JP4854503B2 - 安定型ヘモグロビンA1cの測定方法 - Google Patents
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Description
従来、HbA1cの測定方法としては、HPLC法、免疫法、電気泳動法等が用いられている。このうち、臨床検査分野で多く用いられているHPLC法では、1試料当たり1〜2分での測定が可能であり、また、同時再現性試験のCV値が1.0%程度の測定精度が実現されている。糖尿病患者の血糖管理状態を把握するための測定方法としては、このレベルの性能が必要とされている。
電気泳動法によるHb類の測定は、通常とは異なるアミノ酸配列を有する異常Hb類の分離方法として古くから用いられているが、HbA1cの分離は非常に困難であり、ゲル電気泳動の手法では30分以上の時間が必要であった。このように電気泳動法は、臨床検査分野に応用した場合、測定時間及び測定精度の点で問題があるため、これまでは糖尿病診断への応用はほとんど行われていなかった。
しかしながら、特許文献1に開示された方法を用いた場合、測定時間が長いという問題点は解消されず、加えて、使用する緩衝液のpHが9〜12と高く、Hbが変性してしまう可能性があることから、この方法を臨床検査に適用することは困難であった。
以下に本発明を詳述する。
本発明のヘモグロビン類の測定方法では、緩衝液がカオトロピック化合物を含有する。そして、ヘモグロビン類を測定する際には、キャピラリー14の一方より試料を注入して、高圧電源15から所定の電圧を印加することにより、キャピラリー14内を移動する目的成分を検出器16によって測定する。
上記泳動路の内面とは、具体的には、例えば、キャピラリー電気泳動法の場合は、キャピラリーの泳動路内面のことをいい、マイクロチップ型電気泳動法の場合は、マイクロチップ型電気泳動装置におけるマイクロチップ溝の泳動路内面のことをいう。
上記泳動路は、内部に充填剤粒子等の固形物質を有していてもよい。
上記イオン性ポリマーは、イオン性の種類により、アニオン性ポリマーと、カチオン性ポリマーとに大別される。
上記アニオン性ポリマーとしては特に限定されず、例えば、アニオン性基含有多糖類、アニオン性基含有有機合成高分子等が挙げられる。
上記アニオン性の官能基としては、特に限定されず、例えば、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基等が挙げられる。
上記カチオン性ポリマーとしては特に限定されず、例えば、アミノ化多糖類、アミノ基含有有機合成高分子等が挙げられる。
上記カチオン性の官能基としては、特に限定されず、例えば、1〜4級のアミノ基等が挙げられる。
上記イオン性ポリマー溶液の濃度としては、好ましい下限が0.01%、好ましい上限が20%である。0.01%未満であると、固定化が不充分となることがある。20%を超えると、上記イオン性ポリマーからなる層を均一に形成することができず、ヘモグロビン類の測定途中に剥離し、再現性低下の原因となることがある。
上記緩衝液は、電気泳動時に上記泳動路の内部に満たされる緩衝液、電気泳動時に上記泳動路の両端に設置される陽極槽及び陰極槽に満たされる緩衝液、上記泳動路の内部を洗浄する緩衝液、試料を溶解希釈する溶血希釈液等に用いられる。
本発明のヘモグロビン類の測定方法では、これら全ての緩衝液がカオトロピック化合物を含有するものであってもよく、一部の緩衝液のみがカオトロピック化合物を含有するものであってもよい。
上記緩衝液には、界面活性剤、各種ポリマー、親水性の低分子化合物等、一般的に用いられる添加剤を適宜添加してもよい。
上記アニオン性基を有する水溶性ポリマーは、分子中に、上記アニオン性基を複数有していてもよく、異なる種類の上記アニオン性基を有していてもよい。
具体的には例えば、(メタ)アクリル酸、2−(メタ)アクリロイロキシエチルコハク酸等のカルボキシル基を有するモノマーを重合して得られるアクリル系ポリマー、((メタ)アクリロイルオキシエチル)アシッドホスフェート、(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)アシッドホスフェート、(3−(メタ)アクリロイルオキシプロピル)アシッドホスフェート等のリン酸基を有するモノマーを重合して得られるアクリル系ポリマー、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アクリルアミドプロパンスルホン酸、スルホプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルオキシナフタレンスルホン酸等のスルホン酸基を有するモノマーを重合して得られるアクリル系ポリマー等が挙げられる。
上記アニオン性基を有しない(メタ)アクリルモノマーとしては、上記アニオン性基を有する(メタ)アクリルモノマーと共重合が可能な(メタ)アクリルモノマーであれば特に限定されないが、例えば、非イオン性の親水性である(メタ)アクリル酸エステル類であることが好ましい。具体的には、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート;グリシジル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等が挙げられる。
(1)泳動路のコーティング
イオン性ポリマーであるデキストラン硫酸(和光純薬社製)を0.2重量%含有する水溶液を調製した。次いで、フューズドシリカ製キャピラリー(GLサイエンス社製:内径25μm×全長30cm)に、0.2N−NaOH、イオン交換水、0.5N−HClをこの順で通液してキャピラリー内を洗浄した後、得られたデキストラン硫酸水溶液を20分間通液した。その後、空気をキャピラリー内に注入してデキストラン硫酸水溶液を追い出した後、40℃の乾燥機内で12時間乾燥させた。その後、再びデキストラン硫酸水溶液を注入し、空気の注入及び乾燥を5回繰り返すことによって、キャピラリー内面をコーティングした。
得られたデキストラン硫酸固定化キャピラリーを、キャピラリー電気泳動装置(Beckman Coulter社製 PAC/E MDQ)にセットした。
カオトロピック化合物として尿素(和光純薬社製)5.0重量%、アニオン性基を有する水溶性ポリマーとしてデキストラン硫酸2.0重量%を含むクエン酸緩衝液(pH4.8)を調製した。
試料としては、健常人血よりヘパリン採血した血液を用い、該健常人全血70μLに0.05%のTriton X−100(界面活性剤:和光純薬社製)を含むクエン酸緩衝液(pH6.0)200μLを添加して溶血希釈したものを用いた。
キャピラリーの一方より試料を注入し、キャピラリーの両端の緩衝液に20kVの電圧をかけて電気泳動を行い、415nmの可視光における吸光度変化を測定することにより、ヒト血液中の安定型HbA1cのキャピラリー電気泳動法による測定を行った。
図2は、実施例1において、健常人血の測定によって得られたエレクトロフェログラムである。図2中、ピーク1は安定型HbA1c、ピーク2はHbA0を示す。なお、実施例1では、約1.5分の電気泳動時間で、安定型HbA1cの分離を行うことができた。
健常人血の測定で用いた健常人全血に、グルコースを2500mg/dLとなるように添加し、修飾Hbの一種である不安定型HbA1cを多量に含む試料を人為的に調製した。キャピラリーの一方から試料を注入し、キャピラリーの両端の緩衝液に20kVの電圧をかけて電気泳動を行い、415nmの可視光における吸光度変化を測定することにより、ヒト血液中の安定型HbA1cのキャピラリー電気泳動法による測定を行った。
図3は、実施例1において、修飾Hbを含む試料の測定によって得られたエレクトロフェログラムである。
図3中、ピーク1は安定型HbA1c、ピーク2はHbA0、ピーク3は修飾Hb(不安定型HbA1c)を示す。図3に示すように、安定型HbA1cと修飾Hbである不安定型HbA1cとが良好に分離された。
イオン性ポリマーであるキトサン(キトサン−100:和光純薬社製)の0.5重量%の0.5N塩酸溶液を用いた以外は、実施例1と同様の方法によって、キャピラリー内面をコーティングして、電気泳動装置を得た。
緩衝液として、カオトロピック化合物として硝酸ナトリウム1.0重量%、アニオン性基を有する水溶性ポリマーとしてコンドロイチン硫酸2.0%重量を含むリンゴ酸緩衝液(pH4.8)を調製した。
得られた電気泳動装置と、緩衝液とを用いた以外は、実施例1と同様の方法によって、健常人血の測定及び修飾Hbを含む試料の測定を行った。健常人血の測定では、図2と同様のエレクトロフェログラムが得られた。修飾Hbを含む試料の測定では、図3と同様のエレクトロフェログラムが得られた。
イオン性ポリマーであるポリブレン(和光純薬社製)の0.5重量%水溶液を用いた以外は、実施例1と同様の方法によって、キャピラリー内面をコーティングして、電気泳動装置を得た。
アニオン性基を有するアクリル系モノマーとして、アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(和光純薬社製)3.0g、及び、アニオン性基を有しないアクリル系モノマーとしてヒドロキシエチルメタクリレート(和光純薬社製)2.0gを50mLのイオン交換水に溶解して、溶液を得た。得られた溶液に過硫酸カリウム0.05gを添加し、窒素雰囲気下で攪拌しながら80℃に昇温して重合した。10時間重合後、内容物の全量を透析チューブ(三光純薬社製:UC C65−50)に移し、イオン交換水中にて12時間透析を行い、アクリル系のアニオン性基を有する水溶性ポリマーを得た。
カオトロピック化合物として過塩素酸ナトリウム1.0重量%、上述のアニオン性基を有する水溶性ポリマー2.0重量%を含むリンゴ酸緩衝液(pH4.7)を調製した。
得られた電気泳動装置と、緩衝液とを用いた以外は、実施例1と同様の方法によって、健常人血の測定及び修飾Hbを含む試料の測定を行った。健常人血の測定では、図2と同様のエレクトロフェログラムが得られた。修飾Hbを含む試料の測定では、図3と同様のエレクトロフェログラムが得られた。
ポリジメチルシロキサン製マイクロチップ(50mm×75mm×3mm)にクロス十字型の泳動路を作製し、該泳動路の両端に緩衝液槽を設置した。
イオン性ポリマーであるキトサン(0.5重量%の0.5N塩酸溶液)を用いた以外は、実施例1と同様の方法によって、泳動路のコーティングを行った。
カオトロピック化合物として尿素5.0重量%、アニオン性基を有する水溶性ポリマーとしてコンドロイチン硫酸2.0重量を含むリンゴ酸緩衝液(pH4.8)を用いて1000Vにて、マイクロチップ電気泳動法を行った以外は、実施例1と同様の方法によって、健常人血の測定及び修飾Hbを含む試料の測定を行った。
図4は、実施例3において、健常人血の測定によって得られたエレクトロフェログラムである。図4中、ピーク1は安定型HbA1c、ピーク2はHbA0を示す。図5は、実施例3において、修飾Hbを含む試料の測定によって得られたエレクトロフェログラムを示す模式図である。図5中、ピーク1は安定型HbA1c、ピーク2はHbA0、ピーク3は修飾Hb(不安定型HbA1c)を示す。図5に示すように、安定型HbA1cと修飾Hbである不安定型HbA1cとが良好に分離された。
なお、実施例4では、約60秒の電気泳動時間で、安定型HbA1cの分離を行うことができた。
フューズドシリカ製キャピラリー(GLサイエンス社製:内径25μm×全長30cm)を0.2N−NaOH、イオン交換水、0.5N−HClの順で通液することによってキャピラリー内を洗浄した後、BSA(イオン性ポリマー:牛血清アルブミン:和光純薬社製)の0.5%重量を含むリンゴ酸緩衝液(pH4.7)を1分間通液することによって、キャピラリー内面をコーティングした。
次に、0.2重量%のコンドロイチン硫酸(和光純薬社製:アニオン性基を有する水溶性ポリマー)を含有するリンゴ酸緩衝液(pH4.7)をキャピラリーの両端にセットし、キャピラリー内に満たした以外は、実施例1と同様の方法によって、健常人血の測定及び修飾Hbを含む試料の測定を行った。
図6は、比較例1において、修飾Hbを含む試料の測定によって得られたエレクトロフェログラムである。
図6中、ピーク1は安定型HbA1c、ピーク2はHbA0、ピーク3は修飾Hb(不安定型HbA1c)を示す。図6に示すように、得られたエレクトロフェログラムにおいて、安定型HbA1cを示すピーク1と修飾Hbを示すピーク3とが重なっている。
カオトロピック化合物を用いなかったこと以外は、実施例4と同様の方法によって、健常人血の測定及び修飾Hbを含む試料の測定を行った。
図7は、比較例2において、修飾Hbを含む試料の測定によって得られたエレクトロフェログラムである。
図7中、ピーク1は安定型HbA1c、ピーク2はHbA0、ピーク3は修飾Hb(不安定型HbA1c)を示す。図7に示すように、得られたエレクトロフェログラムにおいて、安定型HbA1cを示すピーク1と修飾Hbを示すピーク3とが重なってはいないが、分離は不充分となっていた。
(1)修飾Hbの分離性能試験
実施例1〜4及び比較例1、2の測定条件について、健常人血試料と、該健常人血試料と同一の健常人血を元に調製した修飾Hb含有試料、すなわち、実施例1(4)修飾Hbを含む試料の測定において調製した健常人血にグルコースを2000mg/dLとなるように添加して得られた不安定型HbA1c含有試料と、更に、他の修飾Hb含有試料、すなわち、健常人血にアセトアルデヒドを50mg/dLとなるように添加して得られたアセチル化Hb含有試料と、シアン酸ナトリウムを50mg/dLとなるように添加して得られたカルバミル化Hb含有試料とを調製し、各試料における安定型HbA1c値を求めた。
なお、各試料の安定型HbA1c値は、全ヘモグロビンピークの面積に対する安定型HbA1cピークの面積の比率(%)を求めることにより算出した。
得られた各修飾Hb含有試料の安定型HbA1c値から、得られた健常人血試料の安定型HbA1c値を差し引いた値を求めた。
結果を表1に示した。
一方、比較例1の測定条件では、修飾Hb類と安定型HbA1cの分離ができなかったため、安定型HbA1c値を算出することはできなかった。また、比較例2の測定条件では、修飾Hb類と安定型HbA1cの分離が不充分なため、安定型HbA1c値が大きく変動し、正確な測定ができないことがわかった。
実施例1〜4及び比較例2の測定条件を用いて、健常人血試料の同一試料を10回連続して得られた安定型HbA1c値のCV値を算出した。
なお、CV値は(標準偏差/平均値)を算出することにより求めた。
結果を表2に示した。
実施例1〜4及び比較例2の測定条件を用いて、健常人血試料の同一試料を100回連続して測定して得られた安定型HbA1c値の最大値と最小値との差(R値)を算出した。
結果を表2に示した。
一方、比較例2については、同時再現性試験におけるCV値が3%以上と大きく、また、耐久性試験時のバラツキ幅も最大0.5%程度であり、糖尿病患者のHbA1c値を管理する上で全く不充分な値となっていた。
12 陽極槽
13 陰極槽
14 キャピラリー
15 高圧電源
16 検出器
17 電極
18 電極
1 安定型HbA1cのピーク
2 HbA0のピーク
3 修飾Hb(不安定型HbA1c)のピーク
Claims (4)
- キャピラリー電気泳動法又はマイクロチップ電気泳動法を用いて安定型ヘモグロビンA1cを測定する方法であって、内面がイオン性ポリマーでコーティングされている泳動路と、電気泳動時に前記泳動路の内部に満たされる、カオトロピック化合物を含有する緩衝液を用いることを特徴とする安定型ヘモグロビンA1cの測定方法。
- 緩衝液は、更にアニオン性基を有する水溶性ポリマーを含有することを特徴とする請求項1記載の安定型ヘモグロビンA1cの測定方法。
- イオン性ポリマーの泳動路内面へのコーティング法が、固定化コーティング法であることを特徴とする請求項1又は2記載の安定型ヘモグロビンA1cの測定方法。
- 水溶性ポリマーが有するアニオン性基が、スルホン酸基であることを特徴とする請求項2又は3記載の安定型ヘモグロビンA1cの測定方法。
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