(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）求核性基幹ポリマーと、
（ｂ）前記求核性基幹ポリマーに共有結合した複数個の求電子性信号発生基とから成るポリマー染料であって、
前記求電子性信号発生基が、複素環に少なくとも１つの窒素原子を含む複素環部分にエチレン不飽和連結基によって結合された少なくとも１つのアニリノ部分を有する染料に由来し、前記ポリマー染料がシクロデキストリン、カルセランド、カリキシラン、分子クレフト、ククルビテリル及びシクロファンの部分から成るグループから選択される、前記ポリマー染料に会合した複数の疎水性の立体配座制限部分を有し、前記信号発生基が構造式：
0004255514.tif 000032
〔式中、Ｒ1はアルキル基を表し、Ｒ2はアルキル基を表し、ｎは１〜３（両端値を含む）の整数を表す〕を有する染料に由来することを特徴とするポリマー染料。
【請求項２】
（ａ）求核性基幹ポリマーと、
（ｂ）前記求核性基幹ポリマーに共有結合した複数個の求電子性信号発生基とから成るポリマー染料であって、
前記求電子性信号発生基が、複素環に少なくとも１つの窒素原子を含む複素環部分にエチレン不飽和連結基によって結合された少なくとも１つのアニリノ部分を有する染料に由来し、前記ポリマー染料がシクロデキストリン、カルセランド、カリキシラン、分子クレフト、ククルビテリル及びシクロファンの部分から成るグループから選択される、前記ポリマー染料に会合した複数の疎水性の立体配座制限部分を有し、前記信号発生基が構造式：
0004255514.tif 000033
〔式中、Ｒ1はアルキル基を表し、Ｒ2はアルキル基を表し、ｎは１〜３（両端値を含む）の整数を表し、Ｘ-は負電荷の対イオンを表す〕を有する染料に由来することを特徴とするポリマー染料。
【請求項３】
結合対の一方の因子と、
前記因子に結合した少なくとも１つのポリマー染料と、
シクロデキストリン、カルセランド、カリキシラン、分子クレフト、ククルビテリル及びシクロファンの部分から成るグループから選択される、前記ポリマー染料に会合した疎水性の立体配座制限部分とから成り、前記ポリマー染料が構造式：
0004255514.tif 000034
〔式中、Ｒ1はアルキル基を表し、Ｒ2はアルキル基を表し、ｎは１〜３（両端値を含む）の整数を表す〕を有することを特徴とするコンジュゲート。
【請求項４】
結合対の一方の因子と、
前記因子に結合した少なくとも１つのポリマー染料と、
シクロデキストリン、カルセランド、カリキシラン、分子クレフト、ククルビテリル及びシクロファンの部分から成るグループから選択される、前記ポリマー染料に会合した疎水性の立体配座制限部分とから成り、前記ポリマー染料が構造式：
0004255514.tif 000035
〔式中、Ｒ1はアルキル基を表し、Ｒ2はアルキル基を表し、ｎは１〜３（両端値を含む）の整数を表し、Ｘ-は負電荷の対イオンを表す〕を有するアミノスチリルピリジニウムを含むことを特徴とするコンジュゲート。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は、種々のアッセイに有用な蛍光染料、より特定的には、疎水性の立体配座制限的微細環境を提供する部分がフルオロホア部分の少なくとも一部のホストとなることによって蛍光が増強された蛍光性ポリマー染料に関する。
２．従来技術の説明
化学的及び生化学的混合物の定量的及び定性的分析には種々のアッセイ技術が使用されている。“蛍光アッセイ”と呼ばれる１つのアッセイ技術は多くの生化学的研究に有用である。このアッセイ技術は、ある種の分子を標識し、標識分子を非標識の同様の分子から識別するために蛍光性化学物質を使用する。化学物質が所与の波長（“励起”波長）で光を吸収し、より長い別の波長（“発光”波長）で光を放出するとき、この物質は蛍光性であると考えられる。この種のアッセイに有用な蛍光性化学物質はしばしば蛍光染料と呼ばれる。
蛍光アッセイで使用される蛍光染料を検出するための多くの光学技術が存在する。このような技術の１つがフローサイトメトリーである。フローサイトメトリーは蛍光アッセイにおいて、特定の分子または細胞を同定しこれらの分子または細胞を混合物から分離または識別するために使用されている。典型的なフローサイトメトリーの手順では、蛍光染料を抗体に結合させる。抗体は、検出対象となる特定分子の抗原または特定細胞の細胞表面分子に特異的である。抗体と蛍光染料との結合を“接合（ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ）”と呼び、抗体−蛍光染料複合体を“コンジュゲート”と呼ぶ。
適当な抗体と適当な染料との結合によってコンジュゲートを形成した後、検出対象である抗原または細胞表面分子を含むと予測される混合物にコンジュゲートを添加する。コンジュゲートを混合物に添加し適正条件に維持すると、コンジュゲートの抗体が抗原または細胞表面分子に結合する。コンジュゲートが添加された抗原または細胞表面分子を含む全混合物に、特定蛍光染料の励起波長のレーザービームを照射する。この波長のレーザービームによって、抗体−蛍光染料コンジュゲートに結合した分子または細胞が蛍光を発生する。結合した分子または細胞によって散乱されたレーザー光の量をフローサイトメーターで測定及び検出し、この測定によって、検出された抗原または細胞表面分子の定量、定性及びその他の測定値が得られる。
検出精度を改善するために蛍光染料の強度を増加する処置が必要であると一般に考えられている。いくつかの強度増加手段が使用されてきた。しかしながら、これらの手段の有効性を損なう重大な制約が存在している。
所与の波長の蛍光染料の強度増加手段の１つでは、蛍光エネルギー転移メカニズムを利用する。このメカニズムによれば、励起状態のエネルギーがドナー分子からアクセプター分子に転移される。通常は、１つのフルオロホアを別のフルオロホアに近接して配置することによって転移が達成される。本文中で使用した“フルオロホア”なる用語は、蛍光のキャリヤーを意味する。
互いに近接して配置されたフルオロホアのうちの一方のフルオロホアを所与の波長の光によって励起する。励起されたフルオロホアはより長い波長の光を放出することなく第二のフルオロホアにエネルギーを転移させる。この転移エネルギーが第二のフルオロホアを励起する。第二のフルオロホアは第一のフルオロホアの発光波長よりも長い波長の光を発生する。このようなエネルギー転移方式の一例ではフィコビリタンパク質−シアニン染料コンジュゲートが使用されている。このコンジュゲートに約４８８ｎｍのレーザー光を照射するとフィコビリタンパク質が励起される。このとき、フィコビリタンパク質はそれ自体が発光しないで、フィコビリタンパク質の発光波長に一致する約５８０ｎｍのシアニンの励起波長でシアニンフルオロホアにエネルギーを転移させる。その結果、シアニンフルオロホアが励起され、約６８０ｎｍの発光波長の光を放出する。この種のエネルギー転移システムはしばしば“タンデムエネルギー転移システム”と呼ばれている。
エネルギー転移は幾つかの理由から極めて簡単な蛍光増強手段ではない。エネルギー転移における２つの基本的な要件は、ドナー分子とアクセプター分子とが適正な相対空間距離関係を維持していること、及び、２つの分子の吸収・発光双極子が適正な相対角関係を維持していることである。これらの基本的関係を成立させこれを維持することは多くの状況下で不可能ではないにしても極めて難しい。更に、ドナーの吸収スペクトルとアクセプターの吸収スペクトルとのオーバーラップ、フルオロホアの安定度、接合による蛍光特性値の変化、転移の量子効率、他の化合物に対するフルオロホアの非特異的結合、などの他の多くの要件が存在する。これらの要件を満たすという配慮が不要になれば、当該技術の改善が達成されるであろう。
蛍光染料の蛍光強度を増加させる別の手段では、１つのポリマーに多数のフルオロホアを結合させ、ポリマーを抗体に結合させる。この方式では、ポリマーに結合したフルオロホアの各々がレーザー光によって励起され、その発光波長で光を放出する。しかしながらこの目的で使用される場合、ポリマーの使用効率は概してよくない。このようなポリマーの使用に伴う主要な問題は、多数のフルオロホアを単一ポリマーにランダムに配置したとき、フルオロホア間の信号消衰が生じることである。更に、多数のフルオロホアの存在によってポリマー／抗体コンジュゲートが放出する光の累積量は増加するかもしれないが、発光波長は特定のフルオロホアに対応する波長だけである。従来技術のフルオロホアでは励起波長と発光波長との間の波長差の範囲が小さい。多数のフルオロホアが消衰を生じることなく結合できるポリマー、及び、励起波長よりもはるかに高い波長で光を放出する蛍光染料が要望されている。このような重合体構造及び波長範囲を得ることによってより正確な検出が可能になるであろう。
蛍光染料の強度を増加させる更に別の手段では、シクロデキストリンを使用する。シクロデキストリンは、中央に疎水性空洞をもち周縁に親水性領域をもつ公知の水溶性環状オリゴ糖である。一般に、シクロデキストリン分子の形状は実質的に円筒状であり、円筒の一端は他端よりも広い開口を有している。狭いほうの開口は第一リムとして知られており、広いほうの開口は第二リムとして知られている。シクロデキストリン分子の２つの開口の間に空洞が存在しており、小分子は広い第二リムから空洞に侵入できる。シクロデキストリン分子のこの空洞は、水性系中で低分子量の疎水性分子と複合体を形成し得る疎水性微細環境を提供する。シクロデキストリン分子は低分子量疎水性分子、即ちゲストに対するホストとして作用する。
フルオロホアに付随する蛍光を増加させる目的で重合シクロデキストリンを形成することも研究されてきた。複数のシクロデキストリン分子が互いに極めて近接しているとゲスト分子がシクロデキストリン分子の空洞に侵入する確率が高くなるので、複数のシクロデキストリン分子を互いに極めて近接させて配置することによって単一のシクロデキストリン分子の複合体形成特性を強化することは理論的には可能である。この理論によれば、重合シクロデキストリン分子が形成されれば、この分子は複数のゲスト分子のホストとなり得るであろう。更に、ゲスト分子が信号発生基である場合には互いに極めて近接した複数のフルオロホアが存在することになり、ポリマーに付随する蛍光は単一フルオロホアの蛍光よりも大きいであろう。従って、理論によれば、複数のフルオロホアを含む重合シクロデキストリンによってコンジュゲートを形成した場合、ポリマーの蛍光は単一のフルオロホアを含むコンジュゲートの蛍光よりも多い筈である。
この理論が正しいことを立証するために複数の重合シクロデキストリンを製造した。しかしながら、これらのポリマーにはその有効性を制限するいくつかの重大な問題がある。重合シクロデキストリンは、シクロデキストリンモノマーの第一及び第二のリムが複数の反応性基を含み、モノマーが第一及び第二のリムを介して反応し、また、それらの複数の反応性基を介して複数の反応が生じるように修飾されたシクロデキストリンモノマーから合成される。シクロデキストリン分子の第二リムで結合が生じると、疎水性空洞の広い開口の妨害になる。その結果、ゲスト分子はシクロデキストリン分子の空洞に侵入し難くなり、シクロデキストリンのホスト機能の効率が低下する。更に、多数の反応性基を有するシクロデキストリンモノマーから誘導されたポリマーは架橋度が高い。架橋が生じると、第二リムで結合が生じているシクロデキストリン分子が上述の問題を生じるだけでなく、シクロデキストリンのマトクリックスが形成される。その結果、重合されるシクロデキストリンモノマーの数が制限され、重合したシクロデキストリンモノマーの多くはマトクリックスに埋込まれる。多数のシクロデキストリン分子が極めて近接していても、侵入可能な第二開口をもつ分子は殆ど存在しないのでゲスト／ホスト複合体も殆ど形成されない。
蛍光染料の強度を増加させる別の手段では、選択対象になり得る多くの蛍光染料のうちから適当な染料を適切に選択する。蛍光試験には天然産出物質を蛍光染料として使用するのが慣例なっている。常用の天然産出染料は、フィコエリトリンのようなフィコビリタンパク質である。エネルギー転移の説明で前述したように、フィコビリタンパク質はいくつかのタンデムエネルギー転移システムでいまだに使用されている。しかしながら、フィコビリタンパク質の使用にはいくつかの問題がある。フィコビリタンパク質の特に重大な問題はその不安定性である。光の照射またはその他の環境の作用で光漂白が生じ、蛍光アッセイに不利な影響がある。
近年、多数の合成蛍光染料が製造され蛍光アッセイに使用されている。公知の蛍光染料のクラスはシアニン染料である。これらの染料は−Ｎ−（−Ｃ＝Ｃ−Ｃ）n＝Ｎ−部分を含むポリメチン染料である。
シアニン蛍光染料も、フローサイトメトリーのような蛍光性生物試験手順で使用されるときにいくつか問題がある。例えば、これらの染料の多くは、使用するには高価で製造も難しい。更に、多くのシアニン染料の励起波長と発光波長との差、即ちストークスシフトは、別のフルオロホアによるエネルギー転移を利用しないで効果的な蛍光検出ができるほど十分に大きくない。励起波長と発光波長との差が十分に大きい染料はしばしば環境感受性である。
生物試験手順に使用できると考えられた別のクラスの蛍光染料はアミノスチリルピリジニウム染料である。これらの染料は環境感受性であるため、フローサイトメトリーのような蛍光標識法には適していないと考えられていた。アミノスチリルピリジニウム染料の環境感受性は十分に研究されており、Ａｎｔｈｏｎｙ  Ｃ．Ｓｔｅｖｅｎｓら，“タンパク質反応性（アミノスチリル）ピリジニウム染料の合成（Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  Ｐｒｏｔｅｉｎ−Ｒｅａｃｔｉｖｅ（Ａｍｉｎｏｓｔｙｒｙｌ）ｐｙｒｉｄｉｎｉｕｍ  Ｄｙｅｓ”Ｂｉｏｃｏｎｊｕｇａｔｅ  Ｃｈｅｍ．１９９３，４，１９−２４によって記載されている。
エネルギー転移の必要性を排除し同時に環境感受性に付随する問題を解決する蛍光染料の開発が要望されている。
発明の概要
１つの特徴によれば、本発明は、複数の合成信号発生基が結合された基幹ポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  ｅｎｔｉｔｙ）から成るポリマー染料に関する。ポリマー染料は好ましくは、最適化された高蛍光性ポリマーである。ポリマー染料は合成によって得られる。ポリマー染料が更に、基幹ポリマーに共有結合しているかまたは基幹ポリマーに極めて近接しているホスト形成部分を含むのが好ましい。
信号発生基は、複素環に少なくとも１つの窒素原子を含む複素環部分にエチレン不飽和連結基によって結合された少なくとも１つのアニリノ部分を有する染料に由来する。基幹ポリマーが求核性のとき、信号発生基は求電子性でなければならない。基幹ポリマーが求電子性のとき、信号発生基は求核性でなければならない。基幹ポリマーが求核性のとき、基幹ポリマーは、アクリルアミドヒドラジド、ヒドラジド及びリシンからなるグループから選択された反復単位を含み得る。基幹ポリマーが求電子性のとき、基幹ポリマーは、アクリル酸基、グルタミン酸基、アスパラギン酸基、スチレンスルホン酸基から成るグループから選択された反復単位を含み得る。信号発生基が求電子性のとき、信号発生基はカルボキシル基を含み得る。信号発生基が求核性のとき、信号発生基はアミン基、ヒドラジド基、または、アミン基とヒドラジド基との双方を含み得る。
ホスト形成部分は基幹ポリマーに共有結合し得るが、基幹ポリマーに必ずしも共有結合しなくてもよい。ホスト形成部分は基幹ポリマーと合成信号発生基との結合形態とは異なる結合形態で基幹ポリマーに結合し得る。ホスト形成部分は疎水性の立体配座制限部分である。ホスト形成部分は好ましくはシクロデキストリンであり、より好ましくはβ−シクロデキストリンアルデヒドの誘導体である。信号発生基は、正常環境中でタンパク質、核酸、巨大分子、脂質に感受性であるが、疎水性の立体配座制限的微細細環境中ではこれらの物質に対して実質的に感受性でない。
ポリマー染料の信号発生部分は好ましくはピリジニウムアニリノ誘導体である。ピリジニウムアニリノ誘導体は、式：
0004255514.tif 000002
〔式中、Ｒ1はアルキル基を表し、Ｒ2はアルキル基を表し、ｎは１〜３の整数（両端値を含む）を表し、Ｘ-は負電荷の対イオンを表す〕のピリジニウムアニリノ誘導体から成り得る。
別の実施態様では、ポリマー染料の信号発生部分は、式：
0004255514.tif 000003
〔式中、Ｒ1はアルキル基を表し、Ｒ2はアルキル基を表し、ｎは１〜３の整数（両端値を含む）を表し、Ｘ-は負電荷の対イオンを表す〕のベンゾチアゾリウムアニリン誘導体である。
別の特徴によれば、本発明は、抗体と該抗体に接合した少なくとも１種類の本発明のポリマー染料とから成るコンジュゲートに関する。
本発明は多数の用途に使用でき、その非限定例としては、多色蛍光イムノアッセイによる多重化を含む多重化アッセイ、フローサイトメトリー、イムノ−フェノタイピングアッセイ、造影法、免疫染色、蛍光鏡検法、イムノクロマトグラフィー染色、蛍光偏光イムノアッセイ（ＦＰＩＡ）、蛍光現場ハイブリダイゼーション（ＦＩＳＨ）、分析物の蛍光検出、などがある。本発明はフローサイトメトリー法に特に有効である。しかしながら、本発明はこれらの用途に限定されることなく、実際には、蛍光の検査または検出を用いるが従来技術に関して前述したような問題を含んでいる多くの用途に好適である。
本発明は、フィコビリタンパク質の不安定性及び生物学的接合適性（バイオコンジュガビリティ、ｂｉｏ−ｃｏｎｊｕｇａｂｉｌｉｔｙ）に伴う典型的な問題及びエネルギー転移プロセスにタンデム系を用いることに伴う問題を軽減し得る。更に、本発明で好適に使用し得る信号発生基の多くは合成基である。合成の信号発生基は通常は天然産生フルオロホアよりも安定である。
本発明は、適切な望ましい微細環境を染料に与えることによって上記及びその他の染料の環境感受性を低減させる。染料をこのような微細環境で安定させることによって、染料の蛍光発光特性の効果が巨大環境、接合またはその他の要因による有意な影響を受け難い。
【図面の簡単な説明】
図１は、励起波長４８８ｎｍ及び発光波長６１４ｎｍの染料１、ポリマー染料１１Ｂ及びポリマー染料１１Ｄの蛍光強度の比較である。
図２は、ポリマー染料１１Ｂとポリマー染料１１Ｄとの蛍光発生の比較である。
図３は、ポリマー染料１１Ｄの蛍光信号の応答をポリマーの濃度の関数として示す。図３はまた、５８０ｎｍの発光波長におけるポリマー染料１１Ｂとポリマー染料１１Ｄとの蛍光を比較する。
図４は、シクロデキストリン非含有及び基幹ポリマーに共有結合していないシクロデキストリン存在下のポリマー染料１２Ｂの蛍光信号応答を示す。
図５は、０．２５ｍｇ／ｍｌという等しいシクロデキストリン濃度を用い、シクロデキストリンで修飾した場合、修飾しない場合、基幹ポリマーに共有結合していないシクロデキストリンを添加した場合のポリマー染料１７Ｂの蛍光スペクトルの比較を表す。
図６は、ポリマー染料１７Ｄの蛍光応答をポリマー染料１７Ｄの濃度の関数として表す。図６はまた、ポリマー染料１７Ｂの蛍光応答をポリマー染料１７Ｂの濃度の関数として表し、０．２５ｍｇ／ｍｌの希釈度のシクロデキストリン原液中のポリマー染料１７Ｂの蛍光応答をポリマー染料１７Ｂの濃度の関数として表す。
図７は、４８８ｎｍの励起波長における精製ポリマー染料１３Ｂの蛍光とシクロデキストリンアミンで修飾した精製ポリマー染料１３Ｂの蛍光との比較を表す。
図８は、４８８ｎｍの励起波長における天然フィコビリタンパク質フィコエリトリンとポリマー染料１４Ｄとの蛍光をモル対モルベースで比較する。
図９Ａ及び９Ｂは、室内光に１６時間露光後のポリマー染料１４Ｄの安定度と同じ室内光に１６時間露光後のフィコエリトリンの安定度との比較を表す。
図１０Ａ及び１０Ｂは、フローサイトメトリーアッセイにおけるポリマー染料１１ＤとＩｇＧ抗体とのコンジュゲートの有効性を示す。双方のアッセイでは、１マイクログラムのコンジュゲート及び希釈剤中の１０ｍＭの硫酸デキストランを使用した。
図１１Ａ及び１１Ｂは、フローサイトメトリーアッセイにおけるポリマー染料１１ＤとＩｇＧ抗体とのコンジュゲートの有効性を示す。双方のアッセイでは、１マイクログラムのコンジュゲート及び希釈剤中の１０ｍＭの硫酸デキストランを使用した。
図１２Ａ及び１２Ｂは、フローサイトメトリーアッセイにおけるポリマー染料１１ＤとＩｇＧ抗体とのコンジュゲートの有効性を示す。双方のアッセイでは、１マイクログラムのコンジュゲート及び希釈剤中の１０ｍＭの硫酸デキストランを使用した。
図１３Ａ及び１３Ｂは、フローサイトメトリーのリンパ球染色における、抗−ＣＤ８抗体とフィコエリトリン−シアニン染料（Ｄａｋｏ）から成る市販の抗−ＣＤ８−フィコエリトリン−シアニンタンデムコンジュゲートと、抗−ＣＤ８抗体とポリマー染料１２Ｄとから成るコンジュゲートとの性能の比較を表す。
図１４は、アルファ（γ）、ベータ（β）及びガンマ（γ）シクロデキストリンとその内部のブドウ糖単位の番号系を表す。
発明の詳細な説明
本文中の用語を以下に定義する。
本文中で使用された“分析物”なる用語は、検出すべき化合物または組成物を意味する。分析物は少なくとも１つのエピトープまたは結合部位を有している。分析物は、対応する天然産生の結合相手が存在するかまたは結合相手の合成が可能な任意の物質を意味する。分析物の非限定例は、毒素、有機化合物、タンパク質、ペプチド、微生物、ヒトまたは動物の血液中の細胞、細胞表面抗原、核酸、ホルモン、ステロイド、ビタミン、薬物（治療薬及び使用禁止薬の双方を含む）、ウイルス粒子、及び、上記の物質のいずれかの代謝産物または抗体である。分析物の代表例としては、フェリチン、クレアチニンキナーゼＭＩＢ（ＣＫ−ＭＢ）、ジゴキシン、フェニトイン、フェノバルビタール、カルバマゼピン、バンコマイシン、ゲンタマイシン、テオフィリン、バルプロ酸、キニジン、黄体形成ホルモン（ＬＨ）、濾胞刺激ホルモン（ＦＳＨ）、エストラジオール、プロゲステロン、ＩｇＥ抗体、ビタミンＢ２ミクログロブリン、グリコヘモグロビン（Ｇｌｙ．Ｈｂ）、コルチゾール、ジギトキシン、Ｎ−アセチルブロカインアミド（ＮＡＰＡ）、プロカインアミド、風疹ＩｇＧ及び風疹ＩｇＭのような風疹抗体、トキソプラズマ症ＩｇＧ（Ｔｏｘｏ−ＩｇＧ）及びトキソプラズマ症ＩｇＭ（Ｔｏｘｏ−ＩｇＭ）のようなトキソプラズマ症抗体、テストステロン、サリチル酸塩、アセトアミノフェン、肝炎Ｂ型ウイルス表面抗原（ＨＢｓＡｇ）、肝炎Ｂコア抗原ＩｇＧ及びＩｇＭのような肝炎Ｂコア抗原（Ａｎｔｉ−ＨＢｃ）に対する抗体、ヒト免疫不全ウイルス１（ＨＩＶ）及び２（ＨＴＬＶ）、肝炎Ｂｅ抗原（ＨＢｅＡｇ）、肝炎Ｂｅ抗原に対する抗体（Ａｎｔｉ−ＨＢｅ）、甲状腺刺激ホルモン（ＴＳＨ）、チロキシン（Ｔ４）、遊離トリヨードチロニン（Ｆｒｅｅ  Ｔ３）、癌胎児性抗原（ＣＥＡ）、アルファ胎児タンパク質（ＡＦＰ）、並びに、規制対象となる乱用性薬物があり、その非限定例は例えば、アンフェタミン；メタアンフェタミン；アモバルビタール、セコバルビタール、ペントバルビタール、フェノバルビタール及びバルビタールのようなバルビツール酸塩；リブリウム及びバリウムのようなベンゾジアゼピン；ハシシュ及びマリファナのようなカンナビノイド；コカイン；フェンタニル；ＬＳＤ；メタクアロン；ヘロイン、モルヒネ、コデイン、ヒドロモルヒネ、ヒドロコドン、メタドン、オキシコドン、オキシモルヒネ及びアヘンのようなアヘン剤；フェンシクリジン；及びプロポキシフェンである。“分析物”なる用語は、任意の抗原性物質、ハプテン、抗体、巨大分子及びその組合わせを意味する。
本文中で使用された“シクロデキストリン”なる用語は、１つだけを特定する記載がない限り、α、βまたはγシクロデキストリンを集合的に意味する。
本文中で使用された“最適化された高蛍光性ポリマー”なる表現は、複数の信号発生基が固定化された基幹ポリマーを意味する。固定化された信号発生基は、信号発生基から発生される信号が最大になりかつ複数の信号発生基の過度の相互接近に伴う消衰効果が最小になるように基幹ポリマーに結合している。
本文中で使用された“一次試薬”なる表現は、分析物に特異的に結合する試薬を意味する。一次試薬は分析物とコンジュゲートとの間のブリッジとして使用され、分析物に一次試薬が結合し、次いで一次試薬にコンジュゲートが結合する。
本文中で使用された“信号発生基”なる表現は、エネルギーを吸収し、光または蛍光を発生し得る蛍光性部分（ときにはフルオロホアと呼ばれる）を意味する。信号発生基を提供する親染料の代表例は、アミノスチリルピリジニウム染料、ベンゾチアゾールアニリノジエン、ベンゾチアゾールピリジニウムトリエン、フルオレセイン、カスケードブルー、テキサスレッド（登録商標）、ｐ−フタロシアニン、シアニン染料、チアゾール、ダンシル、ナフタレン、ｐ−トルイジニルナフタレンスルホン酸、クマリン及びフィコエリトリン、アロフィコシアニンである。親染料から信号発生基を誘導する方法は平均的な当業者に公知である。
本文中で使用された“特異的結合因子”なる表現は、特異的結合対の構成因子を意味する。１つの結合対は別々の異なる２つの分子から成り、一方の分子が化学的または物理的手段によって他方の分子に特異的に結合する。抗原と抗体のような特異的結合対に加えて、他の特異的結合対の非限定例としては、アビジンとビオチン、糖質とレクチン、相補性ヌクレオチド配列、相補性ペプチド配列、エフェクター分子とレセプター分子、酵素の補因子または基質と酵素、酵素阻害物質と酵素、重合性酸と塩基、染料とタンパク質結合因子、ペプチドと特異的タンパク質結合因子（例えば、リボヌクレアーゼ、Ｓ−ペプチド及びリボヌクレアーゼＳ−タンパク質）、などである。更に、結合対は、出発結合因子の類似体である因子も包含し得る。例えば、組換え技術または分子工学によって作製された分析物の類似物または結合因子も包含される。結合因子が免疫反応物質の場合、結合因子は例えば、モノクローナルもしくはポリクローナル抗体、組換えタンパク質もしくは組換え抗体、キメラ抗体、またはこれらの（１種または複数の）混合物もしくは（１つまたは複数の）フラグメントでもよい。
本文中で使用された“試験サンプル”なる表現は、分析物を含むと予測される物質を意味する。ソースから採取したサンプルを試験サンプルとして直接使用してもよく、または、サンプルの特性を修飾するために前処理した後で使用してもよい。試験サンプルは、生理的流体のような任意の生物ソースから得られる。その非限定例は、血液、唾液、眼球水晶体の周囲流体（ｏｃｕｌａｒ  ｌｅｎｓ  ｆｌｕｉｄ）、脳脊髄液、汗、尿、乳、腹水、粘液、滑液、腹膜液、羊水、などである。また、発酵ブイヨン、細胞培養物、化学反応混合物などである。血液から血漿を調製する、粘性流体を希釈する、などの方法で試験サンプルを使用前に予め処理してもよい。処理方法には、濾過、蒸留、濃縮、妨害成分の不活性化、試薬の添加、などがある。生物的または生理的流体以外の他の種類の液体サンプルも使用できる。この種の液体サンプルの代表例は、環境アッセイまたは食品製造アッセイなどを行うための水、食品などである。更に、分析物を含むと予測される固体物質も試験サンプルとして使用できる。いくつかの場合には、固体試験サンプルを処理して液体媒体を形成させるかまたは分析物を抽出するのが有利であろう。
１つの特徴によれば、本発明は、
（１）基幹ポリマーと、
（２）該基幹ポリマーに結合した複数の信号発生基と、
から成るポリマー染料を提供する。
好ましくは、ポリマー染料が更に、信号発生基に対する複数のホスト形成部分を含み、このホスト形成部分は基幹ポリマーに共有結合するかまたは基幹ポリマーに極めて近接して存在している。本文中で使用された“極めて近接”なる表現は、典型的には平均で１００オングストローム以下、好ましくは平均で１０〜２０オングストロームを意味する。
基幹ポリマー
信号発生基は基幹ポリマーに結合している。基幹ポリマーはポリマー染料の生物学的接合（バイオコンジュゲーション、ｂｉｏｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ）及び溶解を助ける。更に、基幹ポリマーは単一の細胞または分子に対する複数の信号発生基の結合を可能にする。
本発明の好ましい実施態様によれば、基幹ポリマーは、信号発生基を共有結合によって結合し得る官能基を有する水溶性ポリマーである。好ましくは、基幹ポリマーは、例えば−Ｃ（Ｏ）−ＮＨ−ＮＨ2、−ＮＨ2、−ＮＨＲのようなアミン官能基を含む。式中のＲは、炭素原子１〜３（両端値を含む）のアルキル基、イソプロピル、−（ＣＨ2）2ＣＯ2-、−（ＣＨ2）2ＳＯ3-、−（ＣＨ2）2ＮＨ3+、−（ＣＨ2）2ＮＨ2+（ＣＨ2）2ＳＯ3-、−（ＣＨ2）2Ｏ（ＣＨ2）2Ｏ（ＣＨ2）2ＯＨ及び−（ＣＨＯＨ）4ＣＨ2ＯＨから選択された基を表す。基幹ポリマーはまた、上記アミン官能基の組合わせを含んでいてもよい。基幹ポリマーは、カルボキシル基、スルホニルクロリド基及び活性化エステル基のような求電子性官能基を含み得る。好ましくは、基幹ポリマーは約５，０００〜約５００，０００、より好ましくは約１００，０００〜約２５０，０００、最も好ましくは約１５０，０００〜約２００，０００の重量平均分子量または数平均分子量を有している。
信号発生基を共有結合によって基幹ポリマーに結合させる場合、基幹ポリマーのアミン官能基と共有結合を形成する適当な反応性基を有する親染料を信号発生基の前駆物質として使用するのが好ましい。このような反応を生じ得る親染料の非限定例は、スクシニミジル活性エステル基、酸ハライド基、スルホニルハライド基、アルデヒド基、ヨードアセチル基、またはマレイミド基を有する染料である。上記官能基を有し得る親染料のクラスの非限定例は、ヘミシアニン染料、例えばピリジニウムアニリン染料、キノリニウムアニリン染料、アクリジニウムアニリン染料、ベンゾチアゾリウムアニリン染料、ベンズオキサゾリウムアニリン染料、ベンズイミジゾリウムアニリン染料、ナフタチアゾリウムアニリン染料、ナフトインドリウムアニリン染料、ナフトオキサゾリウムアニリン染料、ナフトイミジゾリウムアニリン染料及びインドリウムアニリン染料である。
前述のように、複数の信号発生基が互いに極めて近接して単一の基幹ポリマーにランダムに共有結合しているときには信号消衰が生じる。基幹ポリマーに共有結合している信号発生基の数を最適にすることによって消衰を実質的に抑制し得る。最適な数の信号発生基を基幹ポリマーに共有結合させることによって本発明のコンジュゲートがフローサイトメーターのような検出装置によって高い精度で検出され得る信号を放出し得る。
信号発生基
信号発生基は励起光の波長に比べて十分に長い波長を有する光を放出し、このため、エネルギー転移メカニズムが不要になり、これに付随する問題も解消する。本文中で使用された“十分に長い”という表現は、典型的には少なくとも５０ナノメーター、より好ましくは少なくとも１００ナノメーター、最も好ましくは少なくとも２００ナノメーターを意味する。複数の信号発生基を基幹ポリマーに結合できる。信号発生基自体が環境感受性であり、その結果として不安定であり、そのために生物学的接合適性が制限されるなどの問題があっても、ホスト形成部分で強化することによって信号発生基が適当な微細環境に固定され、これによって信号発生基の有効性が維持される。
様々な種類の信号発生基を本発明に使用できる。高いストークスシフトを示す信号発生基が特に有効である。本文中で使用された高いストークスシフトという表現は、約５０〜約２００ナノメーターの範囲を意味する。
信号発生基は、複素環に少なくとも１つの窒素原子を含む複素環部分にエチレン不飽和連結基を介して結合された少なくとも１つのアニリノ部分を有する親染料に由来する。
基幹ポリマーが求核性のとき、信号発生基は求電子性でなければならない。基幹ポリマーが求電子性のとき、信号発生基は求核性でなければならない。基幹ポリマーが求核性のとき、基幹ポリマーは例えば、アクリルアミドヒドラジド、ヒドラジド及びリシンから成るグループから選択された反復単位を含有し得る。基幹ポリマーが求電子性のとき、該基幹ポリマーは例えばアクリル酸基、グルタミン酸基、アスパラギン酸基、スチレンスルホン酸基から成るグループから選択された反復単位を含み得る。信号発生基が求電子性のとき、該信号発生基はカルボキシル基を含有し得る。信号発生基が求核性のとき、該信号発生基はアミン基またはヒドラジド基またはアミン基とヒドラジド基との双方を含有し得る。
本発明に好適な信号発生基の代表的なクラスは、ヘミシアニン染料、例えば、ピリジニウムアニリン染料、キノリニウムアニリン染料、アクリジニウムアニリン染料、ベンゾチアゾリウムアニリン染料、ベンズオキサゾリウムアニリン染料、ベンズイミジゾリウムアニリン染料、ナフタチアゾリウムアニリン染料、ナフトインドリウムアニリン染料、ナフトオキサゾリウムアニリン染料、ナフトイミジゾリウムアニリン染料、及び、インドリウムアニリン染料である。
一般に、本発明に好適な信号発生基の親染料は式：
Ａ−Ｌ−Ｂ
によって示すことができ、式中の、
Ａは複素環基を表し、
Ｌは連結基を表し、
Ｂはアニリノ基を表す。
基Ａは１〜３個の環を含むのが好ましい。複素環基に２つ以上の環が含まれているとき、これらは融合環であるのが好ましい。複素環に存在し得る炭素原子以外の原子は好ましくは窒素、酸素及びイオウの原子である。環原子は水素以外の置換基を含有できる。しかしながらこれらの置換基が信号発生基とホスト形成部分との相互作用に不利な影響を与えてはならない。
基Ｂは式：
0004255514.tif 000004
〔式中、Ｒ1は１〜６個の炭素原子を有するアルキル基を表し、Ｒ2は１〜６個の炭素原子を有するアルキル基を表す〕を有しているのが好ましい。
Ｂの環原子は水素以外の置換基を含有し得る。しかしながらこれらの置換基が信号発生基とホスト形成部分との相互作用に不利な影響を与えてはならない。Ｌは式：
−（−ＣＨ＝ＣＨ−）n-
〔式中、ｎは１、２または３を表す〕を有しているのが好ましい。
多くの信号発生基を本発明に使用し得るが、好ましい信号発生基は、合成アミノスチリルピリジニウム、アミノスチリルベンゾチアゾリウム、キノリニウム及びアクリジニウム染料である。これらの染料及びその合成は平均的な当業者によく知られている。例えば、Ａｎｔｈｏｎｙ  Ｃ．Ｓｔｅｖｅｎｓら，“タンパク質反応性（アミノスチリル）ピリジニウム染料の合成（Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  Ｐｒｏｔｅｉｎ−Ｒｅａｃｔｉｖｅ（Ａｍｉｎｏｓｔｙｒｙｌ）ｐｙｒｉｄｉｎｉｕｍ  Ｄｙｅｓ”，Ｂｉｏｃｏｎｊｕｇａｔｅ  Ｃｈｅｍ．，１９９３，４，１９−２４を参照するとよい。この文献の記載内容は参照によって本発明に含まれるものとする。好ましいピリジニウムアニリノ染料は式：
0004255514.tif 000005
〔式中、式中、Ｒ1はアルキル基を表し、Ｒ2はアルキル基を表し、ｎは１〜３の整数（両端値を含む）を表し、Ｘ-は負電荷の対イオンを表す〕を有するアミノスチリルフルオロジェン単量体である。
ｎ＝１のとき、この染料の励起波長は約４８８ｎｍであり、発光波長は約５８０ｎｍである。ｎ＝２のとき、この染料の励起波長は約４８８ｎｍであり、発光波長は約６８０ｎｍである。ｎ＝３のとき、この染料の励起波長は約５４４ｎｍであり、発光波長は約７９０ｎｍである。この特定の染料またはそのアミンもしくはカルボキシル誘導体は、本発明のポリマー染料の信号発生基の前駆物質として使用され得る。この染料に由来する信号発生基はフローサイトメトリー法で卓越した蛍光発光効果を示す。
上述のように、アミノスチリルピリジニウム染料は、環境感受性であり水溶液中の発光強度が極めて弱いので、フローサイトメトリー及びその他の蛍光プロセスのような多くの蛍光アッセイに適しているとは考えられていなかった。
信号発生基として使用されたときに卓越した蛍光発光特性を有することが判明した別の染料は、構造式：
0004255514.tif 000006
〔式中、Ｒ1はアルキル基を表し、Ｒ2はアルキル基を表し、ｎは１〜３の整数（両端値を含む）を表し、Ｘ-は負電荷の対イオンを表す〕
を有するベンゾチアゾリウムアニリノ染料である。
β−シクロデキストリンアルデヒドの共有結合によって強化されたポリマー中のフルオロホアとして染料を使用した場合、ｎ＝１のとき、この染料の励起波長は約４８８ｎｍであり、発光波長は約５８０ｎｍである。β−シクロデキストリンアルデヒドの共有結合によって強化されたポリマー中のフルオロホアとして染料を使用した場合、ｎ＝２のとき、この染料の励起波長は約４８８ｎｍであり、発光波長は約６８０ｎｍである。β−シクロデキストリンアルデヒドの共有結合によって強化されたポリマー中のフルオロホアとして染料を使用した場合、ｎ＝３のとき、この染料の励起波長は約４８８ｎｍであり、発光波長は約７５０ｎｍである。これらのアニリノ染料のいくつかの類似体も卓越した蛍光発光効果性を示すであろう。これらの類似体の非限定例として以下の染料を例示する。式中、ｎは１〜３の整数（両端値を含む）を表し、Ｘ-は負電荷の対イオンを表す。
0004255514.tif 000007
0004255514.tif 000008
0004255514.tif 000009
0004255514.tif 000010
0004255514.tif 000011
0004255514.tif 000012
親染料は置換されていても未置換でもよい。即ち、親染料の複素環部分は水素以外の置換基を含有し得る。更に、染料のアニリノ部分は水素以外の置換基を含有し得る。任意に存在し得るこれらの置換基は特定の置換基に限定されない。しかしながら、これらの置換基は信号発生基とホスト形成部分との相互作用に不利な影響を与えてはならない。染料の複素環部分または染料のアニリノ部分に好適な置換基の非限定例は、アルキル、アルケニル、アミノ、メトキシ、クロロ、フルオロ、ブロモ、ヒドロキシ及びニトロである。
信号発生基を基幹ポリマーに結合する方法はポリマーのローディングと呼ばれている。しかしながら、基幹ポリマーに信号発生基を単にローディングするだけでは、達成可能な最大量の蛍光を放出するポリマー染料を得ることはできない。基幹ポリマーがオーバーローディングされると、消衰が生じるであろう。基幹ポリマーがアンダーローディングされると、消衰を生じることなく付加できた筈の信号発生基が残り、その結果、蛍光発光のレベルは達成可能な最高レベルよりも低い。従って、最高レベルの蛍光を放出し得るポリマーを得るためには、最適な数の信号発生基を基幹ポリマーに結合させるのが好ましい。
基幹ポリマーに結合させる信号発生基の最適数を知るためには、一連のローディングを実施して、最高レベルの信号を発生するポリマー染料を生じるローディングレベルを決定する。この手順では一般に、種々の濃度の信号発生基を一定量の基幹ポリマーに組合わせるローディング試験パネルを作製する。ローディングされた基幹ポリマーを次に、沈殿、等電点電気泳動または好ましくはサイズ排除クロマトグラフィーのような平均的な当業者に公知の種々の方法によって未反応の材料から分離する。次に、分離したポリマーの信号発生能力を試験し、どのローディング濃度が最高レベルの信号を発生するポリマー染料を生じたかを判定する。典型的には、最高レベルの信号を発生するポリマー染料が最適にローディングされたのであるから、大規模な量の基幹ポリマーを最適にローディングするためにこのローディング濃度を用いる。本文中で使用された“最適にローディング”なる用語は、消衰を生じたりまたは生物学的接合適性に不利な影響を与えたりすることなく最大数の信号発生基が基幹ポリマーに結合された状態を意味する。
特定の基幹ポリマーに結合させる信号発生基の最適数を決定する好ましい方法は、以下の段階を含む。
（１）選択された基幹ポリマーの分子量を計算する。
（２）基幹ポリマー上に存在する反応性基、例えばアミン官能基の総モル量を測定する。
（３）各々が異なる濃度の信号発生基を含む一連の原液から成るパネルを作製する。
（４）反応性基、例えばアミン官能基との反応を介して基幹ポリマーに信号発生基をローディングする。
（５）ローディングされたポリマーを未反応材料から精製（分離）する。
（６）ポリマー染料の信号発生能力を分析する。
（７）大規模な量に拡大する。
原液は、信号発生基を有する染料をジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）またはジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）のような適当な溶媒に種々の濃度で溶解することによって調製する。パネルを構成するために使用される基幹ポリマーの反応性基、典型的にはアミン官能基に対する信号発生基のモルローディング比は、５％、１０％、１５％、２０％、４０％、７５％、１００％、１４０％及び２００％から成る。パネル濃度は好ましくは十分に大きいモルローディング比を含むように選択される。その結果、消衰が生じるかまたは染料が最大にローディングされるので、基幹ポリマーの最適ローディング濃度が正確に判断できる。パネルの作製後、パネルの構成員の各々を基幹ポリマーの個々の等モル溶液に添加する。
次に、ローディングされたポリマー溶液の各々を、平均的な当業者に公知の技術によって未反応の基幹ポリマーから及び／または信号発生基をもつ染料から分離できる。このようにしてポリマーを分離した後、その信号発生能力を分析し、得られたデータを利用して大規模な量のポリマーを製造し得る。
最適ローディング濃度をより正確に決定するために追加の最適化パネルを作製してもよい。勿論、ポリマーの最適化方法が本文に記載の方法に限定されないこと、同様に好適な他の方法も使用できることを理解されたい。
ポリマー染料は平均的な当業者に公知の種々の技術によって特異的結合因子に結合され得る。ポリマー染料を抗体のＦｃ部分またはその近傍に共有結合によって結合させ、コンジュゲートを形成するのが好ましい。他の理論の可能性を否定はしないが、このようにしてポリマーが抗体に結合すると、抗体のＦｃ部分の立体障害が生じ、例えばある種の細胞集団の表面に存在するＦｃレセプターに対する結合が阻止されると推測される。更に、部位特異的結合では、抗体の結合可能領域は予定の標的に結合できるように阻害されずに維持される。勿論、特異的結合因子とポリマー染料との結合方法は本文中に記載の方法に限定されないこと、平均的な当業者に公知の他の方法も使用できることを理解されたい。
抗体のＦｃ領域を酸化し次いで酸化抗体と本文中に記載の種類のポリマー染料とを反応させることによってポリマー染料が抗体に結合してコンジュゲートを形成し得る。好ましくは、約１．０ｍｇ／ｍｌ〜約２０．０ｍｇ／ｍｌ、より好ましくは約１．０ｍｇ／ｍｌ〜約１０．０ｍｇ／ｍｌ、最も好ましくは約２．０ｍｇ／ｍｌ〜約５．０ｍｇ／ｍｌの濃度で抗体を酸化する。抗体がこれらの範囲以外の濃度で得られるとき、抗体を平均的な当業者に公知の方法で濃縮してもよくまたは適当なバッファで希釈してもよい。抗体は好ましくは、ｐＨ約６．５〜約８．０、より好ましくは約７．０〜約８．０、最も好ましくは約７．５〜約８．０を有するバッファ中で酸化される。抗体のＦｃ領域の酸化は、平均的な当業者に公知の酸化剤によって惹起され得る。このような酸化剤の非限定例は、過ヨウ素酸ナトリウム、臭素などである。酸化剤を含有する溶液は典型的には、約１００ｍＭ〜約２５０ｍＭ、好ましくは約１７５ｍＭ〜約２００ｍＭの酸化剤濃度を有している。抗体の酸化は約２℃〜約３０℃の温度で生じる。好ましくは、約２℃〜約８℃の温度で約１５分〜約５時間、好ましくは約１時間〜約２時間酸化させる。抗体を酸化させた後、当業界で公知の方法で精製し、好ましくは約３〜約６、より好ましくは約４〜約５の範囲のｐＨを有する適当なバッファに導入する。酸化した抗体を次にポリマー染料に結合させる。勿論、抗体の酸化方法が本文中に記載の方法に限定されないこと、当業界で公知の他の方法も使用できることを理解されたい。
酸化抗体をポリマー染料と反応させるとき、ポリマー染料の濃度は適当なバッファ中で約１．０ｍｇ／ｍｌ〜約２０．０ｍｇ／ｍｌ、好ましくは約２．０ｍｇ／ｍｌ〜約５．０ｍｇ／ｍｌの範囲とする。この反応に好適なバッファは好ましくは約４．０〜約７．０、より好ましくは約４．０〜約５．０の範囲のｐＨを有している。反応に好適なバッファの非限定例はトリエタノールアミンホスフェートである。酸化抗体に添加されるポリマー染料の量は、抗体の分子量及びポリマー染料の推定分子量を基準として、抗体１当量に対してポリマー染料約１．０〜約２０当量の範囲である。酸化抗体とポリマー染料との反応は、遮光容器内で約２℃〜約３０℃、好ましくは約２℃〜約８℃の温度で惹起する。反応を約２時間〜約４８時間、好ましくは約１２時間〜約１５時間継続させる。反応の終了後、平均的な当業者に公知の分離方法でコンジュゲートを反応混合物の未反応成分から分離する。
第一級または第二級のアミン官能基を有するポリマー染料が共有結合によって特異的結合因子に結合している場合、追加の段階が好ましい。抗体とポリマー染料との初期反応の結果としてシッフ塩基が形成されるので、ＮａＣＮＢＨ３のような適当な還元剤を約０．２５ｍｇ／ｍｌ〜約２．０ｍｇ／ｍｌの範囲の濃度で使用する平均的な当業者に公知の方法によってシッフ塩基を還元する。還元したコンジュゲートを次に、平均的な当業者に公知の分離技術によって余剰の反応体から分離できる。勿論、シッフ塩基の還元方法は本文中に記載の方法に限定されないこと、他の方法も使用できることを理解されたい。
基幹ポリマーに共有結合した信号発生基は基幹ポリマーに共有結合した分子をホストとしてこの分子の疎水性空洞に受容されるのが好ましい。この好ましい実施態様において、信号発生基はいかなる反応性基も有する必要がない。しかしながら平均的な当業者に理解されるように、信号発生基は、使用されている特定のホスト形成部分に受容され得る基でなければならない。
ホスト形成部分
ホスト形成部分は疎水性の立体配座制限的微細環境を提供しなければならない。疎水性を有することによってホスト形成部分が信号発生基と適合性になり得る。立体配座制限性は信号発生基の蛍光発光性を改善すると考えられている。小分子であることを特徴とするホスト形成部分の代表例は、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリンなどのシクロデキストリン；カルセランド；カリキシラン；分子クレフト；ククルビテリル；及びシクロファンである。カルセランドは、Ｊ．−Ｍ．Ｌｅｈｎ，Ｓｔｒｕｃｔ．Ｂｏｎｄｉｎｇ（Ｂｅｒｌｉｎ）１６（１９７３）１；Ｊ．−Ｍ．Ｌｅｈｎ，Ａｃｃ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．１１（１９４８）４９；Ｐ．Ｇ．Ｐｏｔｖｉｎ，Ｊ．−Ｍ．Ｌｅｈｎ  ｉｎ  Ｒ．Ｍ．Ｉｚａｔｔ，Ｊ．Ｊ．Ｃｈｒｉｓｔｅｎｓｅｎ（Ｅｄｓ．）：大環の合成：選択的錯形成剤の設計（Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  Ｍａｃｒｏｃｙｃｌｅｓ：Ｔｈｅ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃｏｍｐｌｅｘｉｎｇ  Ａｇｅｎｔｓ）（Ｐｒｏｇｒｅｓｓ  ｉｎ  Ｍａｃｒｏｃｙｃｌｅ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．３），Ｗｉｌｅｙ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ  １９８７，ｐ．１６７；Ｄ．Ｊ．Ｃｒａｍ，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．９８（１９８６）１０４１；Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．２５（１９８６）１０３９；Ｂ．Ｄｉｅｔｒｉｃｈ，Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｅｄ．６２（１９８５）９５４；及びＤ．Ｊ．Ｃｒａｍ，Ｋ．Ｎ．Ｔｒｕｅｂｌｏｏｄ，Ｔｏｐ．Ｃｕｒｒ．Ｃｈｅｍ．９８（１９８１）４３に記載されている。カリキシランは、
Ｂ．Ｘｕ  ＆  Ｔ．Ｓｗａｇｅｒ，“ホスト−ゲスト中間相：ボウル状カラム相の協同的安定化（Ｈｏｓｔ−Ｇｕｅｓｔ  Ｍｅｓｏｍｏｒｐｈｉｓｍ：Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ  Ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｂｏｗｌｉｃ  Ｃｏｌｕｍｎａｒ  Ｐｈａｓｅ）”，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１９９５，１１７，５０１１−５０１２に記載されている。分子クレフトは、Ｊ．Ｒｅｂｅｋ，Ｊｒ．，Ａｃｃ．Ｃｈｅｍ  Ｒｅｓ．１７（１９８４）２５８及びＳｃｉｅｎｃｅ  ２３５（１９８７）１４７８に記載されている。ククルビテリルはＭｏｃｋ，Ｗ．Ｌ．，Ｓｈｉｈ，Ｎ．Ｙ．，Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９８３，４８（２０），３６１８−３６１９に記載されている。シクロファンは、Ｆ．Ｄｉｅｄｅｒｉｃｈ，Ｍ．Ｒ．Ｈｅｅｓｔｅｒ，Ｍ．Ａ．Ｕｙｅｋｉ，Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．１９８８，１００，１７７５；Ａｎｇｅｗ  Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ，１９８８，２７，１７０５に記載されている。
本文中に記載のポリマー染料の信号発生基によって発生する信号の増強は、シクロデキストリン、好ましくはβ−シクロデキストリンを基幹ポリマー、好ましくは最適化した高蛍光性ポリマーの主鎖に共有結合的に結合させることによって達成するのが好ましい。あるいは、シクロデキストリンを基幹ポリマーに共有結合させる必要はなく、基幹ポリマーに極めて近接させるだけでもよい。
以下の記載では、最適化された高蛍光性ポリマーがシクロデキストリンアルデヒドとの共有結合によって増強されることを示す。シクロデキストリンによって得られる増強と実質的に同様にして、最適化された高蛍光性ポリマーは代替的なホスト形成部分の１つによって増強される。シクロデキストリンアルデヒドを共有結合によってポリマー染料の基幹ポリマーに結合するのが好ましいが、その理由は、共有結合した場合に蛍光が最大に増強されることが判明したからである。シクロデキストリン分子の第一リムに単一の反応性基を選択的に取込ませることによって、シクロデキストリン分子はその第一リムを介して基幹ポリマーに結合し得る。従って、第二リムは阻止されない状態に維持され、疎水性空洞にゲスト分子がアクセスし得る。シクロデキストリン分子の第一リムとアミン官能基を有する基幹ポリマーとを結合させるためには、シクロデキストリン分子の第一リムの単一アルデヒド基を変換し次いでこの基を基幹ポリマー上に存在するアミン基と反応させる。これによって、シクロデキストリン分子が単一共有結合を介して基幹ポリマーに結合する。シクロデキストリン分子の第一リムの上記のような単一アルデヒド基は、平均的な当業者に公知の方法で得られる。例えば、Ｄｅｓｓ−Ｍａｒｔｉｎのペルヨードナン試薬を用いてシクロデキストリンの第一リムにアルデヒドを生成させ得る。Ｄ．Ｂ．Ｄｅｓｓら，Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．４８，４１５５−４１５６（１９８３）。この場合、化学量論的量のＤｅｓｓ−Ｍａｒｔｉｎ試薬とシクロデキストリンとをテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解した不均一系中で反応を惹起し得る。６−シクロデキストリンモノアルデヒドが生成されるが、Ｄｅｓｓ−Ｍａｒｔｉｎ試薬は爆発の可能性があり、市販製品として容易に入手できなくなっている。他のモノアルデヒド生成経路は３〜４段階を要し、この間に爆発性の有毒な中間体が生成する可能性がある。
代替方法として、危険な中間体が生成されない６−シクロデキストリンモノアルデヒドの製造方法が知見された。この方法は容易に入手できる市販商品を材料として使用する。一般に方法は２段階から成り、以下の反応スキーム１に従って行われる。
0004255514.tif 000013
方法の第一段階では、シクロデキストリンをそのモノトシレート誘導体に変換する。次いで、トシレート誘導体を酸化してシクロデキストリンモノアルデヒドを得る。
シクロデキストリンをそのモノトシレート誘導体に変換するために複数の方法が存在する。Ｌ．Ｄ．Ｍｅｌｔｏｎら，Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１８，１９７１，２９−３７またはＲ．Ｃ．Ｐｅｔｔｅｒら，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１９９０，１１２，３３６０−３３６８参照。これらの文献の記載内容は参照によって本発明に含まれるものとする。モノトシレートを形成させた後、平均的な当業者に公知の方法、好ましくは高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）によって反応混合物から分離する。次いで、溶解シクロデキストリンモノトシレートを含有する溶液から平均的な当業者に公知の方法で溶媒を除去することによって固体モノトシレートを回収し得る。次に、固体シクロデキストリンモノアルデヒドを使用して方法の第二段階を行う。
方法の酸化段階は、種々の方法で行うことができる。典型的には酸化段階は、塩基の添加によって触媒され得るジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）媒介反応を含む。モノトシレート誘導体をＤＭＳＯ中で約７５℃〜約８５℃の温度に加熱すると、トシレート誘導体がゆっくりとモノアルデヒドに変換（約１〜３日）することが判明した。
ＤＭＳＯ媒介反応に塩基を添加すると、モノトシレートからモノアルデヒドへの変換速度が促進される。例えば、反応を促進するために微量の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を使用し得る。方法のこの段階で使用される好ましい塩基は、ジイソプロピルアミン、Ｎ−メチルモルフォリン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、などのヒンダードアミン塩基である。ジイソプロピルアミン（Ｈｕｎｉｇの塩基としても知られる）は特に好ましいヒンダードアミン塩基である。モノトシレートからモノアルデヒドへの変換は、モノトシレートが溶液中に約０．５〜約２０重量％、より好ましくは約１〜約１５重量％、最も好ましくは約２〜約１０重量％の濃度で存在するときに好ましく進行する。変換に使用されるヒンダードアミン塩基の好適量は溶液中のモノトシレートの約０．１〜約１．０モル当量、好ましくは溶液中のモノトシレートの約０．３〜約０．７モル当量の範囲でよい。このようにして形成されたシクロデキストリンモノアルデヒドを平均的な当業者に公知の方法で未反応材料から完全に分離し、アミン官能性ポリマーと反応させ得る。あるいは、最終反応混合物をアミン官能性ポリマーと直接反応させてもよい。
本発明で提供されるシクロデキストリンモノアルデヒドは平均的な当業者に公知の標準共有結合化学法によってアミンまたはヒドラジン官能基をもつ化合物に容易に結合し得る。このようなアミン官能基の非限定例は、−Ｃ（Ｏ）−ＮＨ−ＮＨ2、−ＮＨ2、−ＮＨＲであり、式中のＲは、炭素原子１〜３（両端値を含む）のアルキル基、イソプロピル、−（ＣＨ2）2ＣＯ2-、−（ＣＨ2）2ＳＯ3-、−（ＣＨ2）2ＮＨ3+、−（ＣＨ2）2ＮＨ2+（ＣＨ2）2ＳＯ3-、−（ＣＨ2）2Ｏ（ＣＨ2）2Ｏ（ＣＨ2）2ＯＨ及び−（ＣＨＯＨ）4ＣＨ2ＯＨから成るグループから選択された基を表す。これらのアミン官能基を有する化合物の非限定例は、ポリアクリルアミドヒドラジドのようなアミン官能性ポリマー、及び、アミノ化微粒子のようなアミン官能性固相である。
第一級または第二級のアミン官能性化合物をシクロデキストリンモノアルデヒドと反応させて共有結合を形成させる場合、追加の段階が好ましい。化合物とモノアルデヒドとの間の初期反応の結果としてシッフ塩基が形成されるので、シッフ塩基を前述の手順で還元し得る。
シクロデキストリンモノアルデヒドは、信号発生基を含まないアミン官能性基幹ポリマーに結合されてもよく、または、信号発生基を含むアミン官能性ポリマー染料に結合されてもよい。シクロデキストリンモノアルデヒドが信号発生基を含まないアミン官能性基幹ポリマーに付加される場合、後で信号発生フルオロホアを基幹ポリマーに付加することによって基幹ポリマーを蛍光性にする。基幹ポリマーを蛍光性にする方法の１つでは、信号発生基を共有結合によってアミン官能性基幹ポリマーに結合させる。
本発明のポリマー染料を含有するコンジュゲートの蛍光性は、シクロデキストリンを非共有結合によってコンジュゲートに付加することによって増強され得る。シクロデキストリンをこのように使用する場合、シクロデキストリン分子またはコンジュゲートの修飾は不要である。他の理論の可能性を否定はしないが、共有結合した信号発生基はシクロデキストリン分子をホストとしてその疎水性中心に受容され、その結果としてポリマー染料の信号発生基とシクロデキストリンとが会合すると考えられている。ポリマー染料の蛍光性を増強するために使用する場合、シクロデキストリンを約５ｍＭ〜約２００ｍＭ、好ましくは約１０ｍＭ〜約２０ｍＭの範囲の濃度で使用するのが好ましい。
上述のように本発明のコンジュゲートは多様な用途を有している。本発明のコンジュゲートを好適に使用できる方法としては、試験サンプルに含まれている細胞を検出するために１つまたは複数の蛍光性コンジュゲートを使用するフローサイトメトリーがある。フローサイトメーターの一例は、Ｂｅｃｔｏｎ，Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ  ＆  Ｃｏ，Ｆｒａｎｋｌｉｎ  Ｌａｋｅｓ，Ｎ．Ｊ．によって製造されている蛍光活性化セルソーター（Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｃｅｌｌ  Ｓｏｒｔｅｒ，ＦＡＣＳ  ＩＩ）である。一般に、造影システムは励起ソースと検出デバイスとを含む。励起ソースは、コンジュゲートと会合している信号発生基を励起し、検出デバイスは、励起された信号発生基から放出された信号を検出する。
典型的な造影システムによる分析では、試験サンプルを蛍光性コンジュゲートと共にインキュベートする。コンジュゲートは、試験サンプル中に存在し得るある種の細胞に特異的に結合する。インキュベーションは、サンプル中に含まれる細胞集団にコンジュゲートが特異的に結合できる温度及び時間で行う。コンジュゲートに結合した細胞は通常は染色によって検出されるので、夫々に異なる波長の信号を放出する多数のコンジュゲートを使用した場合には、複数の染色手順を順次にまたは同時に行う。染色手順の終了後、フローサイトメーターを用いてサンプルを分析する。
本発明のポリマー染料を用いたフローサイトメトリーの別の好ましい実施態様では、試験サンプルを、試験サンプル中に存在し得るある種の細胞に特異的に結合する第一試薬の溶液と共にインキュベートして第一複合体を形成させる。未結合の試薬が残存する場合には、洗浄によってこれをサンプルから除去し、結合した第一試薬に特異的な蛍光性コンジュゲートを第一複合体と共にインキュベートする。未結合のコンジュゲートが残存する場合には、洗浄によってこれを第一複合体から除去し、次に、細胞に会合した蛍光を上述のごとく測定する。種々の細胞マーカーに特異的な複数の第一試薬、及び、同じ波長または異なる波長の蛍光を発生する複数のコンジュゲートを用いて、染色手順を複数回反復し得ることは理解されよう。また、細胞に会合した蛍光を測定する前に細胞染色に必要な全成分をサンプルに添加する限り、染色手順は順次式でもバッチ式でもよいことも勿論理解されよう。
別の実施態様によれば、本発明のコンジュゲート及び方法は、例えばサンドイッチ型イムノアッセイのような慣用の固相イムノアッセイに好適に使用され得る。サンドイッチ型イムノアッセイは典型的には、分析物を含むと予測される試験サンプルを、分析物と結合対を形成する特異的結合因子をコートした実質的に固体の不活性支持体、例えばプラスチック、ラテックスまたはガラスのビーズまたは微粒子から成る支持体に接触させる。結合因子でコートされた支持体材料を一般に“捕獲試薬”と呼ぶ。分析物が支持体材料に結合した後、残っている試験サンプルを支持体材料から除去する。分析物が結合した支持体材料を、信号発生基で標識した第二の結合因子を通常は含んでいるコンジュゲートで処理する。コンジュゲートは、支持体材料に結合している分析物に結合する。第一の結合因子を含む支持体材料と分析物と該分析物に結合したコンジュゲートとの複合体を、通常は１回またはそれ以上の洗浄段階で未結合のコンジュゲートから分離する。次に、適当な励起によって信号発生基から発生した信号を、目視観察またはより好ましくは計器観察し、試験サンプル中の分析物の存在または量を知る。このようなアッセイを実施する場合、使用される諸段階の順序及び数が本文に記載の本発明を限定しないことは勿論理解されよう。
上述のように、このようなイムノアッセイによって検出される分析物は、１つまたは複数の増幅反応産物でもよい。従って、分析物は核酸配列でもよく、または、欧州特許出願公開ＥＰ−Ａ−３２０−３０６及びＥＰ−Ａ−４３９−１８２に記載されているＬＣＲ、並びに、米国特許第４，６８３，２０２号及び第４，６８３，１９５号に記載されているＰＣＲのようなハイブリダイゼーション反応の産物でもよい。上記の全部の文献の記載内容は参照によって本発明に含まれるものとする。分析物が例えば、ＬＣＲもしくはＰＣＲの反応産物または配列から成る場合、配列は、指示試薬との結合対を形成する結合因子と捕獲試薬との結合対を形成する結合因子とを含んでいるかまたはこれらを含むように修飾され得る。
例えば、微粒子エンザイムイムノアッセイ（Ｍｉｃｒｏｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｅｎｚｙｍｅ  Ｉｍｍｕｎｏａｓｓａｙｓ，ＭＥＩＡ）のようなサンドイッチ型イムノアッセイの実施に好適な全自動システムは当業界で公知である。ＭＥＩＡの実施に使用できる特に好ましい市販の全自動計器は、Ａｂｂｏｔｔ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ａｂｂｏｔｔ  Ｐａｒｋ，ＩＬから提供されているＩＭｘ（登録商標）システムである。Ａｂｂｏｔｔ  ＩＭｘ（登録商標）計器によって実施されるプロトコルのようなＭＥＩＡプロトコルは当業界で公知であり、Ｆｉｏｒｅ，Ｍら，Ｃｌｉｎ．Ｃｈｅｍ．，３４／９：１７２６−１７３２（１９８８）に記載されている。この文献の記載内容は参照によって本発明に含まれるものとする。
ホスト形成基で増強された本発明のポリマー染料は、フローサイトメトリーで、従来公知の蛍光染料、ポリマー及びコンジュゲートによって得られた結果をはるかに卓越する優れた結果を与える。これらのポリマー染料は、フィコビリタンパク質−Ｃｙ５タンデムなどのような従来公知の蛍光染料、ポリマー及びコンジュゲートに代替して使用できる。
高いストークスシフトを有する慣用の信号発生基（即ち、フルオロホア）は信号があまりにも弱いので、多数の用途に適応する検出感度を得ることが難しい。本発明はこの問題を克服し、多くの用途に使用できる。その非限定例としては、多色蛍光イムノアッセイによる多重化を含む多重化アッセイ、フローサイトメトリー、イムノフェノタイピングアッセイ、造影法、免疫染色、蛍光鏡検法、イムノクロマトグラフィー染色、蛍光偏光イムノアッセイ（ＦＰＩＡ）、蛍光現場ハイブリダイゼーション（ＦＩＳＨ）、分析物の蛍光検出、などがある。本発明はフローサイトメトリー法に特に効果的である。しかしながら、本発明はこれらの用途に限定されない。実際、蛍光試験または検出を使用するが従来技術に関して前述したような問題を含んでいる多くの用途に好適である。
更に、本発明に使用される適当な信号発生基の多くは合成される。合成信号発生基は一般に、天然産生フルオロホアよりも安定である。
本発明は、染料に望ましい適切な微細環境を与えることによって上記及びその他の染料の環境感受性を低減する。染料をこのような微細環境に固定することによって、染料の蛍光発光効果が巨大環境、接合または他の要因による有意な影響を受け難い。
以下の非限定実施例によって本発明をより詳細に説明する。これらの実施例では以下のバッファを使用した。
１００ｍＭのリン酸塩と１００ｍＭのＮａＣｌとを含むｐＨ５．５のリン酸塩バッファ（以後、“バッファ１”と呼ぶ）。
１００ｍＭのリン酸塩と１００ｍＭのＮａＣｌとを含むｐＨ７．０のリン酸塩バッファ（以後、“バッファ２”と呼ぶ）。
５０ｍＭのトリエタノールアミンと１６０ｍＭのＮａＣｌとを含むｐＨ８．０のトリエタノールアミンバッファ（以後、“バッファ３”と呼ぶ）。
酢酸塩バッファ，ｐＨ４．５（０．１Ｎの酢酸塩、０．１ＮのＮａＣｌ）（以後、“バッファ４”と呼ぶ）。
酢酸塩バッファ，ｐＨ５．５（０．１Ｎの酢酸塩、０．１ＮのＮａＣｌ）（以後、“バッファ５”と呼ぶ）。
５０ｍＭのトリエタノールアミンと１６０ｍＭのＮａＣｌとを０．１ｍＭのＺｎＣｌ2と１ｍＭのＭｇＣｌ2と共に含むｐＨ７．０のリン酸塩バッファ（以後、“バッファ６”と呼ぶ）。
ＨＥＰＥＳバッファ，ｐＨ６．８（０．１ＮのＨＥＰＥＳ）（以後、“バッファ７”と呼ぶ）。
１００ｍＭのリン酸塩と１００ｍＭのＮａＣｌとを含むｐＨ７．５のリン酸塩バッファ（以後、“バッファ８”と呼ぶ）。
２０ｍＭのリン酸塩バッファ，ｐＨ７．０（０．０２Ｎのリン酸塩、０．０２Ｎの塩化ナトリウム）（以後、“バッファ９”と呼ぶ）。
これらの実施例では以下の商標の製品を使用した。
“ＳＥＰＨＡＣＲＹＬ  Ｓ−３００”，Ｐｈａｒｍａｃｉａ  ＬＫＢ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ＡＢ。
“ＣＥＮＴＲＩＣＯＮ−３０”，Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ  ＆  Ｃｏ．。
“ＰＡＲＲ”，Ｐａｒｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｏ．。
“ＣＥＬＩＴＥ”，Ｃｅｌｉｔｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ。
“ＳＥＰＨＡＤＥＸ  Ｇ−２５”，Ｐｈａｒｍａｃｉａ  ＬＫＢ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ＡＢ。
“ＣＥＮＴＲＩＰＲＥＰ−３０”，Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ  ＆  Ｃｏ．。
“ＢＩＯ−ＧＥＬ  ＴＫＳ−５０ＸＬ”，Ｔｏｓｏ−Ｈａａｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ。
“ＢＩＯ−ＳＩＬ  ＳＥＣ−３００”，ＢｉｏＲａｄ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ。
実施例Ｉ
アクリルアミドヒドラジドピリジニウムアニリンモノエンポリマーのシクロデキストリン誘導体の製造
４−（ジエチルアミノ）ベンズアルデヒドと合成中間体Ｉとを塩基の存在下で反応させることによって染料１を製造した。合成中間体Ｉは、４−メチルピリジンと３−ヨードプロピオン酸とを反応させることによって製造した。１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド（以後、“ＥＤＡＣ”と呼ぶ）を脱水剤として使用し、染料１のカルボキシル置換基にアクリルアミドヒドラジドポリマー１１Ａのヒドラジン部分を反応させることによってアクリルアミドヒドラジドピリジニウムアニリンモノエンポリマー１１Ｂを製造した。得られたポリマー染料１１Ｂを更にシクロデキストリンアルデヒド６と反応させて、アクリルアミドヒドラジドピリジニウムアニリンモノエンポリマーのシクロデキストリン誘導体１１Ｄを製造した。
染料１の製造
４−（ジエチルアミノ）ベンズアルデヒド（０．５ｇ、２．８ミリモル、Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）と中間体（合成中間体Ｉ、０．４６２ｇ）とピペリジン（１ｍｌ）とを無水エタノール（５ｍｌ）中で混合することによって反応混合物を調製した。
反応混合物を温度１００℃に加熱し、この温度で４時間維持し、次いで室温（２５℃）に放冷した。エタノール溶媒を真空下に除去し、次いで生成物を２：１のメタノール／水の液相で溶出させるＣ−８逆相カラムの分取ＨＰＬＣによって精製した。染料１の収率は２９％であった。製造工程を反応スキーム２Ａに示す。
0004255514.tif 000014
合成中間体Ｉは、エタノール中の４−メチルピリジン（１ｇ、Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）と３−ヨードプロピオン酸（１０．７ｇ、Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）とから成る溶液を還流させることによって製造した。製造工程を反応スキーム２Ｂに示す。
0004255514.tif 000015
ＣＨ2Ｃｌ2移動相中のＣＨ3ＯＨの５−２０％勾配を用いるシリカゲルクロマトグラフィーによって合成中間体Ｉを精製した。
代替方法としては、Ｓｔｅｖｅｎｓ，Ａ．Ｃ．ら，Ｂｉｏｃｏｎｊｕｇａｔｅ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９９３，４，１９−２４，に記載されたような修正合成経路を用いて染料１を合成し得る。該文献の記載内容は参照によって本発明に含まれるものとする。
ポリマー染料１１Ｂの製造
ＥＤＡＣを脱水剤として用いて染料１を基幹ポリマー１１Ａに結合させることによってポリマー染料１１Ｂを製造した。基幹ポリマー１１Ａ（５ｍｇ、Ｓｉｇｍａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，カタログ＃Ｐ−９５０５、分子量１８０，０００）を、１００ｍＭのリン酸塩と１００ｍＭのＮａＣｌとを含む１．０ｍｌのリン酸塩バッファ，ｐＨ５．５（以後、“バッファ１”と呼ぶ）に溶解した。約１５０モル当量の染料１（１．４ｍｇ、４．２×１０-6モル）をこの溶液に添加した。反応混合物を撹拌しながら固体ＥＤＡＣの各１０ｍｇの複数のアリコートをほぼ１／２時間おきに数時間を要して添加した。バッファ１を移動相として用いるサイズ排除クロマトグラフィー（“ＳＥＰＨＡＤＥＸ  Ｇ−２５”）によって精製した。次いで、空隙容量の画分をプールした。
ポリマー染料１１Ｄの製造
上記のようなクロマトグラフィー段階を行った後、得られたバッファ１中のポリマー染料１１Ｂの原液の濃度は０．５ｍｇ／ｍｌであった。バッファ１中のポリマー染料１１Ｂの原液のアリコート（３．０ｍｌ）（１．５ｍｇのポリマー染料１１Ｂ）を採取し、アリコートに、シクロデキストリンアルデビト６（９．０ｍｇ、Ｈｕｆｆ，Ｊ．Ｂ．，Ｂｉｅｎｉａｒｚ，Ｃ．，Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．１９９４，５９，７５１１−７５１６、この文献の記載内容は参照によって本発明に含まれるものとする）を添加した。得られた溶液を室温（２５℃）で少なくとも２４時間インキュベートした。得られたポリマー染料１１Ｄを蠕動ポンプを用いて約１．０ｍｌ／分の流速で中圧カラム（“ＳＥＰＨＡＣＲＹＬ  Ｓ−３００”）に通すことによって精製した。高分子量画分を収集し、プールし、微量濃縮器（“ＣＥＮＴＲＩＣＯＮ−３０”）を用いて濃縮した。
励起波長４８８ｎｍ及び発光波長６１４ｎｍで測定した染料１、ポリマー染料１１Ｂ及びポリマー染料１１Ｄの相対蛍光強度を図１に示す。図１〜９は、相対蛍光強度または補正蛍光強度を任意の単位で表す。
実施例ＩＩ
ポリマー染料１１Ｄの製造
ポリマー染料１１Ｄを実施例１に記載の手順で製造した。染料１を実施例１に記載の手順で製造した。実施例１と同様にＥＤＡＣを脱水剤として用いて染料１を基幹ポリマー１１Ａに結合させた。
ポリマー染料１１Ｂの溶液にシクロデキストリンアルデビト６を添加することによって信号の増強の程度が実質的に向上した。反応スキーム３に示すように、シクロデキストリンと染料１とは、染料のカルボキシル基を介してアクリルアミドヒドラジドポリマー主鎖に結合した。得られたポリマー染料１１Ｄは、（シクロデキストリンアルデヒド６を介して）シクロデキストリンに共有結合しており、図３に示すように、希釈されたときにポリマー染料の濃度に直線状に応答する。図３において、曲線Ａは、励起波長４８８ｎｍ及び発光波長５８０ｎｍの場合のポリマー染料１１Ｂの蛍光強度を濃度の関数として示しており、曲線Ｂは、励起波長４８８ｎｍ及び発光波長６１４ｎｍの場合のポリマー染料１１Ｂの蛍光強度を濃度の関数として示しており、曲線Ｃは、励起波長４８８ｎｍ及び発光波長５８０ｎｍの場合のポリマー染料１１Ｄの蛍光強度を濃度の関数として示しており、曲線Ｄは、励起波長４８８ｎｍ及び発光波長６１４ｎｍの場合のポリマー染料１１Ｄの蛍光強度を濃度の関数として示している。相対蛍光強度を波長の関数として比較したグラフを図２に示す。図２において、曲線Ａはポリマー染料１１Ｂの相対蛍光強度を波長の関数として示す。曲線Ｂはポリマー染料１１Ｄの相対蛍光強度を波長の関数として示す。
0004255514.tif 000016
ポリマー染料１１Ｂ及び１１Ｄにおいてはｎ＝１である。ポリマー染料１２Ｂ及び１２Ｄにおいてはｎ＝２である。
実施例ＩＩＩ
アクリルアミドヒドラジドピリジニウムアニリンジエンポリマーのシクロデキストリン誘導体の製造
トランス−４−（ジエチルアミノ）シンナムアルデヒドと合成中間体Ｉとを塩基の存在下で反応させることによって染料３を製造した。ＥＤＡＣを脱水剤として用い、染料３のカルボキシル置換基にポリマー１１Ａのヒドラジン部分を反応させることによってポリマー１２Ｂを製造した。得られたポリマー染料１２Ｂを更にシクロデキストリンアルデヒド６と反応させて、ポリマー染料１２Ｄを製造した。
染料３の製造
トランス−４−（ジエチルアミノ）シンナムアルデヒド（０．４３ｇ、Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）と合成中間体Ｉ（０．６２ｇ）とピペリジン（１ｍｌ）とをメタノール（１０ｍｌ）中で混合して反応混合物を調製した。反応混合物を温度１１０℃に加熱し、この温度で１／２時間維持し、次いで氷浴（０℃）で冷却した。焼結ガラス漏斗で濾過してメタノール溶媒を除去した。得られた沈殿物をジエチルエーテルで洗浄した。次いで固体生成物を、７０：３０のメタノール／水の液相で溶出させるＣ−８逆相カラムの分取ＨＰＬＣによってまたはジエチルエーテル沈殿によって精製した。染料１の収率は２９％であった。製造工程を反応スキーム４に示す。
0004255514.tif 000017
ポリマー染料１２Ｂの製造
ポリマー１１Ａ（４ｍｇ、Ｓｉｇｍａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ、カタログ＃Ｐ−９９０５、分子量１８０，０００）を室温（２５℃）で少なくとも８時間磁気撹拌することによってバッファ１（２．０ｍｌ）に溶解した。染料３（１．４５ｍｇ、０．０２６８ミリモル、ポリマー１モルあたり染料７５モル当量）を、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（２００μｌ）に溶解して原液を調製し、得られた原液を次に、ポリマー１１Ａを含有する反応混合物に撹拌しながら添加した。２００μｌのバッファ１に溶解した２．３７ｍｇのＥＤＡＣから成るＥＤＡＣ原液の４つのアリコート（各５０μｌ）を１／２時間おきに反応混合物に添加した（各アリコートは染料１モルあたり２．５モル当量のＥＤＡＣを含む）。反応混合物を３〜４時間撹拌し、１００ｍＭのリン酸塩と１００ｍＭのＮａＣｌとを含むｐＨ７．０のリン酸塩バッファ（以後、“バッファ２”と呼ぶ）中でカラム（“ＳＥＰＨＡＤＥＸ  Ｇ−２５”）を用いたサイズ排除クロマトグラフィーによってポリマー染料を精製した。ポリマー染料を含んでいた空隙容量の物質を収集し、微量濃縮器（“ＣＥＮＴＲＩＣＯＮ−３０”）を用いて約１．５ｍｌに濃縮した。
実施例ＩＶ
ポリマー染料１２Ｂの製造
ポリマー染料１２Ｂはまた以下の手順で製造できた。
室温（２５℃）で少なくとも８時間磁気撹拌することによってポリマー１１Ａ（１０．０ｍｇ、Ｓｉｇｍａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．、カタログ番号＃ｐ−９９０５、分子量１８０，０００）をバッファ１（２．０ｍｌ）に溶解した。染料３（２．９ｍｇ、０．０５３６ミリモル、ポリマー１モルあたり染料１５０モル当量）をＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（２００μｌ）に溶解して原液を調製した。染料３を含む原液全量にポリマー１１Ａを含む溶液を撹拌しながら添加した。最後に、撹拌した反応混合物に、固体ＥＤＡＣの４つのアリコート（各２５０ｍｇ）を、初期時点、１／２時間後、２時間後、３時間半後の各時点で添加した。反応混合物を更に３〜４時間撹拌した。
バッファ２中でカラム（“ＳＥＰＨＡＤＥＸ  Ｇ−２５”）を用いるサイズ排除クロマトグラフィーによってポリマー染料１２Ｂを精製した。空隙容量の物質を収集し、ポリマー染料１２Ｂを微量濃縮器（“ＣＥＮＴＲＩＣＯＮ−３０”）を用いて約１〜２ｍｌに濃縮した。
染料３、ポリマー染料１２Ｂ及び０．１Ｍのシクロデキストリンの存在下のポリマー染料１２Ｂの相対蛍光強度の比較を図４に示す。
ポリマー染料１２Ｄの製造
ポリマー染料１２Ｂをシクロデキストリンアルデヒドと反応させてポリマー染料１２Ｄを製造した。ポリマー染料１２Ｂ（１．１ｍｇ／ｍｌの濃度で２５０μｌ）を、バッファ１中に最終濃度６．０ｍｇ／ｍｌのシクロデキストリンを含むシクロデキストリンアルデヒド（１．５ｍｇ、Ｈｕｆｆ，Ｊ．Ｂ．，Ｂｉｅｎｉａｒｚ，Ｃ．，Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９９４，５９，７５１１−７５１６に記載の手順で調製）と反応させた。暗室中、室温で約４時間反応を継続した。得られたポリマー染料１２Ｄを次に、サイズ排除クロマトグラフィー（“ＳＥＰＨＡＤＥＸ  Ｇ−２５”）によって精製し、空隙容量の画分をプールし、微量濃縮器（“ＣＥＮＴＲＩＣＯＮ−３０”）を用いて濃縮した。
実施例Ｖ
アクリルアミドヒドラジドベンゾチアゾリウムアニリンモノエンポリマーのシクロデキストリン誘導体の製造
ポリマー染料１７Ｄをシクロデキストリンモノアルデヒドとアクリルアミドヒドラジドベンゾチアゾリウムアニリンモノエンポリマーとの反応によって製造した。後者のポリマーは、ＥＤＡＣを脱水剤として用いた染料２とポリマー１１Ａとの反応によって得られた。染料２は、合成中間体Ｖとトランス−４−（ジエチルアミノ）シンナムアルデヒドとをピペリジンの存在下で縮合させ、適正構造の付加物をＨＰＬＣによって反応混合物から単離することによって合成した。代替方法として、２−メチルベンゾチアゾリウム化合物中間体（以後、“合成中間体Ｖ”と呼ぶ）と４−（ジエチルアミノ）ベンズアルデヒドとをピペリジンの存在下で縮合させることによって染料２を製造できる。
染料２の合成工程を反応スキーム５に示す。
0004255514.tif 000018
合成中間体Ｖの製造
アジピン酸モノエチルエステル（１７．４２ｇ、Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）とＳＯＣｌ２（９．０ｍｌ、Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）とを、これらの２つの化合物から成る反応混合物を一滴のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドから成る反応触媒の存在下で還流させることによって反応させた。反応混合物を温度９０℃に加熱し、この温度で１／２時間維持した。余剰ＳＯＣｌ2のバルクを真空下に除去した。次いで、混合物に最少量のジエチルエーテルを添加し、混合物を真空下に加熱してＳＯＣｌ2／ジエチルエーテル共沸混合物を除去した。この共沸混合物除去段階を２回繰り返した。次に高真空に１時間暴露することによって、残存する微量のチオニルクロリドとジエチルエーテルとを除去した。合成中間体ＩＩを油として単離し、それ以上精製することなく使用した。
合成中間体ＩＩ（５．８３ｇ）と５−アミノ−２−メチルベンゾチアゾール（６．０ｇ、Ａｌｄｒｉｃｈ）とを、アシル化触媒であるジメチルアミノピリジン（０．４６ｇ）と共にピリジンに溶解した。反応混合物を温度１１０℃で数時間加熱した。ピリジン溶媒のバルクを真空下に除去し、残存する微量をピリジン／ＣＨ2Ｃｌ2共沸混合物として除去した。反応混合物をＣＨ2Ｃｌ2と飽和ＮａＨＣＯ3とに分配した。有機層を無水Ｎａ2ＳＯ4で乾燥し、濾過し、溶媒を真空下に除去した。残渣を最少量のＣＨ2Ｃｌ2に溶解し、ジエチルエーテルを添加した。沈殿物を濾別し、廃棄した。濾液を収集し、真空下に溶媒を除去すると結晶質の合成中間体ＩＩＩが得られた。
アミド合成中間体ＩＩＩ（７．４ｇ）を最少量のアセトニトリルに溶解し、溶液に１，３−プロパンスルトン（６．９ｇ）を添加した。薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）で残留出発物質が存在しないことが示されるまで反応混合物を７２時間還流させた。次にメタノールに溶解しジエチルエーテルで沈殿させることによって反応生成物を単離した。四級化エステルから成る合成中間体ＩＶを白色固体として回収した。
四級化エステルである合成中間体ＩＶを０．０２〜０．４ＮのＨＣｌで加水分解した。加水分解度をＴＬＣによって慎重にモニターし、加水分解完了と同時に処理を中止した。四級化エステルである合成中間体ＩＶ（０．３０ｇ）を０．４ＮのＨＣｌ（３０ｍｌ）に溶解した。代替方法では、四級化エステルである合成中間体ＩＶ（０．５０ｇ）を０．４ＮのＨＣｌでなく４．０ＮのＨＣｌに溶解して同じ結果が得られた。２−メチルベンゾチアゾリウム加水分解産物である合成中間体Ｖを、先ず反応混合物を凍結し、次いで約０．１ｍｍＨｇ圧力の回転蒸発器を用いて溶媒を除去することによって単離した。
染料２の製造
合成中間体Ｖ（１００ｍｇ、０．２４ミリモル）とトランス−４−（ジエチルアミノ）シンナムアルデヒド（５０ｍｇ、０．２４ミリモル）とをメタノール（４ｍｌ）に溶解し、溶液にピペリジン（０．２５ｍｌ）を添加した。反応混合物を還流して４時間加熱した。余剰の溶媒を除去し、残渣をメタノールに再度溶解した。固体物質をジエチルエーテルで沈殿させ、濾過によって収集した。ベンゾチアゾリウムアニリンモノエンである染料２を真空ポンプで一夜乾燥した。所望の場合、逆相ＨＰＬＣクロマトグラフィーによって純粋な染料に精製し、その構造を1Ｈ  ＮＭＲ及び質量スペクトル分析によって確認し得る。
代替方法では、合成中間体Ｖ（１００ｍｇ、０．２４ミリモル）とトランス−４−（ジエチルアミノ）シンナムアルデヒド（０．２４ミリモル）とをメタノール（４ｍｌ）に溶解し、溶液にピペリジン（０．２５ｍｌ）を添加する。反応混合物を還流して４時間加熱する。次いで余剰の溶媒を除去し、残渣をメタノールに再溶解する。固体生成物をジエチルエーテルで沈殿させ、濾過によって収集する。
ポリマー染料１７Ｂの製造
ポリマー染料１７Ｂ（ポリマー染料１７Ｄの前駆物質）は、ＥＤＡＣを脱水剤として用いて染料２をポリマー１１Ａに結合させることによって合成した。製造工程を反応スキーム６に示す。
0004255514.tif 000019
ポリマー１１Ａ（２０ｍｇ、Ｓｉｇｍａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．、カタログ＃Ｐ−９５０５、分子量１８０，０００）をバッファ１（４．０ｍｌ）に溶解し、５ｍｇ／ｍｌのポリマー濃度とした（２．７８×１０-8モルのポリマー）。染料２（５．０ｍｇ）をＤＭＳＯに溶解し、この溶液をポリマーの緩衝水溶液に添加することによって、約１５０モル当量の染料２（５．０ｍｇ、４．１７×１０-6モル）をポリマー含有溶液に添加した。反応混合物を暗室で一夜撹拌しながら、固体ＥＤＡＣの各３００ｍｇの５つのアリコートをほぼ１／２時間おきに添加した。
カラム（“ＳＥＰＨＡＤＥＸ  Ｇ−２５”）を用いてバッファ１で溶出させることによって反応混合物のポリマー染料を未結合の染料から分離した。空隙容量の画分を収集し（合計容量約３．０ｍｌ）、遠心微量濃縮器（“ＣＥＮＴＲＩＣＯＮ−３０”）を用いて生成物を濃縮した。
ポリマー染料１７Ｄの製造
ポリマー染料１７Ｂをバッファ１に１．０ｍｇ／ｍｌの濃度に希釈して原液を調製した。ポリマー染料１７Ｂを含有する原液から、ポリマー染料１７Ｂの溶液のアリコート（３．０ｍｌ、ポリマー３．０ｍｇ）を採取し、シクロデキストリンアルデヒド６（１．９ｍｇ、Ｈｕｆｆ，Ｊ．Ｂ．，Ｂｉｅｎｉａｒｚ，Ｃ．，Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９９４，５９，７５１１−７５１６に記載の手順で製造）を添加した。溶液を暗室中、室温（２５℃）で７２時間インキュベートした。得られたポリマー染料１７Ｄをカラム（“ＳＥＰＨＡＣＲＹＬ  Ｓ−３００”）に入れ、蠕動ポンプを用いて約１〜３ｍｌ／分の流速でバッファ２から溶出させることによって精製した。高分子量画分を収集し（約５．０ｍｌ）、プールし、微量濃縮器（“ＣＥＮＴＲＩＣＯＮ−３０”）を用いて濃縮した。
ポリマー染料１７Ｂ単独、ポリマー染料１７Ｂと非共有結合シクロデキストリンとの共存およびポリマー染料１７Ｄ（共有結合シクロデキストリン）の蛍光発光の比較を図５に示す。図５において、曲線Ａはポリマー染料１７Ｂの相対蛍光強度を波長の関数として示す。曲線Ｂはポリマー染料１７Ｂと非共有結合シクロデキストリンとが共存するときの相対蛍光強度を波長の関数として示す。曲線Ｃはポリマー染料１７Ｄの相対蛍光強度を波長の関数として示す。図６は、ポリマー染料１７Ｄの希釈曲線を示す。これらの曲線は、ポリマー染料１７Ｄの濃度に対して直線状の蛍光応答が生じることを示す。また、ポリマー染料１７Ｂ単独の希釈曲線及びシクロデキストリン原液に０．２５ｍｇ／ｍｌに希釈したポリマー染料１７Ｂも示す。図６において、曲線Ａは、ポリマー染料１７Ｄの蛍光を染料の希釈度の関数として示す。曲線Ｂは、ポリマー染料１７Ｂの蛍光を染料の希釈度の関数として示す。曲線Ｃはポリマー染料１７Ｂと非共有結合シクロデキストリンとが共存するときの蛍光を染料の希釈度の関数として示す。
実施例ＶＩ
アクリル酸ピリジニウムアニリンモノエンポリマー１３Ｄのシクロデキストリン誘導体の製造
ＥＤＡＣ法を用いて染料４をアクリル酸ポリマーに共有結合させた。ＥＤＡＣ法を用いてシクロデキストリンモノアミン７をアクリル酸ピリジニウムアニリンモノエンポリマーに共有結合させた。
染料４の製造
４−メチルピリジン（１０ｇ）をエタノール溶媒（２０ｍｌ）中で３−ブロモプロピルフタルイミド（２８．８ｇ）と混合し、反応混合物を１００℃に加熱し、この温度で２０分間維持することによって反応させた。Ｎ−（３−フタルイミドプロピル）−４−メチルピリジニウムブロミンのＮ−第四級種（以後、“合成中間体ＶＩ”と呼ぶ）を、真空下に溶媒を除去し残渣をメタノールに再溶解することによって精製した。次にこの溶液をジエチルエーテルで滴定し、沈殿物が形成されるまで２〜８℃の温度に冷却した。沈殿物（２３．３ｇ、合成中間体ＶＩ）を濾過によって分離した。合成中間体の製造工程を反応スキーム７に示す。
0004255514.tif 000020
合成中間体ＶＩ（５．０ｇ）をピリジン（１０ｍｌ）に溶解した。４−（ジエチルアミノ）ベンズアルデヒド（７ｇ、Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．）を反応混合物に添加した。得られた懸濁液を次に無水エタノール（４ｍｌ）の添加によって可溶化した。この反応混合物を１００℃の温度で４時間撹拌し、溶媒を真空下に除去した。ＣＨ2Ｃｌ2（９５容量％）／メタノール（５容量％）の混合物で溶出させるシリカゲルカラムクロマトグラフィーによってイミド中間体を精製した。イミド中間体を濃ＨＣｌ（３０ｍｌ）中で５時間還流させることによって加水分解するとアミン化合物から成る染料４が得られた。酸性反応混合物を室温に冷却し、残りの溶媒を真空下に除去した。Ｃ−８逆相カラムを用い、０．５％トリフルオロ酢酸を加えたメタノールを移動相として用いた分取ＨＰＬＣによって残渣を精製すると染料４が得られた。この染料の製造工程を反応スキーム８に示す。
0004255514.tif 000021
シクロデキストリンモノアミンの製造
シクロデキストリンアミンを反応スキーム９に示す手順で製造した。
0004255514.tif 000022
シクロデキストリンモノトシレートの製造
ベータ−シクロデキストリンをＡｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手した。シクロデキストリンモノトシレートをＰｅｔｔｅｒ，Ｒ．Ｃ．，Ｓａｌｅｋ，Ｊ．Ｓ．，Ｓｉｋｏｒｓｋｉ，Ｃ．Ｔ．，Ｋｕｍａｒａｖｅｌ，Ｇ．，Ｌｉｎ，Ｆ．−Ｔ．，Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１９９０，１１２，３３６０−３３６８（この文献の記載内容は参照によって本発明に含まれる）に記載の手順で製造した。
シクロデキストリンモノアジドの製造
ベータ−シクロデキストリントシレート（３．０６ｇ）とナトリウムアジド（０．７６ｇ）とをジメチルホルムアミド溶媒（６０ｍｌ）に添加することによって反応混合物を調製した。得られた混合物を温度８０℃に加熱し、この温度に一夜維持し、次いで真空下に濃縮した。濃縮した残渣を焼結ガラス漏斗に入れた逆相（Ｃ−１８）シリカ（４０ｇ、Ｆｌｕｋａ、＃６０７５６）で濾過した。未反応のシクロデキストリンモノトシレートを水洗によってＣ−１８シリカから除去し、カラムをアセトニトリル（５０容量％）と水（５０容量％）との混合物で洗浄し次いでアセトニトリル（１００％）で洗浄することによって生成物シクロデキストリンモノアジドをＣ−１８シリカから回収した。イソプロパノール（５５容量％）／水酸化アンモニウム（３５容量％）／水（１０容量％）の混合溶媒を用いた順相ＴＬＣによってＣ−１８シリカ洗浄物から得られた画分を検査した。水酸化アンモニウムは濃い水酸化アンモニウム水溶液であった。ＴＬＣ測定によってモノトシレート非含有が判明したＣ−１８シリカ洗浄物画分を集めて減圧下に濃縮した。濃縮物質をメタノールに溶解し、生成物シクロデキストリンモノアジドをジエチルエーテルで沈殿させた。次いで、固体状の生成物シクロデキストリンモノアジドを濾過し、ジエチルエーテルで洗浄した。
シクロデキストリンモノアミン７の製造
シクロデキストリンモノアジド（０．５１ｇ）を水（５０〜１００ｍｌ）に溶解した。５％パラジウム含有炭素（１５０ｍｇ）を窒素雰囲気下で溶液に添加した。炭素／パラジウム触媒は溶解しなかった。反応懸濁液を水素雰囲気下に維持し、撹拌／水素化装置（“ＰＡＲＲ”）で一夜撹拌した（２０ｐｓｉのＨ2圧）。イソプロパノール（５５容量％）／水酸化アンモニウム（３５容量％）／水（１０容量％）の混合物を展開溶媒として用いて順相ＴＬＣによって反応混合物をモニターした。水酸化アンモニウムは濃い水酸化アンモニウム水溶液であった。反応混合物を濾過助剤（“ＣＥＬＩＴＥ”）で２回濾過した。反応混合物中に未反応の出発物質が存在しないことを確認した後、水性濾液を真空下に濃縮すると、シクロデキストリンモノアミン（０．２８ｇ）が得られた。濾過助剤（“ＣＥＬＩＴＥ”）に残った反応残渣を更に水（５００ｍｌ）で洗浄し次いで濃縮すると、追加量のシクロデキストリンモノアミン（０．０５７ｇ）が得られた。双方の生成物のバッチを集め、それ以上精製しないでポリマー染料１３Ｄ、１５Ｄ及び１８Ｄの製造に使用した。
アクリル酸ピリジニウムアニリンモノエンポリマー（ポリマー染料１３Ｂ）の製造
アクリル酸ポリマーを脱イオン水に濃度２０ｍｇ／ｍｌで溶解することによってアクリル酸ポリマー１３Ａの原液（分子量約２００，０００、Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗａｒｒｉｎｇｔｏｎ，ＰＡ）を調製した。アクリル酸ポリマーの原液の１ｍｌのアリコートと染料４（０．６８ｍｇ、２０モル当量）とを混合することによって反応混合物を調製した。反応混合物を絶えず撹拌しながら固体ＥＤＡＣのアリコート（各３．３ｍｇ）を１／２時間おきに２時間以上を要して５回添加した。得られたポリマー染料１３Ｂをサイズ排除カラム（１００−３００メッシュ、“ＳＥＰＨＡＤＥＸ  Ｇ−２５”）の空隙容量を収集することによって精製した。
アクリル酸ピリジニウムアニリンモノエンポリマーのシクロデキストリン誘導体（ポリマー染料１３Ｄ）の製造
染料４（０．６８ｍｇ）とシクロデキストリンモノアミン７（４．０ｍｇ）とアクリル酸ポリマーの脱イオン水溶液（１．０ｍｌ、２０ｍｇ／ｍｌ）とを含む反応混合物を調製した。ＥＤＡＣの５つのアリコート（各１０ｍｇ）を２時間以上を要して反応混合物に添加した。混合物を絶えず撹拌した。得られたポリマー染料をサイズ排除クロマトグラフィー（“ＳＥＰＨＡＤＥＸ  Ｇ−２５”）によって精製した。空隙容量の画分を集め、遠心濃縮器（“ＣＥＮＴＲＩＰＲＥＰ−３０”）を用いて３．０ｍｌに濃縮した。ドライアイス／アセトン浴を用いて混合物を凍結させ、次いで凍結乾燥すると純粋な固体ポリマー染料１３Ｄが得られた。ポリマー染料１３Ｄの製造工程を反応スキーム１０に示す。
図７は、１．１×１０-7Ｍの精製ポリマー染料１３Ｂの蛍光（曲線Ａ）と１．１×１０-7Ｍの精製ポリマー染料１３Ｄの蛍光（曲線Ｂ）との比較を示す（双方とも、励起波長４８８ｎｍを用いる）。
0004255514.tif 000023
実施例ＶＩＩ
アクリル酸ピリジニウムアニリンモノエンポリマーのペルメチルシクロデキストリン誘導体の製造
ＥＤＡＣ法を用いてペルメチルシクロデキストリン８と染料４との双方をアクリル酸ポリマーに共有結合させた。
ペルメチルシクロデキストリンモノアジドの製造
ベータ−シクロデキストリンはＡｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手した。シクロデキストリンモノトシレートはＰｅｔｔｅｒ，Ｒ．Ｃ．，Ｓａｌｅｋ，Ｊ．Ｓ．，Ｓｉｋｏｒｓｋｉ，Ｃ．Ｔ．，Ｋｕｍａｒａｖｅｌ，Ｇ．，Ｌｉｎ，Ｆ．−Ｔ．，Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１９９０，１１２，３３６０−に記載の手順で製造した。次にシクロデキストリンモノトシレートを実施例ＶＩに記載の手順でシクロデキストリンモノアジドに変換し、次いで以下の手順でペルメチルシクロデキストリンモノアジドに変換した。
ベータ−シクロデキストリンモノアジド（０．２４２ｇ、０．２ミリモル）を、３．５ｍｌのジメチルホルムアミドと３．５ｍｌのジメチルスルホキシドとを含む混合物に懸濁させ、得られた懸濁液を、撹拌懸濁液が透明になるまで１／２時間撹拌した。次に、ＢａＯ（１．９５ｇ）とＢａ（ＯＨ）2・８Ｈ2Ｏ（１．９５ｇ）とを懸濁液に部分量ずつ添加した。氷浴を用いて懸濁液を温度０℃に冷却した。ジメチルスルフェート（３．３ｍｌ、３４ミリモル）を１時間を要して懸濁液に添加した。反応混合物を温度２〜８℃で４８時間撹拌した。濃縮水酸化アンモニウム（１０ｍｌ）を添加して反応を停止させ、残留溶媒を減圧下に除去した。残留固体を１リットルのＣＨＣｌ3中で撹拌し、得られた懸濁液を濾過した。次に、得られた固体をＣＨＣｌ3（１リットル）で再度洗浄した。ＣＨＣｌ3抽出物を集めて、減圧下にＣＨＣｌ3をほぼ除去することによって最少容量とし、ヘキサン（１リットル）を添加すると、ペルメチルシクロデキストリンモノアジド（１４０ｍｇ）が得られた。
ポリメチルシクロデキストリンモノアミンの製造
ポリメチルシクロデキストリンモノアジド（１００ｍｇ）を水（２０ｍｌ）に溶解した。次に、１０％パラジウムを含有する固体炭素（３０ｍｇ）を添加し、反応混合物を約２０ｐｓｉの圧力の水素雰囲気下で“ＰＡＲＲ”撹拌器を用いて一夜激しく撹拌した。得られた精製物を濾過助剤（“ＣＥＬＩＴＥ”）で濾過し、減圧下に濾液を濃縮すると、生成物としてペルメチルシクロデキストリンモノアミン８が得られた。ペルメチルシクロデキストリンモノアミン８の製造工程を反応スキーム１１に示す。
0004255514.tif 000024
アクリル酸ピリジニウムアニリンモノエンモノアミンポリマーのペルメチルシクロデキストリン誘導体（ポリマー染料１４Ｄ）の製造
前述の手順で染料４を製造した。ポリアクリル酸（５ｍｇ）を脱イオン水（０．２５ｍｌ）に溶解した。この溶液に染料４（３．４ｍｇ）とペルメチルシクロデキストリンモノアミン８（２４ｍｇ）とを添加した。ＥＤＡＣの５つのアリコート（各５２ｍｇ）を反応混合物に添加した。各アリコートを１／２時間おきに添加した。得られた生成物を遠心（“ＣＥＴＲＩＰＲＥＰ−３０”）によって遠心し次いで膜を通過する染料が残存しなくなるまで新しい脱イオン水で繰り返し洗浄することによって精製した。ポリマー染料１４Ｄの製造工程を反応スキーム１２に示す。
0004255514.tif 000025
次に、得られた染料の蛍光を試験し、その強度をフィコビリタンパク質のフィコエリトリンの強度に比較した。図８は、同じ濃度のポリマー染料１４Ｄ（曲線Ａ）とフィコビリタンパク質（曲線Ｂ）との蛍光を比較する蛍光試験の結果を示す。
室内光で同じ条件下で測定したポリマー染料１４Ｄ及びフィコエリトリンの１６時間後の相対的光安定度を図９Ａ及び図９Ｂに示す。図９Ａの曲線Ａはポリマー染料１４Ｄの初期相対蛍光強度を波長の関数として示す。曲線Ｂは初期スペクトル観察の１６時間後のポリマー染料１４Ｄの相対蛍光強度を波長の関数として示す。図９Ｂの曲線Ａはフィコエリトリンの初期相対蛍光強度を波長の関数として示す。曲線Ｂは初期スペクトル観察の１６時間後のフィコエリトリンの相対蛍光強度を波長の関数として示す。図９Ａ及び図９Ｂはポリマー染料１４Ｄがフィコエリトリンよりも安定であることを示している。
実施例ＶＩＩＩ
アクリル酸ピリジニウムアニリンジエンポリマーの製造
染料５の製造
Ｎ，Ｎ−ジエチルベンズアルデヒドに代えてトランス−４−（ジエチルアミノ）シンナムアルデヒドを用いる以外は、染料４の製造に関して実施例ＶＩに記載した手順と同じ手順を用い、合成中間体ＶＩをトランス−４−（ジエチルアミノ）シンナムアルデヒドと縮合させることによって染料５を製造した。製造工程を反応スキーム１３に示す。
0004255514.tif 000026
アセトニリトル（２５容量％）／水（７５容量％）から成る移動相を用いたＣ−８逆相ＨＰＬＣによって染料５を精製した。
シクロデキストリン修飾アクリル酸ピリジニウムアニリンジエンポリマー（ポリマー染料１８Ｄ）の製造
染料４の代わりに染料５を用いる以外は、実施例ＶＩに記載の手順でアクリル酸ピリジニウムアニリンジエンポリマーを製造し得る。この製造工程を反応スキーム１４に示す。
0004255514.tif 000027
実施例ＩＸ
抗−ＣＤ８  ＩｇＧ抗体へのアクリルアミドヒドラジドピリジニウムアニリンモノエンポリマーの接合
実施例１に記載の手順でポリマー染料１１Ｄの原液を濃度２．７ｍｇ／ｍｌで調製した。抗−ＣＤ８  ＩｇＧ抗体の原液をバッファ２中の濃度１０ｍｇ／ｍｌで調製した。５．０ｍｇの抗−ＣＤ８  ＩｇＧ抗体を含有するアリコートを原液から採取し、微量濃縮器（“ＣＥＮＴＲＩＣＯＮ−３０”）を用いて約３００μｌに濃縮した。濃縮物を次に、５０ｍＭのトリエタノールアミン、１６０ｍＭのＮａＣｌを含むｐＨ８．０のバッファ（以後、“バッファ３”と呼ぶ）で希釈した。抗−ＣＤ８ＩｇＧ抗体の最終濃度は約３〜４ｍｇ／ｍｌであった。
バッファ３中の過ヨウ素酸ナトリウムの原液を濃度４２．８ｍｇ／ｍｌで調製した。約１２０μｌのこの原液をトリエタノールアミンバッファ中の抗−ＣＤ８  ＩｇＧ抗体に添加した。反応混合物を機械的撹拌器で穏やかに撹拌しながら暗室中、温度２〜８℃で１時間インキュベートした。得られた酸化ＩｇＧ抗体を次に、バッファ１でカラム（１００−３００メッシュ、“ＳＥＰＨＡＤＥＸ  Ｇ−２５”）から溶出させることによって精製した。画分を紫外線（ＵＶ）検鏡法によって検定し、０．２ＡＵ（同じバッファ１に対する空試験値）よりも大きい空隙容量の画分をプールし、濃縮して１〜３ｍｇ／ｍｌの範囲の最終容量にした。
ポリマー染料１１Ｂ（０．２４ｍｇ／ｍｌ）をシクロデキストリンアルデヒド（６．０ｍｇ／ｍｌ、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９９４，５９，７５１１−７５１６に記載のごとく調製）と反応させることによってポリマー染料１１Ｄを製造した。サイズ排除カラム（“ＢＩＯ−ＧＥＬ  ＴＳＫ−５０ＸＬ”または“ＢＩＯ−ＳＩＬ  ＳＥＣ−３００”）を用い、バッファ２中で１．０ｍｌ／分の流速のサイズ排除ＨＰＬＣを行うことによって反応の進行をモニターした。実施例１に記載の手順で製造したポリマー染料１１Ｄを、新しく調製した酸化抗体と混合した。ポリマー染料１１Ｄ対ＩｇＧ抗体のモル比は１．５／１．０または３．０／１．０であった。サイズ排除カラム（“ＢＩＯ−ＳＩＬ  ＳＥＣ−３００”または“ＢＩＯ−ＧＥＬ  ＴＳＫ−５０ＸＬ”）に出発物質である原液と反応混合物とを正確な量で注入することによって生物学的接合の収率を算定した。得られたコンジュゲートを中圧カラム（“ＳＥＰＨＡＣＲＹＬ  Ｓ−３００”）を用いてバッファ２で溶出させることによって精製した。高分子量画分を収集し、画分の紫外線スペクトルから濃度を算定した。画分の性能をフローサイトメーターで試験した。
実施例Ｘ
抗−ＣＤ８  ＩｇＧ抗体へのアクリルアミドヒドラジドピリジニウムアニリンモノエンポリマーの接合
代替方法では、ポリマー染料１１ＢをＩｇＧ抗体に接合し得る。ポリマー染料１１Ｂを含むコンジュゲートをポリマー染料１１Ｄを含むコンジュゲート（実施例ＩＸ参照）の代わりに使用し、約６ｍｇ／ｍｌの濃度のシクロデキストリンアルデヒドの添加によって前者を後者に現場（ｉｎ  ｓｉｔｕ）変換する。この代替方法では、コンジュゲートの濃度が約０．２〜約０．４ｍｇ／ｍｌである。
実施例ＸＩ
抗−ＣＤ８  ＩｇＧ抗体へのアクリルアミドヒドラジドピリジニウムアニリンジエンポリマーの接合
以下の手順でポリマー染料１２ＢをＩｇＧ抗体に接合した。実施例ＩＸに記載の手順でＩｇＧ抗体を酸化した。バッファ１で平衡させたカラム（“ＳＥＰＨＡＤＥＸ  Ｇ−２５”）を用いてＩｇＧ抗体を精製した。次に、抗体を約３．０ｍｇ／ｍｌの濃度（Ａ２８０  ＵＶ測定によって算定）に希釈した。次いで微量濃縮器（“ＣＥＮＴＲＩＣＯＮ−３０”）を用いてＩｇＧ抗体を酢酸バッファ（ｐＨ４．５、０．１Ｎ酢酸塩、０．１ＮのＮａＣｌ）（以後、“バッファ４”と呼ぶ）に交換し、最終濃度約３．０ｍｇ／ｍｌとした。次に微量濃縮器（“ＣＥＮＴＲＩＣＯＮ−３０”）を用いてポリマー染料１２Ｂ（実施例ＩＶに記載の手順で調製）を酢酸バッファ（ｐＨ５．５、０．１Ｎ酢酸塩、０．１ＮのＮａＣｌ）（以後、“バッファ４”と呼ぶ）に交換した。最後に、バッファ４中の濃度３．０ｍｇ／ｍｌの抗体原液の一部分（４００μｌ、１．２ｍｇ）を、バッファ５中の濃度３．０ｍｇ／ｍｌのポリマー染料１２Ｂの一部分（１．５ｍｌ、４．５ｍｇ）に添加した。得られた混合物を暗室中で穏やかに撹拌しながら温度２〜８℃で一夜反応させた。
次に、得られたコンジュゲートをシクロデキストリンアルデヒドと反応させた。このためには、バッファ１ｍｌあたり３．０ｍｇの最終濃度のシクロデキストリンアルデヒドが得られる十分なシクロデキストリンアルデヒドを添加した。未精製のバイオコンジュゲートを次に、シクロデキストリンアルデヒドの存在下で一夜インキュベートし、カラム（“ＳＥＰＨＡＣＲＹＬＳ−３００”）を用いて精製した。
実施例ＸＩＩ
抗−Ｃｄ８  ＩｇＧ抗体へのアクリルアミドヒドラジドピリジニウムアニリンジエンポリマーの接合
代替的な実施態様では、ポリマー染料１２Ｄを以下の手順でＩｇＧ抗体に接合した。ポリマー染料１２Ｂを実施例ＩＶに記載の手順で製造した。次に、０．２５０ｍｌのバッファ５中の各０．４ｍｇのポリマー染料１２Ｂに対して１．５ｍｇのシクロデキストリンアルデヒドとなる割合で固体シクロデキストリンアルデヒドを添加した。シクロデキストリンアルデヒドとポリマー染料１２Ｂとを反応混合物として暗室中で室温で一夜撹拌することによって反応させた。反応生成物をサイズ排除クロマトグラフィー（“ＳＥＰＨＡＤＥＸ  Ｇ−２５”）によって精製するとポリマー染料１２Ｄが得られた。次にポリマー染料１２Ｄを、ポリマー染料１２Ｂを用いた実施例ＸＩに記載の手順でＩｇＧ抗体の各当量あたり３．０当量のポリマー染料の割合で反応させた。生物学的接合の後に、実施例ＸＩに記載のようなＨＰＬＣで処理した。得られたコンジュゲートをサイズ排除カラム（“ＳＥＰＨＡＣＲＹＬ  Ｓ−３００”）を用いて精製した。
実施例ＸＩＩＩ
ＩｇＧ抗体へのアクリルアミドヒドラジドベンザチアゾリウムアニリンモノエンポリマーの接合
ポリマー染料１７Ｄを実施例Ｖに記載の手順で製造した。ポリマー染料のアリコート（３．０ｍｌ、溶液１．０ｍｌあたり１．０ｍｇのポリマー染料）をバッファ２中のポリマー染料の原液から採取した。微量濃縮器（“ＣＥＮＴＲＩＣＯＮ−３０”）を用いてバッファ１でバッファ２を交換した。このときポリマー染料の濃度は２．３６ｍｇ／ｍｌであった。抗体を実施例ＩＸに記載の手順で酸化させ、実施例ＸＩのポリマー染料１１Ｄに関して記載した手順でＩｇＧ抗体へのポリマー染料１７Ｄの生物学的接合を惹起した。
反応スキーム１５はこの実施例のコンジュゲートの製造工程を示す概略図である。
0004255514.tif 000028
実施例ＸＩＶ
マレイミド誘導体化抗−Ｃｄ４  ＩｇＧ抗体へのチオール化アクリル酸ピリジニウムアニリンモノエンポリマーの接合
チオリン酸化アクリル酸ポリマーの製造
アクリル酸ポリマー（１００ｍｇ）を脱イオン水（５０ｍｌ）に溶解した。溶液にシスタミンＳ−ホスフェート（１．６ｍｇ、Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）を添加した。次に溶液を絶えず撹拌しながら、ＥＤＡＣの５つのアリコート（各８．５ｍｇ）を１／２時間おきに数時間を要して溶液に添加した。得られた生成物を濾過精製（“ＣＥＮＴＲＩＰＲＥＰ−３０”）によって精製した。一部分を取出し、加水分解し、検定した。標準ＤＴＮＢチオールアッセイ法を用いて測定すると、検定した部分がポリマー染料あたり平均で９個のチオール基を含むことが判明した。
シクロデキストリン修飾アクリル酸ピリジニウムアニリンモノエンチオリン酸化ポリマー（ポリマー染料１５Ｄ）の製造
チオホスフェートポリマー（５．０ｍｇ）を脱イオン水（１．０ｍｌ）に溶解した。次にこの溶液に、染料４（１．７ｍｇ、実施例ＶＩに記載の手順で調製）とシクロデキストリンアミン７（１２ｍｇ、実施例ＶＩに記載の手順で調製）とを添加した。ＥＤＡＣの５つのアリコート（各２６ｍｇ）を反応混合物に１／２時間おきに添加した。次に材料を遠心（“ＣＥＮＴＲＩＰＲＥＰ−３０”）によって精製し、ＩｇＧ抗体との接合に使用した。
ＩｇＧ抗体へのポリマー染料１５Ｄの接合
１．０ｍｌの溶液中に４．０ｍｇの抗体を含む原液から抗−ＣＤ４  ＩｇＧ抗体のアリコート（０．５００ｍｌ）を採取した。微量濃縮器（“ＣＥＮＴＲＩＣＯＮ−３０”）を用いて材料をバッファ３に交換した。第二の交換を行って、ＩｇＧ抗体をバッファ３に戻した。過ヨウ素酸ナトリウム（４２．８ｍｇ）をバッファ３に溶解し、０．１００ｍｌの原液を抗体に添加することによって酸化を誘発して反応混合物を調製した。この反応に対する抗体の濃度は１．０ｍｇ／ｍｌであった。反応混合物を２〜８℃の温度で１時間インキュベートした。酸化した抗体を次に、バッファ５で平衡させたカラム（“ＳＥＰＨＡＤＥＸ  Ｇ−２５”）を用いて精製した。画分を収集し、Ａ２８０で少なくとも０．１のＡＵ読取り値を含む空隙容量の画分を集めた。次にＩｇＧ抗体を含有する溶液を濃縮すると約１．５ｍｇ／ｍｌの濃度が得られた。
次に、ヒドラジドマレイミドＭ２Ｃ２Ｈ（０．３６９ｍｇ、Ｐｉｅｒｃｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ、カタログ＃２２３０４）をバッファ２（０．１００ｍｌ）に溶解し、酸化ＩｇＧ抗体（約２．０ｍｇのＩｇＧ抗体）に添加した。次に混合物を室温で２時間インキュベートし、約２〜８℃の温度で穏やかに一夜撹拌した。次に、マレイミド誘導体化したＩｇＧ抗体をサイズ排除クロマトグラフィー（“ＳＥＰＨＡＤＥＸ  Ｇ−２５”）によって精製し、空隙容量の画分を集めた。
ＩｇＧ抗体溶液（１．７ｍｇ）を先ず約０．３〜０．４ｍｌに濃縮し、次いで０．１ｍＭのＺｎＣｌ２と１ｍＭのＭｇＣｌ2とを含むｐＨ７．０のリン酸塩バッファ（以後、“バッファ６”と呼ぶ）で、１．０ｍｌに希釈した。次に、アルカリホスファターゼのアリコート（０．００５ｍｌ、原液１ｍｌあたり酵素１０ｍｇの濃度、Ｂｏｅｈｒｉｎｇｅｒ−Ｍａｎｎｈｅｉｍ）をこの溶液に添加した。
次に、ポリマー染料１５Ｄ（２．５５ｍｇ）を脱イオン水（２．３１ｍｌ）で希釈し、得られた溶液をマレイミド誘導体化したＩｇＧ抗体／アルカリホスファターゼ系に添加した。反応混合物を穏やかに撹拌しながら暗室中、温度２〜８℃で２４時間インキュベートした。任意に、精製に先立って１００当量のＮ−エチルマレイミドによって残存チオールをキャッピングしてもよい。反応混合物をカラム（“ＳＥＰＨＡＣＲＹＬ  Ｓ−３００”）を用いてバッファ２で精製し、コンジュゲートを空隙容量から単離した。コンジュゲートの量をＵＶ分析または目視評価によって算定した。ＨＰＬＣ分析は非接合ＩｇＧ抗体の消耗を示した。
反応スキーム１６はこの実施例のバイオコンジュゲートの製造工程を示す。
0004255514.tif 000029
実施例ＸＶ
ＩｇＧ抗体へのアクリル酸ピリジニウムアニリンモノエンポリマーの接合
ポリマー染料１３Ｄを実施例ＶＩに記載の手順で製造した。次に、ポリマー染料１３Ｄを以下の手順でＩｇＧ抗体に接合した。微量濃縮器（“ＣＥＮＴＲＩＣＯＮ−３０”）を用いて抗−ＣＤ４  ＩｇＧ抗体をｐＨ６．８のＨＥＰＥＳバッファ（０．１ＮのＨＥＰＥＳ）（以後“バッファ７”と呼ぶ）に交換した。次に、ＩｇＧ抗体をバッファ７で希釈して、１ｍｌあたり抗体１．０ｍｇの濃度にした。次に微量濃縮器（“ＣＥＮＴＲＩＣＯＮ−３０”）を用いてポリマー染料１３Ｄを脱イオン水に交換し、１ｍｌあたりポリマー染料約１．０ｍｇの濃度にした。次に、脱イオン水（０．１０８ｍｇ）中のスルホ−Ｎ−ヒドロキシ−スクシンイミド（０．００３６ｍｌ、原液１ｍｌあたり３０ｍｇの濃度）と脱イオン水中のＥＤＡＣ（０．００３９ｍｌ、原液１ｍｌあた５０ｍｇの濃度）とを、脱イオン水中のポリマー染料１３Ｄに添加して、ポリマー染料１３Ｄを接合活性化した。脱イオン水中の活性化ポリマー１３Ｄ（１．８ｍｌ、１．８ｍｇ）をバッファ７中のＩｇＧ抗体（１．０ｍｌ、１．０ｍｇ）と混合した。次に、移動相としてバッファ１を用いる“ＢＩＯ−ＧＥＬ  ＴＳＫ−５０ＸＬ”カラムを用いたサイズ排除ＨＰＬＣによって反応の進行をモニターした。次に、移動相としてバッファ７を用いるサイズ排除クロマトグラフィー（“ＳＥＰＨＡＣＲＹＬ  Ｓ−３００”）によって反応生成物を精製した。
反応スキーム１７はこの実施例の工程を示す。
0004255514.tif 000030
実施例ＸＶＩ
チオール化ＩｇＧ抗体へのマレイミド誘導体化アクリル酸ピリジニウムアニリンモノエンポリマーの接合
アクリル酸ポリマー（１００ｍｇ）を脱イオン水（５．０ｍｌ）に溶解し、ＥＤＡＣカップリングによってヒドラジドマレイミドリンカーＭ２Ｃ２Ｈ（１５ｍｇ、Ｐｉｅｒｃｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，Ｒｏｃｋｆｏｒｄ，ＩＬ）と反応させた。ＥＤＡＣの５つのアリコート（各１５ｍｇ）を撹拌しながら室温で２時間以上を要して添加することによってカップリングを惹起した。得られたマレイミド誘導体化したポリマーを遠心（“ＣＥＮＴＲＩＰＲＥＰ−３０”）によって精製した。
マレイミドを検定するために、マレイミド誘導体化したポリマー１３Ａ（１ｍｇ）を１ｍｌの１００ｍＭのリン酸塩バッファ，ｐＨ７．５に溶解した。システアミン・ＨＣｌ（０．１ｍｇ）を溶液に添加し、混合物を１時間インキュベートした。正確に０．１００ｍｌの上記混合物を、１００ｍＭのリン酸塩と１００ｍＭのＮａＣｌとを含む１ｍｌのリン酸塩バッファ，ｐＨ７．５（以後、“バッファ８”と呼ぶ）に希釈し、このチオールの標準ＤＴＮＢアッセイを実施した。溶液の吸着を４１２ｎｍで読取り、システアミン／ＤＴＮＢ標準曲線に比較した。このようにして、結合可能なマレイミドに共有結合したチオールの数を、観察された差から間接的に算定した。
上記のように製造したマレイミド誘導体化ポリマー染料（５．０ｍｇ）を脱イオン水（１．０ｍｌ）に溶解した。次に、染料４（１．７ｍｇ）とシクロデキストリンアミン７とをこの溶液に添加した。最後に、ＥＤＡＣの５つのアリコート（各２６ｍｇ）を等しい時間間隔で２時間以上を要して添加した。得られた材料を次に、サイズ排除クロマトグラフィー（“ＳＥＰＨＡＤＥＸ  Ｇ−２５”）で精製した。
ポリマー染料１６とチオール化ＩｇＧ抗体とを以下の手順で接合した。微量濃縮器（“ＣＥＮＴＲＩＣＯＮ−３０”）を用いて抗−ＣＤ４  ＩｇＧ抗体（３．０ｍｇ）をバッファ３に交換し、最終容量１．０ｍｌに希釈した。次にこのＩｇＧ抗体含有溶液に、ＮａｌＯ4（０．１１０ｍｌ、原液１ｍｌあたり４２．８ｍｇ）を添加し、得られた溶液を２〜８℃の温度で１時間インキュベートした。酸化したＩｇＧ抗体を次に、バッファ２を溶出剤として用いるゲル濾過クロマトグラフィー（“ＳＥＰＨＡＤＥＸ  Ｇ−２５”）によって精製した。次に空隙容量の画分を集めて、容量０．０８６ｍｌまで濃縮すると、ＩｇＧ抗体の最終濃度約３．５ｍｇ／ｍｌが得られた。
上記の手順で調製した新しい酸化ＩｇＧ抗体にバッファ中のシスタミン（０．２５０ｍｌ、原液１ｍｌあたり１７０ｍｇ）を添加して反応混合物を調製した。反応混合物を室温で１５分間インキュベートした後、この混合物にバッファ３中のＮａＣＮＢＨ3（０．０６３ｍｌ、原液１ｍｌあたり２０ｍｇ）を添加し、得られた混合物を室温で約１時間インキュベートした。修飾されたＩｇＧ抗体を次に、カラム（“ＳＥＰＨＡＤＥＸ  Ｇ−２５”）で精製し、空隙容量の画分を微量濃縮器（“ＣＥＮＴＲＩＣＯＮ−３０”）で濃縮した。得られたジスルフィド官能化ＩｇＧ抗体を次に、原液１ｍｌあたり６．２ｍｇの濃度のジチオトレイトールをバッファ２中に含む溶液０．０５０ｍｌを添加して還元した。混合物を室温で１５分間インキュベートした後、還元ＩｇＧ抗体をサイズ排除クロマトグラフィー（“ＳＥＰＨＡＤＥＸ  Ｇ−２５”）によって精製し、空隙容量をプールし、微量濃縮器（“ＣＥＮＴＲＩＣＯＮ−３０”）を用いて濃縮した。溶液を２０ｍＭのリン酸塩バッファ，ｐＨ７．０（０．０２Ｎのリン酸塩、０．０２Ｎの塩化ナトリウム）（以後、“バッファ９”と呼ぶ）を用いて約０．３０ｍｇ／ｍｌに希釈した。
前述の手順で製造したポリマー染料１６Ｄを次に、微量濃縮器（“ＣＥＮＴＲＩＣＯＮ−３０”）を用いて脱イオン水に交換し、最終濃度１．０ｍｇ／ｍｌに希釈した。脱イオン水中のポリマー染料原液（０．５００ｍｌ、ポリマー０．５ｍｇ、１ｍｌあたりポリマー１ｍｇ）の一部分を、バッファ９中のマレイミド誘導体化ＩｇＧ抗体（１．０ｍｌ、０．３ｍｇ／ｍｌ、マレイミド誘導体化ＩｇＧ抗体０．３ｍｇ）に添加した。反応の進行をＨＰＬＣによってモニターすると、未修飾のＩｇＧピーク領域の欠如によってＩｇＧ抗体の消費が示された。混合物をサイズ排除クロマトグラフィー（“ＳＥＰＨＡＣＲＹＬ  Ｓ−３００”）によって分画化した。
反応スキーム１８はこの実施例の工程を示す。
0004255514.tif 000031
実施例ＸＶＩＩ
市販の蛍光性コンジュゲートと本発明のコンジュゲートとの比較
この実施例では、フローサイトメトリーフォーマットを使用して、市販またはその他の既製の蛍光性フィコビリタンパク質主体のイムノコンジュゲート、及び、実施例ＩＸ、Ｘ及びＸＩで製造した合成ポリマー型蛍光性イムノコンジュゲートから夫々発生した信号を比較した。比較にはリンパ球マーカーＣＤ４またはＣＤ８に特異的なコンジュゲートを用いた。
実施例ＩＸに記載の手順で製造したポリマー１１Ｄに由来のコンジュゲートと、同じ特異性をもつ抗体に由来のフィコエリトリンコンジュゲートとの比較の結果を図１０〜１２に示す。
抗−フィコエリトリンのコンジュゲートはＣｏｕｌｔｅｒ（Ｈｉａｌｅａｈ，Ｆｌｏｒｉｄａ）から入手するかまたはＣｏｕｌｔｅｒから入手可能な抗−ＣＤ８抗体から誘導した。あるいは、抗−ＣＤ８抗体をＳｉｇｍａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．（Ｓｔ．ＬＯｕｉｓ，ＭＯ）またはＤＡＫＯ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｃｏｐｅｎｈａｇｅｎ，Ｄｅｎｍａｒｋ）から入手してもよい。別の変形実施態様では、フィコエリトリン（製品＃Ｐ−８０１）をＭｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｐｒｏｂｅｓ（Ｄｕｇｅｎｅ，Ｏｒｅｇｏｎ）から入手する。ＳＭＣＣ及びトラウト（Ｔｒａｕｔ）の試薬はＰｉｅｒｃｅ（Ｒｏｃｋｆｏｒｄ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）から得られる。トラウトの試薬を用いるＩｇＧ抗体のチオール化とフィコエリトリンのマレイミド誘導体化とは平均的な当業者に公知の生物学的接合の標準方法を用いて惹起し得る。チオール化したＩｇＧ抗体及びマレイミド誘導体化したフィコエリトリンの精製及びキャラクタリゼーションは平均的な当業者に公知の手順を用いて行うことができる。チオール化したＩｇＧとマレイミド誘導体化したフィコエリトリンとの生物学的接合及び精製は平均的な当業者に公知の方法を用いて行うことができる。あるいは、トラウトの試薬によってフィコエリトリンを誘導体化し、ＳＭＣＣを用いてＩｇＧ抗体をマレイミド誘導体化し、平均的な当業者に公知の方法によって２つの基幹成分（ｅｎｔｉｔｙ）を接合してもよい。
実施例ＸＩに記載の手順で製造したポリマー１２Ｄに由来のコンジュゲートと、同じ特異性をもつ抗体に由来のフィコエリトリン−ｃｙ５コンジュゲートとの比較結果を図１３に示す。
フィコエリトリン−Ｃｙ５コンジュゲートは、フィコエリトリンとＣｙ５とを以下のごとく反応させることによって得られた。反応性Ｃｙ５（Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）をＲ−フィコエリトリン（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｐｒｏｂｅｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｅｕｇｅｎｅ，Ｏｒｅｇｏｎ）と反応させた。染料対フィコエリトリンの比が５：１〜１５：１となるように計算した。平均的な当業者に公知の方法を用いて誘導体化した。平均的な当業者に公知のゲル濾過クロマトグラフィーまたは遠心に基づく膜濃縮のような方法によって精製した。得られたフィコエリトリン−Ｃｙ５染料タンデムを平均的な当業者に公知の方法を用いて抗ＣＤ−８抗体に接合した。参照によってその記載内容が本発明に含まれる米国特許第５，００２，８８３号に記載の手順で製造した３０原子のリンカーを使用してフィコエリトリン−Ｃｙ５タンデム染料を誘導体化した。平均的な当業者に公知の方法を用いて抗−ＣＤ８抗体をチオール化した。チオール化した抗−ＣＤ８抗体とマレイミド誘導体化したフィコエリトリン−Ｃｙ５とを接合し、サイズ排除クロマトグラフィーまたは平均的な当業者に公知の他の方法によって精製した。あるいは、３０原子のリンカーに代替して、ＳＭＣＣを使用してもよい。ＳＭＣＣを用いたフィコエリトリン−Ｃｙ５の反応によってフィコエリトリン−Ｃｙ５タンデムを誘導体化することができ、次いでカラムクロマトグラフィーまたは平均的な当業者に公知の他の精製方法を用いて精製する。
あるいは、フィコエリトリン−Ｃｙ５−抗−ＣＤ８コンジュゲートを、Ｄａｋｏ（Ｃｏｐｅｎｈａｇｅｎ，Ｄｅｎｍａｒｋ）、Ｃｏｕｌｔｅｒ（Ｈｉａｌｅａｈ，Ｆｌｏｒｉｄａ）またはＳｉｇｍａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）から入手してもよい。あるいは、抗−ＣＤ８−ＴｒｉｃｏｌｏｒをＣａｌｔａｇから入手してもよい。
この実施例で使用した他の試薬は、コンジュゲートに付加される０．１％のナトリウムアジドと１．０％のウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）とを含むｐＨ７．０のリン酸塩緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）、及び、溶解誘発用の塩化アンモニウム溶液であった。溶解誘発溶液は以下のごとく調製した。
成分 量（ｇ）
ＮＨ4Ｃｌ         ８．２６
ＫＨＣＯ3         １．０
ＮａＥＤＴＡ      ０．０３７
上記成分を蒸留水（１．０リットル）に溶解し、得られた溶液をＳｉｇｍａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，Ｍｏから市販されているＨＥＰＥＳバッファによってｐＨ７．３に調整した。使用直前に溶解誘発溶液を温度４１℃に加温した。
プロトコル
特異的細胞表面レセプターの直接検出に試薬を使用した。試験に用いた試験管は、５μｇの一次試薬を収容していた。次に、新鮮全血（２００μｌ）を各試験管に導入した。各試験管の中味をゆっくりと回転させ、暗室中、室温で１５分間インキュベートした。インキュベーション後、試験管を３ｍｌの修飾ＰＢＳで一回洗浄した。洗浄した試験管を次に５００×ｇ（重力）で３分間遠心し、これらの試験管から上清を吸引し、細胞ペレットを修飾ＰＢＳに再懸濁させた。
インキュベーション後、試験管を溶解誘発用塩化アンモニウム溶液によって以下のプロトコルに従って処理した。
１．３．０ｍｌの溶解誘発溶液を各試験管に加えた。
２．各試験管の中味を使い捨てピペットで十分に混合した。
３．各試験管の中味を室温で７分間インキュベートした。
４．試験管の中味を２０００ｒｐｍで３分間遠心した。
５．各試験管からほぼ１００μｌの上清を吸引した。
６．試験管の中味を回転させてペレットを再懸濁させた。
７．再懸濁したペレットに０．１％のナトリウムアジドと１．０％のＢＳＡとを含む３．０ｍｌのＰＢＳを添加した。
８．段階４−７を繰り返した。
９．次に、０．１％のナトリウムアジドと１．０％のＢＳＡとを含む０．５ｍｌのＰＢＳを再懸濁ペレットに添加した。ＰＢＳはまた、ｐＨ７．５に調整した１０ｍＭ（６０ｍｇ／ｍｌ）のペントサンポリスルフェート（Ｓｉｇｍａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｐ８７２５））を含んでいた。
各試験管の中味を、Ｂｅｃｔｏｎ−Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ  Ｉｎｃ．から入手し得るＦａｃｓｃａｎ  ＩＩ蛍光活性化セルソーターを用いて分析した。前・後方散乱パラメーター（ｆｏｒｗａｒｄ  ｖｅｒｓｅ  ｓｉｄｅ  ｓｃａｔｔｅｒ  ｐａｒａｍｔｅｒｓ）に基づいてリンパ球、単球及び顆粒球の観察に最適になるように器具を調整した。“Ｑｕｉｃｋ  Ｃａｌ”ビーズ（Ｆｌｏｗ  Ｃｙｔｏｍｅｔｒｙ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｄｕｒｈａｍ，Ｎ．Ｃ．より入手可能）を付属ソフトウェアプログラムの指示通りに用いて標準校正曲線を作成した。３つの光散乱ゲートを使用して各試験管毎にヒストグラムの蛍光性イベントのパーセントを測定した。
結果
これらの実験の結果、即ち、抗−ＣＤ８／フィコエリトリン及び実施例ＩＸの抗−ＣＤ８−ピリジニウムアニリンモノエンコンジュゲートの結果を図１０、図１１及び図１２に示し、抗−ＣＤ８／フィコエリトリン−シアニン及び実施例Ｘの抗−ＣＤ８−ピリジニウムアニリンジエンコンジュゲートの結果を図１３に示す。本発明のコンジュゲートは、標識及び非標識のリンパ球を適正に分離し、この分離結果は市販のコンジュゲートの結果と同等であった。
本発明の範囲及び要旨を逸脱することなく本発明の種々の修正及び変更が当業者に明らかであろう。従って、本発明が記載の実施態様に限定されると解釈すべきでないことは理解されよう。
【図１】
0004255514.tif 000036
【図２】
0004255514.tif 000037
【図３】
0004255514.tif 000038
【図４】
0004255514.tif 000039
【図５】
0004255514.tif 000040
【図６】
0004255514.tif 000041
【図７】
0004255514.tif 000042
【図８】
0004255514.tif 000043
【図９Ａ】
0004255514.tif 000044
【図９Ｂ】
0004255514.tif 000045
【図１０Ａ】
0004255514.tif 000046
【図１０Ｂ】
0004255514.tif 000047
【図１１Ａ】
0004255514.tif 000048
【図１１Ｂ】
0004255514.tif 000049
【図１２Ａ】
0004255514.tif 000050
【図１２Ｂ】
0004255514.tif 000051
【図１３Ａ】
0004255514.tif 000052
【図１３Ｂ】
0004255514.tif 000053
【図１４】
0004255514.tif 000054