用性および価値はふさわしい
蛍光化合物の入手性と密接に結付く。特に、長波長可視
領域(黄〜近赤外)で発光する蛍光物質が入用である。
なぜなら、これら発色団の励起はオートフルオレッセン
スをあまり生ぜず、またスペクトルの全可視および近赤
外領域を使用しうるとき別異の波長で発光する多数の発
色団が同時分析できるからである。広く用いられている
蛍光化合物フルオレセインは緑領域では有用なエミッタ
ーであるけれども、特定の免疫検定および細胞分析系で
はフロオレセイン吸収波長での励起により生じるバック
グラウンドオートフルオレッセンスが検出感度を制限す
る。しかしながら、慣用の赤蛍光標識ロダミンはフルオ
レセインより効果が低いと分かった。Texas Re
d(登録商標)は578nmで励起しうる有用な標識試
薬であり、610nmで最大限に蛍光を発する。The applicability and value of the above method is closely linked to the availability of suitable fluorescent compounds. Particularly, a fluorescent substance which emits light in a long wavelength visible region (yellow to near infrared) is necessary.
This is because the excitation of these chromophores causes less autofluorescence and multiple chromophores emitting at different wavelengths can be analyzed simultaneously when the full visible and near infrared region of the spectrum can be used. Although the widely used fluorescent compound fluorescein is a useful emitter in the green region, background autofluorescence caused by excitation at the fluorescein absorption wavelength limits detection sensitivity in certain immunoassays and cell analysis systems. However, conventional red fluorescently labeled rhodamine was found to be less effective than fluorescein. Texas Re
d® is a useful labeling reagent that can be excited at 578 nm and fluoresces maximally at 610 nm.
【0040】フィコビリプロテインは、その高い吸光率
と高い量子収量の故に重要な貢献をなしてきた。斯かる
発色団含有蛋白は多くの蛋白に共有結合し得、而して鏡
検法およびフロー血球計算法での蛍光抗体アッセイに用
いられる。フィコビリプロテインは、(1)蛋白標識法
が比較的複雑であり、(2)蛋白標識効率が通常高くな
く(典型的には平均0.5フィコビリプロテイン分子/
蛋白)、(3)フィコビリプロテインが天然物で、その
調製および精製が複雑であり、(4)フィコビリプロテ
インが高価であり、(5)680nmで最大限蛍光を発
するアロフィコシアニンより更に赤領域スペクトルで蛍
光を発する標識試薬として有効なフィコビリプロテイン
が現存せず、(6)フィコビリプロテインが比較的化学
的に不安定であり、(7)それが比較的容易に光褪色
し、(8)フィコビリプロテインが33,000〜24
0,000範囲の分子量を持つ大蛋白であり、代謝産
物、薬物、ホルモン、誘導ヌクレオチドおよび、抗体を
含む多くの蛋白の如き標識が望ましい多くの物質より大
きいという欠点を有する。後者の欠点は特に重大であ
る。なぜなら、大きなフィコビリプロテインで標識され
た抗体、アビジン、DNAハイブリダイゼーションプロ
ーブ、ホルモンおよび小分子は複合錯体の寸法によって
課せられた立体的制限故にそのターゲットに結合し得
ず、またターゲットへの結合物の結合速度が低分子量結
合物に対して緩徐だからである。Phycobiliprotein has made an important contribution because of its high extinction coefficient and high quantum yield. Such chromophore-containing proteins can be covalently linked to many proteins and are thus used in microscopy and fluorescent antibody assays in flow cytometry. Phycobiliproteins are (1) relatively complex in protein labeling, and (2) protein labeling efficiencies are usually not high (typically an average of 0.5 phycobiliprotein molecules /
Protein), (3) phycobiliprotein is a natural product, its preparation and purification are complicated, (4) phycobiliprotein is expensive, (5) red region more than allophycocyanin which emits maximum fluorescence at 680 nm. There is no phycobiliprotein effective as a labeling reagent that emits fluorescence in the spectrum, (6) phycobiliprotein is relatively chemically unstable, (7) it is relatively easily photobleached, and (8) ) Phycobiliprotein is 33,000-24
It is a large protein with a molecular weight in the range of 000, and has the disadvantage that labels such as metabolites, drugs, hormones, derived nucleotides, and many proteins, including antibodies, are larger than many desirable substances. The latter disadvantage is particularly significant. Because antibodies, avidin, DNA hybridization probes, hormones and small molecules labeled with large phycobiliproteins cannot bind to the target due to the steric limitations imposed by the size of the complex complex, and will not bind to the target. This is because the binding speed of is low for low molecular weight binders.
【0041】組織学、細胞学、免疫検定を含む他の技法
も亦、長い波長での高い量子効率、吸収および放出特性
を示し、簡単な結合手段を有し且つ非特異的干渉の事実
上ない蛍光物質の使用から実質的益を受ける。Other techniques, including histology, cytology, and immunoassays also exhibit high quantum efficiency at long wavelengths, absorption and emission properties, have simple binding means, and are virtually free of non-specific interference Benefit from the use of fluorescent materials.
【0042】発明のアウトライン 本発明は、標識成分の検定および定量化目的で比較的大
きな吸光率および高い量子収量を有する蛍光アリールス
ルホネート化シアニンおよび関連染料を用いる。蛍光シ
アニンおよび関連染料は、抗体、抗原、アビジン、スト
レプトアビジン、蛋白、ペプチド、誘導ヌクレオチド、
炭水化物、脂質、生物学的細胞、バクテリア、ウイル
ス、血液細胞、組織細胞、ホルモン、リンフォカイン、
トレース生物分子、トキシンおよび薬物の如き生物学的
物質を標識するのに用いることができる。また、蛍光染
料は、可溶性重合体、重合体ないしガラス粒子、薬物、
導体、半導体、ガラスないし重合体表面材、重合体膜お
よび他の固体粒子の如き非生物学的物質を標識するのに
も用いることができる。標識される成分は、他の物質を
含む混合形で存在しうる。標識反応が生じる混合物は液
体混合物特に水混合物でありうる。検出段階は顕微鏡ス
ライドの如き液体若しくは乾燥状態の混合物を以て生じ
うる。 Outline of the Invention The present invention uses fluorescent arylsulfonated cyanines and related dyes having relatively high extinction coefficients and high quantum yields for the purpose of assaying and quantifying labeled components. Fluorescent cyanine and related dyes include antibodies, antigens, avidin, streptavidin, proteins, peptides, derived nucleotides,
Carbohydrates, lipids, biological cells, bacteria, viruses, blood cells, tissue cells, hormones, lymphokines,
It can be used to label biological materials such as trace biomolecules, toxins and drugs. In addition, fluorescent dyes, soluble polymers, polymers or glass particles, drugs,
It can also be used to label non-biological materials such as conductors, semiconductors, glass or polymer facings, polymer films and other solid particles. The component to be labeled may be in a mixed form with other substances. The mixture in which the labeling reaction takes place can be a liquid mixture, especially a water mixture. The detection step can occur with a liquid or a dry mixture, such as a microscope slide.
【0043】本発明は、ターゲット分子に好ましくはア
ミン若しくはヒドロキシ部位或る場合にはスルフヒドリ
ル若しくはアルデヒド部位で共有結合する反応性基のシ
アニン分子への編入により変性すべきシアニン染料を必
要とする。本発明はまた、シアニンおよび関連染料構造
の試験液体への溶解性を高めて(1)標識反応での取扱
いを容易にし、(2)標識される蛋白の表面上での染料
結合の防止を助成し且つ(3)生物学的物質および表面
材ないしアッセイ装置への標識物質の非特異的結合の防
止を助成すべくシアニンおよび関連染料構造の使用ない
し変性を用いる。The present invention requires a cyanine dye to be modified by incorporation of a reactive group covalently bonded to the target molecule, preferably at an amine or hydroxy site and, in some cases, a sulfhydryl or aldehyde site, into the cyanine molecule. The present invention also enhances the solubility of cyanine and related dye structures in test liquids, (1) facilitates handling in labeling reactions, and (2) helps prevent dye binding on the surface of the protein to be labeled. And (3) the use or modification of cyanine and related dye structures to help prevent non-specific binding of the label to biological materials and surface materials or assay devices.
【0044】シアニンおよび関連染料は、現存の蛍光標
識試薬に勝る重要な利点を供する。先ず第一に、400
〜約1100nm範囲のスペクトル領域で吸光ないし発
光するシアニンおよび関連染料が合成される。斯くし
て、これら染料の反応性誘導体は、複数の標識物質を同
時測定することが必要なアッセイ用に調製されうる。こ
の種のマルチカラー(若しくはマルチパラメーター)分
析は簡素化、コスト効果或は、粒子の複雑な混合物中の
各粒子上の異なる標識種の比(例えばマルチパラメータ
ーフロー血球計算法若しくは蛍光顕微鏡による複雑な混
合物中の個々の血液細胞上の抗原マーカーの比)の決定
に望ましい。第二に、多くのシアニンおよび関連染料は
強く光を吸収し且つ蛍光を発する。第三に、多くのシア
ニンおよび関連染料は比較的光安定性で、蛍光顕微鏡下
迅速には漂白しない。第四に、簡単且つ効果的な結合試
薬であるシアニンおよび関連染料誘導体を製造すること
ができる。第五に、多くの構造および合成方法が有効で
あり、またこの種の染料は多目的である。それ故、試薬
を多少水溶性にするのに多くの構造上の変性を行なうこ
とができる。そのチャージは、それが結合する分子をか
き乱さないようまた非特異的結合が低下しうるよう変化
しうる。第六に、フィコビリプロテインとは異なって、
シアニン染料は比較的小さく(分子量=1,000)、
そのためその結合域に迅速到達し或はその機能を遂行す
る標識分子能力を目立つほど立体障害しない。Cyanines and related dyes offer important advantages over existing fluorescent labeling reagents. First of all, 400
Cyanines and related dyes that absorb or emit in the spectral range of about 1100 nm are synthesized. Thus, the reactive derivatives of these dyes can be prepared for assays that require simultaneous measurement of multiple labeling substances. This type of multicolor (or multiparameter) analysis can be simplified, cost-effective, or the ratio of different labeled species on each particle in a complex mixture of particles (e.g., multi-parameter flow cytometry or complex microscopy by fluorescence microscopy). It is desirable to determine the ratio of antigen markers on individual blood cells in the mixture. Second, many cyanines and related dyes absorb light strongly and fluoresce. Third, many cyanines and related dyes are relatively photostable and do not bleach quickly under a fluorescent microscope. Fourth, cyanine and related dye derivatives, which are simple and effective coupling reagents, can be prepared. Fifth, many structures and synthetic methods are available, and this type of dye is versatile. Therefore, many structural modifications can be made to make the reagent somewhat water soluble. The charge can vary so as not to disturb the molecule to which it binds and to reduce non-specific binding. Sixth, unlike phycobiliprotein,
Cyanine dyes are relatively small (molecular weight = 1,000),
Thus, the labeling molecule's ability to reach its binding zone quickly or perform its function is not significantly sterically hindered.
【0045】斯くして、シアニンタイプ染料標識剤は多
くの潜在的利点を供する。斯かる染料は、液体特に水性
液体中での成分1種ないし2種以上の選択的標識に用い
ることができる。次いで、標識成分は光学的方法又はル
ミネッセンス方法により検出することができる。別法と
して、標識成分は、それが強い親和性を有する別の成分
の染色に用いられ、而して後者の成分は光学的ないしル
ミネッセンス方法で検出される。この場合、染料は標識
成分のアミン、ヒドロキシ、アルデヒド若しくはスルフ
ヒドリル基と反応する。例えば、標識成分は抗体であり
得、それが強い親和性を有する染色された成分は生物学
的細胞、抗原若しくはハプテン、又は抗原若しくはハプ
テンを含有する生物学的細胞ないし粒子でありうる。別
の例では、標識成分はアビジンで、染色される成分はビ
オチニル化物質でありうる。また、ポリメチンシアニン
タイプ染料と結合したレクチンを用いて特定の炭水化物
基を検出定量することができる。加えて、発光シアニン
および関連染料はDNA若しくはRNAフラグメントに
結合しうる。DNA若しくはRNA標識フラグメント
は、DNAないしRNAを含有する試料中特定の相補ヌ
クレオチド序列の有無および量を調べる蛍光ハイブリダ
イゼーションプローブとして用いることができる。ま
た、該染料はホルモンないしリガンド(例 ホルモン、
蛋白、ペプチド、リンフォカイン、代謝産物)に結合
し、次いで該ホルモンないしリガンドは受容体に結合し
うる。Thus, cyanine type dye labels offer a number of potential advantages. Such dyes can be used for the selective labeling of one or more components in liquids, especially aqueous liquids. The label component can then be detected by optical or luminescent methods. Alternatively, the labeled component is used to stain another component for which it has a strong affinity, and the latter component is detected by optical or luminescent methods. In this case, the dye reacts with the amine, hydroxy, aldehyde or sulfhydryl group of the labeling component. For example, the labeling component can be an antibody, and the stained component that has strong affinity can be a biological cell, an antigen or hapten, or a biological cell or particle containing an antigen or hapten. In another example, the labeling component may be avidin and the component to be stained may be a biotinylated substance. In addition, a specific carbohydrate group can be detected and quantified using a lectin bound to a polymethine cyanine type dye. In addition, luminescent cyanines and related dyes can bind to DNA or RNA fragments. The DNA or RNA-labeled fragment can be used as a fluorescent hybridization probe for examining the presence and amount of a specific complementary nucleotide sequence in a sample containing DNA or RNA. The dye is a hormone or ligand (eg, hormone,
Proteins, peptides, lymphokines, metabolites) and the hormone or ligand can then bind to the receptor.
【0046】反応性シアニンの他の用途に関する特許の
記述 Miraha等(米国特許第4,337,063号)並
びにMasuda等(米国特許第4,404,289
号、同第4,405,711号および同第4,414,
325号)は、N−ヒドロキシスクシンイミド活性エス
テル基を有する種々のシアニン染料を合成している。こ
れらの特許は、上記試薬が写真感光剤として用いられう
ることを示している。該試薬の見込まれる蛍光性質は上
記特許に記述されておらず、事実そのプロセスには蛍光
が必要とされない。上記特許に列挙された染料のほとん
どは弱い蛍光しか発せず、特に光安定性でなく、その溶
解特性も、標識物資の蛍光検出を伴う多くの用途に最適
でない。 Patents relating to other uses of reactive cyanines
Description Miraha et al. (U.S. Pat. No. 4,337,063) and Masuda et al. (U.S. Pat. No. 4,404,289)
No. 4,405,711 and No. 4,414.
No. 325) has synthesized various cyanine dyes having an N-hydroxysuccinimide active ester group. These patents show that the above reagents can be used as photographic photosensitizers. The potential fluorescent properties of the reagent are not described in the above patents, and in fact no fluorescence is required for the process. Most of the dyes listed in the above patents emit only weak fluorescence, are not particularly photostable and their solubility properties are not optimal for many applications involving fluorescence detection of labeled substances.
【0047】Exekiel等(英国特許第1,52
9,202号)は、共有反応性分子として用いることの
できる多くのシアニン染料誘導体を提示している。この
試薬に用いられる反応性基は、モノ−若しくはジクロロ
トリアジン基が属するアジン基である。該英国特許は写
真フィルム感光剤としての上記試薬の開発および使用に
関する。蛍光はそのプロセスに必要でなく、記述された
試薬のほとんどは蛍光を発しない。この英国特許は、標
識物質を検出ないし定量することを目的とした反応性シ
アニン染料の開発および使用に関するものでない。Exekiel et al. (British Patent No. 1,52)
No. 9,202) presents a number of cyanine dye derivatives that can be used as covalently reactive molecules. The reactive group used in this reagent is an azine group to which a mono- or dichlorotriazine group belongs. The UK patent relates to the development and use of the above reagents as photographic film sensitizers. Fluorescence is not required for the process and most of the described reagents do not fluoresce. This UK patent does not relate to the development and use of reactive cyanine dyes for the purpose of detecting or quantifying labeling substances.
【0048】具体化の説明 本発明は、標識されている物質を、それがルミネッセン
ス検出方法により検出され且つ/或は定量されうるよう
発光性とするため発光シアニンおよびシアニンタイプ染
料を生物学的物質、非生物学的分子および巨大分子並び
に粒子に共有結合させる方法に関する。[0048] The embodiment described the present invention, a substance which is labeled biological substance emitting cyanine and cyanine-type dyes because it is to such luminescent be detected and / or quantified by luminescence detection methods , Non-biological and macromolecules and methods for covalent attachment to particles.
【0049】本発明は、液体中の成分を検出する際、該
液体に可溶の染料で、該染料を成分上のアミンないしヒ
ドロキシ基場合によってアルデヒドないしスルフヒドリ
ル基と共有結合させる置換基を含有するシアニン、メロ
シアニンおよびスチリル染料よりなる群から選ばれる染
料を加えてそれが上記成分を標識するようにする方法に
関する。標識成分はルミネッセンス若しくは光吸収方法
により検出され且つ/或は定量される。標識成分が抗
体、DNAフラグメント、ホルモン、リンフォカイン又
は薬物であるときは、該標識成分を、それが結合する別
の成分の有無を調べるのに用いることができ、而して該
別の成分を検出し且つ/或は定量することができる。The present invention provides a dye which is soluble in the liquid when the component is detected in the liquid, and which contains a substituent which covalently bonds the dye to an amine or a hydroxy group and optionally an aldehyde or a sulfhydryl group on the component. It relates to a method of adding a dye selected from the group consisting of cyanine, merocyanine and styryl dyes so that it labels said component. The label component is detected and / or quantified by luminescence or light absorption methods. When the labeling component is an antibody, a DNA fragment, a hormone, a lymphokine or a drug, the labeling component can be used to determine the presence or absence of another component to which it binds, thus detecting the other component. And / or can be quantified.
【0050】任意の有効なルミネッセンス又は吸光検出
段階を用いることができる。例えば、検出段階は、液体
を初めに定義した波長の光で照明する光学的検出段階と
することができる。次いで、標識成分により蛍光ないし
燐光を発せられる別の定義波長での光が検出される。検
出はまた、光学的吸光によるものとしうる。例えば、検
出段階は、液体に初めの定義波長の光を通し次いで液体
により伝導される光波長を確認することを含む。Any effective luminescence or absorbance detection step can be used. For example, the detecting step may be an optical detecting step in which the liquid is illuminated with light of the wavelength defined initially. Next, light at another defined wavelength that is fluorescent or phosphorescent by the labeling component is detected. Detection may also be by optical absorption. For example, the detecting step involves passing light of an initially defined wavelength through the liquid and then identifying the wavelength of light transmitted by the liquid.
【0051】所望なら、検出段階は、成分へのシアニン
若しくは関連発色団の結合を化学的に検出する化学分析
を含みうる。If desired, the detecting step can include a chemical analysis to chemically detect the binding of the cyanine or related chromophore to the component.
【0052】共有標識試薬を創生すべく変性されうるシ
アニン、メロシアニンおよびスチリル染料の基本構造を
以下に示す:シアニンThe basic structure of cyanine, merocyanine and styryl dyes that can be modified to create a covalent labeling reagent is shown below: Cyanine
【化1】 メロシアニンEmbedded image Merocyanine
【化2】 スチリルEmbedded image Styryl
【化3】 下記のものはポリメチンタイプ染料の更に特定した例で
ある:シアニンEmbedded image The following are more specific examples of polymethine type dyes: cyanine
【化4】 メロシアニンEmbedded image Merocyanine
【化5】 スチリルEmbedded image Styryl
【化6】 シアニンEmbedded image Cyanine
【化7】 メロシアニンEmbedded image Merocyanine
【化8】 スチリルEmbedded image Styryl
【化9】 上記構造において、XおよびYはO,SおよびEmbedded image In the above structure, X and Y are O, S and
【化10】 よりなる群から選ばれ、ZはOおよびSよりなる群から
選ばれ、そして、mは1,2,3および4よりなる群か
ら選ばれる整数である。Embedded image Z is selected from the group consisting of O and S, and m is an integer selected from the group consisting of 1, 2, 3, and 4.
【0053】上記式において、メチン基の数は部分的に
励起カラーを決定する。環式アジン構造も亦、部分的に
励起構造を決定しうる。しばしば、mのより高い値は増
加ルミネッセンスないし吸光度に寄与する。4より高い
mの値では、化合物は不安定になる。そこでは、環構造
での変性により更にルミネッセンスが付与されうる。m
=2のとき、励起波長は約650nmで、該化合物は正
しく蛍光を発生する。最大発光波長は最大励起波長より
概ね15〜100nm大きい。In the above formula, the number of methine groups partly determines the excitation color. Cyclic azine structures can also partially determine the excited structure. Often, higher values of m contribute to increased luminescence or absorbance. At values of m higher than 4, the compound becomes unstable. There, further luminescence may be imparted by modification in the ring structure. m
When = 2, the excitation wavelength is about 650 nm and the compound correctly emits fluorescence. The maximum emission wavelength is approximately 15 to 100 nm larger than the maximum excitation wavelength.
【0054】各分子中R1 ,R2 ,R3 ,R4 ,R5 ,
R6 およびR7 基の少なくとも一つ(好ましくは一つの
み場合により二つないし三つ以上)は、染料を標識成分
に結合させるための反応基である。或る試薬に関して
は、各分子上R1 ,R2 ,R3,R4 ,R5 ,R6 およ
びR7 基の少なくとも一つは、発色団の溶解性を高め或
は標識成分の標識の選択性ないし染料による標識成分の
標識位置に影響する基でありうる。In each molecule, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 ,
At least one (preferably only one and optionally two or more) of the R 6 and R 7 groups is a reactive group for attaching the dye to the labeling component. For certain reagents, at least one of the R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 groups on each molecule will enhance the solubility of the chromophore or the label of the label component. It can be a group that affects the selectivity or the labeling position of the labeling component with a dye.
【0055】上記式において、R8,R9(存在時)およ
びR10(存在時)の少なくとも一つはスルホネート基の
少なくとも一つを含む。用語スルホネート基はスルホン
酸を含むものとする。なぜなら、スルホネート基はイオ
ン化スルホン酸に過ぎないからである。In the above formula, at least one of R 8 , R 9 (when present) and R 10 (when present) contains at least one sulfonate group. The term sulfonate group shall include sulfonic acid. This is because the sulfonate group is only an ionized sulfonic acid.
【0056】発色団に直接若しくは間接に結合して
R1,R2,R3,R4,R5,R6およびR7基を形成しう
る反応基として、イソチオシアネート、イソシアネー
ト、モノクロロトリアジン、ジクロロトリアジン、モノ
−ないしジ−ハロゲン置換ピリジン、モノ−ないしジ−
ハロゲン置換ジアジン、マレイミド、アジリジン、スル
ホニルハリド、酸ハリド、ヒドロキシスクシンイミドエ
ステル、ヒドロキシスルホスクシンイミドエステル、イ
ミドエステル、ヒドラジン、アジドニトロフェニル、ア
ジド、3−(2−ピリジルジチオ)プロピオンアミド、
グリオキサルおよびアルデヒドを含有する基の如き反応
部分が含まれうる。Reactive groups which can be bonded directly or indirectly to the chromophore to form R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 groups include isothiocyanates, isocyanates, monochlorotriazines, Dichlorotriazine, mono- or di-halogen substituted pyridine, mono- or di-
Halogen-substituted diazine, maleimide, aziridine, sulfonyl halide, acid halide, hydroxysuccinimide ester, hydroxysulfosuccinimide ester, imide ester, hydrazine, azidonitrophenyl, azide, 3- (2-pyridyldithio) propionamide,
Reactive moieties such as glyoxal and aldehyde containing groups may be included.
【0057】有効アミノ、ヒドロキシおよびスルフヒド
リル基を有する成分の標識に特に有用なR1,R2,
R3,R4,R5,R6およびR7基の特定例として次のも
のが含まれる。R 1 , R 2 , and R 3 are particularly useful for labeling components having effective amino, hydroxy and sulfhydryl groups.
Specific examples of R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 groups include:
【0058】[0058]
【化11】 (ここで、Q又はWの少なくとも一つはI、Br又はC
lの如き残基である)、Embedded image (Where at least one of Q or W is I, Br or C
l),
【化12】 2段階法で抗体を標識するのに用いることのできる有効
スルフヒドリルを有する成分の標識に特に有用なR1,
R2,R3,R4,R5,R6およびR7基の特定例は次のも
のである:Embedded image Particularly useful for labeling components having effective sulfhydryls that can be used to label antibodies in a two-step method are R 1 ,
Particular examples of R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 groups are:
【化13】 (ここで、QはI又はBrの如き残基である)、Embedded image (Where Q is a residue such as I or Br),
【化14】 およびEmbedded image and
【化15】 (ここで、nは0又は整数である)。Embedded image (Where n is 0 or an integer).
【0059】光賦活架橋による成分の標識に特に有用な
R1,R2,R3,R4,R5,R6およびR7基の特定例と
してSpecific examples of R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 groups which are particularly useful for labeling components by photoactivated crosslinking.
【化16】 が含まれる。Embedded image Is included.
【0060】水溶性を高め、或は試料中不適当な成分へ
の標識成分の望ましくない非特異性結合を減じ、或いは
また蛍光のケンチングをもたらしうる標識成分上の反応
性発色団2種以上の相互作用を低下させるために、
R1,R2,R3,R4,R5,R6およびR7基を周知の極
性ないし帯電化学基から選定することができる。例は−
E−Fであり、ここでFはヒドロキシ、スルホネート、
スルフェート、カルボキシレート、置換アミノ又は第四
アミノを示し、Eは−(CH2)n(n=0,1,2,3
又は4)の如きスペーサー基を示す。有用な例にはアル
キルスルホネート−(CH2)3SO3-および−(C
H2)4−SO3-が含まれる。[0060] Two or more reactive chromophores on the labeled component that can increase water solubility or reduce the undesired non-specific binding of the labeled component to unsuitable components in the sample or can also result in quenching of fluorescence To reduce the interaction,
R 1, R 2, R 3 , R 4, and R 5, R 6 and R 7 groups may be selected from well-known polar to charge chemical groups. Example is-
EF wherein F is hydroxy, sulfonate,
Sulfate, carboxylate, a substituted amino or quaternary amino, E is - (CH 2) n (n = 0,1,2,3
Or a spacer group as in 4). Useful examples of the alkyl sulfonate - (CH 2) 3 SO 3- and - (C
H 2) 4 -SO 3- are included.
【0061】本発明の発光染料のポリメチン鎖はまた、
ポリメチン鎖の炭素原子2個以上の間のブリッジを形成
する環式化学基1個以上を含みうる。これらのブリッジ
は染料の化学的安定性若しくは光安定性を高めるのに役
立ち得、また染料の吸光ないし発光波長を変えたり量子
収量の吸光係数を変化させるのに用いられうる。改良さ
れた溶解特性はこの変性によって達成することができ
る。The polymethine chain of the luminescent dye of the present invention also comprises
It may contain one or more cyclic chemical groups that form a bridge between two or more carbon atoms of the polymethine chain. These bridges can help to increase the chemical or photostability of the dye and can be used to change the absorption or emission wavelength of the dye or to change the extinction coefficient of the quantum yield. Improved dissolution properties can be achieved by this modification.
【0062】本発明に従えば、標識成分は抗体、蛋白、
ペプチド、酵素基質、ホルモン、リンフォカイン、代謝
産物、レセプタ、抗原、ハプテン、レクチン、アビジ
ン、ストレプタビジン、トキシン、炭水化物、寡糖類、
多糖類、核酸、デオキシ核酸、誘導核酸、誘導デオキシ
核酸、DNAフラグメント、RNAフラグメント、誘導
DNAフラグメント、誘導RNAフラグメント、天然薬
物、ウイルス粒子、バクテリア粒子、ウイルス成分、イ
ースト成分、血液細胞、血液細胞成分、生物細胞、非細
胞血液成分、バクテリア、バクテリア成分、天然ないし
合成脂質嚢、合成薬物、毒薬、環境汚染物質、重合体、
重合体粒子、ガラス粒子、ガラス表面材、プラスチック
粒子、プラスチック表面材、重合体膜、導体および半導
体でありうる。According to the present invention, the labeling component may be an antibody, a protein,
Peptide, enzyme substrate, hormone, lymphokine, metabolite, receptor, antigen, hapten, lectin, avidin, streptavidin, toxin, carbohydrate, oligosaccharide,
Polysaccharide, nucleic acid, deoxynucleic acid, derived nucleic acid, derived deoxynucleic acid, DNA fragment, RNA fragment, derived DNA fragment, derived RNA fragment, natural drug, virus particle, bacterial particle, virus component, yeast component, blood cell, blood cell component , Biological cells, non-cellular blood components, bacteria, bacterial components, natural or synthetic lipid sac, synthetic drugs, poisons, environmental pollutants, polymers,
It can be a polymer particle, a glass particle, a glass surface material, a plastic particle, a plastic surface material, a polymer film, a conductor and a semiconductor.
【0063】或る成分との反応時633nmで光を吸収
しうるシアニン又は関連発色団を調製することができ、
而して検出工程は、このスペクトル波長で発光するヘリ
ウムネオンレーザーを用いることができる。また、或る
成分との反応時700nmと900nmとの間で最大限
に光を吸収しうるシアニン又は関連染料を調製すること
ができ、而して検出工程は、スペクトルのこの領域で光
を放出するレーザーダイオードを用いることができる。A cyanine or related chromophore can be prepared which can absorb light at 633 nm upon reaction with certain components;
Thus, for the detection step, a helium-neon laser emitting at this spectral wavelength can be used. Also, it is possible to prepare cyanines or related dyes that are capable of maximally absorbing light between 700 nm and 900 nm upon reaction with certain components, so that the detection step emits light in this region of the spectrum. A laser diode can be used.
【0064】選択性 上に列挙した反応性基は、適当なpH条件を含む適当な
反応条件が用いられる限り蛋白その他生物学的若しくは
非生物学的分子、巨大分子、表面材又は粒子上の特定官
能基を標識するのに比較的特異性である。 Selectivity The reactive groups listed above may be proteins, other biological or non-biological molecules, macromolecules, macromolecules, surface materials, or specific groups on particles as long as appropriate reaction conditions are used, including appropriate pH conditions. Relatively specific for labeling functional groups.
【0065】反応性シアニン、メロシアニンおよびスチ
リル染料並びにそれらの生成物の特性 本発明の染料のスペクトル特性は、本明細書に記載の官
能化によっては認めうるほど変化しない。標識蛋白その
他の化合物のスペクトル特性も亦、蛋白その他の物質に
結合してないベース染料分子とさほど異ならない。単独
若しくは標識物質に結合した本発明に記載の染料は概
ね、大きな吸光係数(ε=100,000〜250,0
00)と、或る場合には0.4程度の高い量子収量を有
し、そして400〜900nmのスペクトル範囲で光を
発生する。斯くして、それらは発光検出用試薬を標識す
るものとして特に価値がある。[0065]Reactive cyanines, merocyanines and ste
Properties of rill dyes and their products The spectral properties of the dyes of the present invention are determined by the governmental standards described herein.
It does not change appreciably depending on the activation. Labeled protein
The spectral properties of other compounds also affect proteins and other substances.
Not significantly different from unbound base dye molecules. Alone
Alternatively, the dye according to the present invention bound to a labeling substance is generally
A large extinction coefficient (ε = 100,000-250,0
00), and in some cases a quantum yield as high as 0.4
And emits light in the 400-900 nm spectral range.
Occur. Thus, they label the luminescence detection reagent.
Of particular value.
【0066】光学的検出方法 標識ないし染色成分を検出するのに任意の方法を用いる
ことができる。検出方法は、初めに定義された波長の光
で標識物質を含む混合物を照明する光源を用いることが
できる。該混合物により伝達され或は該混合物により蛍
光ないし発光される第二波長で光を検出する既知装置が
用いられる。斯かる検出装置に蛍光分光計、吸収分光測
光、蛍光顕微鏡、透過光顕微鏡ないしフロー血球計算
器、ファイバーオプチックセンサーおよび免疫検定装置
が含まれる。 Optical Detection Method Any method can be used to detect a label or a staining component. The detection method can use a light source that illuminates the mixture containing the labeling substance with light of the wavelength defined initially. Known devices are used that detect light at a second wavelength transmitted by or fluoresced or emitted by the mixture. Such detection devices include fluorescence spectrometers, absorption spectroscopy, fluorescence microscopes, transmission light microscopes or flow cytometers, fiber optic sensors, and immunoassay devices.
【0067】本発明の方法は、単数ないし複数の標識成
分への染料結合を検出するのに化学的分析方法を用いる
こともできる。化学的分析方法には赤外スペクトロメト
リー、NMRスペクトロメトリー、吸収スペクトロメト
リー、蛍光スペクトロメトリー、質量スペクトロメトリ
ーおよびクロマトグラフィー方法が含まれうる。The method of the present invention can also employ a chemical analysis method to detect dye binding to one or more labeling components. Chemical analysis methods can include infrared spectrometry, NMR spectrometry, absorption spectrometry, fluorescence spectrometry, mass spectrometry and chromatographic methods.
【0068】[0068]
【実施例】例 1 スルホインドジカルボシアニンと蛋白との結合に対する
pHの影響 0.1M炭酸塩緩衝液中の羊γ−グロブリン(4mg/
ml)試料を室温で10倍モル過剰の下記スルホインド
ジカルボシアニン活性エステル(m=2)と室温で混合
した: EXAMPLE 1 For binding of sulfoindodicarbocyanine to protein
Effect of pH Sheep γ-globulin in 0.1 M carbonate buffer (4 mg /
ml) The sample was mixed at room temperature with a 10-fold molar excess of the following sulfoindodicarbocyanine active ester (m = 2) at room temperature:
【化17】 5秒〜30分範囲の適当な時間、セファデックスG−5
0上でのゲル透過クロマトグラフィーにより蛋白試料を
非共有結合染料から分離した。蛋白の最大標識は10分
後に生じて、pH8.5、8.9および9.4でインキ
ュベートした試料に関し夫々5.8、6.4および8.
2の最終的染料/蛋白モル比をもたらした。染料/蛋白
比を5とするのに必要な時間および異なるpHでの生成
物の量子収量を次表に示す:pH 時間(sec) 量子収量 8.5 115 0.09 8.9 53 0.09 9.4 6.5 0.17 上記データーは、この染料で標識した蛋白がpH9未満
よりもpH9.4において良好であることを示してい
る。緩衝液のpHが高いほど、結合反応は非常に迅速で
あるが、標識効率が優れ、生成物の蛍光度が高い。量子
収率は標識蛋白上の染料分子当りの平均量子収量を表わ
す。Embedded image An appropriate time in the range of 5 seconds to 30 minutes, Sephadex G-5
Protein samples were separated from non-covalent dyes by gel permeation chromatography on HPLC. Maximum labeling of the protein occurred after 10 minutes and was 5.8, 6.4 and 8.4 for samples incubated at pH 8.5, 8.9 and 9.4, respectively.
A final dye / protein molar ratio of 2 was obtained. The time required to bring the dye / protein ratio to 5 and the quantum yield of the product at different pH are shown in the following table: pH time (sec) quantum yield 8.5 115 0.09 8.9 53 0.09 9.4 6.5 0.17 The above data show that the protein labeled with this dye is better at pH 9.4 than at pH 9 below. The higher the pH of the buffer, the faster the binding reaction, but the better the labeling efficiency and the higher the fluorescence of the product. The quantum yield indicates the average quantum yield per dye molecule on the labeled protein.
【0069】例 2 スルホインドカルボシアニン活性エステルと蛋白との結
合 pH7.4の燐酸塩緩衝剤入り塩水(PBS)に溶解せ
る羊γ−グロブリン(1mg/ml)を、0.1M炭酸
ナトリウムを用いてpH9.4に調節した。種々の染料
/蛋白モル比を得るためにこの蛋白溶液のアリコートに
シアニン染料標識剤(例1の構造、m=1)を加えた。
室温で30分のインキュベーション後、PBSを溶離剤
とするセファデックスG−50ゲル透過クロマトグラフ
ィーにより分離した。生成物中蛋白に共有結合した染料
のモル比は、初期染料/蛋白比3、6、12、24およ
び30に関し夫々1.2、3.5、5.4、6.7およ
び11.2であった。 Example 2 Binding of Sulfoindocarbocyanine Active Ester to Protein
Sheep γ-globulin (1 mg / ml) dissolved in saline buffered saline (PBS) with a combined pH of 7.4 was adjusted to pH 9.4 with 0.1 M sodium carbonate. An aliquot of this protein solution was added with a cyanine dye label (the structure of Example 1, m = 1) to obtain different dye / protein molar ratios.
After incubation at room temperature for 30 minutes, separation was performed by Sephadex G-50 gel permeation chromatography using PBS as eluent. The molar ratio of dye covalently bound to protein in the product was 1.2, 3.5, 5.4, 6.7 and 11.2 for the initial dye / protein ratios of 3, 6, 12, 24 and 30, respectively. there were.
【0070】例 3 スルホインドジカルボシアニンによるAECMデキスト
ランの標識 デキストラン分子当り平均16個のアミノ基を含有する
N−アミノエチル−カルボキシアミドメチル(AEC
M)デキストランを平均分子量70000のデキストラ
ンから合成した〔Inman、J.K.,J.Immu
nol.114:704−709(1975)〕。pH
9.4の、0.1M炭酸塩緩衝液に溶解せるAECM−
デキストラン(1mg/250μl)の一部分をスルホ
インドジカルボシアニン活性エステル(例1の構造、m
=2)0.2mgに加えて染料/蛋白モル比10を得
た。混合物を室温で30分間攪拌した。次いで、溶離緩
衝液として酢酸アンモニウム(50mM)を用いたセフ
ァデックスG−50ゲル透過クロマトグラフィーにより
デキストランを非結合染料から分離した。各デキストラ
ン分子に平均2.2個の染料分子が共有結合した。 EXAMPLE 3 AECM Dext with Sulfoindodicarbocyanine
N-aminoethyl-carboxamidomethyl (AEC) containing an average of 16 amino groups per labeled dextran molecule of the orchid
M) Dextran was synthesized from dextran with an average molecular weight of 70000 [Inman, J. et al. K. , J. et al. Immu
nol. 114 : 704-709 (1975)]. pH
9.4, AECM-dissolved in 0.1 M carbonate buffer
A portion of dextran (1 mg / 250 μl) was converted to a sulfoindodicarbocyanine active ester (structure of Example 1, m
= 2) In addition to 0.2 mg, a dye / protein molar ratio of 10 was obtained. The mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. Dextran was then separated from unbound dye by Sephadex G-50 gel permeation chromatography using ammonium acetate (50 mM) as elution buffer. An average of 2.2 dye molecules were covalently attached to each dextran molecule.
【0071】例 4 特異抗体のスルホインドジカルボシアニン活性エステル
標識 1.1M炭酸塩緩衝液(pH9.4)中のネズミIgG
(1mg/ml)に対し特異な羊γ−グロブリンとスル
ホインドジカルボシアニン活性エステル(例1の構造、
m=2)とを染料分子/蛋白分子比8で混合した。室温
で3分間のンキュベーション後、標識混合物を、燐酸塩
緩衝剤入り塩水(pH7.4)で平衡させたセファデッ
クスG−50上でのゲル濾過により分離した。回収され
た蛋白には、各蛋白に共有結合した平均4.4の染料分
子が含まれた。 Example 4 Sulfoindodicarbocyanine active ester of specific antibody
Murine IgG in labeled 1.1 M carbonate buffer (pH 9.4)
(1 mg / ml) specific sheep γ-globulin and sulfoindodicarbocyanine active ester (the structure of Example 1,
m = 2) at a dye molecule / protein molecule ratio of 8. After incubation at room temperature for 3 minutes, the labeling mixture was separated by gel filtration on Sephadex G-50 equilibrated with phosphate buffered saline (pH 7.4). The recovered proteins contained an average of 4.4 dye molecules covalently linked to each protein.
【0072】例 5 羊抗マウスIgG抗体に結合したスルホインドジカルボ
シアニン染料によるヒトリンパ球の染色ないし顕微鏡可
視化 新たに単離した抹消血リンパ球をマウス抗−β2−ミク
ログロブリン(0.25μg106細胞)により0℃で
30分間処理した。細胞をDMEM緩衝液で二回洗浄
し、次いでスルホインドジカルボシアニン標識羊抗−マ
ウスIgG抗体(1μg/106細胞)で処理した。0
℃で30分間のインキュベーション後、細胞を遠心処理
して過剰の抗体を除去し、細胞を再度DMEM緩衝液で
洗浄した。蛍光顕微鏡で分析すべく細胞のアリコートを
スライド上に固定させた。顕微鏡下、スライド上のリン
パ球を610〜630nmの光で照射し、イメージデジ
タル化装置およびテレビモニターに取付けたCOTU赤
色感知性増強テレビカメラによって650〜700nm
の蛍光を検出した。この方法で染色した細胞は顕微鏡下
蛍光を示した。対照実験で、一次マウス抗−β2−ミク
ログロブリン抗体の使用を省いたほかは上記の如く染色
および分析を行なった。対照試料は顕微鏡下で蛍光を示
さず、而してスルホインドシアニン標識羊抗−マウス抗
体がリンパ球への有意な非特異性結合をもたらさないこ
とを示した。 Example 5 Sulfoindodicarboconjugated to sheep anti-mouse IgG antibody
Human lymphocytes can be stained or stained with cyanine dye
Visualization Freshly isolated peripheral blood lymphocytes were treated with mouse anti-β2-microglobulin (0.25 μg 10 6 cells) at 0 ° C. for 30 minutes. Cells were washed twice with DMEM buffer and then treated with sulfoindodicarbocyanine-labeled sheep anti-mouse IgG antibody (1 μg / 10 6 cells). 0
After incubation at 30 ° C. for 30 minutes, the cells were centrifuged to remove excess antibody and the cells were washed again with DMEM buffer. Aliquots of cells were fixed on slides for analysis by fluorescence microscopy. Under a microscope, the lymphocytes on the slides are illuminated with light at 610-630 nm and 650-700 nm by a COTU red-sensitive enhanced television camera attached to an image digitizer and television monitor.
Was detected. Cells stained by this method showed fluorescence under the microscope. In control experiments, staining and analysis were performed as described above, except that the use of the primary mouse anti-β2-microglobulin antibody was omitted. Control samples showed no fluorescence under the microscope, indicating that the sulfoindocyanine-labeled sheep anti-mouse antibody did not result in significant nonspecific binding to lymphocytes.
【図1】 第1図は、N,N’−ジスルホブチルインド
ジカルボシアニン染料の単量体吸収スペクトルおよび二
量体スペクトルを示す。FIG. 1 shows a monomer absorption spectrum and a dimer spectrum of an N, N′-disulfobutylindodicarbocyanine dye.
【図2】 第2図は、N,N’−ジエチルインドジカル
ボシアニン−5,5’−ジスルホン酸染料のスペクトル
を示す。FIG. 2 shows the spectrum of N, N′-diethylindodicarbocyanine-5,5′-disulfonic acid dye.
【図3】 第3図は、N,N’−ジカルボキシペンチル
インドジカルボシアニン−5,5’−ジスルホン酸のビ
ス−N−ヒドロキシスクシンイミド染料による羊免疫グ
ロブリンの標識反応における染料/蛋白モル比を示す。FIG. 3 shows the dye / protein molar ratio in the labeling reaction of sheep immunoglobulin with bis-N-hydroxysuccinimide dye of N, N′-dicarboxypentylindodicarbocyanine-5,5′-disulfonic acid. Is shown.
【図4】 第4図は、N,N’−ジカルボブチルインド
ジカルボシアニン−5,5’−酢酸のビス−N−ヒドロ
キシスクシンイミドエステルで標識された抗体の吸収ス
ペクトルを示す。FIG. 4 shows the absorption spectrum of an antibody labeled with bis-N-hydroxysuccinimide ester of N, N′-dicarbobutylindodicarbocyanine-5,5′-acetic acid.
【図5】 第5図は、新規なスルホインドジカルボシア
ニン染料と結合した蛋白の吸収スペクトルを示す。FIG. 5 shows an absorption spectrum of a protein bound to a novel sulfoindodicarbocyanine dye.
【図6】 第6図は、染料/蛋白比の上昇に伴うアリー
ルスルホシアニン染料の量子収量(菱形印)変化と非ア
リールスルホシアニン染料のそれ(丸印)との比較を示
す。FIG. 6 shows a change in the quantum yield of arylsulfocyanine dyes (diamonds) with increasing dye / protein ratio and that of non-arylsulfocyanine dyes (circles).
Claims (2)
あり; R1,R2,R3,R4,R5,R6およびR7基は、
独立して、水素、イソチオシアネート、イソシアネー
ト、モノクロロトリアジン、ジクロロトリアジン、モノ
−ないしジ−ハロゲン置換ピリジン、モノ−ないしジ−
ハロゲン置換ジアジン、マレイミド、アジリジン、スル
ホニルハロゲン化物、酸ハロゲン化物、ヒドロキシスク
シンイミドエステル、ヒドロキシスルホスクシンイミド
エステル、イミドエステル、ヒドラジン、アジドニトロ
フェニル、アジド、3−(2−ピリジルジチオ)プロピ
オンアミド、グリオキサルおよびアルデヒドよりなる群
から選ばれるが、ただし前記R基の少なくとも1つは水
素ではなく; R8およびR9基は、独立して、アリールスルホニルま
たはアリールスルホネート基であり;そして点線は、そ
れぞれ、前記シアニン、メロシアニンおよびスチリル染
料を形成するのに必要な炭素原子を表す]よりなる群か
ら選ばれる水溶性染料と、アミン、アルデヒド、スルフ
ヒドリル若しくはヒドロキシル基を含有する成分との発
光光安定性反応生成物。1. The following compound: Cyanine Merocyanine Styryl In the above structure, X and Y are O, S and M is an integer selected from the group consisting of 1 , 2 , 3 , and 4 ; R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 groups are:
Independently hydrogen, isothiocyanate, isocyanate, monochlorotriazine, dichlorotriazine, mono- or di-halogen substituted pyridine, mono- or di-
Halogen-substituted diazine, maleimide, aziridine, sulfonyl halide, acid halide, hydroxysuccinimide ester, hydroxysulfosuccinimide ester, imide ester, hydrazine, azidonitrophenyl, azide, 3- (2-pyridyldithio) propionamide, glyoxal and aldehyde R 8 and R 9 are independently an arylsulfonyl or arylsulfonate group; and the dashed line is the cyanine group, respectively, wherein at least one of the R groups is not hydrogen; Represents the carbon atom necessary to form a merocyanine and styryl dye]] and a component containing an amine, aldehyde, sulfhydryl or hydroxyl group. Stable reaction products.
キシン、代謝産物、リンフォカイン、炭水化物、脂質、
血液細胞、バクテリア粒子、ウイルス粒子、抗原、ハプ
テン、重合体粒子、ガラス表面材および重合体表面材よ
りなる群から選ばれる、特許請求の範囲第1項記載の生
成物。2. The method according to claim 1, wherein the components are proteins, peptides, drugs, toxins, metabolites, lymphokines, carbohydrates, lipids,
The product according to claim 1, which is selected from the group consisting of blood cells, bacterial particles, virus particles, antigens, haptens, polymer particles, glass surface materials and polymer surface materials.
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