(57)【要約】被検体を含有する疑いのある媒体において被検体を決定するための方法が開示される。１つの方法は、被検体が、存在するならば、光増感剤および化学発光化合物を近接させるような条件下で被検体を含有する疑いのある媒体を処理する工程を含む。光増感剤は、一重項酸素を発生し、近接している場合には化学発光化合物を活性化する。近接していない一重項酸素により発生する非特異的シグナルは、一重項酸素クエンチャー（ＳＯＱ）を使用して低減または抑制される。続いて、活性化された化学発光化合物は、光を生成する。生成される光の量は、媒体中の被検体の量と関係している。ノイズ調節剤の使用は、シグナル対ノイズ比およびアッセイ感度を有意に改善する。組成物およびキットも開示される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル中の被検体を検出するための改善されたホモジニアスアッセイキットであって、ここで、該ホモジニアスアッセイキットが、該サンプル中の該被検体の存在または濃度に比例する検出可能なシグナルを続いてもたらす、化学発光化合物の、該被検体が媒介する一重項酸素による活性化反応を包含する反応混合物の作製のためのものであり、該改善されたホモジニアスアッセイキットが、加えて、ノイズ調節剤を含み、ここで、該ノイズ調節剤が、化学発光化合物の、該被検体が媒介する一重項酸素による活性化反応を伴う該反応混合物中に存在する、キット。
【請求項２】
前記ノイズ調節剤が、前記被検体が媒介する一重項酸素による活性化反応に関係しない一重項酸素をクエンチし、それによって非特異的シグナルを低減する、請求項１に記載の改善されたアッセイキット。
【請求項３】
前記ノイズ調節剤が、前記反応混合物の０．１％〜０．００１％の濃度の一重項酸素クエンチャーである、請求項１または２に記載の改善されたアッセイキット。
【請求項４】
前記ノイズ調節剤が、アジド、塩化マンガン（ＩＩ）、塩化銅（ＩＩ）、白金（ＩＩ）コロイド、第三級アミン、ジエン、共役ポリエン、電子豊富なアルケン、グアニン、ＴＥＭＰ、プロリン、またはそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の改善されたアッセイキット。
【請求項５】
前記ノイズ調節剤が、ハライド  アジド（ｈａｌｉｄｅ  ａｚｉｄｅ）である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の改善されたアッセイキット。
【請求項６】
前記ホモジニアスアッセイキットが、
光増感剤化合物および第一の特異的結合ペアメンバーを含む第一の物質、ならびに
化学発光化合物および第二の特異的結合ペアメンバーを含む第二の物質を含み、
該第一の物質および該第二の物質が、前記被検体が媒介する一重項酸素による活性化反応に関係する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の改善されたアッセイキット。
【請求項７】
前記第一の物質が、第一の懸濁可能な粒子と会合しており、前記第二の物質が、第二の懸濁可能な粒子と会合している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の改善されたアッセイキット。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の改善されたホモジニアスアッセイキットを利用して被検体を含有する疑いのあるサンプル中の該被検体の存在を決定するための方法であって、
ａ）該サンプル、一重項酸素を生成することができる第一の物質、ノイズ調節剤、および一重項酸素と反応して検出可能なシグナルを生成することができる第二の物質を含む反応混合物を、少なくとも該サンプル、ノイズ調節剤、ならびに該第一の物質および該第二の物質を混ぜ合わせることにより形成する工程と、
ｂ）該反応混合物をエネルギーまたは反応性化合物で処理して、該第一の物質に一重項酸素を形成させる工程であって、
該被検体が、存在するならば、ｉ）該第二の物質を、該一重項酸素の形成部位に近接させるか、ｉｉ）該一重項酸素の形成部位に近接することから該第二の物質をブロックする、工程と、
ｃ）該一重項酸素による該第二の物質の活性化の結果として該第二の物質より生成されるシグナルを検出することにより該一重項酸素が該第二の物質と反応したかどうかを決定し、該サンプル中の被検体の存在を示す該シグナルの存在または量を決定する工程であって、
該ノイズ調節剤が、該第二の物質に近接していない一重項酸素の反応に干渉する、工程とを含む方法。
【請求項９】
前記一重項酸素の前記第二の物質との反応が、化学発光をもたらす、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記サンプル中の前記被検体の量または濃度を決定する工程をさらに含む、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記反応混合物中の前記ノイズ調節剤の存在が、該ノイズ調節剤の存在なしに同様にして発生するシグナルと比較して、発生するシグナルのシグナル対ノイズ比を高める、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
特異的結合アッセイは、物質の存在または量を検出するための試験方法であり、特異的結合パートナーの特異的な認識および結合にともに基づいている。イムノアッセイは、抗体が特定のタンパク質または化合物に結合する特異的結合アッセイの一例である。この例において、抗体は、特異的結合ペアメンバーの一メンバーである。核酸結合アッセイは、相補的核酸鎖が特異的結合ペアである別のタイプである。特異的結合アッセイは、疾患状態、感染性有機体および乱用薬物の正確な検出を可能にする技術の広くかつ成長中の分野を構成する。過去数十年にわたって、必要な感度、ダイナミックレンジ、頑健性、広い応用性および自動化への適合性を有するアッセイおよびアッセイ方法論を発明するために多くの研究がなされてきた。
【０００２】
蛍光化合物および化学発光化合物などの発光化合物は、光を放射するそれらの能力の故にアッセイ分野における広い応用を見いだしている。この理由から、発光体は、上に記載されている核酸アッセイおよびイムノアッセイなどのアッセイにおいて標識として利用されてきた。例えば、多くの特異的結合ペアは、発光体に結合体化され、様々なプロトコルは、観察される発光のレベルをサンプル中の被検体の濃度または単純に存在と関係付けることができるように用いられる。
【０００３】
これらの特異的結合アッセイ方法は、概して２つのカテゴリーにグループ化することができる。ホモジニアス法は、被検体特異的反応成分と被検体非特異的反応成分との間の分離工程を必要とすることなく検出可能なシグナルを調節するまたは作製するための被検体特異的結合反応を利用する。ヘテロジニアスフォーマットは、被検体が結合した検出可能に標識された特異的結合パートナーの、遊離の（ｆｒｅｅ）（被検体と結合していない）検出可能に標識された特異的結合パートナーからの物理的分離に依拠する。分離は、典型的には、極めて重要な反応成分が、一部のタイプの物理的プロセス、例えば、濾過、沈降、凝集または磁気分離を用いることができるように一部のタイプの固体基材上に固定化されることを必要とし、典型的には、遊離の検出可能に標識された特異的結合パートナーを除去するための洗浄工程も必要とする。
【０００４】
ラテックスビーズおよびリポソームなどの粒子もアッセイにおいて利用されてきた。例えば、ホモジニアスアッセイにおいて、酵素は、抗体または抗原で標識されたリポソームの水相に取り込むことができる。リポソームは、サンプルおよび補体の存在下で酵素を放出させられる。水相内に封入されている水溶性の蛍光性もしくは非蛍光性の色素または脂質小胞の脂質二重層に溶解している脂溶性色素を有する抗体または抗原で標識されたリポソームも、表面に結合した抗体または抗原との免疫化学反応に参加する能力のある被検体についてアッセイするために利用されてきた。界面活性剤は、リポソームの水相から色素を放出するために使用されてきた。
【０００５】
参照により本明細書に組み込まれる特許文献１は、第一被膜上の増感剤または増感剤標識したプローブと結合しているポリヌクレオチド被検体を検出する方法を開示している。被膜は、固定化された化学発光前駆体を持つ第二被膜と接触している。サンドイッチ状になった被膜中の増感剤を励起することにより、化学発光前駆体と反応して第二被膜上で誘発可能な化学発光化合物を生成する一重項酸素を生成する。誘発可能な化学発光化合物は、試薬と反応し、被検体を検出するために第二被膜上で化学発光を発生させる。これらの方法は、反応成分を接触させるための特異的結合反応に依拠しておらず、むしろ第二被膜は、試薬送達デバイスとしての役割を果たす。
【０００６】
参照により本明細書に組み込まれる特許文献２は、被検体が、光増感剤および化学発光化合物を近接させるような条件下で被検体を含有する疑いのある媒体を処理することを含むアッセイ方法を開示している。光増感剤は、光源で照射される場合に一重項酸素を発生し、一重項酸素は、溶液を通して拡散し、近接している場合に化学発光化合物を活性化する。活性化された化学発光化合物は、続いて、光を生成する。生成される光の量は、媒体中の被検体の量と関係している。一実施形態において、光増感剤または化学発光化合物のうちの少なくとも１つは、懸濁可能な粒子と会合しており、特異的結合ペアメンバーは、それと結合している。
【０００７】
被検体に対する化学発光化合物活性化の相関についての選択性のために一重項酸素拡散を利用するこれらのホモジニアスアッセイフォーマットは、従来技術のアッセイ技法と比較して、自動化における操作の利便性および柔軟性を提供する。これらの利点にもかかわらず、アッセイ設計および性能における追加の改善は、依然としてアッセイ開発者の目標である。特に、特異的シグナル発生の改善およびバックグラウンド（例えば、非特異的シグナル）の低減が望ましい。本開示のアッセイ方法は、改善されるか増加した感度の単純なアッセイ方法を提供することによりこれらの必要性に対処する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６，９１１，３０５号明細書
【特許文献２】米国特許第６，４０６，９１３号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すべての試薬が水溶液に可溶性である、被検体を含有する疑いのあるサンプル中の被検体を決定するための方法、試薬、キットおよびシステムが開示される。１つのアッセイ方法は、被検体が存在すれば、増感剤が化学発光化合物と反応性の配置にされて化学発光化合物を活性化するような条件下で、被検体を含有する疑いのあるサンプルを処理する工程を包含する。上記サンプルを包含する反応混合物は、被検体と関係しないシグナルを低減するための剤でも処理される。最後に、上記サンプルは、増感剤に化学発光化合物との反応のための一重項酸素を発生させるための条件（エネルギーかまたは反応性化合物）に供せられ、それによって、化学発光化合物から光を生成して上記サンプル中の被検体の存在を知らせる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
Ｉ．定義
アルキル−−Ｈ以外の１つまたは複数の置換基で置換されていてもよい、１〜２０個の炭素を含有する有枝鎖の、直鎖、または環式炭化水素基。本明細書で使用されているような低級アルキルは、最大で８個までの炭素を含有するアルキル基を指す。
【００１１】
被検体−−アッセイにおいて検出されることになるサンプル中の物質。被検体に対して特異的結合親和性を有する１つまたは複数の物質が、被検体を検出するために使用される。被検体は、タンパク質、ペプチド、抗体、または結合する抗体を作製することができるハプテンであってよい。被検体は、相補的な核酸またはオリゴヌクレオチドが結合する核酸またはオリゴヌクレオチドであってよい。被検体は、特異的結合ペアのメンバーを形成する任意の他の物質であってもよい。他の例示的タイプの被検体は、ステロイド、ホルモン、タンパク質、糖タンパク質、ムコタンパク質、核タンパク質、リンタンパク質、乱用薬物、ビタミン、抗菌薬、抗真菌薬、抗ウイルス薬、プリン、抗腫瘍剤、アンフェタミン、アゼピン化合物、ヌクレオチド、およびプロスタグランジンなどの薬物、ならびにこれらの薬物のいずれかの代謝産物、殺虫薬および殺虫薬の代謝産物、ならびに受容体を包含する。被検体は、細胞、ウイルス、細菌、および真菌も包含する。
【００１２】
抗体−−完全免疫グロブリンならびに天然および操作された断片を包含する。
【００１３】
アラルキル−−アリール基で置換されているアルキル基。例は、ベンジル、ベンズヒドリル（ｂｅｎｚｙｈｙｄｒｙｌ）、トリチルおよびフェニルエチルを包含する。
【００１４】
アリール−−Ｈ以外の１つまたは複数の置換基で置換されていてもよい、１〜５個の炭素環式芳香環を含有する芳香環含有基。
【００１５】
生物学的材料−−例えば、全血、抗凝固処理全血、血漿、血清、組織、動物細胞および植物細胞、細胞内容物、ウイルス、ならびに真菌を包含する。
【００１６】
化学発光化合物−−例えば、電子励起状態において形成される別の化合物に変換されることにより、光の放射を引き起こすように反応を受ける、標識と呼ばれることもある化合物。励起状態は、一重項励起状態かまたは三重項励起状態であってよい。励起状態は、基底状態への緩和で光を直接放射するか、放射エネルギーアクセプターへ励起エネルギーを移動し、それによって、基底状態に戻ることができる。エネルギーアクセプターは、そのプロセスで励起状態に引き上げられ、光を放射する。
【００１７】
化学発光標識した固定の特異的結合パートナー（ｓｂｐ）−−結びつけた配置で少なくとも下記のものを包含するアッセイミックス中の反応成分：ａ）被検体のための特異的結合パートナー（ｓｂｐ）、ｂ）化学発光化合物または標識、およびｃ）固相。
【００１８】
用量反応−−サンプル中で決定される被検体の量と関係のあるアッセイ反応からの化学発光出力などのシグナル。
【００１９】
フリーラジカルトラップ（ＦＲＴ）−典型的には、安定な生成物の化合物を形成するための、フリーラジカルと容易に反応する化合物を指す。代表的なフリーラジカルトラップは、スピントラップと呼ばれることがあり、フェニルｔ−ブチルニトロン、ＰＢＮなどの脂肪族ニトロンおよび芳香族ニトロンである。
【００２０】
ヘテロアルキル−−環炭素原子または非末端鎖炭素原子のうちの少なくとも１つが、Ｎ、Ｏ、またはＳから選択されるヘテロ原子で置き換えられているアルキル基。
【００２１】
ヘテロアリール−−環炭素原子のうちの１〜３個が、Ｎ、Ｏ、またはＳから選択されるヘテロ原子で置き換えられているアリール基。例示的な基は、ピリジル、ピロリル、チエニル、フリル、キノリルおよびアクリジニル（ａｃｒｉｄｎｙｌ）基を包含する。
【００２２】
準安定種−−一般的に、第一部位で生成され、第二部位に移動して、そこでエネルギーを転移することができるかその第二部位で分子と反応することができる励起状態。準安定種は、例えば、フリーラジカル、ラジカルイオン、ニトレン、カルベンなどの反応性中間体、トランス−シクロヘキセンおよびα−ラクトンなどの高度に歪んだ分子、ならびにトリメチレンメタンなどであってもよく、準安定種は、１０ミリ秒間未満、典型的には、１マイクロ秒間未満の寿命を有する。準安定種は、例えば、１０ミリ秒間未満、典型的には、１マイクロ秒間未満の寿命を有する一重項酸素などの一重項状態、三重項状態、ならびにジオキセタノンおよびジオキセタンジオンを包含するジオキセタンも包含する。三重項状態は、一般的に、例えば、ピレンなどの適切な増感剤をアントラセンなどのエネルギーアクセプターと混ぜ合わせることにより形成される。例えば、ジブロモアントラセンは、三重項状態を取るエネルギーアクセプターとしての役割を果たすことができる。三重項状態は、続いて、そのエネルギーを別の分子へ転移させ、光の生成などの検出可能な光化学反応を開始することができる。ジオキセタノンおよびジオキセタンジオンを包含するジオキセタンは、活性分子の、一重項酸素または過酸化水素との反応から形成される。例えば、適切なオキサレートおよび過酸化水素は、ジオキセタンジオンを形成する。西洋わさびペルオキシダーゼなどの酵素は、同じように準安定であるラジカルカチオンまたは一重項酸素を発生させることができ、別の分子と反応して検出可能なシグナルを与えることができる。
【００２３】
光増感剤−−通常、光での励起による一重項酸素の発生のための増感剤。光増感剤は、光活性化可能（例えば、色素および芳香族化合物）または化学活性化（例えば、酵素および金属塩）であってよい。光により励起される場合、光増感剤は、通常、複数の共役二重結合または共役三重結合を伴う、通常、共有結合した原子からなる化合物である。上記化合物は、２００〜１１００ｎｍ、通常、３００〜１０００ｎｍ、好ましくは、４５０〜９５０ｎｍの波長範囲において光を吸収し、その吸光度最大値における吸光係数は、励起波長において５００Ｍ−１ｃｍ−１超、好ましくは、少なくとも５０００Ｍ−１ｃｍ−１、より好ましくは、少なくとも５０，０００Ｍ−１ｃｍ−１である。酸素の非存在下で光の吸収に続いて生成される励起状態の寿命は、通常、少なくとも１００ｎｓｅｃ、好ましくは、少なくとも１μｓｅｃである。一般に、寿命は、酸素へのエネルギー転移を可能にするのに十分長くなければならず、通常、媒体に応じて１０−５〜１０−３Ｍの範囲の濃度にて存在する。光増感剤の励起状態は、通常、その基底状態と異なるスピン量子数（Ｓ）を有し、通常、三重項（Ｓ＝１）であり、通常の場合、基底状態は、一重項（Ｓ＝０）である。光増感剤は、高い項間交差収率を有することが好ましい。すなわち、光増感剤の光励起は、少なくとも１０％、望ましくは、少なくとも４０％、好ましくは８０％超の効率で長寿命状態（通常、三重項）を生成する。光増感剤は、通常、アッセイ条件下で最も弱く蛍光性である（通常、０．５未満、好ましくは、０．１未満の量子収率）。
【００２４】
光により励起されることになる光増感剤は、相対的に光安定であり、一重項酸素と効率的に反応しない。いくつかの構造的特徴が、大部分の有用な光増感剤に存在する。大部分の光増感剤は、リジッドな、高い頻度で芳香族構造内にある、少なくとも１つ、高い頻度で、３つ以上の共役二重結合または共役三重結合を有する。それらは、高い頻度で、カルボニル基もしくはイミン基または周期律表の３〜６列から選択される重原子、特に、ヨウ素または臭素などの、項間交差を加速する少なくとも１つの基を含有するか、それらは、拡張芳香族構造を有し得る。典型的な光増感剤は、アセトン、ベンゾフェノン、９−チオキサントン、エオシン、９，１０−ジブロモアントラセン、メチレンブルー、ヘマトポルフィリンなどのメタロ−ポルフィリン、フタロシアニン、クロロフィル、ローズベンガル、バックミンスターフラーレンなど、ならびに、これらの化合物の、そのような化合物をより親油性またはより親水性にするためのかつ／または、例えば、ｓｂｐメンバーへの結合のための結合基（ａｔｔａｃｈｉｎｇ  ｇｒｏｕｐ）としての、１〜５０個の原子の置換基を有する誘導体を包含する。本発明において利用することができる他の光増感剤の例は、当業者に公知であり、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，４０６，９１３号に記載されている。本明細書に記載されている方法において、光増感剤は、光増感剤が、例えば、ビーズ、および粒子などを包含する固体支持体に組み入れられる場合に、親油性メンバーへの溶解を保証するために相対的に無極性であることが好ましい。
【００２５】
粒子−−普通、１ピコリットル未満の体積を有する、直径が少なくとも約２０ｎｍおよび約２０ミクロン以下、通常、少なくとも約４０ｎｍおよび約１０ミクロン未満、好ましくは、約０．１０から２．０ミクロンまでの粒子。粒子は、任意の密度を有してもよいが、好ましくは、水に近い、一般的には約０．７から約１．５ｇ／ｍｌまでの密度の、好ましくは、水に懸濁可能である、透明な、部分的に透明な、または不透明であってもよい材料からなる有機または無機の、膨潤性か非膨潤性の、多孔性か非多孔性であってよい。粒子は、電荷を有していても有していなくてもよく、それらが荷電している場合、それらは、陰性であることが好ましい。粒子は、固体（例えば、ポリマー、金属、ガラス、鉱物、塩および珪藻類などの有機物および無機物）、油滴（例えば、炭化水素、フルオロカーボン、シリコン流体）、または小胞（例えば、リン脂質などの合成物または細胞および小器官などの天然物）であってよい。粒子は、有機または無機のポリマーからなるラテックス粒子または他の粒子；脂質二重層、例えば、リポソーム；リン脂質小胞；油滴；シリコン粒子；金属ゾル；細胞；および色素微結晶であってもよい。
【００２６】
有機粒子は、普通、アッセイ媒体に容易に分散可能である付加ポリマーかまたは縮合ポリマーのポリマーである。有機粒子は、それらの表面においてｓｂｐメンバーに直接的かまたは間接的に結合し、光増感剤または化学発光化合物にそれらの表面において結合するか光増感剤または化学発光化合物をそれらの体積内に組み入れるために、吸着性であるか機能化可能でもある。
【００２７】
粒子は、天然に存在する材料、合成的に改変されている天然に存在する材料および合成材料に由来してもよい。脂質二重層、例えば、リポソームおよび非リン脂質小胞などの天然または合成の集合体が好ましい。特に関心がある有機ポリマーの中には、多糖、特に、ＳＥＰＨＡＲＯＳＥ（登録商標）（Ｐｈａｒｍａｃｉａ  Ｂｉｏｔｅｃｈ）として入手可能なアガロース、ＳＥＰＨＡＤＥＸ（登録商標）（Ｐｈａｒｍａｃｉａ  Ｂｉｏｔｅｃｈ）およびＳＥＰＨＡＣＲＹＬ（登録商標）（Ｐｈａｒｍａｃｉａ  Ｂｉｏｔｅｃｈ）として入手可能なデキストラン、セルロース、およびデンプンなどの架橋多糖；ポリスチレン、ポリアクリルアミド、アクリレートおよびメタクリレートの誘導体の、特に、ヒドロゲルを包含する、遊離ヒドロキシル官能基を有するエステルおよびアミドの、ホモポリマーおよびコポリマーなどの付加ポリマーなどがある。無機ポリマーは、シリコーン、Ｂｉｏｇｌａｓとして入手可能なガラスなどを包含する。ゾルは、金、セレン、および他の金属を包含する。粒子は、光増感剤としての役割を果たすこともあるポルフィリン、フタロシアニンなどのような分散した水不溶性色素であってもよい。粒子は、珪藻類、細胞、ウイルス粒子、マグネトソーム、および細胞核なども包含することができる。粒子が市販されている場合、粒子サイズは、磨砕、超音波処理、撹拌などの機械的手段により、より大きな粒子を破壊してより小さな粒子にすることにより変えることができる。
【００２８】
粒子は、通常、多機能であるか、多機能化される能力があるか、特異的または非特異的な共有結合性または非共有結合性の相互作用を介して、特異的結合パートナー（ｓｂｐ）メンバー、光増感剤、または化学発光化合物に結合される能力がある。多種多様な官能基が利用可能であるか組み入れることができる。例示的な官能基は、カルボン酸、アルデヒド、アミノ基、シアノ基、エチレン基、ヒドロキシル基、およびメルカプト基などを包含する。粒子へのｓｂｐメンバー、化学発光化合物または光増感剤の共有結合性結合が用いられる場合、連結する様式は周知であり、文献に十分に例示されている。そのプロセスは、米国特許第６，４０６，９１３号およびその中に引用されている参考文献に詳細に記載されている。
【００２９】
光増感剤および／または化学発光化合物は、粒子中に溶解するか粒子の表面と非共有結合的に結合するように選択することができる。この場合、これらの化合物は、粒子から解離するそれらの能力を低減し、それによって、両化合物を同じ粒子と会合させるために疎水性であることが好ましい。これは、恐らく、光増感剤かまたは化学発光化合物と会合している唯一の組成の粒子を利用することにより、または光増感剤の１つのタイプの粒子との会合および化学発光化合物の他のタイプの粒子との会合に有利に働くように組成の異なる２つのタイプの粒子を使用することによりさらに低減され得る。
【００３０】
各粒子と会合している光増感剤または化学発光分子の数は、平均で、通常、少なくとも１つであり、粒子が、もっぱら光増感剤または化学発光体分子からなるほど十分に高くてもよい。好ましい分子数は、アッセイにおいてバックグラウンドに対して最高のシグナルを提供するために実験的に選択される。一部の場合に、このことは、粒子に多数の異なる光増感剤分子を会合させることにより最も良く達成される。通常、粒子中の光増感剤または化学発光化合物対特異的結合パートナー（ｓｂｐ）メンバーの比は、少なくとも１、好ましくは、少なくとも１００対１、最も好ましくは１，０００対１より高くあるべきである。
【００３１】
サンプル−−アッセイにおいて測定されることになる被検体を含有するか含有する疑いのある混合物。被検体は、例えば、タンパク質、ペプチド、核酸、ホルモン、抗体、薬物、およびステロイドを包含する。本開示の方法において使用することができる典型的なサンプルは、採血血液標本中に一般に見いだされるような抗凝固処理血液であってもよい血液、血漿、血清、尿、精液、唾液、細胞培養物、および組織抽出物などの体液を包含する。他のタイプのサンプルは、溶媒、海水、工業用水サンプル、食物サンプルおよび土壌または水などの環境サンプル、植物材料、真核生物、細菌、プラスミド、ウイルス、真菌、および原核生物起源の細胞を包含する。
【００３２】
増感剤−反応させるために刺激または誘導された場合に、別の化合物または別の種に化学反応を受けさせる化合物。増感剤は、反応性励起状態を形成するための光での照射により誘導される光増感剤を包含する。増感剤は、一重項酸素などの準安定種を生成するための化学反応を受けることができる化合物も包含する。
【００３３】
特異的結合ペアメンバー−−特異的結合パートナー（ｓｂｐ）としても公知である；特異的結合パートナーは、別の物質（例えば、被検体）に対して特異的結合親和性を有する生物学的分子を包含する分子である。好ましくは、被検体上に異なる結合部位を持つその被検体に対する２つの特異的結合パートナーは、特異的結合ペアと呼ばれる。
【００３４】
ＮＭＡ、（ノイズ調節剤（Ｎｏｉｓｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ａｇｅｎｔ）−−非特異的シグナルまたはバックグラウンドシグナルが、アッセイ反応混合物の化学発光生成反応から発生する被検体特異的シグナルよりも多い量で低減されるように本開示のアッセイ反応混合物中に提供される化合物。本明細書に記載されている方法において、ＮＭＡは、準安定種とシグナル生成化合物との間の反応に干渉する能力のある化合物または混合物（例えば、一重項酸素クエンチャー（ＳＯＱ）など）である。
【００３５】
固体支持体−−アッセイ成分が固定化される表面を有するサイズが少なくとも１ミクロンの材料。材料は、粒子、ミクロ粒子、ナノ粒子、金属コロイド、繊維、シート、ビーズ、膜、フィルターならびに試験管、マイクロウェル、チップ、ガラススライド、およびマイクロアレイなどの他の支持体の形態であってもよい。
【００３６】
可溶性の、溶解性、可溶化する−１つの物質が、別の物質と均一に混和する能力または傾向。本開示において、溶解性および関連用語は、一般的に、液体中の固体、例えば、水性バッファ中のＮＭＡの特性を指す。固体は、それらがそれらの結晶形態を失い、溶媒（例えば、液体）中に分子的またはイオン的に溶解または分散し、真溶液を形成する程度まで可溶性である。対照的に：１つの相が、沈殿を阻止するように安定化されているか安定化されていないかにかかわらず、バルク物質全体に分布されている小粒子（ミクロ粒子またはコロイドサイズの粒子を包含する）からなる２相系。
【００３７】
置換された−−ある基の上の少なくとも１つの水素原子の、非水素基による置き換えを指す。置換された基への言及において、他に明らかな指示のない限り、複数の置換点が存在し得ることが意図されていることが留意されるべきである。
【００３８】
反応容器−−本発明によるアッセイのサンプルおよび他の成分を含有するための容器または器具。例えば、様々なサイズおよび形状の試験管、およびマイクロウェルプレートが包含される。
【００３９】
ＩＩ．本発明を行うための様式
本開示は、ホモジニアスアッセイ方法、特に、化学発光標識した特異的結合パートナーと増感剤標識した特異的結合パートナーとの結合体を被検体と結合させた後の、上記被検体の化学発光検出を使用するホモジニアスアッセイ方法を提供する。ホモジニアスアッセイおよび方法は、複合体に結合している特異的結合パートナーから、遊離の特異的結合パートナーを分離することなく行われる。
【００４０】
本開示は、特異的結合ペア反応によって物質の存在、位置、または量を検出するための迅速かつ単純なホモジニアスアッセイを提供する。アッセイは、溶液相中の、第一の特異的結合パートナー（「化学発光標識したｓｂｐ」）に結びつけた化学発光化合物、第二の特異的結合パートナー（「増感剤標識したｓｂｐ」）と結合体化している増感剤化合物、およびノイズ調節剤（「ＮＭＡ」）、エンハンサーの使用を必要とする。
【００４１】
本アッセイ方法は、特殊化した構築物、すなわち、別の成分と複合体において結合した後に不活性化されるか特定の検出可能なシグナルを発生させることができるに過ぎない検出可能な成分で設計される標識された特異的結合ペアメンバー、を必要としない点で他のホモジニアスアッセイ方法とは異なる。本開示のアッセイシステムとは対照的に、他のホモジニアスアッセイシステムは、それらが、そのような特殊化した成分を必要とするために、調製するのが複雑か、困難か、または高価である。本アッセイは、アッセイ設計および開発へのより単純で、より柔軟なアプローチを与え、多種多様な被検体へのより素早い応用を可能にする。本アッセイ方法は、複合体において結合している特異的結合パートナーから、遊離の特異的結合パートナーを区別するための分離工程またはプロセスを利用しない点で従来のヘテロジニアスなまたは分離ベースのアッセイ方法とは異なる。分離を回避する本アッセイ方法の使用により、アッセイの実施は単純化され、アッセイ時間を低減することができ、自動化は、容易になる。
【００４２】
本開示のアッセイ方法において、化学発光標識したｓｂｐ、増感剤標識したｓｂｐ、およびノイズ調節剤（「ＮＭＡ」）は、サンプルと一緒にされる。ｓｂｐメンバーにより認識される被検体がサンプル中に存在する一実施形態において、化学発光標識したｓｂｐおよび増感剤標識したｓｂｐは、各々、被検体の異なる領域と結合して複合体を形成する。サンプル中に存在する被検体が、ｓｂｐメンバーのうちの１つにより認識される場合の別の実施形態において、他のｓｂｐメンバーは、複合体において結合するのを妨げられる。このことは、典型的には、他のｓｂｐメンバーが、被検体に対する結合親和性を有する物質および増感剤または化学発光化合物の他の物質の結合体である一方で、被検体または被検体類似体および増感剤かまたは化学発光化合物の結合体として１つのｓｂｐメンバーを提供することにより達成される。後者のフォーマットは、競合結合アッセイが行われることを可能にする。
【００４３】
被検体と関係のある特異的シグナルが発生し、検出は、化学発光化合物との反応を受けるために、準安定種を発生させるための条件にアッセイ混合物を供することで始まる。別の実施形態において、被検体の化学発光標識した類似体は、競合アッセイフォーマットにおける使用のために提供される。被検体および化学発光標識した類似体は、増感剤標識したｓｂｐと競合的に結合する。化学発光標識した類似体と増感剤標識したｓｂｐとの複合体は、予め形成することができ、被検体は、競合結合アッセイの一実施形態において標識した類似体を置き換えるために添加される。別の実施形態において、化学発光標識した類似体、被検体、および増感剤標識したｓｂｐは、結合複合体を予め形成することなく一緒に混合することができる。被検体と関係のある特異的シグナルが発生し、検出は、化学発光化合物との反応を受けるために、準安定種を発生させるための条件にアッセイ混合物を供することで始まる。シグナルは、このアッセイフォーマットにおいて被検体の濃度と逆に関係している。
【００４４】
被検体に起因する特異的結合パートナーの結合の結果として、増感剤は、化学発光化合物に近接する準安定種を生成するのに有効であるように、化学発光化合物と動作可能に近接される。準安定種の化学発光化合物との反応は、光の発生をもたらす。動作可能な近接とは、化学発光化合物および増感剤が、次いで発生する準安定種が、その拡散寿命内で化学発光化合物からある距離をおいて発生するのに十分、最大で物理的接触を包含する近さにあることを意味する。このことは、準安定種の寿命内で、アッセイ媒体および使用される任意の懸濁可能な粒子の媒体を介しての拡散により化学発光化合物へ到達する能力があることを意味する。過剰量の増感剤標識した特異的結合パートナーおよび／または化学発光標識した特異的結合パートナーは、被検体の濃度を決定するために必要とされる量との関係で上記システムに提供され得る。「過剰な準安定種」、または増感剤標識したｓｂｐおよび化学発光標識したｓｂｐにより形成される結合複合体に近接していない準安定種は、存在することがあり、非特異的シグナルの増加につながる。過剰な準安定種の存在下で、化学発光検出反応は、シグナルの被検体との有用な相関も、よくても、極めて制限された相関も提供しないことがある。従来の見識によれば、過剰な準安定種の発生または存在は、通常、過剰の非特異的シグナルに起因するアッセイの失敗を引き起こすかアッセイの感度を制限する。過剰な準安定種により発生する非特異的シグナルは、被検体を希釈することにより許容できるレベルまで低減することができる。しかしながら、アッセイの感度も低減される。
【００４５】
驚いたことに、過剰な準安定種に関連する非特異的シグナルを、ノイズ調節剤で低減させることができることが判明した。本方法において、一重項酸素などの過剰な準安定種に起因する非特異的バックグラウンドシグナルは、例えば、一重項酸素クエンチャー（ＳＯＱ）の使用により抑制することができる。本発明者らは、優れた区別が、ある種のＮＭＡ化合物の添加から生じることを発見した。ＮＭＡの使用により、反応性結合複合体中の化学発光標識と増感剤標識との間の反応により生成するシグナルの、ＮＭＡを使用しない反応性結合複合体における、存在する上記標識からのシグナルに対する比は、劇的に改善され、被検体の希釈なしに達成することができる。
【００４６】
アッセイ感度を改善することにおけるＮＭＡの機能は、スキーム１を参照して理解される。遊離の（例えば、被検体と結合していない）ならびに複合体形成した（例えば、被検体が結合している）化学発光標識したｓｂｐ（「ＣＬＳＢＰ」）および増感剤標識した特異的結合ペア（「ＳＬＳＢＰ」）の複数の異なる組合せは、観察される化学発光シグナルに寄与する可能性がある。提案された４つの反応スキームは、下に列挙されている：
１  結合ＳＬＳＢＰ＋結合ＣＬＳＢＰ＋近接している準安定種→特異的シグナル
２  結合ＳＬＳＢＰ＋遊離ＣＬＳＢＰ＋過剰な準安定種→非特異的シグナル
３  遊離ＳＬＳＢＰ＋結合ＣＬＳＢＰ＋過剰な準安定種→非特異的シグナル
４  遊離ＳＬＳＢＰ＋遊離ＣＬＳＢＰ＋過剰な準安定種→非特異的シグナル  。
【００４７】
上のリストに示されているように、４つの異なるタイプの化学発光体−増感剤ペアは、反応ミックス中で反応して準安定種と相互作用し、検出可能なシグナルを発生させることができるが、第一のタイプのみが、アッセイ中の被検体の量と関係付けられるシグナルを生成する。ＮＭＡは、反応１からのシグナルの量に対して反応２〜４からのシグナルの量を選択的に、阻害、抑制またはクエンチすることによりその機能を達成する。
【００４８】
本発明の実施形態において、被検体および被検体に対する特異的結合パートナー（ｓｂｐ）が関わる特異的結合反応によってサンプル中の目的の被検体をアッセイする方法が提供され、ここで、１つの特異的結合パートナーは、光増感剤、特に、一重項酸素を発生させる能力のある光増感剤であってもよい増感剤化合物で標識される。被検体に対する別の特異的結合パートナーは、化学発光化合物で標識される。被検体に起因する標識されたｓｂｐの結合は、標識された複合体の形成を引き起こす。化学発光化合物は、形成される準安定種と相互作用する場合に化学発光反応を受ける。生じる化学発光は、サンプル中の被検体の量と関係している。増感剤標識を、準安定種を発生させるための条件に供することは、典型的には、化学発光化合物と反応するために必要とされるものより過剰に大量の準安定種を発生させる。準安定種の一部のみが、結合複合体に近接し、したがって、複合体と相互作用して化学発光反応を生成することができる。過剰量の準安定種は、有用な用量反応関係を引き出すことができないように顕著な「バックグラウンド」シグナルを発生し得る。化学発光シグナル発生に必要な反応成分のすべてが、結合複合体と遊離または非結合形態の両方に存在する場合にホモジニアス非分離アッセイを行うことができるために、物理的分離以外の結合および非結合の標識されたｓｂｐを区別するための一部の手段が提供されなければならない。本方法は、シグナル生成反応を受ける能力のない特別に設計された標識された結合パートナーが結合複合体に持ち込まれない限り、それらを必要としないし使用もしない。
【００４９】
本発明により実施されるアッセイ方法において、遊離の非結合の標識されたｓｂｐメンバーからの、被検体との複合体において結合している標識されたｓｂｐメンバーの必要な区別は、反応溶液にノイズ調節剤（ＮＭＡ）を提供することにより達成される。反応溶液への有効量のＮＭＡの添加は、結合した標識されたｓｂｐメンバーからのシグナル（シグナル）を、ＮＭＡの非存在下で起きるよりも大きな程度まで、過剰の準安定種、または結合複合体に近接していない準安定種からの任意のシグナル寄与を包含するバックグラウンドシグナルを超えさせる。本明細書に記載されている方法において、ＮＭＡは、準安定種を阻害、抑制またはクエンチする能力のある種または化合物、一重項酸素クエンチャー（ＳＯＱ）である。ＮＭＡは、化学発光を生成することなく一重項酸素と競合的に反応する能力のある化合物であってもよい。シグナル対バックグラウンドの関係の改善が達成される場合、より高レベルの検出感度を包含するアッセイの有用性は増加する。
【００５０】
本発明の一態様は、被検体を決定するための方法である。本発明は、これまでのホモジニアスアッセイ方法と異なり、許容できるシグナル対ノイズ比を達成するためにサンプルまたは反応混合物の希釈を必要としない。方法は、被検体が、存在すれば、近接することができる光増感剤および化学発光化合物の量に影響するような条件下で被検体を含有する疑いのある媒体を処理する工程を含み、ここで、短寿命の準安定種、すなわち光増感剤により発生する一重項酸素は、その自然崩壊に先立って化学発光化合物と反応することができる。方法は、化学発光化合物により生成される発光の強度を測定する工程をさらに含む。生成される発光の強度は、媒体中の被検体の量と関係している。化学発光化合物は、一重項酸素により活性化されることが可能で、光増感剤は、通常、光励起と、続く、分子酸素へのエネルギー転移に対応して一重項酸素の形成を触媒する。多くの場合、表面は、光増感剤および化学発光化合物とが近接するようになり、ここで、その表面は、懸濁可能な粒子の表面であることが好ましい。化学発光化合物の活性化により形成される生成物は、光の放射と共に自然に分解することが好ましい。
【００５１】
本発明は、光増感剤および化学発光化合物の分子が、アッセイ媒体のバルク溶液中でお互いに対してそれらの平均距離より近くなるようにするかまたは阻害する被検体に基づく。この分別は、分析されることになるサンプル中に存在する被検体の量によって左右される。化学発光化合物と会合することがない光増感剤分子は、水性媒体中で崩壊を受ける前に化学発光化合物に到達することができない一重項酸素を生成する。この「過剰の」一重項酸素は、実際の被検体からのシグナルに比べてかなりの非特異的バックグラウンドシグナルを生成し、被検体の検出を困難にし、アッセイの感度を著しく損なう。したがって、ＮＭＡの使用が好ましい。ＮＭＡは、「過剰の」一重項酸素に干渉し、それによって、一重項酸素からのバックグラウンドシグナルを低減、クエンチまたは抑制し、シグナル対ノイズ比の改善および続くアッセイの感度の増加につながる。したがって、本明細書に記載されているアッセイは、簡単で、効率的で、再現可能な方法で多種多様な被検体を検出および測定するための方法であって、反応中に生成される光の量を測定するために単純な機器を用い、シグナル対ノイズおよびアッセイ感度の顕著な改善を有し、被検体または反応混合物の希釈なしになしとげることができる方法を提供する。
【００５２】
光増感剤および化学発光化合物がどれほど結合していても、どちらの化合物も、そのｓｂｐメンバーから解離できないこと、およびアッセイの経過中に光増感剤および化学発光化合物ペアの他のメンバーと結合しているｓｂｐメンバーと会合できないことないことが極めて重要である。したがって、これらの化合物の、それらのそれぞれのｓｂｐメンバーからの解離は、アッセイに必要とされる時間に比べて遅くなければならない。
【００５３】
化学発光化合物は、被検体またはその濃度が被検体の存在により影響されるアッセイ成分と直接的または間接的に結合する能力のあるｓｂｐメンバーと結合していてもよい。「直接的または間接的に結合する能力のある」という用語は、指定された実体が、その実体と特異的に結合することができるか（直接的に）、特異的結合ペアメンバーまたは他の実体に結合する能力のある２つ以上のｓｂｐメンバーの複合体と特異的に結合することができる（間接的に）ことを意味する。
【００５４】
表面は、一般的に、それと結合しているｓｂｐメンバーを有する。化学発光化合物は、通常、懸濁可能な粒子内の、表面と会合していることが好ましい。このｓｂｐメンバーは、一般的に、被検体または被検体に対する受容体と直接的または間接的に結合する能力がある。光増感剤および化学発光化合物と会合しているｓｂｐメンバーが共に、被検体と結合する能力がある場合、サンドイッチアッセイプロトコルが生じる。光増感剤または化学発光化合物と会合しているｓｂｐメンバーのうちの１つが、被検体および被検体類似体の両方に結合することができる場合、競合アッセイプロトコルが生じ得る。化学発光化合物の粒子の表面への結合または化学発光化合物の粒子への組み入れは、一般的に、光増感剤の粒子への結合、または光増感剤の粒子への組み入れについて上に記載されているのと同じ原理により支配される。
【００５５】
光増感剤は、通常、上の反応成分を含有する媒体を照射することにより化学発光化合物を活性化するようにさせられる。媒体は、光増感剤を励起状態に変換し、それによって、分子酸素を一重項酸素に活性化することができるようにするのに十分なエネルギーの波長を有する光で照射されなければならない。分子酸素を励起する能力のある光増感剤の励起状態は、一般的に、光増感剤の基底状態よりも約２０Ｋｃａｌ／ｍｏｌ超、通常、少なくとも２３Ｋｃａｌ／ｍｏｌ多くエネルギーのある三重項状態である。媒体は、約４５０〜９５０ｎｍの波長を有する光で照射されることが好ましいが、より短い波長、例えば、２３０〜９５０ｎｍを使用することができる。生成される発光は、媒体中の被検体の量と関係のあるその量を決定するための写真で、視覚的にまたは測光的になどの任意の好都合な方法で測定することができる。
【００５６】
通常、光増感剤により効率的に吸収される波長の光での照射により光増感剤を励起することが好ましいが、励起の他の手段、例えば、第二の光増感剤などのエネルギードナーの励起状態からのエネルギー転移による励起を使用することができる。第二の光増感剤が使用される場合、上記光増感剤により非効率的に吸収されるが、上記第二の光増感剤により効率的に吸収される光の波長を使用することができる。第二の光増感剤は、第一の光増感剤と会合しているか会合することになるアッセイ成分と結合していてもよく、例えば、第一の光増感剤を有する粒子内の表面と結合しているか、第一の光増感剤を有する粒子に組み入れられていてもよい。第二の光増感剤が用いられる場合、通常、第二の光増感剤は、第一の光増感剤の最低エネルギーの三重項状態より高いエネルギーにある最低エネルギーの三重項状態を有する。ヘリウム−ネオンレーザーの６３２．６ｎｍの輝線は、励起のための安価な光源である。約６２０〜約７００ｎｍの領域に吸収極大のある光増感剤は、本発明において特に有用である。
【００５７】
被検体についてのアッセイにおける結合反応は、普通、一般的に、最適なアッセイ感度を提供する適度のｐＨにて水性媒体中で行われる。光増感剤の活性化も、水性媒体中で行われることが好ましい。しかしながら、分離工程が用いられる場合、例えば、アセトニトリル、アセトン、トルエン、ベンゾニトリルなどの非水性媒体および極めて高い、すなわち、１０．０超、または極めて低い、すなわち４．０未満、通常、極めて高いｐＨ値の水性媒体を使用することができる。上で説明されているように、アッセイは、分離なし（ホモジニアス）かまたはアッセイ成分もしくは生成物のいずれかの分離と共に（ヘテロジニアス）行うことができる。
【００５８】
水性媒体は、単に水であってもよいか共溶媒の０．０１から８０体積パーセントまでを包含してもよいが、通常、タンパク質であるｓｂｐメンバーが使用される場合、共溶媒４０％未満を包含する。結合反応の媒体のためのｐＨは、通常、約４〜１１の範囲であり、より通常は、約５〜１０の範囲であり、好ましくは、約６．５〜９．５の範囲である。ｐＨが、一重項酸素の発生中に変化しない場合、ｐＨは、通常、結合メンバーの最適な結合とシグナルの生成およびアッセイの他の試薬の安定性に最適なｐＨとの間の折衷である。シグナル生成のために高いｐＨが必要とされる場合、アルカリ性試薬の添加が関わる工程を、結合反応と一重項酸素の発生および／またはシグナル生成との間に挿入することができる。通常、高いｐＨは、１０超、通常、１０〜１４である。ヘテロジニアスアッセイについては、非水性溶媒も上に記載されているように使用することができ、主な考慮すべき事柄は、溶媒が、一重項酸素と効率的に反応しないことである。
【００５９】
様々なバッファを使用して望ましいｐＨを達成し、アッセイ中にｐＨを維持することができる。例示的なバッファは、ホウ酸バッファ、リン酸バッファ、炭酸バッファ、トリスバッファ、バルビタールバッファなどを包含する。用いられる特定のバッファは、本発明にとって特に重要ではないが、個々のアッセイにおいて、１つまたは別のバッファが好ましいことがある。
【００６０】
適度な温度は、普通、アッセイ中のタンパク性のリガンドおよび受容体の結合反応を行うために用いられ、通常、測定期間中には、一定温度、好ましくは、２５℃〜４０℃が用いられる。結合反応のためのインキュベーション温度は、普通、約５℃から４５℃まで、通常、約１５℃から４０℃まで、より通常は、２５℃〜４０℃の範囲である。核酸の結合がアッセイにおいて起こる場合、より高い温度、通常は、２０℃から９０℃まで、より通常は、３５℃〜７５℃が高い頻度で使用される。測定、すなわち、一重項酸素の発生および光検出中の温度は、一般的に、約２０℃から１００℃まで、より通常は、約２５℃から５０℃まで、より通常は、２５℃〜４０℃の範囲である。
【００６１】
アッセイすることができる被検体の濃度は、一般的に、約１０−４から１０−１６Ｍ未満まで、より通常は、約１０−６から１０−１４Ｍまで変わる。アッセイが、定性的、半定量的または定量的であるかどうか、特定の検出技法、目的の被検体の濃度、および最大の望ましいインキュベーション時間などの考慮すべき事柄は、普通、様々な試薬の濃度を決定する。
【００６２】
競合アッセイにおいて、アッセイ媒体中の様々な試薬の濃度は、一般的に、被検体の目的の濃度範囲により決定されるが、試薬の各々の最終濃度は、普通、その範囲を超えてアッセイの感度を最適化するために経験的に決定される。すなわち、意義のある被検体の濃度の変化は、正確に測定可能なシグナル差を提供するべきである。
【００６３】
ｓｂｐメンバーの濃度は、被検体の濃度、望ましい結合速度、およびｓｂｐメンバーが非特異的に結合する程度に左右される。通常、ｓｂｐメンバーは、少なくとも最低の予想される被検体の濃度で、好ましくは、少なくとも最高の予想される被検体の濃度にて存在し、非競合アッセイについて、濃度は、最高の被検体の濃度の１０〜１０６倍であるが、通常、１０−４Ｍ未満、好ましくは、１０−６Ｍ未満、高い頻度で１０−１１Ｍと１０−７Ｍの間であってもよい。ｓｂｐメンバーと会合している光増感剤または化学発光化合物の量は、通常、ｓｂｐメンバー当たり少なくとも１分子であり、光増感剤または化学発光分子が、粒子に組み入れられている場合には、１０５の高さ、通常、少なくとも１０〜１０４であってもよい。
【００６４】
添加の順序は、広く変えてもよいが、アッセイの性質に応じてある種の優先度が存在する。最も単純な添加順序は、すべての材料を同時に添加することである。あるいは、試薬は、全体的にまたは部分的に連続して混ぜ合わせることができる。アッセイが、競合的である場合、サンプルおよび被検体に結合する能力のあるｓｂｐメンバーを混ぜ合わせた後に被検体類似体を添加することが望ましいことも多い。必要に応じて、インキュベーション工程は、試薬を混ぜ合わせた後に必要とされ、一般的には、増感剤が一重項酸素を発生させるようにさせられ、光放射が測定される前の、約３０秒間から６時間まで、より通常は、約２分間から１時間までの範囲である。
【００６５】
試薬のすべてを混ぜ合わせた後のホモジニアスアッセイにおいて、それらは、望ましければ、インキュベートすることができる。次いで、その組合せ物は照射され、一重項酸素および検出可能な化学発光（ｃｈｅｍｉｌｕｍｉｓｃｅｎｔ）シグナルの発生をもたらす。このシグナルは、測定され、試験されたサンプル中の被検体の量と関係させられる。ホモジニアスアッセイにおいて用いられる本発明の試薬の量は、被検体の性質によって左右される。一般的に、本発明のホモジニアスアッセイは、公知のアッセイを上回る感度の増加を示す。この利点は、主に、ノイズ調節剤（ＮＭＡ）としてのフリーラジカルトラップ（ＦＲＴ）または一重項酸素クエンチャー（ＳＯＱ）の使用により、本方法において得られる改善されたシグナル対ノイズ比の故に生じる。
【００６６】
化学発光標識したｓｂｐ
方法は、第一の特異的結合パートナーと結びつけた化学発光化合物（「化学発光標識したｓｂｐ」）の使用を必要とする。本開示のアッセイおよび方法において、化学発光標識化（ｌａｂｅｌｉｎｇ）化合物は、他の親和性アッセイおよび方法において見いだされるような粒子、ビーズ、マルチウェルプレート、または膜、フィルター、試験管、ディップスティック、またはピペットチップなどの固体表面に固定化される。
【００６７】
化学発光標識したｓｂｐは、化学発光標識化合物および特異的結合ペアのメンバーを包含する。
【００６８】
一部の実施形態において、化学発光標識したｓｂｐは、１つまたは複数の化学発光標識化合物を包含する。
【００６９】
一部の実施形態において、化学発光標識したｓｂｐは、特異的結合ペアのメンバーの１つまたは複数のコピーを包含する。
【００７０】
一部の実施形態において、化学発光標識化合物は、特異的結合ペアのメンバーの１つまたは複数のコピーと直接的に結びつけられる。一部の他の実施形態において、１つまたは複数の化学発光標識化合物は、特異的結合ペアのメンバーの１つのコピーと直接的に結びつけられる。直接標識とも呼ばれる直接的接続は、共有結合性結合相互作用、イオン性結合相互作用、および疎水性相互作用を包含する。一実施形態において、化学発光標識は、被検体のための特異的結合パートナーに共有結合的に連結される。
【００７１】
一部の実施形態において、化学発光標識化合物は、特異的結合ペアのメンバーの１つまたは複数のコピーと間接的に結びつけられる。一部の他の実施形態において、１つまたは複数の化学発光標識化合物は、特異的結合ペアのメンバーの１つのコピーと間接的に結びつけられる。間接的接続は、化学発光標識化合物に加えて１つまたは複数の補助物質および特異的結合ペアのメンバーを包含する。
【００７２】
補助物質は、水溶液に可溶性である。１つまたは複数の補助物質を包含する化学発光標識したｓｂｐは、水溶液に可溶性である。
【００７３】
様々な実施形態において、補助物質は、可溶性タンパク質（例えば、ストレプトアビジン、アビジン、ニュートラアビジン、ビオチン、カチオン化ＢＳＡ、ｆｏｓ、ｊｕｎ、キーホールリンペットヘモシアニン「ＫＬＨ」、天然であるか操作されているかにかかわらず免疫グロブリンおよびそれらの断片または部分、可溶性合成デンドリマー（例えば、ＰＡＭＡＭ）、可溶性合成ポリマー（例えば、ポリアクリル酸「ＰＡＡ」）、可溶性天然ポリマー（例えば、機能化されたデキストラン、アミノ−デキストランなどの多糖、オリゴヌクレオチド、タンパク質、およびそれらの任意の組合せ）、リポソーム、ミセル、および小胞、ならびに可溶性合成ポリマー、可溶性天然ポリマー、および可溶性タンパク質のうちの１つまたは複数の組合せ（例えば、ＩｇＧ／ビオチン／ストレプトアビジン／ＰＡＡ）を包含する。水溶液に可溶性であり、１つまたは複数の化学発光標識化合物および／またはｓｂｐへの結合のために機能化可能である他の補助物質は、開示されている方法およびアッセイにおける使用が想定されている。
【００７４】
一部の実施形態において、化学発光標識が共有結合的に連結される補助物質は、タンパク質またはペプチドである。例示的な可溶性タンパク質は、アルブミン、アビジン、ストレプトアビジン、アビジン、アルファ−へリックスタンパク質、ｆｏｓ、ｊｕｎ、キーホールリンペットヘモシアニン「ＫＬＨ」、天然であるか操作されているかにかかわらず免疫グロブリンおよびそれらの断片または部分、ならびにそれらの任意の組合せを包含する。一実施形態において、補助物質は、ＩｇＧなどの一般的な抗体であり、ここで、化学発光標識は、被検体特異的捕捉抗体のためのその結合親和性を維持する様式で上記一般的な抗体と共有結合的に連結される。別の化学発光標識したｓｂｐの実施形態において、化学発光化合物は、ビオチン−ストレプトアビジンまたはビオチン−ニュートラアビジン連結を介して１つまたは複数のｓｂｐに結びつけられる。ストレプトアビジン−ビオチン、または等価な連結を組み入れている化学発光標識したｓｂｐは、例えば、化学発光化合物がストレプトアビジン結合体であるビオチン結合体としての特異的結合パートナーを提供することができる。ビオチン−ストレプトアビジンおよび類似の連結の代替配置は、一般的に公知である。あるいは、ストレプトアビジン−ビオチン、または等価な連結を組み入れている化学発光標識したｓｂｐは、ｓｂｐまたは化学発光化合物の、１つまたは複数の追加の補助物質への結合のための連結を利用することができる。
【００７５】
別の実施形態において、化学発光標識が共有結合的に連結される補助物質は、合成ポリマーである。化学発光化合物を結びつけるためにポリマー補助剤を使用するアッセイフォーマットは、ビオチン−アビジン結合体のような共有結合性連結により、または種特異的免疫グロブリンなどの一般的な捕捉成分を介する間接的結合により、被検体のための特異的結合パートナーと結びつけることができる。
【００７６】
選択の実施形態において、化学発光標識したｓｂｐは、多糖または可溶性自己集合性タンパク質から選択される補助物質を包含する。一部の実施形態において、化学発光標識したｓｂｐは、アミノ−デキストランまたはカルボキシル−デキストランなどの多糖を包含する。一部のそのような実施形態において、アミノ−デキストランまたはカルボキシル−デキストランなどの多糖は、１０ｋＤａ〜５００ｋＤａの範囲の平均分子量を有し、他の実施形態において、２５〜１５０ｋＤａの範囲の平均分子量を有する。さらなる実施形態において、化学発光標識したｓｂｐは、５０〜１００ｋＤａの範囲の平均分子量を有するアミノ−デキストランまたはカルボキシル−デキストランなどの多糖を包含する。なおさらなる実施形態において、化学発光標識したｓｂｐは、７０ｋＤａの平均分子量を有するアミノ−デキストランまたはカルボキシル−デキストランなどの多糖を包含する。
【００７７】
多くの実施形態において、化学発光標識したｓｂｐの平均直径は、５ｎＭ〜８００ｎＭの包含的範囲にある。選択の実施形態において、可溶性タンパク質、または他の可溶性天然ポリマーもしくは可溶性合成ポリマー、またはそれらの組合せを組み入れると、化学発光標識したｓｂｐの平均直径は、２００ｎＭ〜６００ｎＭの包含的範囲にあり、一部のさらなる実施形態において、３００ｎＭ〜５００ｎＭの包含的範囲にある。
【００７８】
増感剤標識したｓｂｐ
方法は、第一の特異的結合パートナーと結び付けられた増感剤化合物（「増感剤標識したｓｂｐ」）の使用を必要とする。本開示のアッセイおよび方法において、増感剤化合物は、他の親和性アッセイおよび方法において見いだされるような粒子、マルチウェルプレート、または膜、フィルター、試験管、ディップスティック、またはピペットチップなどの固体表面に固定化されない。
【００７９】
増感剤標識したｓｂｐは、増感剤標識化合物および特異的結合ペアのメンバーを包含する。
【００８０】
一部の実施形態において、増感剤標識したｓｂｐは、１つまたは複数の増感剤化合物を包含する。
【００８１】
一部の実施形態において、増感剤標識したｓｂｐは、特異的結合ペアのメンバーの１つまたは複数のコピーを包含する。
【００８２】
一部の実施形態において、増感剤化合物は、特異的結合ペアのメンバーの１つまたは複数のコピーに直接的に結び付けられる。一部の他の実施形態において、１つまたは複数の増感剤標識化合物は、特異的結合ペアのメンバーの１つのコピーに直接的に結び付けられる。直接標識とも呼ばれる直接的接続は、共有結合性結合相互作用、イオン性結合相互作用、および疎水性相互作用を包含する。一実施形態において、増感剤標識は、被検体のための特異的結合パートナーに共有結合的に連結される。
【００８３】
一部の実施形態において、増感剤化合物は、特異的結合ペアのメンバーの１つまたは複数のコピーに間接的に結びつけられる。一部の他の実施形態において、１つまたは複数の増感剤化合物は、特異的結合ペアのメンバーの１つのコピーに間接的に結びつけられる。間接的接続は、特異的結合ペアのメンバーに加えて補助物質を包含する。
【００８４】
補助物質は、一般的に、水溶液に可溶性である。１つまたは複数の補助物質を包含する増感剤標識したｓｂｐは、水溶液に可溶性である。様々な実施形態において、補助物質は、可溶性タンパク質（例えば、ストレプトアビジン、アビジン、ニュートラアビジン、ビオチン、カチオン化ＢＳＡ、ｆｏｓ、ｊｕｎ、キーホールリンペットヘモシアニン「ＫＬＨ」、天然であるか操作されているかにかかわらず免疫グロブリンおよびそれらの断片または部分、ならびにそれらの任意の組合せ）、可溶性合成デンドリマー（例えば、ＰＡＭＡＭ）、可溶性合成ポリマー（例えば、ポリアクリル酸「ＰＡＡ」）、可溶性天然ポリマー（例えば、デキストランなどの多糖、オリゴヌクレオチド、タンパク質、およびそれらの任意の組合せ）、リポソーム、ミセル、および小胞、ならびに可溶性合成ポリマー、可溶性天然ポリマー、および可溶性タンパク質のうちの１つまたは複数の組合せ（例えば、ＩｇＧ／ビオチン／ストレプトアビジン／ＰＡＡ）を包含する。水溶液に可溶性であり、１つまたは複数の増感剤標識化合物および／またはｓｂｐへの結合のために機能化可能である他の補助物質は、開示されている方法およびアッセイにおける使用が想定されている。
【００８５】
一部の実施形態において、増感剤標識が共有結合的に連結される補助物質は、タンパク質またはペプチドである。例示的な可溶性タンパク質は、アルブミン、アビジン、ストレプトアビジン、アビジン、アルファ−へリックスタンパク質、ｆｏｓ、ｊｕｎ、キーホールリンペットヘモシアニン「ＫＬＨ」、天然であるか操作されているかにかかわらず免疫グロブリンおよびそれらの断片または部分、ならびにそれらの任意の組合せを包含する。一実施形態において、補助物質は、ＩｇＧなどの一般的な抗体であり、ここで、増感剤標識は、被検体特異的捕捉抗体のためのその結合親和性を維持する様式で上記一般的な抗体に共有結合的に連結される。別の増感剤標識したｓｂｐの実施形態において、増感剤化合物は、ビオチン−ストレプトアビジン連結を介して１つまたは複数のｓｂｐに結びつけられる。ストレプトアビジン−ビオチン、または等価な連結を組み入れている増感剤標識したｓｂｐは、例えば、増感剤化合物がストレプトアビジン結合体であるビオチン結合体としての特異的結合パートナーを提供することができる。ビオチン−ストレプトアビジンおよび類似の連結の代替配置は、一般的に公知である。あるいは、ストレプトアビジン−ビオチン、または等価な連結を組み入れている増感剤標識したｓｂｐは、ｓｂｐまたは増感剤化合物の、１つまたは複数の追加の補助物質への結合のための連結を利用することができる。
【００８６】
別の実施形態において、増感剤標識が共有結合的に連結される補助物質は、合成ポリマーである。増感剤化合物を結びつけるためにポリマー補助剤を使用するアッセイフォーマットは、共有結合性連結、非共有結合性連結により、または種特異的免疫グロブリンもしくはビオチン−アビジン結合体形成などの一般的な捕捉成分を介する間接的結合により、被検体のための特異的結合パートナーと結びつけることができる。
【００８７】
選択の実施形態において、増感剤標識したｓｂｐは、多糖または可溶性自己集合性タンパク質から選択される補助物質を包含する。一部の実施形態において、増感剤標識したｓｂｐは、アミノ−デキストランまたはカルボキシル−デキストランなどの多糖を包含する。一部のそのような実施形態において、アミノ−デキストランまたはカルボキシル−デキストランなどの多糖は、１０ｋＤａ〜５００ｋＤａの範囲の平均分子量を有するか、他の実施形態において、２５ｋＤａ〜１５０ｋＤａの範囲の平均分子量を有する。さらなる実施形態において、化学発光標識したｓｂｐは、５０〜１００ｋＤａの範囲の平均分子量を有するアミノ−デキストランまたはカルボキシル−デキストランなどの多糖を包含する。なおさらなる実施形態において、化学発光標識したｓｂｐは、７０ｋＤａの平均分子量を有するアミノ−デキストランまたはカルボキシル−デキストランなどの多糖を包含する。
【００８８】
大部分の実施形態において、増感剤標識したｓｂｐの平均分子量は、２００ｋＤａ〜３０００ｋＤａの包含的範囲にある。一部の実施形態において、増感剤標識した特異的結合ペアの平均分子量は、典型的には、３５０ｋＤａ〜１５００ｋＤａである。
【００８９】
増感剤標識
上に記載されている光増感剤に加えて、本発明において有用な増感剤は、外部光源による活性化を伴うか、それほど好ましくはないが、外部光源による活性化を伴わずに一重項酸素などの準安定種を生成することができる他の物質および組成物を包含することも意図されている。このようにして、例えば、モリブデン酸（ＭｏＯ４２−）塩およびクロロペルオキシダーゼおよびミエロペルオキシダーゼ＋臭化物イオンまたは塩化物イオン（Ｋａｎｏｆｓｋｙ、Ｊ．  Ｂｉｏｌ．  Ｃｈｅｍ．（１９８３年）２５９巻５５９６頁）は、過酸化水素の一重項酸素および水への変換を触媒することが明らかにされている。これらの組成物のどちらかを、例えば、ｓｂｐメンバーが結合している粒子に包含させ、過酸化水素が補助の試薬として包含され、クロロペルオキシダーゼが表面に結合し、モリブデン酸塩がリポソームの水相に組み入れられているアッセイ方法において使用することができる。熱、光、または化学的活性化による励起で、一重項酸素の分子を放出する化合物も、増感剤として本発明の範囲内に包含される。このクラスの化合物の最も良く知られているメンバーは、１，４−ビスカルボキシエチル−１，４−ナフタレンエンドペルオキシド、９，１０−ジフェニルアントラセン−９，１０−エンドペルオキシドおよび５，６，１１，１２−テトラフェニルナフタレン５，１２−エンドペルオキシドなどのアレーンエンドペルオキシドを包含する。加熱およびこれらの化合物による光の直接吸収は、一重項酸素を放出する。
【００９０】
ノイズ調節剤（ＮＭＡ）
本発明のノイズ調節剤は、本明細書に記載されているようなアッセイ反応混合物に包含された場合に、被検体が結合した、標識したｓｂｐメンバーからの得られるシグナルが、ＮＭＡの非存在下で起こるよりも著しく大きな程度までバックグラウンドシグナルを超えるように特異的結合ペアに干渉する化合物である。本方法において、ＮＭＡは、増感剤により発生する準安定種を阻害、抑制またはクエンチし、それによって、「過剰な」準安定種により引き起こされるバックグラウンドシグナルを低減してアッセイの感度を改善する化合物である。本方法において、ＮＭＡは、一重項酸素クエンチャー（ＳＯＱ）である。
【００９１】
１つまたは複数のノイズ調節剤は、１０−６Ｍと１０−１Ｍの間、高い頻度で、１０−６Ｍと１０−２Ｍの間、多くの場合に、１０−５Ｍと１０−３Ｍの間、時には、１０−５Ｍと１０−４Ｍの間の濃度で反応方法において存在する。一部の実施形態において、ノイズ調節剤は、本方法による反応において５×１０−６Ｍと５×１０−４Ｍの間で存在する。またさらなる実施形態において、ノイズ調節剤は、本方法による反応において５×１０−５Ｍと５×１０−４Ｍの間で存在する。
【００９２】
ノイズ調節剤は、反応溶液において意図されているよりも高い濃度で個別の試薬または溶液として供給することができる。この実施形態において、適度の量の作業溶液が反応溶液に投与され、望ましい反応濃度を達成する。別の実施形態において、ノイズ調節剤は、標識したｓｂｐメンバーの１つまたは複数を含有する溶液中に混ぜ合わせられる。別の実施形態において、ノイズ調節剤は、反応性化合物を含む試薬の成分として提供され、反応性化合物は、準安定種を生成するためのエネルギー以外で使用される。
【００９３】
ノイズ調節剤が、シグナル対バックグラウンド比またはシグナル対ノイズ比を改善する程度は、他の要因の中でも、化合物の本質（ｉｄｅｎｔｉｔｙ）およびそれが使用される濃度に応じて変わる。程度は、アッセイがノイズ調節剤を使って行われる特定の被検体の濃度におけるアッセイのシグナル：バックグラウンド比を、ノイズ調節剤を使わない同じ被検体の濃度におけるアッセイのシグナル：バックグラウンド比と比較する改善係数の観点から枠付けすることができる。＞１、または約０．５と１の間、または約０．４と１の間、または約０．３と１の間、または約０．２と１の間の改善係数は、改善されたアッセイの尺度（ｇａｕｇｅ）およびノイズ調節剤の有益な効果の証拠である。本発明の実施形態において、少なくとも５および少なくとも１０を包含する、または少なくとも５０などの，少なくとも２の改善係数が達成される。下の実施例を参照すると、改善係数が、被検体の濃度の関数としてアッセイによって変わり得ることが分かる。例えば、改善係数は、被検体の濃度が増加するにつれて増加し得る。別の実施形態において、濃度全体における改善係数の変動は、より線形の較正曲線、すなわち、化学発光強度対被検体の濃度のプロットをもたらし得る。
【００９４】
本明細書に記載されている方法において、ＮＭＡは、例えば、反応混合物中の一重項酸素などの準安定種に干渉する能力のある種または化合物である。ある実施形態において、ＮＭＡは、一重項酸素との反応について化学発光化合物と競合する化合物である。ある実施形態において、ＮＭＡは、一重項酸素クエンチャー（ＳＯＱ）である。
【００９５】
ＳＯＱは、光物理的クエンチングかまたは化学反応により一重項酸素をクエンチする。光物理的クエンチングにより動作するＳＯＱは、トコフェロール、アスコルベート、カロチノイド（例えば、β−カロチン、およびリコピンなどのような）、ある種のアミノ酸（例えば、プロリンなど）、第三級アミン（例えば、ジアザビシクロ［２．２．２］オクタンすなわちＤＡＢＣＯなど）、アジド（例えば、アジ化ナトリウムなど）、ある種のタンパク質（例えば、チオレドキシンなど）、白金群金属コロイド（参照により本明細書に組み込まれるＵＳ２００７／００９０１５３に記載されているような）、アミノ−アミド化合物（例えば、リドカインなど）を包含するが、それらに限定されるものではない。
【００９６】
化学反応により動作するＳＯＱは、メチルピペリジン（２，２，６，６−テトラメチルピペリジン（ＴＥＭＰ）など）、ビタミンＤ、ジエンおよびより長い共役ポリエン（シアニン色素を包含する）、電子豊富なアルケン（エノールエーテル、エナミン、およびビニルスルフィドなど）、およびグアニンなどを包含するが、それらに限定されるものではない。一重項酸素に反応性の化合物が、ＳＯＱとして使用されることになる場合、一重項酸素を消費することについて化学発光化合物に対する競合反応成分としての作用することが理解されるべきである。競合する化合物は、特に、電子豊富なアルケンである場合、化学発光生成物を形成しないことも好ましい。あまり望ましくないのは、反応生成物が、異なる波長においてであるが化学発光性である場合である。
【００９７】
化学発光化合物
本開示の実施における化学発光化合物は、一重項酸素と化学的に反応し、光の同時か続く放射と共に分解する不安定中間体を形成する化合物である。放射は、典型的には、加熱も他のエネルギー添加もなしに、および化学発光化合物の一重項酸素との反応により形成される中間体からの分解および光放射を引き起こすための触媒、エネルギーアクセプター、他の補助の試薬の添加もなしに自然に起こる。
【００９８】
好ましい化学発光化合物は、通常、高い頻度でジオキセタンまたはジオキセタノンなどの不安定中間体の形成を伴い、一重項酸素と反応する電子豊富な化合物である。例示的なそのような化合物は、化学発光の技術分野において一般的に公知であるようなエノールエーテル、エナミン、９−アルキリデンキサンタン、９−アルキリデン−Ｎ−アルキルアクリダン、アリールビニルエーテル、ジオキセン、チオキセン、アリールイミダゾールおよびルシゲニンである。
【００９９】
目的の化学発光化合物は、２５０〜１２００ｎｍの波長範囲内で放射し、典型的には、３００ナノメートル超、通常、４００ｎｍ超の波長で放射する。単独でまたは蛍光分子と一緒に、血清成分が光を吸収する領域を超える波長で光を放射する化合物は、本発明において特に有用である。血清の蛍光は、５００ｎｍ超で急速に衰え、５５０ｎｍ超で相対的に重要でなくなる。したがって、被検体が、血清中にある場合、５５０ｎｍ超、好ましくは、６００ｎｍ超で光を放射する化学発光化合物は特に重要である。化学発光化合物の自動増感を避けるため、化学発光化合物は、光増感剤を励起するために使用される光を吸収しないことが好ましい。一般的に、５００ｎｍより長い光波長で増感剤を励起することが好ましいことから、したがって、化学発光化合物による光吸収は、５００ｎｍ超で極めて低いことが望ましい。
【０１００】
本発明において有用なエノールエーテルは、一般に、構造：
【０１０１】
【化１】
2013532275.tif 000002
【０１０２】
を有し、
式中、Ｄ１は、独立して選ばれ、Ｈおよび１〜５０個の原子の置換基、好ましくは、アリール、ヒドロキシアリール、アミノアリール、ｔ−アルキル、Ｈ、アルコキシ、ヘテロアリールなどからなる群から選択されるか、炭素原子のうちの１つまたは両方と一緒になって、シクロアルケン、アダマンチリデン、および７−ノルボルニリデンなどの環を形成してもよく、Ｄ２は、アルキルまたはアリールであることが好ましい。例示的エノールエーテルは、２，３−ジアリール−４，５−ジヒドロジオキセン：
【０１０３】
【化２】
2013532275.tif 000003
【０１０４】
であるが、例示であってそれに限定されるものではなく、
式中、Ｘ＝Ｏ、Ｓ、またはＮＤ２、ならびにＡｒおよびＡｒ’は、少なくとも１つの置換基が、アミノ、エーテルまたはヒドロキシル基として存在する置換アリールを包含するアリールである。
【０１０５】
本発明において有用なビニルスルフィドは、一般的に、酸素原子が硫黄原子により置き換えられている上に記載されているエノールエーテルを包含する。
【０１０６】
本発明において有用なエナミンは、一般に、構造：
【０１０７】
【化３】
2013532275.tif 000004
【０１０８】
を有し、
式中、Ｄ３は、独立して、アルキルまたはアリールであってよく、オレフィン上の残りの置換基は、Ｈおよび１〜５０個の原子の置換基、好ましくは、アリール、ヒドロキシアリール、アミノアリール、ｔ−アルキル、Ｈ、アルコキシ、ヘテロアリールなどからなる群から選択される。
【０１０９】
９−アルキリデン−Ｎ−アルキルアクリダンは、一般に、構造：
【０１１０】
【化４】
2013532275.tif 000005
【０１１１】
を有し、
式中、Ｄ４は、アルキルであり、オレフィン上の残りの置換基は、Ｈおよび１〜５０個の原子の置換基、好ましくは、フェニル、アリール、アルコキシアリール、アミノアリール、ｔ−アルキル、Ｈ、アルコキシ、ヘテロアリールなどからなる群から選択されるか、一緒になって、例えば、アダマンチル、シクロペンチル、および７−ノルボルニルなどのような環を形成してもよい。
【０１１２】
一重項酸素の化学発光化合物との反応により形成されるジオキセタンは、炭素（Ｃ）原子上の置換基が、対応するオレフィン上に存在するものである式５の一般構造：
【０１１３】
【化５】
2013532275.tif 000006
【０１１４】
を有し、光の放射を伴って、それらの一部は自然に分解し、他のものは、加熱によりかつ／または通常、電子豊富なエネルギーアクセプターによる触媒作用により分解する。一部の場合について、ジオキセタンは、ヒドロペルオキシドへ自然に変換され、ジオキセタンを再形成して分解および光放射を可能にするには塩基性ｐＨが必要とされる。
【０１１５】
化学発光化合物の別のファミリーは、２，３−ジヒドロ−１，４−フタラジンジオンである。最もポピュラーな化合物は、５−アミノ化合物であるルミノールである。上記ファミリーの他のメンバーは、置換６−アミノ、５−アミノ−６，７，８−トリメトキシおよびジメチルアミノ［ｃａ］ベンズ類似体を包含する。これらの化合物は、フタル酸誘導体の形成および光放射を伴う分解をもたらす多段階反応において一重項酸素により酸化される。
【０１１６】
化学発光化合物の別のファミリーは、アルキルチオキセン（Ｔｈｏｘｅｎｅｓ）、例えば、下のＣ−８チオキセンである。
【０１１７】
【化６】
2013532275.tif 000007
【０１１８】
化学発光化合物の別のファミリーは、２，４，５−トリフェニルイミダゾールであり、親化合物についての一般名はロフィンである。化学発光類似体は、パラ−ジメチルアミノおよび−メトキシ置換基を包含する。
【０１１９】
化学発光化合物の次のグループは、ビス−９，９’−アクリジリデンおよびＳｉｎｇｅｒ、Ｊ．  Ｏｒｇ．  Ｃｈｅｍ．４１巻：２６８５頁（１９７６年）により記載されているその１０，１０’−ジメチル誘導体、ルシゲニン、およびビス−９，９’−キサンチリデンを包含するビスアリーレン化合物を包含する。
【０１２０】
上記した要件を満足する他の化学発光化合物は、欧州特許出願第０，３４５，７７６号中に見いだすことができる。
【０１２１】
一実施形態において、一群の化学発光標識化合物は、式７を有するアクリダンケテンジチオアセタール（ＡＫ）を含み、
【０１２２】
【化７】
2013532275.tif 000008
【０１２３】
式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、１〜５０個の非水素原子を含有する有機基であり、Ｒ４〜Ｒ１１の各々は、水素または非干渉性置換基である。
【０１２４】
式７の化合物中の基Ｒ１およびＲ２は、光生成を可能にするＣ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、Ｓｉおよびハロゲン原子から選択される１から約５０個までの非水素原子を含有する任意の有機基であってよい。後者によって、式７の化合物が、本開示の反応を受ける場合、励起状態の生成物の化合物が生成し、１つまたは複数の化学発光中間体の生成を必要とし得ることが意味される。励起状態の生成物は、直接光を放射することができるか、エネルギー転移を介して蛍光アクセプターへ励起エネルギーを移し、蛍光アクセプターから光を放射させることができる。一実施形態において、Ｒ１およびＲ２は、１〜２０個の炭素原子の、置換または非置換のアルキル基、置換または非置換のアルケニル基、置換または非置換のアルキニル基、置換または非置換のアリール基、および置換または非置換のアラルキル基から選択される。Ｒ１またはＲ２が、置換された基である場合、カルボニル基、カルボキシル基、トリ（Ｃ１〜Ｃ８アルキル）シリル基、ＳＯ３−基、ＯＳＯ３−２基、グリコシル基、ＰＯ３−基、ＯＰＯ３−２基、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、チオール基、アミノ基、四級アンモニウム基、および四級ホスホニウム基から選択される１〜３個の基で置換されていてもよい。
【０１２５】
基Ｒ３は有機基であって、上記基における原子の価数を満たすために要求される必要数のＨ原子に加えて、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、Ｓｉおよびハロゲンから選択される１から５０個までの非水素原子を含有する有機基である。一実施形態において、Ｒ３は、１から２０個までの非水素原子を含有する。別の実施形態において、有機基は、１〜２０個の炭素原子の、アルキル基、置換アルキル基、置換または非置換のアルケニル基、置換または非置換のアルキニル基、置換または非置換のアリール基、および置換または非置換のアラルキル基からなる群から選択される。別の実施形態において、Ｒ３についての基は、置換または非置換のＣ１〜Ｃ４アルキル基、フェニル基、置換または非置換のベンジル基、アルコキシアルキル基、カルボキシアルキル基およびアルキルスルホン酸基を包含する。Ｒ３が、置換された基である場合、カルボニル基、カルボキシル基、トリ（Ｃ１〜Ｃ８アルキル）シリル基、ＳＯ３−基、ＯＳＯ３−２基、グリコシル基、ＰＯ３−基、ＯＰＯ３−２基、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、チオール基、アミノ基、四級アンモニウム基、および四級ホスホニウム基から選択される１〜３個の基で置換されていてもよい。基Ｒ３は、５または６員環を完成するためにＲ７かまたはＲ８のいずれかと一緒になることができる。式７の化合物において、基Ｒ４〜Ｒ１１は各々、独立して、Ｈであるかまたは励起状態の生成物が生成されるのを可能にし、一般的にＣ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、Ｓｉおよびハロゲンから選択される１から５０個までの原子を含有する置換基である。存在することができる代表的な置換基は、アルキル、置換アルキル、アリール、置換アリール、アラルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、アリールオキシ、ハロゲン、アミノ、置換アミノ、カルボキシル、カルボアルコキシ、カルボキサミド、シアノ、およびスルホン酸基を包含するが、それらに限定されるものではない。隣接する基の対、例えば、Ｒ４−Ｒ８またはＲ８−Ｒ６は、一緒になって、２つの基が結合している環に縮合している少なくとも１つの５員環または６員環を含む炭素環式または複素環式の環系を形成することができる。そのような縮合ヘテロ環式環は、Ｎ、ＯまたはＳ原子を含有することができ、上に記載されているものなどのＨ以外の環置換基を含有することができる。一実施形態において、Ｒ４〜Ｒ１１は、水素、ハロゲンおよびメトキシ、エトキシ、およびｔ−ブトキシなどのアルコキシ基から選択される。別の実施形態において、一群の化合物は、ハロゲンとしてＲ８、Ｒ６、Ｒ９またはＲ１０のうちの１つを有し、Ｒ４〜Ｒ１１の他のものは、水素原子である。
【０１２６】
置換基は、上記化合物の特性を改変するか合成の利便性を提供するために、様々な量で、およびアクリダン環内の選択された環または鎖の位置において組み入れることができる。そのような特性は、例えば、化学発光量子収率、酵素との反応速度、最大光強度、光放射の持続時間、光放射の波長および反応媒体中での溶解性を包含する。具体的な置換基およびそれらの効果は、下の具体例において例示されているが、決して本開示の範囲を制限すると見なされるべきではない。合成的便宜のために、式７の化合物は、Ｒ４〜Ｒ１１の各々を水素原子として有することが望ましい。
【０１２７】
別の実施形態において、一群の化合物は、Ｒ４〜Ｒ１１の各々が水素である式８を有する。基Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、上で定義されている通りである。
【０１２８】
【化８】
2013532275.tif 000009
【０１２９】
ある実施形態において、標識化化合物は、式９を有し、式中、ＬＲＧは、特異的結合パートナー、または固体表面への結合のための反応性基を持つ連結基を表す。
【０１３０】
【化９】
2013532275.tif 000010
【０１３１】
別の実施形態において、化学発光化合物は、下の式Ｖの化学発光アクリダンエノール誘導体を含み、式中、Ｒ１は、１〜２０個の炭素原子のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、およびアラルキル基から選択され、それらのいずれも、カルボニル基、カルボキシル基、トリ（Ｃ１〜Ｃ８アルキル）シリル基、ＳＯ３−基、ＯＳＯ３−２基、グリコシル基、ＰＯ３−基、ＯＰＯ３−２基、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、チオール基、アミノ基、四級アンモニウム基、または四級ホスホニウム基から選択される１〜３個の基で置換されていてもよく、Ｘは、Ｃ１〜Ｃ８アルキル基、アリール基、アラルキル基、１〜２０個の炭素原子を有するアルキルカルボキシル基またはアリールカルボキシル基、トリ（Ｃ１〜Ｃ８アルキル）シリル基、ＳＯ３−基、グリコシル基および式ＰＯ（ＯＲ’）（ＯＲ”）のホスホリル基（式中、Ｒ’およびＲ”は、独立して、Ｃ１〜Ｃ８アルキル基、シアノアルキル基、アリール基およびアラルキル基、トリアルキルシリル基、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類カチオン、アンモニウムカチオンおよびトリアルキルホスホニウムカチオンから選択される）から選択され、Ｚは、Ｏ原子およびＳ原子から選択され、Ｒ６は、置換または非置換のＣ１〜Ｃ４アルキル基、フェニル基、ベンジル基、アルコキシアルキル基およびカルボキシアルキル基から選択され、Ｒ７〜１４は各々、水素であるか、１または２個の置換基は、アルキル、アルコキシ、ヒドロキシ、およびハロゲンから選択され、Ｒ７〜１４の残りは水素である。
【０１３２】
【化１０】
2013532275.tif 000011
【０１３３】
別の実施形態において、化学発光化合物は、下の式ＶＩの化学発光化合物であり、式中、Ｒ１は、１〜２０個の炭素原子のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、およびアラルキル基から選択され、それらのいずれも、カルボニル基、カルボキシル基、トリ（Ｃ１〜Ｃ８アルキル）シリル基、ＳＯ３−基、ＯＳＯ３−２基、グリコシル基、ＰＯ３−基、ＯＰＯ３−２基、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、チオール基、アミノ基、四級アンモニウム基、または四級ホスホニウム基から選択される１〜３個の基で置換されていてもよく、Ｘは、Ｃ１〜Ｃ８アルキル基、アリール基、アラルキル基、１〜２０個の炭素原子を有するアルキルカルボキシル基またはアリールカルボキシル基、トリ（Ｃ１〜Ｃ８アルキル）シリル基、ＳＯ３−基、グリコシル基、および式ＰＯ（ＯＲ’）（ＯＲ”）のホスホリル基（式中、Ｒ’およびＲ”は、独立して、Ｃ１〜Ｃ８アルキル基、シアノアルキル基、アリール基およびアラルキル基、トリアルキルシリル基、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類カチオン、アンモニウムカチオンおよびトリアルキルホスホニウムカチオンから選択される）から選択され、Ｚ１およびＺ２は各々、Ｏ原子およびＳ原子から選択され、Ｒ２およびＲ３は、独立して、水素およびＣ１〜Ｃ８アルキルから選択される。
【０１３４】
【化１１】
2013532275.tif 000012
【０１３５】
化学発光化合物からの長波長放射が望ましい場合、化学発光化合物と結合しているピレンなどの長波長放射体を使用することができる。あるいは、蛍光分子を、化学発光化合物を含有する媒体に包含させることができる。好ましい蛍光分子は、活性化された化学発光化合物により励起され、通常、５５０ｎｍを超える、化学発光化合物の放射波長より長い波長で放射する。通常、蛍光分子は、光増感剤を活性化するために使用される光の波長で吸収しないことも望ましい。有用な色素の例は、ローダミン、エチジウム、ダンシル、Ｅｕ（ｆｏｄ）３、Ｅｕ（ＴＴＡ）３、Ｒｕ（ｂｐｙ）３＋＋（式中、ｂｐｙ＝２，２’−ジピリジル）などを包含する。一般に、これらの色素は、エネルギー転移プロセスにおいてアクセプターとしての役割を果たし、高い蛍光量子収率を有して一重項酸素と急速に反応しないことが好ましい。それらは、粒子への化学発光化合物の組み入れと同時に粒子に組み入れることができる。電子豊富なオレフィンは、一般的に、オレフィンと共役している電子供与基を有し：
【０１３６】
【化１２】
2013532275.tif 000013
【０１３７】
式中、Ａは、例えば、Ｎ（Ｄ）２、ＯＤ、ｐ−［Ｃ６Ｈ４Ｎ（Ｄ）２］２、フラニル、ｎ−アルキルピロリル、２−インドリルなどのような電子供与基であり、Ｄは、例えば、オレフィン炭素と直接結合しているかまたは他の共役二重結合の仲介により結合しているアルキルまたはアリール、一緒になって１つまたは複数の環を形成していてもよく、縮合しているか縮合していない、１〜５０個の原子の置換基（ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｎｔｓ）、例えば、シクロアルキル、フェニル、ナフチル、アントラシル（ａｎｔｈｒａｃｙｌ）、アクリダニル、アダマンチルなどであってよい。
【０１３８】
連結基（Ｌ）。連結基は、分子、すなわち、結びつけられている、光増感剤、化学発光化合物、ｓｂｐメンバーまたは粒子とまたは粒子の一部と会合している分子の性質に応じて変わる。普通に存在するか、あるいは光増感剤または化学発光化合物またはｓｂｐメンバー上に導入される官能基は、これらの材料を、ｓｂｐメンバーあるいはリポソームまたは油滴の親油性成分などの粒子、ラテックス粒子、シリコン粒子、金属ゾル、または色素微結晶に連結するために用いられる。本開示において使用される連結基は、結合、原子、二価の基および多価の基、またはその一部が、環構造の一部であってもよい原子の直鎖もしくは分枝鎖であってもよい。置換基は、通常、１から約５０個までの非水素原子、より通常は、１から約３０個までの非水素原子を含有する。別の実施形態において、鎖を構成する原子は、Ｃ、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｐ、Ｓｉ、Ｂ、およびＳｅ原子から選択される。別の実施形態において、鎖を構成する原子は、Ｃ、Ｏ、Ｎ、Ｐ、およびＳ原子から選択される。鎖における炭素以外の原子の数は、普通、０〜１０である。ハロゲン原子は、鎖または環上の置換基として存在してもよい。連結置換基を構成する典型的な官能基は、アルキレン、アリーレン、アルケニレン、エーテル、過酸化物、ケトンとしてのカルボニル、エステル、炭酸エステル、チオエステル、またはアミド基、アミン、アミジン、カルバメート、尿素、イミン、イミド、イミデート、カルボジイミド、ヒドラジノ、ジアゾ、ホスホジエステル、ホスホトリエステル、ホスホン酸エステル、チオエーテル、ジスルフィド、スルホキシド、スルホン、スルホン酸エステル、硫酸エステル、およびチオ尿素基を包含する。別の実施形態において、基は、−ＣＨ２−、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−ＮＲ−、−ＳｉＯ−、−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＯＣ（＝Ｏ）−、−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−、−ＳＣ（＝Ｏ）−、−Ｃ（＝Ｏ）Ｓ−、−ＮＲＣ（＝Ｏ）−、−ＮＲＣ（＝Ｓ）−、または−Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ−基で終わる１〜２０個の原子のアルキレン鎖であり、式中、Ｒは、Ｃ１〜８アルキルである。別の実施形態において、連結基は、−ＣＨ２−、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−ＮＲ−、−ＳｉＯ−、−Ｃ（＝Ｏ）−、−ＯＣ（＝Ｏ）−、−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−、−ＳＣ（＝Ｏ）−、−Ｃ（＝Ｏ）Ｓ−、−ＮＲＣ（＝Ｏ）−、−ＮＲＣ（＝Ｓ）−、または−Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ−基で終わる３〜３０個の原子のポリ（アルキレン−オキシ）鎖であり、式中、Ｒは、Ｃ１〜８アルキルである。
【０１３９】
連結基または結びつけられている分子は、その存在が、共有結合性結合または物理的力による別の分子との結合を容易にする原子または基である官能基または反応性の基も包含することができる。一部の実施形態において、ある分子の、別の分子への結合は、例えば、反応性の基が、ハロゲン原子またはトシレート基などの脱離基である場合、反応性の基からの１つまたは複数の原子の喪失が関わり、化学発光標識化化合物は、求核置換反応により別の化合物へ共有結合的に結合される。
【０１４０】
一実施形態において、ＲＧは、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド（ＮＨＳ）エステル基であり、この基は、エステルＣ−Ｏ結合を分割し、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドを放出し、その物質の原子（アミン基であればＮ）と標識化化合物のカルボニル炭素との間に新たな結合を形成するプロセスにおいて、物質上の部分、典型的には、アミン基と反応する。別の実施形態において、ＲＧは、ヒドラジン部分、−ＮＨＮＨ２である。当技術分野において公知であるように、この基は、標識されることになる物質中のカルボニル基と反応し、ヒドラジド結合を形成する。
【０１４１】
他の実施形態において、共有結合形成によるある分子の別の分子への結合は、マイケル付加などの付加反応において起こるように、または反応性の基が、イソシアネート基またはイソチオシアネート基である場合、反応性の基内の結合の再編成が関わる。さらに他の実施形態において、結合は、共有結合形成が関わらないが、むしろ物理的力が関わり、その場合、反応性の基は変化しないままである。物理的力とは、水素結合、静電引力またはイオン引力、塩基スタッキングなどの疎水性引力、ならびにビオチン−ストレプトアビジン相互作用、抗原−抗体相互作用およびヌクレオチド−ヌクレオチド相互作用などの特異的親和性相互作用などの引力を意味する。
【０１４２】
増感剤または化学発光化合物の有機分子および生物学的分子との化学結合のための反応性の基は、下記の：ａ）アミンが反応性の基：−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ、−ＳＯ２Ｃｌ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ、−ＳＯ２ＣＨ２ＣＦ３；ｂ）チオールが反応性の基：−Ｓ−Ｓ−Ｒ；ｃ）カルボン酸が反応性の基：−ＮＨ２、−ＯＨ、−ＳＨ、−ＮＨＮＨ２；ｄ）ヒドロキシルが反応性の基：−Ｎ＝Ｃ＝Ｓ、−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ、−ＳＯ２Ｃｌ、−ＳＯ２ＣＨ２ＣＦ３；ｅ）アルデヒド／ケトンが反応性の基：−ＮＨ２、−ＯＮＨ２、−ＮＨＮＨ２；およびｆ）他の反応性の基、例えば、Ｒ−Ｎ３、Ｒ−Ｃ≡ＣＨを包含するが、それらに限定されるものではない。
【０１４３】
一実施形態において、反応性の基は、ＯＨ基、ＮＨ２基、ＯＮＨ２基、ＮＨＮＨ２基、ＣＯＯＨ基、ＳＯ２ＣＨ２ＣＦ３基、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル基、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエーテル基およびマレイミド基を包含する。
【０１４４】
二官能性カップリング試薬も、適度に反応性の基を持つ有機分子および生物学的分子に標識をカップリングさせるために使用することができる（Ｌ．  Ｊ．  Ｋｒｉｃｋａ、Ｌｉｇａｎｄ−Ｂｉｎｄｅｒ  Ａｓｓａｙｓ、Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ，  Ｉｎｃ．、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ、１９８５年、１８〜２０頁、表２．２およびＴ．  Ｈ  Ｊｉ、「Ｂｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｒｅａｇｅｎｔｓ」、Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ、９１巻、５８０〜６０９頁（１９８３年）を参照）。２つのタイプの二官能性試薬：最終的な構造に組み入れられるようになるもの、および組み入れられずに２つの反応成分をカップリングするためだけの役割を果たすものが存在する。
【０１４５】
水溶液
本開示における使用に適している水溶液は、一般的に、５０％超の水を含有する溶液である。本明細書に記載されている水溶液は、反応混合物、サンプル希釈液、キャリブレーター溶液、化学発光標識したｓｂｐ溶液、増感剤標識したｓｂｐ溶液、または化学発光標識したｓｂｐ、増感剤標識したｓｂｐ、補助の試薬、サンプル、および／またはノイズ調節剤のうちの１つまたは複数の濃縮溶液を包含する用途に適している。多くの実施形態において、水溶液は、水性緩衝溶液である。適当な水性バッファは、水溶液中の環境を維持し、被検体の溶解性を維持し、反応成分の溶解性を維持し、化学発光反応が進行することを可能にする能力のある一般に使用されているバッファのいずれも包含する。例示的なバッファは、ホスフェート、ボレート、アセテート、カーボネート、トリス（ヒドロキシ−メチルアミノ）メタン（トリス）、グリシン、トリシン、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール、ジエタノールアミン  ＭＯＰＳ、ＨＥＰＥＳ、およびＭＥＳなどを包含する。典型的には、本開示による使用のための水溶液は、約５〜約１０．５の範囲のｐＨを有する。
【０１４６】
適当な水溶液は、下記の追加の成分：塩、生物学的バッファ、エタノール、メタノール、グリコールを包含するアルコール、および界面活性剤のうちの１つまたは複数を包含することができる。一部の実施形態において、水溶液は、Ｂｕｆｆｅｒ  ８（ＴＲＩＳ緩衝食塩水、界面活性剤、＜０．１％アジ化ナトリウム、およびＢｅｃｋｍａｎ  Ｃｏｕｌｔｅｒ，Ｉｎｃ．、Ｂｒｅａ  ＣＡから市販されている０．１％ＰｒｏＣｌｉｎ（登録商標）３００（Ｒｏｈｍ  ａｎｄ  Ｈａａｓ）などのＴｒｉｓ緩衝水溶液を包含する。
【０１４７】
一部の実施形態において、ヒト血清を模倣する水溶液が利用される。１つのそのような合成マトリックスは、０．１％ＰｒｏＣｌｉｎ（登録商標）３００を含む２０ｍＭ  ＰＢＳ、７％  ＢＳＡ、ｐＨ７．５である。合成マトリックスは、サンプル希釈液、キャリブレーター溶液、化学発光標識したｓｂｐ溶液、増感剤標識したｓｂｐ溶液、および補助の試薬のために使用することができるが、それらに限定されるものではない。「ＰＢＳ」という用語は、慣習的意味において、当技術分野で公知であるように、リン酸塩緩衝食塩水を指す。「ＢＳＡ」という用語は、慣習的意味において、当技術分野において公知であるように、ウシ血清アルブミンを指す。
【０１４８】
アッセイフォーマット
アッセイフォーマットは、化学発光標識したｓｂｐの化学発光標識と増感剤標識したｓｂｐの増感剤標識との間の近接を仲介するための特異的結合作用を必要とする。
【０１４９】
別の実施形態において、増感剤−被検体類似体の結合体を構成する被検体の類似体が使用される。別の実施形態において、増感剤−被検体の結合体を構成する標識された被検体が使用される。増感剤−被検体類似体の結合体または増感剤−被検体の結合体および被検体は、被検体に対する特異的結合パートナーと競合的に結合する。このタイプのアッセイ方法において、サンプル中の被検体の量と化学発光の強度との間に負の相関が生じることは明らかである。
【０１５０】
イムノアッセイによる、抗原もしくは他のタンパク質もしくは他の抗体を結合するための、抗体を介した化学発光標識の結合に加えて、本方法は、相補的核酸の結合を介して核酸を検出するための化学発光標識した核酸を使用することができる。これに関する使用は、核酸のサイズに関して特に制限されず、唯一の基準は、相補性パートナーが、安定なハイブリダイゼーションを可能にするのに十分な長さであることである。本明細書で使用されるような核酸は、遺伝子長核酸、核酸のより短い断片、ポリヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチドを包含し、それらのいずれも、一本鎖であってもまたは二本鎖であってもよい。特異的結合パートナーとして核酸を使用する本開示の実施において、核酸は、被検体の核酸を捕捉するための固体支持体の表面に共有結合的に結合されるか、物理的に固定化される。化学発光標識は、捕捉核酸へ結合されるか、上記標識は、補助物質と結びつけられてもよく、上で説明されているような捕捉核酸に結合されてもよい。捕捉核酸は、被検体の核酸の配列領域との完全なまたは実質的に完全な配列相補性を有する。実質的に相補性である場合、捕捉核酸は、被検体とのハイブリダイゼーションに干渉もしないしそれを妨害もしないという条件で、被検体と相補性ではない末端オーバーハング部、末端ループ部または内部ループ部を保有することができる。上記オーバーハングまたはループが被検体の核酸内に存在する逆の状況も起こり得る。捕捉核酸、被検体の核酸、増感剤の結合体、および第三の核酸をハイブリダイズすることができる。第三の核酸は、捕捉核酸と相補性の配列領域とは異なる被検体の核酸の配列領域と実質的に相補性である。捕捉核酸および増感剤結合体の核酸と被検体とのハイブリダイゼーションは、どちらかの順序で連続して、または同時に行うことができる。このプロセスの結果として、化学発光標識は、支持体の表面に結合している化学発光標識に増感剤を近づける特異的ハイブリダイゼーション反応のおかげで増感剤との反応性配置にされる。化学発光は、上に記載されているように発生および検出される。
【０１５１】
別の実施形態は、被検体の増感剤との結合体が使用される変形形態を含む。被検体の核酸−増感剤結合体および被検体の核酸は、被検体の核酸に対する特異的結合パートナーと競合的に結合する。このタイプのアッセイ方法において、サンプル中の被検体の量と化学発光の強度との間に負の相関が生じることは明らかである。
【０１５２】
抗体ベースのシステムおよび核酸ベースのシステムに加えて、結合アッセイの当業者に一般的に公知であるような他の特異的結合ペアは、本開示による試験方法のための基礎としての役割を果たすことができる。抗体−ハプテンペアも使用することができる。フルオレセイン／抗フルオレセインペア、ジゴキシゲニン／抗ジゴキシゲニンペア、およびニトロフェニル／抗ニトロフェニルペアは例示である。
【０１５３】
検出
本方法によって放射される光は、ルミノメーター、ｘ線フィルム、高速写真フィルム、ＣＣＤカメラ、シンチレーションカウンター、化学光量計などの任意の適当な公知の手段によりまたは視覚的に検出することができる。各検出手段は、異なるスペクトル感度を有する。ヒトの眼は、緑色光に対して最適に敏感であり、ＣＣＤカメラは、赤色光に対して最高感度を示し、ＵＶから青色光かまたは緑色光に最大応答を持つＸ線フィルムが利用可能である。検出デバイスの選択は、コストの適用および考慮すべき事柄、利便性、および永久的記録の作製が必要とされるかどうかにより支配される。光放射の時間経過が急速である実施形態において、検出デバイスの存在下でシグナル発生反応を行い、化学発光を生成することが有利である。一例として、検出反応は、ルミノメーター内に収容されているか、試験管もしくはマイクロウェルプレートを受け入れるのに適合しているハウジング内のＣＣＤカメラの前に置かれている試験管またはマイクロウェルプレート中で行うことができる。
【０１５４】
用途
本アッセイ方法は、多くのタイプの特異的結合ペアアッセイにおける応用性を見いだす。これらの中で第一番目のものは、ＥＬＩＳＡなどの化学発光酵素結合イムノアッセイである。免疫化学的工程を行うための様々なアッセイフォーマットおよびプロトコルは、当技術分野において周知であり、競合アッセイとサンドイッチアッセイの両方を包含する。本開示によるイムノアッセイによりアッセイすることができる物質のタイプは、タンパク質、ペプチド、抗体、ハプテン、薬物、ステロイドおよびイムノアッセイの技術分野において一般的に公知である他の物質を包含する。
【０１５５】
本開示の方法は、核酸の検出にも有用である。一実施形態において、方法は、酵素標識核酸プローブを利用する。例示的な方法は、溶液ハイブリダイゼーションアッセイ、サザンブロット法におけるＤＮＡ検出、ノーザンブロット法によるＲＮＡ、ＤＮＡ配列決定、ＤＮＡフィンガープリント法、コロニーハイブリダイゼーションおよびプラークリフトを包含し、その実施は、当業者に周知である。
【０１５６】
キット
本開示は、本開示の方法に従ってアッセイを行うためのキットを提供することも企図している。
【０１５７】
本開示の別の実施形態において、化学発光標識したｓｂｐ、増感剤標識したｓｂｐ、ノイズ調節剤、および補助の試薬を包含するアッセイ材料を含有するキットが提供される。一部の実施形態において、これらのアッセイ材料は、水溶液で提供される。一部の実施形態において、アッセイ材料のうちの１つまたは複数は、濃縮水溶液で提供される。アッセイ材料の濃縮水溶液は、各アッセイ材料の望ましい最終濃度に達するための体積で反応混合物に提供される。一部の実施形態において、追加の水溶液は、濃縮水溶液の希釈のために提供される。他の実施形態において、１つまたは複数のアッセイ材料は、凍結乾燥形態または固体形態で提供される。そのような実施形態において、追加の水溶液を提供して、凍結乾燥アッセイ材料または固体アッセイ材料を水溶液または水溶液濃縮物に変換することができる。
【０１５８】
一部のキット実施形態において、各アッセイ材料は、別個の容器で提供される。他のキット実施形態において、１つまたは複数のアッセイ材料は、共通の容器で提供される。さらに他のキット実施形態において、１つまたは複数のアッセイ材料は、ウェルに分割されている共通の容器で提供され、各ウェルは、アッセイ材料を保持する。
【０１５９】
キットは、包装された組合せで、任意の必要な補助の試薬および使用のための指示と一緒に、ノイズ調節剤、遊離の標識化化合物、化学発光標識した特異的結合パートナーまたはブロッキングタンパク質などの化学発光標識した補助物質としての化学発光標識を含むことができる。キットは、化学発光標識化が、使用者により行われることになっていれば、増感剤結合体、被検体キャリブレーターおよび対照、希釈剤および反応バッファも必要に応じて含有することができる。
【０１６０】
機器
本開示に記載されているアッセイ方法は、システムを用いることにより迅速実施のために自動化することができる。本開示のアッセイを行うためのシステムは、試薬をアリコート採取してサンプルを含有する反応容器に送達するための流体ハンドリング能力および得られる化学発光シグナルを読み取ることを必要とする。一重項酸素を発生させるために光増感剤が使用される実施形態において、光源、好ましくは、レーザーが用いられる。光学フィルターエレメントは、照射する光と放射される化学発光の光の波長区別のために提供され得る。本アッセイを行うための代表的な機器は、Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ  Ｖｉｓｔａ５００（Ｓｉｅｍｅｎｓ  Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ、Ｄｅｅｒｆｉｅｌｄ、ＩＬ）またはＰａｒａｄｉｇｍ（登録商標）プラットフォーム（Ｂｅｃｋｍａｎ  Ｃｏｕｌｔｅｒ、Ｂｒｅａ、ＣＡ）を包含する。そのようなシステムの実施形態において、ルミノメーターは、シグナル発生の時間および場所において反応容器に近接して配置される。ルミノメーターまたは他の検出デバイスを包含する検出システムは、流体ハンドリングシステムと協調して役割を果たすことが好ましい。加えて、本開示のアッセイを行うための自動化システムは、他の反応成分およびサンプルをアリコート採取して反応容器に送達するための流体ハンドリング能力を有する。ある実施形態において、本発明のアッセイ方法を行うためのシステムは、サンプルの反応混合物への送達のための流体ハンドリングシステム、化学発光標識した特異的結合パートナー、増感剤標識した特異的結合パートナー、ノイズ調節剤の反応混合物への送達のための流体ハンドリングシステム、および光源；ならびに化学発光シグナルを検出するための検出システムを包含し、流体ハンドリングシステムおよび光源は、照射時および照射後の化学発光シグナル放出を測定するための検出システムと協調して役割を果たす。
【実施例】
【０１６１】
（実施例１）
本実施例は、本開示に記載されている方法を使用する被検体のためのイムノアッセイを示す。被検体のためのアッセイのシグナル強度およびシグナル感度に対するノイズ調節剤を添加する効果が示される。
【０１６２】
１×ＡｌｐｈａＬＩＳＡ  Ｉｍｍｕｎｏａｓｓａｙ  Ｂｕｆｆｅｒ（ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ）中に０ｎｇ／ｍＬまたは１００ｎｇ／ｍＬのＰＳＡを含有するサンプル溶液を、精液からのＰＳＡの１ｍｇ／ｍＬストック溶液から調製した。サンプルの５μＬアリコートを、９６ウェルマイクロタイタープレート（Ｇｒｅｉｎｅｒ  Ｂｉｏ−Ｏｎｅ、Ｍｏｎｒｏｅ  ＮＣ）のウェルに添加した。３０μｇ／ｍＬの濃度のビオチン化抗ＰＳＡ抗体２０μＬを、１０００μｇ／ｍＬの濃度のＡｌｐｈａＬＩＳＡアクセプタービーズ（ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ）と一緒に、各ウェルに添加した。混合物を、室温にて１時間にわたってインキュベートした。ストレプトアビジン被覆ドナービーズ（ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ）２５μＬを各ウェルに添加し、続いて、室温にてかつ暗所で３０分間にわたってインキュベートした。インキュベーション後、水中で０．０１ｍＭ、０．１ｍＭ、１ｍＭ、１０ｍＭおよび１００ｍＭの濃度で調製した一重項酸素クエンチャー（ＳＯＱ）であるアジ化ナトリウム溶液１０μＬを、対照として使用される水と共に、各ウェルに添加して混合した。化学発光を、４０ミリ秒間にわたる６８０ｎｍにおける励起により発生させた。化学発光フラッシュを、８０ミリ秒間積算し、５７０ｎｍの波長にてＰａｒａｄｉｇｍプラットフォーム（Ｂｅｃｋｍａｎ−Ｃｏｕｌｔｅｒ）を使用して読み取った。マイクロタイタープレートを、より長いサイクル時間、すなわち、１８０ミリ秒間にわたる励起および５５０ミリ秒間の積算で再読み取りした。
【０１６３】
表２に提供されているデータは、ノイズ調節剤として異なる濃度のアスコルビン酸かまたはアジ化ナトリウムを使用する、ＰＳＡのための標準イムノアッセイについてのシグナル対ノイズ比を示している。４０ミリ秒間の励起および８０ミリ秒間の積算において、アジ化ナトリウムは、有効な一重項酸素クエンチャー（ＳＯＱ）であり、ＰＳＡのための標準イムノアッセイについてのシグナル対ノイズ比は２０％ほど増加し、一方、同じ濃度にて使用されたアスコルビン酸は、シグナル対ノイズの有意な増加を示さなかった。大量の一重項酸素の発生により引き起こされる非特異的シグナルの増加が、アジ化ナトリウムが添加された場合に低減されるのは、アジドが、一重項酸素をクエンチし、それによって、アッセイにおける非特異的シグナルを有意に低減するためである。
【０１６４】
表３は、１８０ミリ秒間の励起および５５０ミリ秒間の積算におけるプレート再読み取りの同じイムノアッセイについてのデータを示している。表に認められるように、ＳＯＱの使用は、３７％ほどシグナル対ノイズを改善した。
【０１６５】
【表１】
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【０１６６】
（項目１）
サンプル中の被検体を検出するための改善されたホモジニアスアッセイキットであって、ここで、該ホモジニアスアッセイキットが、該サンプル中の該被検体の存在または濃度に比例する検出可能なシグナルを続いてもたらす、化学発光化合物の、該被検体が媒介する一重項酸素による活性化反応を包含する反応混合物の作製のためのものであり、該改善されたホモジニアスアッセイキットが、加えて、ノイズ調節剤を含み、ここで、該ノイズ調節剤が、化学発光化合物の、該被検体が媒介する一重項酸素による活性化反応を伴う該反応混合物中に存在する、キット。
（項目２）
上記ノイズ調節剤が、上記被検体が媒介する一重項酸素による活性化反応に関係しない一重項酸素をクエンチし、それによって非特異的シグナルを低減する、項目１に記載の改善されたアッセイキット。
（項目３）
上記ノイズ調節剤が、上記反応混合物の０．１％〜０．００１％の濃度の一重項酸素クエンチャーである、項目１および２に記載の改善されたアッセイキット。
（項目４）
上記ノイズ調節剤が、アジド、塩化マンガン（ＩＩ）、塩化銅（ＩＩ）、白金（ＩＩ）コロイド、第三級アミン、ジエン、共役ポリエン、電子豊富なアルケン、グアニン、ＴＥＭＰ、プロリン、またはそれらの混合物からなる群から選択される、項目１〜３に記載の改善されたアッセイキット。
（項目５）
上記ノイズ調節剤が、ハライド  アジド（ｈａｌｉｄｅ  ａｚｉｄｅ）である、項目１〜４に記載の改善されたアッセイキット。
（項目６）
上記ホモジニアスアッセイキットが、
光増感剤化合物および第一の特異的結合ペアメンバーを含む第一の物質、ならびに
化学発光化合物および第二の特異的結合ペアメンバーを含む第二の物質を含み、
該第一の物質および該第二の物質が、上記被検体が媒介する一重項酸素による活性化反応に関係する、項目１〜５に記載の改善されたアッセイキット。
（項目７）
上記第一の物質が、第一の懸濁可能な粒子と会合しており、上記第二の物質が、第二の懸濁可能な粒子と会合している、項目１〜６に記載の改善されたアッセイキット。
（項目８）
項目１〜７に記載の改善されたホモジニアスアッセイキットを利用して被検体を含有する疑いのあるサンプル中の該被検体の存在を決定するための方法であって、
ａ）該サンプル、一重項酸素を生成することができる第一の物質、ノイズ調節剤、および一重項酸素と反応して検出可能なシグナルを生成することができる第二の物質を含む反応混合物を、少なくとも該サンプル、ノイズ調節剤、ならびに該第一の物質および該第二の物質を混ぜ合わせることにより形成する工程と、
ｂ）該反応混合物をエネルギーまたは反応性化合物で処理して、該第一の物質に一重項酸素を形成させる工程であって、
該被検体が、存在するならば、ｉ）該第二の物質を、該一重項酸素の形成部位に近接させるか、ｉｉ）該一重項酸素の形成部位に近接することから該第二の物質をブロックする、工程と、
ｃ）該一重項酸素による該第二の物質の活性化の結果として該第二の物質より生成されるシグナルを検出することにより該一重項酸素が該第二の物質と反応したかどうかを決定し、該サンプル中の被検体の存在を示す該シグナルの存在または量を決定する工程であって、
該ノイズ調節剤が、該第二の物質に近接していない一重項酸素の反応に干渉する、工程とを含む方法。
（項目９）
上記一重項酸素の上記第二の物質との反応が、化学発光をもたらす、項目８に記載の方法。
（項目１０）
上記サンプル中の上記被検体の量または濃度を決定する工程をさらに含む、項目８〜９に記載の方法。
（項目１１）
上記反応混合物中の上記ノイズ調節剤の存在が、該ノイズ調節剤の存在なしに同様にして発生するシグナルと比較して、発生するシグナルのシグナル対ノイズ比を高める、項目８〜１０に記載の方法。
【国際調査報告】
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