专利名称：稳定碱性磷酸酶或其标记物的试剂和方法
技术领域：
本发明涉及酶稳定剂。具体地讲，本发明涉及碱性磷酸酶或其标记物的稳定剂，采 用所述稳定剂稳定碱性磷酸酶或其标记物的方法，包含所述稳定剂和碱性磷酸酶或其标记 物的试剂。
背景技术：
碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,AP)是一种广泛存在于动物、植物、微生物等 中的酶。经常使用的碱性磷酸酶从小牛肠粘膜和大肠杆菌中提炼，由多个同功酶组成。在 适宜的缓冲液中，碱性磷酸酶可以催化水解硝基苯磷酸盐(PNP)、β-甘油磷酸钠、磷酸萘 酯、3-(2-螺旋金刚烷)-4-甲氧基-4-(3-磷氧酰)-苯基-1，2-二氧环乙烷(AMPPD)等含 磷酸根基团的显色底物和化学发光底物。鉴于此，碱性磷酸酶作为一种标记酶，广泛应用于 临床免疫的定量诊断中。碱性磷酸酶的标记物溶液是体外诊断试剂盒的组分之一，碱性磷酸酶的酶活稳定 性成为试剂盒质量性能的重要影响因素。同其他生物酶一样，碱性磷酸酶半衰期短、易失 活。酸、碱、盐离子、温度条件的变化都会改变甚至使酶完全失去活性。碱性磷酸酶在溶液 中的长期稳定保存技术是体外诊断试剂盒产品的关键技术。提高酶稳定性技术包括化学修饰技术和添加剂技术。交联酶结晶技术(Curr Opin Biotechnol, 10 :331-335,1999)和酶的多聚体共价 结合技术(Bioconjugate Chem,9 =390-398,1998)是现有两种通过化学修饰提高酶活的技 术。Bieniarz等(Bioconjugate Chem,9 :399-402,1998)将蛋白质、多聚体和碱性磷酸酶 化合，将碱性磷酸酶分别在37°C和45°C保存后测定剩余酶活，发现修饰后的碱性磷酸酶活 性有所增加。然而，化学修饰法改性碱性磷酸酶过程繁杂不易控制，对于诊断试剂产品来说 并不是一个好的选择。中国专利CN100353166C公开了一种可用于酶标记物作为示踪剂的免疫检测产品 中，以延长酶标记物溶液保存期的酶标记物稳定剂。所述稳定剂由蛋白、血红蛋白、抗自由 基物质以及缓冲液组成。该专利主要运用于易受氧化物质影响的过氧化物酶的保存，未涉 及碱性磷酸酶的稳定保存。中国专利CN1522^8A公开了一种向碱性磷酸酶溶液中加入选自半乳糖、乳糖和 果糖的糖和白蛋白或葡聚糖，并对混合物进行冷冻干燥处理提高人源碱性磷酸酶稳定性的 方法。该专利也未涉及溶液中碱性磷酸酶的稳定保存。中国专利CN1986785A公开了一种由牛血清白蛋白、EGTA、1，2_ 二硫代苏糖醇、葡 萄糖酸钾、氯化钠、Pr0Clin3(K)、醋酸镁等组成的酶复合稳定剂。该稳定剂对乳酸脱氢酶、肌 氨酸氧化酶、脲酶、肌酐酶、肌酸水解酶、过氧化氢酶、胆固醇氧化酶、胆固醇酯酶、过氧化物 酶具有稳定效果。同样，该专利也未涉及溶液中碱性磷酸酶的稳定保存。由此可见，本领域仍需要寻求一种能够稳定碱性磷酸酶或其标记物的试剂。
发明内容
本发明公开一方面涉及一种碱性磷酸酶或其标记物的稳定剂，所述稳定剂包括(1)蛋白；(2)选自镁离子和含钙离子的一种或两种激活剂；(3)锌离子；以及(4)钠离子。本发明另一方面涉及一种制备所述碱性磷酸酶或其标记物的稳定剂的方法，所述 方法包括将本发明所公开的稳定剂中各组分溶解在水中，并任选在溶解后干燥成粉末而制 得相应的稳定剂。本发明还一方面涉及一种稳定碱性磷酸酶或其标记物的方法，所述方法包括将本 发明所公开的稳定剂与碱性磷酸酶或其标记物混合溶解成溶液。本发明再一方面涉及一种碱性磷酸酶或其标记物试剂，所述试剂含有本发明所公 开的稳定剂和碱性磷酸酶或其标记物。本发明再一方面涉及一种碱性磷酸酶或其标记物试剂的制备方法，所述方法包括 将本发明所公开的稳定剂和碱性磷酸酶或其标记物溶解混合在水中，并任选在溶解后干燥 成粉末。本发明还再一方面涉及一种试剂盒，所述试剂盒含有本发明所公开的稳定剂和碱 性磷酸酶或其标记物。本发明所公开的稳定剂可以长期稳定保存碱性磷酸酶或其标记物，延长碱性磷酸 酶或其标记物溶液的保存期。对比普通碱性磷酸酶保护剂，使用本发明介绍的碱性磷酸酶 稳定剂，37°C加速破坏进行两周，碱性磷酸酶酶活基本无损失。本发明可广泛应用于以碱性 磷酸酶标记物为示踪剂的免疫检测产品中，提高该类产品的稳定性和产品质量，如酶保护 剂产品、酶联免疫诊断试剂盒产品和化学发光免疫诊断试剂盒产品等；可广泛应用于临床 诊断、科学研究、环境卫生检测、法医鉴定等领域。
具体实施例方式除另有说明外，否则本文中使用的术语“可溶性盐”是指在水中可溶解的盐，包括 但不限于卤化物、硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐等。碱性磷酸酶的标记物溶液是体外诊断试剂盒的组分之一。但是，众所周知，同其他 生物酶一样，碱性磷酸酶半衰期短、易失活。酸、碱、盐离子、温度条件的变化都会改变甚至 使酶完全失去活性。碱性磷酸酶的酶活稳定性成为试剂盒质量性能的重要影响因素。碱性 磷酸酶在溶液中的长期稳定保存技术是体外诊断试剂盒产品的关键技术。因此，本发明公开一方面提供了一种碱性磷酸酶或其标记物的稳定剂，所述稳定 剂包括(1)蛋白；(2)选自镁离子和含钙离子的一种或两种激活剂；⑶锌离子；以及(4)钠离子。酶试剂中通常含有一定量的蛋白作为保护剂，工业上最常用的就是白蛋白，其主CN 102115737 A
说明书
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用作用是优先吸附，从而防止溶液中碱性磷酸酶因吸附而变性，也可以防止碱性磷酸酶分 子之间因相互作用而导致的聚合变性。本领域技术人员能够理解，其他的蛋白只要能起到 优先吸附的作用，都对碱性磷酸酶有保护效果。除白蛋白之外，可用于本发明公开的保护剂 中的蛋白还可以包括酪蛋白、明胶、黄原胶等。碱性磷酸酶为一种二聚体蛋白，是一种含锌的金属酶。每分子酶至少含2个Si原 子。酶上包含3种类型的金属结合位点，即所谓的催化结合位点(A)、结构结合位点(B)和 调节结合位点(C)。其中两个A结合位点的结合则只会导致一个亚单位的磷酸化，即负协作 亚单位之间发生相互作用。虽然不希望受理论的约束，但是认为加入例如Mg2+或Ca2+等金属离子结合B和C 位点时，可消除上述负协作亚单位之间的相互作用，使得2个亚单位都被磷酸化。每个亚单 位Si2+结合于3个不同的组氨酸残基，其中至少1个位于A位点。本发明公开的稳定剂中所含的作为激活剂的镁离子可来源于含镁离子的可溶性 盐，所述含镁离子的可溶性盐选自硫酸镁、乙酸镁、氯化镁以及其他各种在溶液状态可以解 离出镁离子的盐。本发明公开的稳定剂中所含的作为激活剂的钙离子可来源于含钙离子的 可溶性盐，所述含钙离子的可溶性盐选自乙酸钙、氯化钙以及其他各种在溶液状态可以解 离出钙离子的盐。可用于本发明公开的稳定剂的镁离子和钙离子激活剂用于激活碱性磷酸酶，以提 高碱性磷酸酶催化水解反应的效率。此外，在溶液中存在的镁、钙离子还可能与蛋白形成多 点接触，从而使蛋白的刚性增加，提高了蛋白对温度等的稳定性。通常来说，在使用中，在溶液中存在的镁、钙离子的合适使用浓度为0.001 0. 01mol/Lo当两者共同使用时，镁、钙离子两者浓度之和在此范围内。本发明公开的稳定剂所含的锌离子可来源于含锌离子的可溶性盐。所述含锌离子 的可溶性盐选自硫酸锌、氯化锌以及其他各种在溶液状态可以解离出锌离子的盐。碱性磷酸酶本身是一种含锌离子的金属酶，在本发明公开的稳定剂中包含锌离 子，是为了防止碱性磷酸酶受到螯合剂作用而失去锌。通常来说，所述含锌离子的可溶性盐在溶液中解离出的锌离子的合适使用浓度为 0.01 0. 2mmol/Lo在本发明公开的稳定剂中还包含钠离子。虽然不希望受理论约束，但认为在本发明公开的稳定剂中包含的钠离子可能与碱 性磷酸酶的锌结合中心结合，使碱性磷酸酶处于较低能级，从而使碱性磷酸酶更加稳定，更 易保持活性。通常认为，高盐环境不利于酶活性的稳定。因此，发明人发现，钠离子的使用浓度 为0. 1 3. Omol/L时，对稳定磷酸酶的活性有很大帮助。本发明公开的稳定剂所含的钠离子可来源于含钠离子的可溶性盐。优选用于本发 明公开的稳定剂的含钠离子的可溶性盐为氯化钠。优选氯化钠的使用浓度为8g/L 175g/ L0如本领域所知，溶液中蛋白质失活或者变性的原因可能有例如吸附，蛋白凝聚，热 条件导致二硫健交换，蛋白酶水解，门冬氨酸及谷氨酸脱氨，氨基酸残基消旋，胱氨酸硫基 氧化，色氨酸吲哚氧化等。
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本发明公开的稳定剂还可以任选包含保护剂以消除或减弱上述破坏碱性磷酸酶 活性的因素。可用作本发明稳定剂的保护剂中的多元醇包括但不仅限于甘油、甘露醇、山梨醇、 肌醇、木糖醇等。这些多羟基化合物能与蛋白质分子形成很多氢键，有助于形成溶剂层，还 可以增加溶剂水表面张力而导致碱性磷酸酶优先水化，从而增加碱性磷酸酶分子的稳定 性。另外，在稳定剂中包含甘油可在碱性磷酸酶溶液中形成均勻悬液，使悬浮于其中 的碱性磷酸酶保持活性状态，从而使得碱性磷酸酶构象的平衡转换朝着天然状态移动。可用作本发明公开的保护剂中的多糖包括但不仅限于半乳糖、乳糖、果糖、蔗糖、 海藻糖等。多糖的存在能够干扰碱性磷酸酶的重折叠过程，从而保护碱性磷酸酶。同时，这 些糖类物质的多元醇结构，既可通过氢键与碱性磷酸酶表面分子相联结，也能通过氢键有 效地与外部水分子相联结，使碱性磷酸酶分子稳定。可用作本发明公开的保护剂中的表面活性剂可选自非离子型表面活性剂。非离 子表面活性剂包括但不仅限于失水山梨醇聚氧乙烯醚脂肪酸酯和烷基酚聚氧乙烯醚，例如 失水山梨醇聚氧乙烯醚月桂酸酯类表面活性剂、失水山梨醇聚氧乙烯醚油酸酯类表面活性 剂、辛基酚聚氧乙烯醚类表面活性剂。本发明公开的稳定剂所包含的保护剂中还可包含聚乙二醇(PEG)。该类物质可以 增加溶剂水表面张力而导致碱性磷酸酶优先水化，从而增加碱性磷酸酶分子的稳定性。也 可通过氢键与碱性磷酸酶表面分子相联结，使碱性磷酸酶分子稳定。通常来说，分子量大于 1000的PEG由于具有良好的保湿性，因此优选用于本发明。更优选聚乙二醇6000-20000。可用于本发明稳定剂的各种保护剂可以单独使用，也可以两种以上配合使用。所 述保护剂用量通常为0. 10%重量。本发明公开的稳定剂中还任选含有防腐剂，以有助于试剂的防腐和长期保存。对 于防腐剂的种类没有特殊的要求，市场上常见的防腐剂如PrOclin300、叠氮钠、凯松、庆大 霉素均可用于本发明公开的稳定剂中。这些添加剂的浓度以不影响碱性磷酸酶活性为宜。本发明公开的稳定剂中还可任选包含有缓冲剂，以将试剂的pH维持在7到9左 右。对于缓冲剂的选择没有特殊的要求，常见的缓冲剂包括三羟甲基氨基甲烷(Tris)、三乙 醇胺(TRA)、二乙醇胺(DEA)、2-甲基-2-氨基-1丙醇(AMP)，N-双(2-羟乙基)_2_氨基 乙磺酸(BESN)、(环己胺)-1-丙磺酸(CAPS3)、(环己胺)_1_乙磺酸(CHES2)、2-羟乙基哌 嗪-N-2-乙磺酸(HEPESN)、(N-吗啡啉)乙磺酸(MES2)、3_(N_吗啡代)丙烷磺酸(MOPS)、 哌嗪-N，N-双乙磺酸)(PIPES)、哌嗪-N，N-双(2-羟基乙烷磺酸)(POPSO)、三(羟甲 基)甲基-3-氨基丙烷磺酸(TAPSN)、三(羟甲基)甲基-2-氨基磺酸(TESN)、N-2-羟乙 基哌嗪-N-3丙磺酸(HEPPS)。优选缓冲液pH值维持范围为7. 0 8. 0，缓冲剂的使用量通 常在 10-500mM。本发明公开的稳定剂中还可任选包含有蛋白酶抑制剂，用于防止碱性磷酸酶被蛋 白酶水解破坏。常用抑制剂包括PMSF、P印statin、Leup印tin、Aprotinin等。所述抑制剂 可以常用工作浓度使用。本发明公开的稳定剂可以溶液状态保存，也可以干粉形式保存。本发明另一方面涉及一种制备所述碱性磷酸酶或其标记物稳定剂的方法。可以将本发明所公开的稳定剂中各组分溶解在水中而制得相应的稳定剂，也可以在制成溶液后， 使用例如冻干的方法干燥成粉末而制得相应的稳定剂本发明还一方面公开了一种稳定碱性磷酸酶或其标记物的方法，所述方法包括将 上述本发明公开的稳定剂和碱性磷酸酶溶解在水中配制成溶液的步骤。具体来说，本发明所公开的稳定碱性磷酸酶或其标记物的方法包括将本发明公开 的稳定剂溶解在水中配成溶液，然后加入碱性磷酸酶。本发明所公开的稳定碱性磷酸酶或 其标记物的方法也可以包括将碱性磷酸酶和本发明公开的稳定剂一起溶解在水中配成溶 液。或者，本发明所公开的稳定碱性磷酸酶或其标记物的方法还可以包括先配好碱性磷酸 酶溶液，再加入本发明公开的稳定剂，混合配成溶液。本发明还一方面涉及一种碱性磷酸酶试剂，所述试剂含有本发明公开的稳定剂和 碱性磷酸酶或其标记物。稳定剂和碱性磷酸酶或其标记物可以溶液状态保存，也可以干粉 形式保存。稳定剂与碱性磷酸酶或其标记物可以混合保存，也可以分开保存，临用前混合或 溶解在一起。本发明还再一方面涉及一种制备碱性磷酸酶试剂的方法，所述方法包括将本发明 公开的稳定剂和碱性磷酸酶或其标记物溶解在水中配成溶液，任选再使用例如冻干的方法 干燥成粉末，或者将稳定剂粉末和碱性磷酸酶或其标记物干粉混合，制备碱性磷酸酶试剂。本发明还一方面涉及一种试剂盒，所述试剂盒包含本发明公开的稳定剂和碱性磷 酸酶或其标记物，还任选包含相应的底物和/或包被液等。在本发明公开的稳定剂溶液中添加一定量的碱性磷酸酶或其标记物，随后置于 37°C恒温恒湿箱中加速破坏。通过检测稳定剂中碱性磷酸酶的酶活损失率(100% -活性剩 余比率)判断稳定剂对碱性磷酸酶的稳定效果。结果发现，未添加稳定剂的碱性磷酸酶酶 活损失率是稳定剂中的碱性磷酸酶酶活损失率的7 70倍(见以下实施例数据)。实施例以下所提供的实施例仅用于对本发明作出进一步的举例说明，而无意于对说明书 作出任何限定。除非特别声明，否则本发明实施例中使用的试剂均购自Sigma公司。另外，各实施例中所用的术语“BSA”是指“牛血清白蛋白”。实施例1将碱性磷酸酶加入到以下描述的稳定剂溶液中，配制成终浓度为5ug/mL的酶溶 液，置于37°C恒温恒湿箱中进行加速试验。以酶溶液为样本，利用迈瑞全自动生化分析仪 BS300及配套碱性磷酸酶测定试剂盒，测定溶液中碱性磷酸酶的活性剩余比率(加速试验 后的活性与制备后活性的比率)。按以下配方配制溶液
BSA1% (g/100ml)
MgCl2
Proclin 300 Tris
用盐酸调节PH值
ImM
0. 05% (g/100ml) 50mM
pH 为 7· 5
由表1结果可知，在本例稳定剂中，碱性磷酸酶经过加速，一周后酶活剩余沈％，
损失了近70%,
表1碱性磷酸酶活性剩余比率
力口速天数第1天第2天第7天第8天活性剩余比率75%65%33%26%实施例2
将碱性磷酸酶加入到以下描述的稳定剂溶液中，配制成终浓度为5ug/mL的酶溶 液，置于37°C恒温恒湿箱中进行加速试验。以酶溶液为样本，利用迈瑞全自动生化分析仪 BS300及配套碱性磷酸酶测定试剂盒，测定溶液中碱性磷酸酶的活性剩余比率(加速试验 后的活性与制备后活性的比率)。
按以下配方配制溶液
BSA1% (g/100ml)
ZnCl2,0. ImM
NaCl8g/L
MgCl2ImM
Proclin 300 0. 05% (g/100ml)
Tris50mM
用盐酸调节PH值
由表2结果可知，在本例稳定剂中，碱性磷酸酶经过加速，二周后酶活损失为 表2碱性磷酸酶活性剩余比率
15%。实施例3将碱性磷酸酶加入到以下描述的稳定剂溶液中，配制成终浓度为5ug/mL的酶溶 液，置于37°C恒温恒湿箱中进行加速试验。以酶溶液为样本，利用迈瑞全自动生化分析仪 BS300及配套碱性磷酸酶测定试剂盒，测定溶液中碱性磷酸酶的活性剩余比率(加速试验 后的活性与制备后活性的比率)。
加速天数第8天第9天第11天第14天活性剩余比率86%86%83%85%按以下配方配制箱 液
BSA1% (g/100ml)
ZnCl2,0. ImM
NaCl100g/L
酪蛋白1% (g/100ml)
明胶1% (g/100ml)
MgCl2ImM
Proclin 3000. 05% (g/lOOml)
Tris50mM
用盐酸调节PH值pH 为 7. 5
8由表3结果可知，在本例稳定剂中，碱性磷酸酶经过加速，二周后酶活损失为 10%。表3碱性磷酸酶活性剩余比率
权利要求
1.一种碱性磷酸酶或其标记物的稳定剂，所述稳定剂包括(1)蛋白；(2)选自镁离子和含钙离子的一种或两种激活剂；(3)锌离子；以及(4)钠离子。
2.权利要求1的稳定剂，其中所述蛋白选自白蛋白、酪蛋白、明胶和黄原胶中的至少一种。
3.权利要求1至2中任一项的稳定剂，所述稳定剂还含有选自多元醇、多糖、表面活性 剂和聚乙二醇中的一种或多种的保护剂。
4.权利要求3的稳定剂，其中所述多元醇选自甘油、甘露醇、山梨醇、肌醇和木糖醇中 的至少一种。
5.权利要求3-4中任一项的稳定剂，其中所述多糖选自半乳糖、乳糖、果糖、蔗糖、海藻 糖中的至少一种。
6.权利要求3-5中任一项的稳定剂，其中所述表面活性剂选自非离子表面活性剂，优 选失水山梨醇聚氧乙烯醚脂肪酸酯和烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。
7.权利要求6的稳定剂，其中所述失水山梨醇聚氧乙烯醚脂肪酸酯选自失水山梨醇聚 氧乙烯醚月桂酸酯或失水山梨醇聚氧乙烯醚油酸酯。
8.权利要求6的稳定剂，其中所述的烷基酚聚氧乙烯醚选自辛基酚聚氧乙烯醚。
9.权利要求1-8中任一项的稳定剂，其中作为所述激活剂的镁和/或钙离子的使用浓 度为 0. 001 0. 01mol/L。
10.权利要求1-9中任一项的稳定剂，其中所述锌离子的使用浓度为0.01 0. 2mmol/ L0
11.权利要求1-10中任一项的稳定剂，其中所述钠离子的使用浓度为0.1 3. 0mol/Lo
12.权利要求1-11中任一项的稳定剂，其中所述钠离子来源于氯化钠。
13.权利要求12的稳定剂，其中所述氯化钠的使用浓度为8g/L 175g/L。
14.权利要求1-13中任一项的稳定剂，其中所述稳定剂任选还含有选自PrOclin300、 叠氮钠、凯松和庆大霉素的防腐剂，任选还含有缓冲剂，以及任选还含有蛋白酶抑制剂。
15.一种碱性磷酸酶或其标记物的稳定剂的制备方法，所述方法包括将权利要求1-14 的稳定剂中各组分溶解在水中，并任选在溶解后干燥成粉末而制得相应的碱性磷酸酶或其 标记物的稳定剂。
16.一种稳定碱性磷酸酶或其标记物的方法，所述方法包括将权利要求1-14中任一项 的稳定剂与碱性磷酸酶或其标记物混合溶解成溶液。
17.一种碱性磷酸酶或其标记物试剂，所述试剂含有权利要求1-14中任一项的稳定剂 和碱性磷酸酶或其标记物。
18.一种碱性磷酸酶或其标记物试剂的制备方法，所述方法包括将权利要求1-14中任 一项的稳定剂和碱性磷酸酶或其标记物溶解混合在水中，并任选在溶解后干燥成粉末，或 将权利要求1-14中任一项的稳定剂和碱性磷酸酶或其标记物分别干燥成粉末后混合。
19.一种试剂盒，所述试剂盒含有权利要求1-14中任一项的稳定剂和碱性磷酸酶或其 标记物。
全文摘要
本发明公开涉及一种碱性磷酸酶或其标记物的稳定剂及其制备方法，以及采用所述稳定剂稳定碱性磷酸酶或其标记物的方法。本发明还涉及一种碱性磷酸酶或其标记物试剂，及其制备方法。本发明还一方面涉及一种试剂盒，所述试剂盒含有本发明所公开的稳定剂和碱性磷酸酶或其标记物。本发明所公开的稳定剂可以长期稳定保存碱性磷酸酶或其标记物，延长碱性磷酸酶或其标记物溶液的保存期。
文档编号C12N9/96GK102115737SQ20091023951
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者张裕平, 钱纯亘 申请人:深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司