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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Novel non-enzymatic chemiluminescent immunoassay for HCV core antigen using quinone as signaling tag

Research Project

Project/Area Number 18F18405
Research InstitutionNagasaki University

Principal Investigator

黒田 直敬  長崎大学, 医歯薬学総合研究科(薬学系), 教授 (50234612)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) ELMAGHRABEY MAHMOUD  長崎大学, 医歯薬学総合研究科(薬学系), 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2018-10-12 – 2021-03-31
Keywords非酵素的化学発光イムノアッセイ / キノン / 酸化還元サイクル / シグナル増幅
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、化学発光イムノアッセイにおける検出手段として一般的な酵素標識法に代わる新たな手段として、キノンをシグナル発生タグとして用いる非酵素的超高感度化学発光法を開発し、化学発光イムノアッセイへの応用することにある。今年度は、アビジン-ビオチンシステムを利用して抗体へのキノン標識を可能とする試薬として、biotin-1,4-naphthoquinone、biotin-1,2-naphthoquinone 及び biotin-(lys-1,2-naphthoquinone)8 の 3 種類の化合物を合成した。Biotin-1,4-naphthoquinone 及び biotin-1,2-naphthoquinone はルミノール及び還元剤ジチオスレイトール (DTT) との混合により長時間持続する強い化学発光を与えることが確認された。また、これらの化合物は化学発光イムノアッセイで一般的に用いられるビオチン化西洋ワサビペルオキシダーゼと比較して優れた安定性を有していることが明らかとなった。さらには、biotin-1,4-naphthoquinone 及び biotin-1,2-naphthoquinone をアビジンやビオチン化抗体の標識に利用できることも確認した。また、biotin-1,2-naphthoquinone は biotin-1,4-naphthoquinone よりも 10 倍程度高感度に検出できるという結果であった。3つめの試薬である biotin-(lys-1,2-naphthoquinone)8 は、ポリリジンを介することで1つのビオチンに対して8つのキノン部位を結合させた試薬であり、biotin-1,2-naphthoquinone よりも化学発光強度を大幅に向上できることが確認された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本研究で開発した biotin-1,4-naphthoquinone は従来の化学発光イムノアッセイでも広く用いられているビオチン化西洋ワサビペルオキシダーゼよりも優れた感度、発光特性及び安定性を有していることが確認され、実際にアビジンやビオチン化抗体の標識に利用できることも確認できた。この成果は、分析化学分野で高い評価を受けている学術雑誌へと掲載された(DOI of 10.1016/j.bios.2020.112215)。続いて開発した biotin-1,2-naphthoquinone は biotin-1,4-naphthoquinone よりもおよそ 10 倍高感度に検出可能であった。最終的には biotin-1,2-naphthoquinone を食物アレルゲンであるβカゼインのイムノアッセイへと応用することができ、その感度や安定性は ELISA よりも優れていることを確認した。我々は、本研究で開発したビオチン化キノンを用いるイムノアッセイを chemiluminescent quinone immunoassay (CLQIA) と名付けた。

Strategy for Future Research Activity

3つめの試薬として合成した biotin-(lys-1,2-naphthoquinone)8 について、その最適な化学発光反応条件及び化学発光特性を調査することにより、さらに高感度な CLQIA の構築を目指す。さらに、CLQIA に適した新規化学発光試薬として、ルミノール誘導体である N-(4-aminobutyl)-N-ethylisoluminol (ABEI) と還元剤 α-リポ酸(lipoic acid, LA)を直接結合させた化合物 ABEI-LA を開発し、これを用いることでもさらに効率の良い CLQIA の開発を検討する。されには、本法の原理を発展させた B/F 分離が不要なホモジニアスイムノアッセイの開発についても検討を行う。

  • Research Products

    (13 results)

All 2019 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Mansoura University(エジプト)

    • Country Name
      EGYPT
    • Counterpart Institution
      Mansoura University
  • [Journal Article] Detection of hydrogen sulfide in water samples with 2-(4-hydroxyphenyl)-4,5-di(2-pyridyl)imidazole-copper(II) complex using environmentally green microplate fluorescence assay method2019

    • Author(s)
      El-Maghrabey Mahmoud H.、Watanabe Riho、Kishikawa Naoya、Kuroda Naotaka
    • Journal Title

      Analytica Chimica Acta

      Volume: 1057 Pages: 123-131

    • DOI

      10.1016/j.aca.2019.01.006

    • Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Chromatographic methods and sample pretreatment techniques for aldehydes determination in biological, food, and environmental samples2019

    • Author(s)
      Kishikawa Naoya、El-Maghrabey Mahmoud、Kuroda Naotaka
    • Journal Title

      Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis

      Volume: 175 Pages: 112782

    • DOI

      10.1016/j.jpba.2018.05.012

    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] イミダゾール誘導体の生成に基づくα-アミノ酸に選択的な蛍光誘導体化2019

    • Author(s)
      岸川直哉、出口華菜子、Mahmoud Hamed El-Maghrabey、黒田直敬
    • Organizer
      第79回分析化学討論会
  • [Presentation] ターピリジンへの変換に基づくベンズアルデヒドの蛍光定量法の開発とsemicarbazide-sensitive amine oxidase 活性測定への応用2019

    • Author(s)
      岸川直哉、Mahmoud Hamed El-Maghrabey、中谷太郎、黒田直敬
    • Organizer
      第32回バイオメディカル分析科学シンポジウム (BMAS2019)
  • [Presentation] キノンをシグナル発生タグとして用いる化学発光免疫測定法の開発2019

    • Author(s)
      佐藤雄大、岸川直哉、Mahmoud H.El-Maghrabey、黒田直敬
    • Organizer
      第17回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム (PPF2019)
  • [Presentation] 14N/15N-酢酸アンモニウムを質量タグとして用いるα-ジカルボニル化合物の安定同位体誘導体 LC-MS/MS 定量法2019

    • Author(s)
      寶徳亮太、Mahmoud H.El-Maghrabey、岸川直哉、黒田直敬
    • Organizer
      第17回次世代を担う若手のためのフィジカル・ファーマフォーラム (PPF2019)
  • [Presentation] イミダゾール生成反応に基づく脂質過酸化アルデヒドの誘導体化LC-MS/MS定量法の開発2019

    • Author(s)
      岸川直哉、Mahmoud H.El-Maghrabey、黒田直敬
    • Organizer
      第44回日本医用マススペクトル学会年会
    • Invited
  • [Presentation] 2,2’-ビイミダゾールへの変換に基づくグリオキサールの蛍光マイクロプレートアッセイの開発2019

    • Author(s)
      山道 彩 、Mahmoud Hamed El-Maghrabey、岸川直哉 、黒田直敬
    • Organizer
      第36回日本薬学会九州支部大会
  • [Presentation] A non-enzymatic approach for immunoassay based on using quinones as chemiluminescence signal generators2019

    • Author(s)
      Mahmoud El -Maghrabey、Yudai Sato、Naoya Kishikawa、Naotaka Kuroda
    • Organizer
      第36回日本薬学会九州支部大会
  • [Presentation] 2,4-ジニトロフェニルヒドラジンによる誘導体化と紫外線照射反応を組み合わせたアルデヒドのHPLC-化学発光定量法の開発2019

    • Author(s)
      鈴木 朝、Mahmoud Hamed El-Maghrabey、岸川直哉、黒田直敬
    • Organizer
      第36回日本薬学会九州支部大会
  • [Presentation] 9,10-フェナンスレンキノン及び酢酸アンモニウムを用いるα-アミノ酸に選択的な新規発蛍光誘導体化反応2019

    • Author(s)
      長坂東奈、出口華菜子、Mahmoud Hamed El-Maghrabey、岸川直哉、黒田直敬
    • Organizer
      第36回日本薬学会九州支部大会
  • [Remarks] 長崎大学生命医科学域(薬学系)薬品分析化学研究室

    • URL

      http://www.ph.nagasaki-u.ac.jp/lab/analysis/index-j.html

URL: 

Published: 2021-01-27  

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