JP7762913B2 - Immunoassay method using site-specifically modified IgG antibodies using IgG-binding peptides - Google Patents
Immunoassay method using site-specifically modified IgG antibodies using IgG-binding peptidesInfo
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Description
本発明は、IgG結合ペプチドを用いたIgG抗体の部位特異的修飾体を用いた免疫測定方法に関する。 The present invention relates to an immunoassay method using site-specifically modified IgG antibodies using IgG-binding peptides.
免疫測定方法において、抗体は、通常、物理吸着やアミンカップリングにより得られる共有結合によって材料の表面に固定化されることが多い。この場合、材料表面に固定化された抗体の変性や機能的損失が生じないことが求められるが、従来の方法では、材料表面に固定化された抗体の変性や機能的損失が生じ、抗原結合能が低下したり、失われたりすることがあった。In immunoassay methods, antibodies are often immobilized on the surface of a material via covalent bonds, typically obtained by physical adsorption or amine coupling. In this case, it is necessary to avoid denaturation or functional loss of the antibody immobilized on the surface. However, with conventional methods, denaturation or functional loss of the antibody immobilized on the surface can occur, resulting in a decrease or loss of antigen-binding ability.
そこで、抗原結合能の低下が少なく、ヒトIgGを修飾する方法として、CCAP法(chemical conjugation by affinity peptide)が開発されている(非特許文献1)。 Therefore, the CCAP method (chemical conjugation by affinity peptide) has been developed as a method for modifying human IgG with minimal loss of antigen binding ability (Non-patent document 1).
しかし、従来のCCAP法は、インビトロ診断によく用いられる、マウスやラットといったげっ歯類由来のIgGに対しては適応しなかった。However, the conventional CCAP method was not suitable for IgG derived from rodents such as mice and rats, which are commonly used in in vitro diagnosis.
本発明は、げっ歯類由来のIgGに対して結合することが可能であり、材料表面に固定化されても変性や機能的損失が少ない、IgG結合ペプチドを用いたIgG抗体の部位特異的修飾体を用いた免疫測定方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide an immunoassay method using site-specifically modified IgG antibodies with IgG-binding peptides that are capable of binding to rodent-derived IgG and that undergo minimal denaturation or loss of functionality when immobilized on a material surface.
本発明は、IgGと機能性リガンドが結合したIgG結合ペプチドとの複合体を用いた免疫測定方法に関する。 The present invention relates to an immunoassay method using a complex of IgG and an IgG-binding peptide bound to a functional ligand.
本発明はまた、IgGと機能性リガンドが結合したIgG結合ペプチドとの複合体を含む体外診断薬に関する。 The present invention also relates to an in vitro diagnostic reagent comprising a complex of IgG and an IgG-binding peptide bound to a functional ligand.
本発明はまた、IgGと機能性リガンドが結合したIgG結合ペプチドとの複合体が固定化された固相に関する。 The present invention also relates to a solid phase on which a complex of IgG and an IgG-binding peptide bound to a functional ligand is immobilized.
本発明はまた、上記免疫測定方法に使用する、標識抗体を保持する標識抗体保持部と捕捉抗体が固定されている検出領域を備え、前記標識抗体若しくは捕捉抗体又はその両方がIgGと機能性リガンドが結合したIgG結合ペプチドとの複合体である、イムノクロマト試験片に関する。 The present invention also relates to an immunochromatographic test piece for use in the above-mentioned immunoassay method, which comprises a labeled antibody holding section that holds a labeled antibody and a detection area to which a capture antibody is immobilized, and the labeled antibody, the capture antibody, or both, are a complex of IgG and an IgG-binding peptide bound to a functional ligand.
本発明はさらに、固相にアンカータンパク質を共有結合又は物理吸着させる工程と、IgGとIgG結合ペプチドとの複合体を固相に結合したアンカータンパク質に共有結合又は物理吸着させる工程とを備える上記固相を製造する方法に関する。The present invention further relates to a method for producing the above solid phase, which comprises the steps of covalently binding or physically adsorbing an anchor protein to the solid phase, and covalently binding or physically adsorbing a complex of IgG and an IgG-binding peptide to the anchor protein bound to the solid phase.
本発明によれば、げっ歯類由来のIgGに対して結合することが可能であり、材料表面に固定化されても変性や機能的損失が少ない、IgG結合ペプチドを用いたIgG抗体の部位特異的修飾体を用いた免疫測定方法を提供することができる。 The present invention provides an immunoassay method using site-specifically modified IgG antibodies that use IgG-binding peptides, which are capable of binding to rodent-derived IgG and undergo minimal denaturation or loss of functionality even when immobilized on a material surface.
以下、本発明について詳細に説明する。本明細書において、「抗体が検出基盤材料表面へ直接的に結合する」とは、検出基盤材料表面とIgG結合ペプチドとの間に共有結合が形成される態様を意味する。一方で、「物理吸着」とは、静電的相互作用や疎水的結合によって、抗体が検出基盤材料表面に吸着している態様を意味する。The present invention is described in detail below. As used herein, "antibodies directly bind to the surface of a detection platform material" refers to a mode in which a covalent bond is formed between the surface of the detection platform material and the IgG-binding peptide. On the other hand, "physical adsorption" refers to a mode in which antibodies are adsorbed to the surface of a detection platform material through electrostatic interactions or hydrophobic bonds.
一実施形態に係る免疫測定方法は、IgGと機能性リガンドが結合したIgG結合ペプチドとの複合体を用いるものである。本実施形態に係る免疫測定方法を用いれば、抗体工学的な抗体分子の遺伝子改変を必要とせず、室温で迅速に反応し、抗体に負担をかけない条件下でペプチド/IgGを結合させることができる。 An immunoassay method according to one embodiment uses a complex of IgG and an IgG-binding peptide bound to a functional ligand. The immunoassay method according to this embodiment does not require genetic modification of antibody molecules through antibody engineering, and allows peptide/IgG binding under conditions that do not place a burden on the antibody, allowing for rapid reaction at room temperature.
IgGは、哺乳動物のIgGとすることができる。IgGは、例えば、ヒトのIgG(IgG1、IgG2、IgG3又はIgG4)、ウサギのIgG、ラットのIgG(IgG1、IgG2a、IgG2b又はIgG2c)、マウスのIgG(IgG1、IgG2a、IgG2b、IgG2c又はIgG3)とすることができる。 The IgG may be mammalian IgG. For example, the IgG may be human IgG (IgG1, IgG2, IgG3, or IgG4), rabbit IgG, rat IgG (IgG1, IgG2a, IgG2b, or IgG2c), or mouse IgG (IgG1, IgG2a, IgG2b, IgG2c, or IgG3).
機能性リガンドとしては、薬物、タンパク質、ペプチド、核酸、酵素、放射性標識物質、蛍光物質、及び、検出基盤材料表面へ共有結合させる事が可能な官能基を有する化学架橋剤(Cross-linker)等が挙げられる。より具体的には、機能性リガンドは、ビオチンであってよく、アジ化合物(アジド)であってよい。機能性リガンドは、直接IgG結合ペプチドに結合してもよいし、PEG(ポリエチレングリコール)等の分子を介して結合してもよい。 Functional ligands include drugs, proteins, peptides, nucleic acids, enzymes, radiolabeled substances, fluorescent substances, and chemical crosslinkers with functional groups that can be covalently bound to the surface of the detection base material. More specifically, the functional ligand may be biotin or an azide compound. The functional ligand may be directly bound to the IgG-binding peptide or may be bound via a molecule such as PEG (polyethylene glycol).
IgG結合ペプチドと機能性リガンドとの結合は、公知の方法、例えば、アジド基(-azide)とDBCO(Dibenzocyclooctyne)基との反応や、マレイミド基とスルフヒドリル基(-SH)との反応等により行うことができる。 The IgG-binding peptide can be linked to a functional ligand by known methods, such as the reaction of an azide group (-azide) with a DBCO (dibenzocyclooctyne) group, or the reaction of a maleimide group with a sulfhydryl group (-SH).
一実施形態において、IgG結合ペプチドは、プロテインAに由来するペプチドであり、例えば、プロテインAのBドメイン又はZドメインの部分ペプチド又はその改変体が含まれる。IgG結合ペプチドとしては、例えば、Z34C及びその改変体が挙げられる。Z34CはプロテインAのB-ドメインに由来し、ファージライブラリー法により最適化されたものである。Z34Cは特にヒト及びげっ歯類のIgG-Fcに対する親和性(結合能)を示す。また、IgG結合ペプチドは、配列番号1~9で表されるペプチドから選択されるペプチドを含んでいてよく、これらのペプチドにおいて1又は複数のアミノ酸が置換、欠失又は付加されたペプチドであって、IgGのFc領域への結合能を有するペプチドを含んでいてよい。また、IgG結合ペプチドは、配列番号1~9で表されるペプチドから選択されるペプチドや、これらのペプチドにおいて1又は複数のアミノ酸が置換、欠失又は付加されたペプチドであって、IgGのFc領域への結合能を有するペプチドに、機能性リガンドや機能性リガンドを付加するための官能基を加えたものを含んでいてもよい。なお、配列番号1は、Z34Cに含まれるすべてのLysがArgに置換されたアミノ酸配列であり、αZ34Cと表記する。配列番号2は、αZ34CのN末端のPheがLysに置換されたアミノ酸配列であり、εZ34Cと表記する。配列番号3は、αZ34CのN末端にGlyが付加されたアミノ酸配列であり、α-1Z34Cと表記する。配列番号4は、αZ34Cの7番目のArgがLysに置換されたアミノ酸配列である。配列番号5は、εZ34Cの7番目のArgがLysに置換されたアミノ酸配列である。配列番号6は、α-1Z34Cの8番目のArgがLysに置換されたアミノ酸配列である。配列番号7は、αZ34Cの5番目のCysがGlnに置換され、C末端のCysを除去したアミノ酸配列である。配列番号8は、αZ34Cの5番目のCysをGlnに置換し、C末端のCysを除去し、C末端にPro―Ser―Arg―Arg―Lys―Argを付加したアミノ酸配列であり、Z33-38と表記する。配列番号9は、αZ34Cの5番目のCysをGlnに置換し、7番目及び28番目のArgをLysに置換し、C末端のCysを除去し、C末端にPro-Ser-Arg-Arg-Lys-Arg-Arg-Lys-Arg-Arg-Lysを付加したアミノ酸配列であり、Z33-5と表記する。In one embodiment, the IgG-binding peptide is a peptide derived from Protein A, including, for example, a partial peptide of the B domain or Z domain of Protein A, or a variant thereof. Examples of IgG-binding peptides include Z34C and variants thereof. Z34C is derived from the B domain of Protein A and has been optimized using a phage library method. Z34C exhibits affinity (binding ability) particularly for human and rodent IgG-Fc. The IgG-binding peptide may also include a peptide selected from the peptides represented by SEQ ID NOs: 1 to 9, or a peptide in which one or more amino acids have been substituted, deleted, or added, and which has the ability to bind to the Fc region of IgG. The IgG-binding peptide may also include a peptide selected from the peptides represented by SEQ ID NOs: 1 to 9, or a peptide in which one or more amino acids have been substituted, deleted, or added, and which has the ability to bind to the Fc region of IgG, to which a functional ligand or a functional group for attaching a functional ligand has been added. SEQ ID NO: 1 is an amino acid sequence in which all Lys in Z34C are substituted with Arg, and is designated as αZ34C. SEQ ID NO: 2 is an amino acid sequence in which Phe at the N-terminus of αZ34C is substituted with Lys, and is designated as εZ34C. SEQ ID NO: 3 is an amino acid sequence in which Gly is added to the N-terminus of αZ34C, and is designated as α-1Z34C. SEQ ID NO: 4 is an amino acid sequence in which the 7th Arg in αZ34C is substituted with Lys. SEQ ID NO: 5 is an amino acid sequence in which the 7th Arg in εZ34C is substituted with Lys. SEQ ID NO: 6 is an amino acid sequence in which the 8th Arg in α-1Z34C is substituted with Lys. SEQ ID NO: 7 is an amino acid sequence in which the 5th Cys in αZ34C is substituted with Gln and the C-terminal Cys is removed. SEQ ID NO: 8 is an amino acid sequence in which Cys at position 5 of αZ34C is substituted with Gln, the C-terminal Cys is deleted, and Pro-Ser-Arg-Arg-Lys-Arg is added to the C-terminus, and is designated as Z33-38. SEQ ID NO: 9 is an amino acid sequence in which Cys at position 5 of αZ34C is substituted with Gln, Arg at positions 7 and 28 is substituted with Lys, the C-terminal Cys is deleted, and Pro-Ser-Arg-Arg-Lys-Arg-Arg-Lys-Arg-Arg-Lys is added to the C-terminus, and is designated as Z33-5.
配列番号1~9で表されるペプチドにおいて、置換、付加又は欠失される1又は複数のアミノ酸残基の数は、例えば、1~10個、1~5個、1~3個、1~2個とすることができる。 In the peptides represented by SEQ ID NOs: 1 to 9, the number of one or more amino acid residues to be substituted, added, or deleted can be, for example, 1 to 10, 1 to 5, 1 to 3, or 1 to 2.
Z34Cの改変体は、公知の方法で合成することができる。合成方法としては、例えば、Fmoc合成法やBoc合成法のような固相合成法、フラグメント縮合法のような液相合成法などが挙げられるが、操作の簡便性の観点からは、固相合成法が好ましい。Z34Cの改変体等のIgG結合ペプチドが、後述する架橋剤によって修飾されている場合、そのようなIgG結合ペプチドは、合成されたIgG結合ペプチドに架橋剤を修飾させて製造することもでき、また、架橋剤により修飾されたアミノ酸残基を用いてペプチド合成を行うことで製造することもできる。 Z34C variants can be synthesized by known methods. Examples of synthesis methods include solid-phase synthesis methods such as Fmoc synthesis and Boc synthesis, and liquid-phase synthesis methods such as fragment condensation. However, from the standpoint of operational simplicity, solid-phase synthesis is preferred. When an IgG-binding peptide such as a Z34C variant is modified with a cross-linking agent, as described below, such an IgG-binding peptide can be produced by modifying the synthesized IgG-binding peptide with the cross-linking agent, or by performing peptide synthesis using amino acid residues modified with the cross-linking agent.
一実施形態において、IgG結合ペプチドは、IgGのFc領域のLys248の側鎖に結合していると考えられ、両者は架橋剤、例えば、DSG(Disuccinimidyl Glutarate)を介して結合している。上記架橋剤としては、他に、DSS(Disuccinimidyl suberate)等のスクシンイミジル基を好ましくは2以上含む架橋剤、DMA(Dimethyl Adipimidate Dihydrochloride)、DMP(Dimethyl Pimelimidate Dihydrochloride)、DMS(Dimethyl Suberimidate Dihydrochloride)等のイミドエステル部分を好ましくは2以上含む架橋剤、DTBP(Dimethyl 3,3’-dithio-bis(propionimidate) Dihydrochloride)、DSP(Dithiobis (succinimidyl propionate))等のSS結合を有する架橋剤等が挙げられる。 In one embodiment, the IgG-binding peptide is believed to be bound to the side chain of Lys248 in the Fc region of IgG, with the two linked via a cross-linker, e.g., DSG (Disuccinimidyl Glutarate). Other examples of the crosslinking agent include crosslinking agents containing preferably two or more succinimidyl groups, such as DSS (Disuccinimidyl suberate), crosslinking agents containing preferably two or more imide ester moieties, such as DMA (Dimethyl Adipimidate Dihydrochloride), DMP (Dimethyl Pimellimidate Dihydrochloride), and DMS (Dimethyl Suberimidate Dihydrochloride), crosslinking agents containing preferably two or more imide ester moieties, such as DTBP (Dimethyl 3,3'-dithio-bis(propionimidate) Dihydrochloride) and DSP (Dithiobis(succinimidyl Examples of crosslinking agents include crosslinkers having an S-S bond such as methylpropionate.
免疫測定方法としては、ELISA法、イムノクロマトグラフィー法、免疫ラテックス凝集(latex agglutination:LA)法、免疫比濁法(turbidimetric immunoassay:TIA)、化学発光免疫測定法(Chemiluminescent Immunoassay:CLIA)、パルスイムノアッセイ法、時間分解蛍光-蛍光共鳴エネルギー転移(time-resolved fluorescence resonance energy transfer:TR-FRET)法、水晶振動子マイクロバランス(Quartz Crystal Microbalance:QCM)法、バイオレイヤー干渉(BioLayer Interferometry:BLI)法及び表面プラズモン共鳴法等が挙げられる。 Immunoassay methods include ELISA, immunochromatography, immuno-latex agglutination (LA), turbidimetric immunoassay (TIA), chemiluminescent immunoassay (CLIA), pulse immunoassay, time-resolved fluorescence resonance energy transfer (TR-FRET), quartz crystal microbalance (QCM), and BioLayer interferometry (BioLayer). Examples of such methods include a laser interferometry (BLI) method and a surface plasmon resonance method.
一実施形態に係る体外診断薬は、IgGと機能性リガンドが結合したIgG結合ペプチドとの複合体を含む。IgG結合ペプチドは、体外診断薬に含まれる場合、酵素、放射性標識物質、蛍光物質等により修飾されていてもよい。上記の免疫測定方法を用いることにより、抗体の抗原親和性の低下を抑制し、材料表面の固定化配向を高めることができるため、例えば、免疫測定方法を用いた体外診断薬に適用すれば、高感度な測定が可能となると考えられる。 An in vitro diagnostic reagent according to one embodiment includes a complex of IgG and an IgG-binding peptide bound to a functional ligand. When included in an in vitro diagnostic reagent, the IgG-binding peptide may be modified with an enzyme, a radioactively labeled substance, a fluorescent substance, or the like. Use of the above immunoassay method can suppress a decrease in the antigen affinity of the antibody and enhance the immobilization orientation on the material surface. Therefore, when applied to an in vitro diagnostic reagent using an immunoassay method, for example, highly sensitive measurements are believed to be possible.
一実施形態に係る固相は、IgGと機能性リガンドが結合したIgG結合ペプチドとの複合体が固定化されている。 In one embodiment, the solid phase has immobilized thereon a complex of IgG and an IgG-binding peptide bound to a functional ligand.
上記複合体は、検出基盤材料表面に直接的に、物理吸着によって、アンカータンパク質なしで、又は、アンカータンパク質を介して固定化されてよい。検出基盤としては、ラテックス粒子(Ltx)や、ポリプロピレン、ポリスチレン等の有機物又はガラスを主成分とする免疫測定用プレート(plate)等が挙げられる。The complex may be immobilized directly on the surface of a detection substrate material by physical adsorption, either without or via an anchor protein. Examples of detection substrates include latex particles (LTX), immunoassay plates made primarily of organic materials such as polypropylene or polystyrene, or glass.
上記複合体は、アミノ基と反応する官能基付きの検出基盤材料表面にアンカータンパク質を介して固定化されてもよい(図1)。アンカータンパク質(図1中のProtein)は特に限定されないが、ストレプトアビジン等であることができ、非特異反応との兼ね合いからは、ブロッキング剤に用いているBSAやHSAが好適である。The above complex may be immobilized via an anchor protein on the surface of a detection substrate material with functional groups that react with amino groups (Figure 1). The anchor protein (Protein in Figure 1) is not particularly limited, but can be streptavidin or the like. In terms of balancing non-specific reactions, BSA or HSA, which are used as blocking agents, are preferred.
図1に示すようにアミノ基と反応する官能基とアンカータンパク質中のアミノ基とを反応させたり、あるいは、カルボキシ基と反応する官能基とアンカータンパク質中のカルボキシ基とを反応させたり等して、さらに、アンカータンパク質中のアミノ基とDBCO-NHS、又は、アンカータンパク質中の-SH基とDBCO-maleimideとを反応させて、検出基盤材料表面に結合したアンカータンパク質に-DBCOを導入することができる。さらに、このアンカータンパク質に導入された-DBCOと複合体中のIgG結合ペプチドに導入された-azideとの間でクリック反応を生じさせ、検出基盤材料表面に複合体を間接的に固定化することができる。なお、導入される官能基は-DBCOに限定されず、クリック反応に利用可能な官能基であればよい。導入される官能基は、例えば、アルキンを有する化合物等であってよく、より具体的には、シクロオクチン、BCN(bicyclo[6.1.0]nonyne)等であってよい。このクリック反応以外に、-SHと-maleimide又はブロモアセチルを用いた反応等も利用可能である。As shown in Figure 1, functional groups reactive with amino groups can be reacted with amino groups in the anchor protein, or functional groups reactive with carboxy groups can be reacted with carboxy groups in the anchor protein. Furthermore, amino groups in the anchor protein can be reacted with DBCO-NHS, or -SH groups in the anchor protein can be reacted with DBCO-maleimide, thereby introducing -DBCO into the anchor protein bound to the surface of the detection platform material. Furthermore, a click reaction can occur between -DBCO introduced into the anchor protein and -azide introduced into the IgG-binding peptide in the complex, thereby indirectly immobilizing the complex to the surface of the detection platform material. The functional group introduced is not limited to -DBCO, and any functional group that can be used in a click reaction can be used. The functional group introduced can be, for example, a compound containing an alkyne, more specifically, cyclooctyne, BCN (bicyclo[6.1.0]nonyne), etc. In addition to this click reaction, a reaction using -SH and -maleimide or bromoacetyl can also be used.
アミノ基と反応する官能基としては、カルボキシ基、トシル基、エポキシ基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、N-ヒドロキシスクシンイミド基(-NHS)、マレイミド基等が挙げられる。なお、アミノ基と反応する官能基付きの検出基盤としては、イモビライザー(アミノ)(サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社(旧 ナルジェヌンクインターナショナル株式会社))を使用することができる。 Functional groups that react with amino groups include carboxyl groups, tosyl groups, epoxy groups, isocyanate groups, isothiocyanate groups, N-hydroxysuccinimide groups (-NHS), maleimide groups, etc. An example of a detection substrate with a functional group that reacts with amino groups is Immobilizer (Amino) (Thermo Fisher Scientific Co., Ltd. (formerly Nalge Nunc International Co., Ltd.)).
上記複合体は、上記アミノ基と反応する官能基付きの検出基盤材料表面にアンカータンパク質なしで固定化されてもよい(図2)。この場合、固定化する前に、IgG結合ペプチドに-SH又は-azideを導入し、必要な場合は-SHの保護基も導入する。必要に応じて脱保護し、-SH又は-azideを検出基盤材料表面のアミノ基と反応する官能基と反応させることによって導入したアルキンを有する官能基(シクロオクチン、DBCO、BCN等)と反応させることで共有結合を形成させ、上記複合体を検出基盤材料表面に固定化することができる。 The above complex may be immobilized without an anchor protein on the surface of a detection platform material equipped with functional groups that react with the amino groups (Figure 2). In this case, -SH or -azide is introduced into the IgG-binding peptide before immobilization, and if necessary, a protecting group for -SH is also introduced. Deprotection is performed as necessary, and the -SH or -azide is reacted with a functional group on the surface of the detection platform material that reacts with amino groups, thereby forming a covalent bond with the introduced alkyne-containing functional group (cyclooctyne, DBCO, BCN, etc.), thereby immobilizing the above complex on the surface of the detection platform material.
保護基としては、SATA(N-Succinimidyl S-acetylthioacetate)、SATP(N-Succinimidyl S-Acetylthiopropionate)等が挙げられる。 Examples of protecting groups include SATA (N-Succinimidyl S-acetylthioacetate) and SATP (N-Succinimidyl S-acetylthiopropionate).
上記複合体がアミノ基と反応する官能基付きの検出基盤材料表面にアンカータンパク質なしで固定化される具体例として、図2(b)、(c)が挙げられる。 Figures 2(b) and (c) are specific examples of the above complex being immobilized on the surface of a detection base material with functional groups that react with amino groups without an anchor protein.
上記複合体は、IgGと機能性リガンドが結合したIgG結合ペプチドとを混合させる工程によって製造することができる。混合の条件は、機能性リガンドが結合したIgG結合ペプチドとIgGの間で架橋反応が生じる条件で行うものであれば特に限定されないが、例えば、機能性リガンドが結合したIgG結合ペプチドとIgGを、適当なバッファー中において、室温で混合することにより反応を行うことができる。機能性リガンドが結合したIgG結合ペプチドに架橋剤が結合している場合、必要に応じて架橋反応を促進する触媒を適量加えて混合を行ってもよい。 The above complex can be produced by mixing IgG with an IgG-binding peptide bound to a functional ligand. The mixing conditions are not particularly limited as long as they are conditions that allow a cross-linking reaction between the IgG and the IgG-binding peptide bound to a functional ligand. For example, the reaction can be carried out by mixing the IgG-binding peptide bound to a functional ligand with IgG in an appropriate buffer at room temperature. If a cross-linking agent is bound to the IgG-binding peptide bound to a functional ligand, mixing may be carried out with the addition of an appropriate amount of a catalyst that promotes the cross-linking reaction, as needed.
機能性リガンドが結合したIgG結合ペプチドとIgGの結合性を高めるため、反応条件を調整してもよい。例えば、Z34Cペプチドの由来となるプロテインAは、pHが8以上の条件でヒトIgG3との結合性が増すことが知られており、またNaCl等の塩濃度を高めることによってマウスIgG1との結合性が増すことが知られている。このような知見を参照して、本発明の架橋反応の条件を設定することができる。Reaction conditions may be adjusted to enhance the binding affinity between IgG and the IgG-binding peptide bound to a functional ligand. For example, Protein A, from which the Z34C peptide is derived, is known to have increased binding affinity with human IgG3 at pH 8 or higher, and its binding affinity with mouse IgG1 is known to increase with increasing salt concentrations such as NaCl. The conditions for the crosslinking reaction of the present invention can be set with reference to these findings.
機能性リガンドが結合したIgG結合ペプチドとIgGとの混合工程は、pH4.5~8.5の条件下で行うことができ、pH5.0~8.0の条件下で行うことがより好ましく、pH6.0~7.7の条件下で行うことが更に好ましい。 The mixing process of the IgG-binding peptide bound to the functional ligand with the IgG can be carried out under conditions of pH 4.5 to 8.5, more preferably under conditions of pH 5.0 to 8.0, and even more preferably under conditions of pH 6.0 to 7.7.
機能性リガンドが結合したIgG結合ペプチドとIgGとの混合比率(モル比)は、IgG:ペプチド=1:1~20とすることができる。 The mixing ratio (molar ratio) of the IgG-binding peptide bound to a functional ligand to IgG can be IgG:peptide = 1:1-20.
機能性リガンドが結合したIgG結合ペプチドとIgGとの混合時間(反応時間)は、例えば、一晩とすることができ、30分~20時間、1分~5時間、10分~2時間又は15分~1時間とすることもできる。 The mixing time (reaction time) between the IgG-binding peptide bound to a functional ligand and the IgG can be, for example, overnight, or can be 30 minutes to 20 hours, 1 minute to 5 hours, 10 minutes to 2 hours, or 15 minutes to 1 hour.
上記混合工程の後に、必要に応じて、得られた混合物から不純物、例えば、未反応の機能性リガンドが結合したIgG結合ペプチド、IgG、及び試薬等を分離し、複合体を精製する工程をさらに実施してよい。精製工程は、公知の方法、例えば、ゲルろ過クロマトグラフィー、イオン交換カラムクロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、逆相カラムクロマトグラフィー、HPLC等のクロマトグラフィー等により行うことができる。 After the above mixing step, if necessary, a step of separating impurities, such as unreacted IgG-binding peptides bound to functional ligands, IgG, and reagents, from the resulting mixture to purify the complex may be carried out. The purification step can be carried out by known methods, such as chromatography, such as gel filtration chromatography, ion exchange column chromatography, affinity chromatography, reverse-phase column chromatography, and HPLC.
一実施形態に係るイムノクロマト試験片は、上記免疫測定方法に使用され、標識抗体を保持する標識抗体保持部と捕捉抗体が固定されている検出領域を備え、上記標識抗体又は捕捉抗体がIgGと機能性リガンドが結合したIgG結合ペプチドとの複合体である。 In one embodiment, the immunochromatographic test piece is used in the above-mentioned immunoassay method and comprises a labeled antibody holding section that holds a labeled antibody and a detection area in which a capture antibody is immobilized, and the labeled antibody or capture antibody is a complex of IgG and an IgG-binding peptide bound to a functional ligand.
一実施形態に係る固相の製造方法は、固相にアンカータンパク質を共有結合又は物理吸着させる工程と、IgGとIgG結合ペプチドとの複合体を固相に結合したアンカータンパク質に共有結合、物理吸着又は特異的な結合をさせる工程とを備える。 In one embodiment, a method for producing a solid phase comprises the steps of covalently binding or physically adsorbing an anchor protein to a solid phase, and covalently binding, physically adsorbing, or specifically binding a complex of IgG and an IgG-binding peptide to the anchor protein bound to the solid phase.
以下、本発明について、実施例を挙げて更に詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
<モノクローナル抗体、抗原及びペプチドの調整>
トラスツズマブはiRxMedicineから研究用に購入した。マウスIgG1コントロール抗体は、Crown Biosci-ence、Inc.から購入したマウスIgG1、κアイソタイプコントロール、又は医学生物学研究所から購入したマウスIgG1アイソタイプコントロールを用いた。マウスIgG2コントロール抗体は、BioCell Technology、LLCから購入したInVivoMAb抗ヒト/ラットHER2を用いた。抗CA19-9H7D1抗体及び抗CA19-9G6C8抗体は、BBI Solutionsから購入した。抗IgE抗体[5D4]は、abcamから購入した。ヒトCA19-9は、BBI Solutionsから購入した。ヒトIgEは、abcamから購入した。ストレプトアビジンは、Prospec-Tany Technogene、Ltd.から購入した。ストレプトアビジン-HRP(ホースラディッシュペルオキシダーゼストレプトアビジン)は、Vector lab、Inc.から購入した。全てのペプチドは、Eurofinsによる標準Fmoc固相合成法により調製した。
<Preparation of monoclonal antibodies, antigens, and peptides>
Trastuzumab was purchased for research use from iRxMedicine. Mouse IgG1 control antibodies were mouse IgG1, κ isotype control purchased from Crown Bioscience, Inc., or mouse IgG1 isotype control purchased from Medical and Biological Laboratories. Mouse IgG2 control antibodies were InVivoMAb anti-human/rat HER2 purchased from BioCell Technology, LLC. Anti-CA19-9H7D1 and anti-CA19-9G6C8 antibodies were purchased from BBI Solutions. Anti-IgE antibody [5D4] was purchased from abcam. Human CA19-9 was purchased from BBI Solutions. Human IgE was purchased from abcam. Streptavidin was purchased from Prospec-Tany Technogene, Ltd. Streptavidin-HRP (horseradish peroxidase streptavidin) was purchased from Vector lab, Inc. All peptides were prepared by standard Fmoc solid phase synthesis methods by Eurofins.
<ペプチド合成>
合成ペプチド(αZ34C、εZ34C、α-1Z34C、Z33-38azide及びZ33-5azide)をFmoc固相法により合成した。すべてのペプチドのC末端はアミド化されている。保護基を除去した後、逆相HPLCを用いてペプチドを精製した。
<Peptide synthesis>
Synthetic peptides (αZ34C, εZ34C, α-1Z34C, Z33-38azide, and Z33-5azide) were synthesized by the Fmoc solid-phase method. The C-terminus of all peptides was amidated. After removing the protecting groups, the peptides were purified using reverse-phase HPLC.
<分子内ジスルフィド結合の形成>
以下の工程を、3種類のZ34C改変体(αZ34C、εZ34C及びα-1Z34C)に対して行った。DMSOに溶解した10mMペプチド溶液及び0.2MTris-HCl(pH8.3)を等量混合し、室温で2時間インキュベートした。トリフルオロ酢酸(TFA)を添加することによって反応混合物(1.6mL)を酸性化させ、0.1%TFA溶液で平衡化したSep-Pak tC18逆相カラム(Waters)に通した。0.1%TFA溶液で洗浄した後、0.1%TFAを含有する60%アセトニトリル溶液でペプチドを溶出させた。アセトニトリルを蒸発させて除去し、20時間凍結乾燥した。凍結乾燥物を10mMの濃度となるようにDMSOに溶解させた。
<Intramolecular disulfide bond formation>
The following procedure was performed for the three Z34C variants (αZ34C, εZ34C, and α-1Z34C). Equal volumes of a 10 mM peptide solution dissolved in DMSO and 0.2 M Tris-HCl (pH 8.3) were mixed and incubated at room temperature for 2 hours. The reaction mixture (1.6 mL) was acidified by adding trifluoroacetic acid (TFA) and passed through a Sep-Pak tC18 reverse-phase column (Waters) equilibrated with 0.1% TFA solution. After washing with 0.1% TFA solution, the peptide was eluted with 60% acetonitrile containing 0.1% TFA. The acetonitrile was removed by evaporation, and the column was lyophilized for 20 hours. The lyophilized product was dissolved in DMSO to a concentration of 10 mM.
<DSG結合>
以下の工程を、3種類のZ34C改変体(αZ34C、εZ34C及びα-1Z34C)に対して行った。DMSOに溶解した10mM酸化ペプチド溶液と、アセトニトリルに溶解した500mMジスクシンイミジルグルタレート(DSG)溶液とを、モル比がペプチド:DSG=1:30となるように混合し、ピリジンを最終濃度0.5%となるように添加した。その後、混合物を50℃で3時間インキュベートした。Inert-Sustain C18逆相カラム(5μm、7.6×250mm)を用いて分離した画分を回収し、目的の画分を20時間凍結乾燥した。
<DSG combination>
The following procedure was performed on the three Z34C variants (αZ34C, εZ34C, and α-1Z34C). A 10 mM oxidized peptide solution in DMSO was mixed with a 500 mM disuccinimidyl glutarate (DSG) solution in acetonitrile at a molar ratio of peptide:DSG = 1:30, and pyridine was added to a final concentration of 0.5%. The mixture was then incubated at 50°C for 3 hours. Fractions separated using an Inert-Sustain C18 reverse-phase column (5 μm, 7.6 × 250 mm) were collected, and the target fraction was lyophilized for 20 hours.
<Z33-38azideへのビオチンとDSGの結合>
以下の工程を、Z33-38azideに対して行い、Z33-38azideにビオチンを導入したZ33-38biotinを得た。DMSOに溶解した40mM Z33-38azideと、DMSOに溶解した100mM DBCO-PEG4-Biotin(Thermo Fisher Scientific,Inc.)と、アセトニトリルに溶解した500mM DSGとを、モル比がペプチド:DBCO-PEG4-Biotin:DSG=1:1:20となるように混合し、ピリジンを最終濃度5%となるように添加した。その後、混合物を50℃で2時間インキュベートした。
<Binding of biotin and DSG to Z33-38azide>
The following steps were performed on Z33-38azide to obtain Z33-38biotin, in which biotin was introduced into Z33-38azide. 40 mM Z33-38azide dissolved in DMSO, 100 mM DBCO-PEG4-Biotin (Thermo Fisher Scientific, Inc.) dissolved in DMSO, and 500 mM DSG dissolved in acetonitrile were mixed at a molar ratio of peptide:DBCO-PEG4-Biotin:DSG = 1:1:20, and pyridine was added to a final concentration of 5%. The mixture was then incubated at 50°C for 2 hours.
<ペプチド構造モデリング>
Fcと結合ペプチドとの複合体のモデル構造を、ヒトIgG-Fcとペプチド(1OQO.pdb)との結晶構造に基づいて、ソフトウェアMOE(Molecular Operating Envi-ronment、CCG)で構築した。
<Peptide structure modeling>
A model structure of the complex between Fc and the bound peptide was constructed using the software MOE (Molecular Operating Environment, CCG) based on the crystal structure of human IgG-Fc and the peptide (1OQO.pdb).
<3種類のZ34C改変体(αZ34C、εZ34C及びα-1Z34C)、Z33-38biotin又はZ33-5azideとIgGとの結合>
リン酸緩衝生理食塩水(PBS;137mM NaCl、2.7mM KCl、10mMリン酸緩衝液、pH7.4)又は酢酸緩衝液(100mM、pH5.5)で希釈した1μMのIgGと、DMSOで10mMに希釈したペプチド試薬とを、モル比がIgG:ペプチド=1:5となるように混合した。混合物を各反応温度(25℃、37℃、50℃)で1時間又は一晩(約16時間)インキュベートした。3種類のZ34C改変体(αZ34C、εZ34C及びα-1Z34C)とIgGとの結合の構造シミュレーション結果を図3に示す。
<Binding of three types of Z34C variants (αZ34C, εZ34C, and α-1Z34C), Z33-38biotin, or Z33-5azide to IgG>
1 μM IgG diluted in phosphate-buffered saline (PBS; 137 mM NaCl, 2.7 mM KCl, 10 mM phosphate buffer, pH 7.4) or acetate buffer (100 mM, pH 5.5) was mixed with a peptide reagent diluted to 10 mM with DMSO at a molar ratio of 1:5 IgG:peptide. The mixture was incubated at various reaction temperatures (25°C, 37°C, 50°C) for 1 hour or overnight (approximately 16 hours). The structural simulation results of the binding of three types of Z34C variants (αZ34C, εZ34C, and α-1Z34C) with IgG are shown in Figure 3.
<SDS-PAGE>
450μLの4×Laemmli Sample Buffer(Bio-Rad La-boratories、Inc.)と、50μLのDTT溶液(1M DTT、1mM EDTA)とを混合して、4×還元サンプルバッファーを調製した。試料溶液と、4×還元サンプルバッファーとを混合し、95℃で10分間インキュベートした。得られた試料を1-2μg/ウェルでSDS-PAGEゲル(Mini Protean TGX precast Gels Any kD;Bio-Rad Laboratories、Inc.)にアプライし、電気泳動を行った。電気泳動後のゲルをBio-safe Comassie G-250Stain(Bio-Rad Laboratories、Inc.)で染色した。
<SDS-PAGE>
450 μL of 4× Laemmli Sample Buffer (Bio-Rad Laboratories, Inc.) was mixed with 50 μL of DTT solution (1 M DTT, 1 mM EDTA) to prepare 4× reducing sample buffer. The sample solution and 4× reducing sample buffer were mixed and incubated at 95°C for 10 minutes. The resulting sample was applied at 1-2 μg/well to an SDS-PAGE gel (Mini Protean TGX precast Gels Any kD; Bio-Rad Laboratories, Inc.) and electrophoresis was performed. After electrophoresis, the gel was stained with Bio-safe Comassie G-250 Stain (Bio-Rad Laboratories, Inc.).
<サンドイッチ-ELISA>
ELISAプレート(Nunc-Immuno Module plate Maxisorp;Thermo Fisher Scientific、Inc.)にstreptavidinを300 ng/wellとなるようにコートし、4℃で一晩インキュベートした。プレートを洗浄した後、プレートをプレートブロッキング溶液(100mM NaCl、0.05%Tween20及び0.5%BSAを含む100mM Tris-HCl、pH7.6)を加え、4℃で一晩インキュベートした。ビオチン化抗体を150ng/ウェルで添加し、37℃で1時間インキュベートした。プレートを洗浄後、ヒトCA19-9又はヒトIgEを各濃度で添加し、37℃で1時間インキュベートした。プレートを洗浄した後、30ng/ウェルの量でHRP標識抗体を添加し、37℃で1時間インキュベートした。プレートを洗浄した後、TMB基質を添加し、25℃で30分間インキュベートした。0.3M H2SO4をTMB基質と同量添加した後、450nm及び630nmにおける吸光度を測定した。
ビオチン化抗体(-NHS)は、Biotin Labeling kit-NH2(同仁化学研究所)を用いて調製した。HRP標識抗体は、ペルオキシダーゼ標識キット-NH2(同仁化学研究所)を用いて調製した。
Sandwich ELISA
Streptavidin was coated onto an ELISA plate (Nunc-Immuno Module plate Maxisorp; Thermo Fisher Scientific, Inc.) at 300 ng/well and incubated overnight at 4°C. After washing, the plate was added with plate blocking solution (100 mM Tris-HCl, pH 7.6, containing 100 mM NaCl, 0.05% Tween 20, and 0.5% BSA) and incubated overnight at 4°C. Biotinylated antibodies were added at 150 ng/well and incubated at 37°C for 1 hour. After washing, human CA19-9 or human IgE was added at various concentrations and incubated at 37°C for 1 hour. After washing the plate, HRP-labeled antibody was added at 30 ng/well and incubated for 1 hour at 37° C. After washing the plate, TMB substrate was added and incubated for 30 minutes at 25° C. After adding an equal amount of 0.3 M H2SO4 to the TMB substrate, absorbance was measured at 450 nm and 630 nm.
Biotinylated antibodies (-NHS) were prepared using Biotin Labeling kit-NH2 (Dojindo Laboratories). HRP-labeled antibodies were prepared using Peroxidase Labeling kit-NH2 (Dojindo Laboratories).
<RPLA(逆受身ラテックス凝集反応)用抗体結合ビーズの調製>
1mLのPBSを、60μLのストレプトアビジンコートビーズ(Streptavidin Coated Microspheres 1.0μm;Polysciences、Inc.)スラリーと混合し、遠心分離した。上清を除去し、PBSで希釈した600μLのビオチン化抗体(20μg/mL)を加えてほぐし、25℃で2時間ローテートした。遠心分離後、上清を除去し、600μLのブロッキング溶液(0.5%BSAを含むPBS、pH7.4)を添加し、混合物を25℃で1時間ローテートした。遠心分離後、上清を除去し、1mLのブロッキング溶液を添加して懸濁し、次いで遠心分離して上清を除去し、洗浄を行った(計3回行った)。2.1mLの保存溶液(0.5%BSA及び0.08%NaN3を含むPBS、pH7.4)を添加し、懸濁してから、超音波処理した。
<Preparation of antibody-bound beads for RPLA (reverse passive latex agglutination reaction)>
1 mL of PBS was mixed with 60 μL of streptavidin-coated bead (Streptavidin Coated Microspheres 1.0 μm; Polysciences, Inc.) slurry and centrifuged. The supernatant was removed, and 600 μL of biotinylated antibody (20 μg/mL) diluted with PBS was added and loosened, followed by rotation at 25°C for 2 hours. After centrifugation, the supernatant was removed, and 600 μL of blocking solution (PBS containing 0.5% BSA, pH 7.4) was added, and the mixture was rotated at 25°C for 1 hour. After centrifugation, the supernatant was removed, and 1 mL of blocking solution was added to suspend the beads, followed by centrifugation to remove the supernatant and washing (performed three times in total). 2.1 mL of storage solution (PBS containing 0.5% BSA and 0.08% NaN3 , pH 7.4) was added, suspended, and then sonicated.
<RPLA反応>
ブロッキング溶液(0.5%BSAを含むPBS、pH7.4)と希釈緩衝液(0.1%BSAを含むPBS、pH7.4)で希釈した抗原(ヒトCA19-9又はIgE)を1:1で混合し、V底96ウェルマイクロプレートに添加した(25μL/ウェル)。25μLの抗体結合ビーズスラリーを各ウェルに添加した。シェーカーで1分間混合した後、25℃で一晩インキュベートし、凝集状態を観察した。
<RPLA reaction>
Antigen (human CA19-9 or IgE) diluted with blocking solution (PBS containing 0.5% BSA, pH 7.4) and dilution buffer (PBS containing 0.1% BSA, pH 7.4) was mixed at a 1:1 ratio and added to a V-bottom 96-well microplate (25 μL/well). 25 μL of antibody-bound bead slurry was added to each well. After mixing on a shaker for 1 minute, the plate was incubated overnight at 25°C and the aggregation state was observed.
(試験例1)
3種類のZ34C改変体(αZ34C、εZ34C及びα-1Z34C)を調製し、マウスIgG1及びマウスIgG2aと反応することを確認した。さらに、反応溶液のpH、反応時間、反応モル比、反応温度をいくつかの条件で試験し、修飾率が最も高い条件を見いだした。修飾率はSDS-PAGEで評価した(図4)。
(Test Example 1)
Three Z34C variants (αZ34C, εZ34C, and α-1Z34C) were prepared and confirmed to react with mouse IgG1 and mouse IgG2a. Furthermore, several conditions, such as pH of the reaction solution, reaction time, reaction molar ratio, and reaction temperature, were tested to find the condition that gave the highest modification rate. The modification rate was evaluated by SDS-PAGE (Figure 4).
図4によれば、反応溶液のpHが修飾効率に大きく影響することが分かる。さらに、αZ34Cは、免疫測定方法でしばしば使用されるマウスIgG1(図4(a))及びマウスIgG2a(図4(b)(c))の両方において、一定以上の反応性を有した。さらに、これら3種類のZ34C改変体のヒトIgG1に対する修飾も確認された(図5)。 Figure 4 shows that the pH of the reaction solution has a significant effect on modification efficiency. Furthermore, αZ34C exhibited a certain level of reactivity with both mouse IgG1 (Figure 4(a)) and mouse IgG2a (Figures 4(b) and (c)), which are often used in immunoassay methods. Furthermore, modification of human IgG1 with these three types of Z34C variants was also confirmed (Figure 5).
この反応によれば、理論的には一価又は二価の修飾が生じる(図4(d))。実際のH鎖に対する修飾率は50%前後であることが多かった(図4、図5)。This reaction theoretically results in monovalent or divalent modification (Figure 4(d)). The actual modification rate for the H chain was often around 50% (Figures 4 and 5).
(試験例2)
αZ34Cを調製し、ヒトIgG1、マウスIgG1、マウスIgG2a、マウスIgG2b、マウスIgG3、ウサギIgG、ラットIgG1、ラットIgG2a、ラットIgG2b及びラットIgG2cと反応することを確認した。修飾率はSDS-PAGEで評価した(図6)。
(Test Example 2)
αZ34C was prepared and confirmed to react with human IgG1, mouse IgG1, mouse IgG2a, mouse IgG2b, mouse IgG3, rabbit IgG, rat IgG1, rat IgG2a, rat IgG2b, and rat IgG2c. The modification rate was evaluated by SDS-PAGE (Figure 6).
(試験例3)
Z33-38azideにクリック反応によってビオチンを導入して得られたZ33-38biotinと、ヒトIgG1及びマウスIgG2aとの結合をSDS-PAGEにより確認した。ヒトIgG1に対する結果を図7(b)に、マウスIgG2aに対する結果を図7(c)に示す。Z33-38は、3種類のZ34C改変体(αZ34C、εZ34C及びα-1Z34C)に比べて合成ペプチドの収率が高い傾向にあり、より合成が容易かつ安価である。
(Test Example 3)
The binding of Z33-38biotin, obtained by introducing biotin into Z33-38azide by click reaction, to human IgG1 and mouse IgG2a was confirmed by SDS-PAGE. The results for human IgG1 are shown in Figure 7(b), and the results for mouse IgG2a are shown in Figure 7(c). Z33-38 tends to produce a higher synthetic peptide yield than the three Z34C variants (αZ34C, εZ34C, and α-1Z34C), and is easier and less expensive to synthesize.
(試験例4)
CCAP法を用いてマウスIgGにZ33-38biotinを共有結合させた修飾抗体を用いて、サンドイッチELISAを行った。抗原としてヒトCA19-9とヒトIgEを用いた。
(Test Example 4)
Sandwich ELISA was performed using a modified antibody in which Z33-38 biotin was covalently bound to mouse IgG using the CCAP method, and human CA19-9 and human IgE were used as antigens.
ビオチン化抗体を、ストレプトアビジンでコーティングしたプレートに加え、サンドイッチELISAの測定を行った。ビオチン化抗体を、ランダムアミンカップリング法(-NHS)又はCCAP法(-CCAP)によって調製した。IgE抗原の濃度を変えて測定した結果、ランダムアミンカップリング法とCCAP法との間に有意差が認められ、ランダムアミンカップリング法と比べてCCAP法は高感度であった(図9)。これは、第一に、CCAP法により修飾を行った抗体はランダムアミンカップリング法により修飾を行った抗体よりも抗原に対する抗体の反応性の低下が少ないためであることが考えられる。第2に、CCAP法はプレートに対する捕捉抗体の配向が良好であり、抗原に結合することができる抗原結合部位の数が多いためであることが考えられる。Biotinylated antibodies were added to streptavidin-coated plates and subjected to sandwich ELISA. Biotinylated antibodies were prepared using either the random amine coupling method (-NHS) or the CCAP method (-CCAP). Measurements using varying concentrations of IgE antigen revealed significant differences between the random amine coupling and CCAP methods, with the CCAP method demonstrating higher sensitivity than the random amine coupling method (Figure 9). This is likely due, first, to the fact that antibodies modified using the CCAP method exhibit less reduction in their reactivity toward the antigen than antibodies modified using the random amine coupling method. Second, the CCAP method provides favorable orientation of the capture antibody relative to the plate, resulting in a greater number of antigen-binding sites available for binding to the antigen.
(試験例5)
ランダムアミンカップリング法を用いてビオチンで修飾した抗体又はCCAP法を用いてビオチンで修飾した抗体を用いて、RPLAにおける抗原検出能を比較した。ビオチン標識抗体をストレプトアビジン被覆ビーズに吸着させ、各濃度の抗原を調製して抗体結合ビーズを作用させた。CA19-9又はIgEを抗原とする系では、n=3で試験が実施された。
(Test Example 5)
Antigen detection ability in RPLA was compared using antibodies modified with biotin using the random amine coupling method or the CCAP method. Biotin-labeled antibodies were adsorbed onto streptavidin-coated beads, and various concentrations of antigen were prepared and reacted with the antibody-conjugated beads. For systems using CA19-9 or IgE as the antigen, tests were performed with n=3.
CA19-9を抗原として用いた各系において、抗原濃度に依存したスコアの増加が観察された(図10(a))。CCAP法を用いたシステムは、より低い抗原濃度でもより高いスコアを示し、感度はランダムアミンカップリング法を用いた系より高かった。また、コントロール抗体を結合させたビーズを用いた場合には、本来凝集反応が起こらずスコアは(-)であるはずであるが、ランダムアミンカップリング法を用いた系では非特異的な凝集反応が生じた。これは、ランダムアミンカップリング法を用いた系では、抗体表面のリジン残基でランダムに起こるカップリング反応により、抗体の構造が維持されず、疎水性部分が露出したためと考えられる。一方、CCAP法を用いた系では、このような非特異的な反応は観察されなかった(図10(a))。 In each system using CA19-9 as the antigen, an increase in score depending on the antigen concentration was observed (Figure 10(a)). The system using the CCAP method showed higher scores even at lower antigen concentrations, and its sensitivity was higher than that of the system using the random amine coupling method. Furthermore, when beads coupled with a control antibody were used, no agglutination reaction would normally occur, resulting in a score of (-). However, in the system using the random amine coupling method, a nonspecific agglutination reaction occurred. This is thought to be because in the system using the random amine coupling method, the antibody structure was not maintained due to the random coupling reaction occurring at the lysine residues on the antibody surface, exposing the hydrophobic portions. On the other hand, no such nonspecific reaction was observed in the system using the CCAP method (Figure 10(a)).
IgEを抗原とする系では、CCAP法を用いた系でのみ抗原濃度に依存したスコアの増加が確認された。ランダムアミンカップリング法を用いた場合、いずれの濃度でもビーズの凝集反応は観察されなかった(図10(b))。図11は、RPLA反応が行われたときの実際の凝集像を示す。In systems using IgE as an antigen, an increase in score dependent on antigen concentration was observed only in systems using the CCAP method. When the random amine coupling method was used, no bead agglutination reaction was observed at any concentration (Figure 10(b)). Figure 11 shows an image of actual agglutination when the RPLA reaction was performed.
(試験例6)
表面プラズモン共鳴(SPR)測定は、Biacore X100装置(GEヘルスケア)を用いて25℃で行い、ヒトIgEをCM5センサーチップ(GEヘルスケア)にメーカーの説明書に従ってアミンカップリング法により固定した。結合動態は、分析緩衝液(120mM NaCl、7.1mM Na2PO4、2.36mM KCl、1.29mM KH2PO4、118mM Tris、0.05%Tween20、pH8.0)で希釈した5つの濃度のIgGを用いて、シングルサイクルカイネティクスモードにより分析した。結合過程の測定は、各濃度のIgGを2分間添加することにより行った(流速30μL/min)。解離過程の測定は、分析緩衝液を30分間流した(流速30μL/min)。IgGの希釈濃度を表1に、結果を表2に示す。
(Test Example 6)
Surface plasmon resonance (SPR) measurements were performed at 25°C using a Biacore X100 instrument (GE Healthcare). Human IgE was immobilized on a CM5 sensor chip (GE Healthcare) by the amine coupling method according to the manufacturer's instructions. Binding kinetics was analyzed in single-cycle kinetics mode using five concentrations of IgG diluted in analysis buffer ( 120 mM NaCl, 7.1 mM Na2PO4 , 2.36 mM KCl, 1.29 mM KH2PO4 , 118 mM Tris, 0.05 % Tween 20, pH 8.0). The binding process was measured by adding each concentration of IgG for 2 minutes (flow rate: 30 μL/min). The dissociation process was measured by flowing analysis buffer for 30 minutes (flow rate: 30 μL/min). The dilution concentrations of IgG are shown in Table 1, and the results are shown in Table 2.
(試験例7)
サンドイッチELISA系及びRPLA法に用いたビオチン化抗体の力価は、抗原を固定化したプレートを用いたELISA法により確認した。抗CA19-9 G6C8抗体及び抗CA19-9 H7D1抗体のいずれも、ランダムアミンカップリング法(-NHS)はCCAP法とあまり差がなかった。抗IgE抗体価については、CCAP法がランダムアミンカップリング法より有意に高かった(図12)。
(Test Example 7)
The titers of the biotinylated antibodies used in the sandwich ELISA system and the RPLA method were confirmed by ELISA using antigen-immobilized plates. For both the anti-CA19-9 G6C8 antibody and the anti-CA19-9 H7D1 antibody, the random amine coupling method (-NHS) showed little difference from the CCAP method. The anti-IgE antibody titer was significantly higher with the CCAP method than with the random amine coupling method (Figure 12).
(試験例8)
CCAP法を用いてIgG結合ペプチド(Z33-5azide)を抗インフルエンザウイルス抗体に結合させ、複合体を得た。表面にカルボキシ基を付与されたラテックス粒子のカルボキシ基を、アミンカップリングによって-DBCOに変換した。上記複合体及び-DBCOが導入されたラテックス粒子を混合し、クリック反応によって共有結合を形成させた。カゼインにてブロッキングを行った後、超音波分散を行ってラテックス粒子懸濁液を得た。得られたラテックス粒子懸濁液(FluA:0.010%又はFluB:0.016%)とインフルエンザ抗原溶液(A型:800pfu/mL又はB型:3300pfu/mL)をそれぞれ等量で混合し、ネフェロメーターによって凝集反応の進行と共に増加する散乱光シグナルを測定した。図13に示した結果から明らかなように、抗原依存的な凝集シグナルが得られた。これは、CCAP法を用いた系においてラテックス凝集法が機能することを示す。
(Test Example 8)
Using the CCAP method, an IgG-binding peptide (Z33-5azide) was conjugated to an anti-influenza virus antibody to obtain a conjugate. The carboxyl groups of latex particles bearing carboxyl groups on their surfaces were converted to -DBCO by amine coupling. The conjugate and the -DBCO-introduced latex particles were mixed, and covalent bonds were formed via a click reaction. After blocking with casein, a latex particle suspension was obtained by ultrasonic dispersion. The resulting latex particle suspension (FluA: 0.010% or FluB: 0.016%) was mixed with equal amounts of influenza antigen solution (type A: 800 pfu/mL or type B: 3300 pfu/mL), and the scattered light signal, which increased with the progression of the agglutination reaction, was measured using a nephelometer. As is clear from the results shown in Figure 13, an antigen-dependent agglutination signal was obtained. This demonstrates that the latex agglutination method functions in a system using the CCAP method.
このような修飾法の違いによる免疫測定系の感度の違いは、主に以下の2点に起因すると考えられる。第一は、抗原への親和性に対する効果であり、第2は、材料表面への結合配向に対する効果である。以上の結果から、抗IgE 5D4抗体においてみられるように、IgGの修飾法の違いによって抗原に対する親和性に差が生じることがわかる。しかしながら、いくつかの場合において、抗CA19-9 G6C8抗体、抗CA19-9 H7D1抗体のような抗原に対する親和性に有意差はなかった(図12)。また、ランダムアミンカップリング法では、修飾する部位を選択できない。そのため、ランダムアミンカップリング法にて修飾したビオチンを介してストレプトアビジン被覆プレートやストレプトアビジン被覆ビーズなどの材料表面に結合する場合、抗体の配向を均一にすることが困難である。抗原に対する結合能を維持する抗体分子の数は、配向の低下により制限されると考えられる。一方、CCAP法によるビオチン修飾抗体の場合、ビオチンは部位特異的に修飾されるため、材料表面の結合配向を均一にすることができる。したがって、より多くの分子が抗原に対する結合能を維持できると考えられる。特に、RPLA法では、立体障害の観点から抗原に結合することで凝集反応に至るビーズの数が制限されると考えられる(図10(c))。The difference in sensitivity of immunoassay systems due to differences in modification methods is thought to be primarily due to the following two factors. First, the effect on affinity to the antigen, and second, the effect on binding orientation on the material surface. These results demonstrate that, as seen with the anti-IgE 5D4 antibody, differences in IgG modification methods result in differences in affinity to the antigen. However, in some cases, such as with the anti-CA19-9 G6C8 antibody and anti-CA19-9 H7D1 antibody, there was no significant difference in affinity to the antigen (Figure 12). Furthermore, the random amine coupling method does not allow for selective modification. Therefore, when binding to material surfaces such as streptavidin-coated plates or streptavidin-coated beads via biotin modified by the random amine coupling method, it is difficult to achieve uniform antibody orientation. The number of antibody molecules that maintain antigen binding ability is thought to be limited by reduced orientation. On the other hand, in the case of biotin-modified antibodies using the CCAP method, biotin is modified site-specifically, allowing for uniform binding orientation on the material surface. Therefore, it is thought that a larger number of molecules can maintain their binding ability to the antigen. In particular, in the RPLA method, it is thought that the number of beads that bind to the antigen and undergo agglutination reaction is limited from the viewpoint of steric hindrance (Figure 10(c)).
以上のように、本発明の免疫測定方法を用いることにより、げっ歯類IgGに抗体の親和性を維持し、結合配向性を向上させることができ、その結果、免疫測定方法における高感度測定を実現することができる。本発明の免疫測定方法を用いれば、ヒトIgG、ウサギIgG等の他の宿主の抗体についても、げっ歯類IgGと同様に高感度測定を実現することができると考えられる。As described above, by using the immunoassay method of the present invention, it is possible to maintain the affinity of antibodies to rodent IgG and improve binding orientation, thereby achieving highly sensitive immunoassay measurements. It is believed that the immunoassay method of the present invention can also be used to achieve highly sensitive measurements of antibodies from other hosts, such as human IgG and rabbit IgG, similar to rodent IgG.
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