JP2002528098A - 金の析出方法 - Google Patents
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- G01N33/585—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving labelled substances with a particulate label, e.g. coloured latex
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
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-
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-
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Abstract
Description
では、析出する金属は、たとえば水溶液に可溶な錯体または分子の形態で提供さ
れる。適当な条件下において、錯体または分子を減圧し、基材上に金属をさせる
。
心(nucleation centers)を最初に供給することが好ましい。このような核形成
中心は、たとえば表面に析出または付着した様々な金属錯体、クラスターまたは
小さな金属粒子である。
対する様々なイメージ形成法または潜在的なイメージコントラスト拡大技術であ
る。金属錯体を基材上に析出させる実験室的な技術の他の具体例としては、たと
えばタンパク質または核酸といった分離生成物のイメージングや、クロマトグラ
フィまたは電子泳動技術に存在する。
ら、銀析出における典型的な欠点は、析出は完全に特異的ではなく、核形成中心
へのアプリオリな析出無しに、銀の自発的な析出もある程度進行するであろうこ
とである。このように、イメージ拡大またはコントラスト拡大法で銀析出が使用
される場合には、一般的に限られた信号−ノイズ比である。
法を提供することである。本発明の他の目的は、このような方法に使用する組成
物およびキットを提供することにある。
給剤に最初に含まれた金を、核形成中心に析出させる。ここで使用する用語“核
形成中心”とは、金含有分子または錯体から金メタルへ金を変換する触媒的な特
性を有する塩、錯体、クラスター、または粒子をいう。金属表面を有する粒子は
、たとえばコロイド金属粒子、金属原子を有する様々な金属錯体、クラスターな
どである。
提供するものであって、該方法は、 (a)前記1またはそれ以上の部位に核形成中心を結合、析出または形成する工
程、 (b)前記1またはそれ以上の部位に、前記金供給剤および試薬からなる処理組
成物を接触する工程であって、前記組成物は速度論的に安定であって、核形成中
心が基材上に存在しないかぎり、金メタルは本質的に基材には析出せず、および
前記1またはそれ以上の部位における核形成中心の存在下で、金原子が、前記金
供給剤から放出され、前記核形成中心に析出して、前記1またはそれ以上の部位
に金メタル析出物が形成される工程 からなる。
形成中心として機能する。金析出(いくつかは、後で略述する)に影響する他の
条件とともに、加温放置時間(incubation time)を適切に制御することによっ
て、析出部位へ析出する金の量を制御できる。さらに、初期の金析出は、基材上
の別個の部位で行なわれるが、金析出物を析出させ、つづいてさらに成長させる
ことによって、別個の部位は結合し、そのような結合部位を包み込むようなひと
つのより大きな金析出物を形成する。
金原子は可溶分子または錯体中にとどまり、基材への金メタル析出は無視できて
、全くまたはほとんど観察および観測できない程度であって、高いシグナル対ノ
イズ比を示すことを意味する。
心形成剤の化学的または物理的析出によって形成される。他の態様によれば、こ
のような核形成中心は、前記1つまたはそれ以上の部位に、金属イオン、とくに
銀イオンが金属銀へ酸化されるレドックス反応によって、化学的に形成されるで
あろう。このような核形成中心の化学的形成は、それ自体公知である(たとえば
、WO99/04402およびPCT/IL99/00232参照)。
中心形成剤を結合することによって、形成する。このような薬剤は、前記1つま
たはそれ以上の部位に対して結合親和性(特異的または非特異的であることがで
きる)を有する1種以上の結合部分からなり、その部分は1種以上の核形成中心
部分と結合している。核形成中心部分は、金メタル析出に対して触媒として作用
する種であって、たとえば金属原子または金属含有錯体の塩、金属粒子、クラス
ターである。結合部分は、たとえば認識グループの他のメンバーが形成し、前記
1つまたはそれ以上の部位に含まれる認識グループの1メンバーである。認識グ
ループ、典型的には認識カップルは、一方から他方へ結合親和性を有する2つま
たはそれ以上の物質からなる。認識グループは、以下のカップルのいずれであっ
てもよいが、これらに限定されない。すなわち、抗原と抗体または抗原の結合ド
メインと相補性を有する抗体誘導体;砂糖とレクチン;レセプターとリガンド;
ヌクレオチドシーケンスと相補性を有するヌクレオチドシーケンス;ヌクレオチ
ドシーケンスとその結合タンパク質または合成結合剤;ビオチンおよびアビジン
(avidin)またはストレプトアビジン(streptavidin);セルロースまたはキチ
ンおよびセルロース結合ドメイン。
く、たとえばAu11、Au55またはAu147(それぞれ11、55または147
金原子を含む金クラスター)である。処理組成物は、典型的には水溶液である。
前記金供給剤は、AuI(SCN)2 -などの金錯体であることが好ましく、通常
アルカリ金属(たとえばNa+、またはK+)またはアンモニウム塩の形態である
。
SCN)2 -であれば、試薬はキノン、たとえばハイドロキノン(HQ)またはナ
フトハイドロキノン(NHQ)であることが好ましい。しかしながら、金含有分
子または錯体を還元し金メタルを得る他の試薬も用いることができるが、速度論
的な制限(たとえば高い活性化エネルギーおよび低いプレエクスポネンシャル因
子)のため、核形成中心が存在しないと、無視できる速度で、核形成中心が存在
すると、意味ある速度(すなわち、長すぎない時間間隔で観測できる結果を生じ
る速度)で起こるであろう。
、これは金が溶液に可溶な種として存在し、固体金属のような沈殿物を核形成中
心以外の固体基材に堆積させないことを意味する。このような処理組成物のpH
が約6以下であれば、処理組成物は特に安定である。核形成中心と接触させるこ
とによって、金メタルは核形成中心からなる基材の部位に堆積される。
pHの増加によって金析出の速度は増加し、pHの減少によって析出速度は減少
するであろう。さらに、析出の速度は様々な他の手段によっても制御できるであ
ろう。たとえば、処理組成物のフローパラメータの制御(早いフローによって、
たとえば金析出の速度を減少させるCN-などの副生成物による汚染を防止する
);析出速度を増加または減少させることができる界面活性剤を添加する(たと
えばポリアミン、ポリ酸またはポリアルコール、および他の界面活性剤が金析出
の速度を変える効果を有するであろう)。さらに、たとえば前述したような物な
どの種々の添加物の使用によって、堆積した金の表面の粗さが変化する(このよ
うな変化によって堆積した金の色調および電気特性が変化するであろう)。
めに使用できる。このような方法は以下の工程からなる。 (a)前記基材を有する部位に核形成中心を形成させる条件を供給する工程、 (b)前記基材を、前記金供給剤および試薬からなる処理組成物と接触させる工
程であって、前記組成物は速度論的に安定であって、このような露出において、
核形成中心が基材上に存在しない限り、金メタルは本質的に基材上に堆積せず、
前記部位に核形成中心が存在すると、金原子は前記金供給剤から放出され、前記
核形成中心上に堆積し、前記部位に金メタルが形成される工程、;および (c)前記基材上の金析出物を検出する工程であって、基材上の部位における金
析出物が前記部位における前記物質の存在を示す工程
鏡による試料の視覚化を含む技術、もしくはあらゆるSPM( )技術
などの様々な分析技術に、または基材上の特定の分離生成物(たとえば、ゲル中
またはDNAチップなどの固体基材上に含まれる電気泳動またはクロマトグラフ
ィーの分離生成物)の同定に適用できる。このような分析においては、特定の結
合親和性を有する部分が認識グループのひとつのメンバーである前記核形成中心
形成剤の使用によって、核形成中心が形成される。この認識グループは前述のも
のであって、分析される試薬は、そのグループの他方のメンバーである。
出することを意図する分析に使用される。とくに、本発明は、基材上に保持され
た捕獲剤が用いられ、捕獲剤に特異的に結合した試料中の検出体を検出するよう
な方法に適用することができる。このような捕獲剤は認識グループのメンバーで
あって、検出体はそのグループの他のメンバーである。特定の具体例としては、
試料中のターゲットオリゴヌクレオチドの存在を分析する場合であって、捕獲剤
はそれらと相補性を有するシーケンスを有するオリゴヌクレオチドである。核形
成中心形成部分は、試料中に存在する検出体、たとえば試料中のヌクレオチドに
結合することができ、そして試料を基材と反応させた後で、前述の金析出反応を
実行し、金析出物の形成によって試料中に検出体が存在することが示される。
らなる。 (a)試料の選択的部位に核形成中心を形成させるための条件を提供する工程、 (b)前記試料を、前記金供給剤および試薬からなる処理組成物と接触させる工
程からなり、前記組成物は速度論的に安定であって、核形成中心が基材上に存在
しないかぎり、金が本質的には試料に析出せず、それによって前記金供給剤から
金原子は放出され、前記選択的部位の前記試料上に堆積する工程
を検出体に結合させる工程、 (b)基材と試料を反応させ、前記検出体に特異的に結合した捕捉剤を保持し、
さらに非結合試料部分を取り除く工程、 (c)前記基材を、前記金供給剤および試薬からなる処理組成物と接触させる工
程であって、前記組成物は速度論的に安定であって、核形成中心が基材上に存在
しないかぎり、このような処理によって金メタルが本質的には基材には析出せず
、前記部位における核形成中心の存在下で、金原子は前記金供給剤から放出され
、前記核形成中心に堆積し、前記部位に金メタルを形成する工程;および (d)前記基材上の金堆積物を検出する工程であって、金堆積物が試料中に存在
する検出体の存在を示す工程
クレオチドチップは、チップ上の別の部位に置かれた、別の捕獲されたオリゴヌ
クレオチドを有している。前記方法を使うと、試料内の別のオリゴヌクレオチド
の多数を同時に分析することができる。
の被膜を有する。前記選択的な部位は、通常、特定の物質を持っており、そして
、核形成中心が、前記特定の物質と特異的な結合親和力のある部分を持つ核形成
中心形成剤により、前記部位において形成される。この方法により、例えば、特
定のセル、細胞器官、特性の物質に富んだ部分などを、はっきりと視覚化するこ
とができる。
ている: (a)前記特定の分離生成物を含有する前記基材上にある部位で、核形成中心を
形成することのできる条件を提供し; (b)前記金供給剤と試薬からなる処理組成物と前記基材とを接触する(この組
成物は動的に安定であり、金は主に、核形成中心がある基材のうえに析出し、そ
れにより、そのような接触によって前記金供給剤からの金原子は解放され、金の
金属を形成するために、前記核形成中心上に析出する) (c)基材上に金が存在することを検出する(この金は、金が見つかった部位の
基材上に前記特定の分離生成物があることを示している)
の異なった移動速度により様々なフラクションにわける分離技術、例えば電気泳
動、薄層クロマトグラフィー(TLC)などにおいて、核形成中心形成剤は、分
離の前に試料と混合される。これは、通常好ましい。このように核形成中心形成
剤を最初に追加することは、必要な物質が少ないので、より経済的であろう。さ
らに、このような薬剤は、分離の後で基材に適用され、培地の中に位置している
分離した基材に到達するために、培地を通して拡散されなければならない;その
ような拡散は、分離したフラクションの特有の金着色(gold-staining)での限
界因子(limiting factor)である。しかしながら、すぐに認識されるので、分
離の後に核形成中心形成剤を時々加えることも、可能である。
方法は、以下のステップを有している: (a)前記検出体と結合する捕獲剤を担持する基材の提供; (b)前記検出体を前記捕獲剤と結合することによる前記基材と前記試料の接触
; (c)前記検出体を有する前記基材の部位に核形成中心を形成させる条件の供与
; (d)前記基材と前記金供給剤を含む処理組成物の接触。この組成物は動的に安
定であり、金は主に、その上の部位に核形成中心がある基材のうえに析出する; (e)前記基材上にある金属の金の被膜(前記試料に前記検出体が存在すること
を示す)の検出。
被膜の出現を試みることで達成するだろう(金被膜は、サイズやラフさによるが
、黄色からオレンジ、赤色の範囲の色を有しているだろう)。
に基づく。この形態において、捕獲剤は、基材上の電極の間に担持され、または
1つ、あるいはそれ以上の電極上に担持される。そしてステップ(d)の核形成
中心上の金被膜は、電極間の電気的接触をもたらす。ステップ(e)での金被膜
の検出は、電極間の電気的接触の存在を明らかにすること、たとえば、電極間の
電流−電位の関係を測定することにより、達成される。電流電位の関係の大きさ
は、試料の試薬濃度の基準として使用することができる。あるいはまた、電極対
の間、または上に担持された同じ捕獲剤をもつ類似した電極対の大きな配列にお
ける接続の数を明らかにすることで、検出体濃度の定量的な測定も得られるだろ
う。
。カップルの他のメンバーは、捕獲剤の一部分として含まれている。ステップ(
c)の核形成中心の形成は、金属粒子、金属原子を含んだクラスター、あるいは
金属含有錯体、金を含んだ分子種を金のメタルにする触媒作用特性をもつ他の種
などの核を形成する部分と結合された捕獲剤によって基材上に捕獲された検出体
と特定の結合親和力をもつ結合部分を有する薬剤の提供である。例えば、検出体
は結合対のメンバーであるが、その結合部分はもう一方のメンバーだろう(たと
えば、検出体が抗原である場合、その核形成中心形成剤は、捕獲剤として使用さ
れる抗体として同じ、あるいは違う抗体であることができる)。本発明は、上記
方法で使用するキットもまた提供する。そのようなキットは、通常、処理組成物
より構成されている。加えて、そのようなキットはまた、基材の特定の部位に核
形成中心形成剤を含んでいる。例えば、上記の結合対のいずれかのメンバーであ
る特定の結合部分を有している。加えて、上記分析方法で使用するキットはまた
、いくつかの形態によると、核形成中心を形成する部分を持つ試料の検出体にし
るしをつけるための試薬システムを含むことができる。さらには、発明のいくつ
かの形態にある通り、このキットは、電極の間、および/または上に配置された
捕獲剤をもつ電極を有する基材を含むことができる。
定されない例として、時折図面を参照しながら、好ましい態様を記載する。
含有するものとKSCNを含むもの)を混合することにより、調製する。たとえ
ば、そのような溶液は、約0.5MのKSCNを含む第1の溶液と0.05Mの
KAuIIICl4を含む第2の溶液を同じ量混合することで、形成される。混合の
結果、KAu(SCN)4の錯体が形成される(図1のスキーム(a))。この
錯体は、沈殿するが、自然にKAuI(SCN)2錯体を形成する。通常、KAu III (SCN)4が沈殿した後、洗浄し、再び水、あるいは緩衝液中に件濁させる
と、上記したように自発的に反応する(図1のスキーム(b))。
などの還元剤と混合される。ヒドロキノンによる金を含有する錯体の還元は、好
ましくは熱を発生するが、大きな活性化エネルギーと低い前指数(pre-exponent
ial)因子のために、速度はとても低い。pHが約6より低いと、自発的な還元
は事実上ゼロである。したがって、溶液は安定しており、金のメタルは、自発的
に析出しない。
ことにより、触媒として作用し、例えば金コロイドや、他の金属コロイド、金属
原子のクラスター、金属含有錯体、金属イオンなどであることができ、ベンゾキ
ノン(BQ)の形成とともに、金メタル(Au)は核形成中心の表面に析出する
。
Hの低下は、金属の析出をおそくし、一方、塩基を加えると、すなわちpHの向
上は、金属の析出速度を早める。
を特筆しておかなければならない。
、金の析出過程の速度や金被膜のパターン(被膜のサイズや、表面の粗さ、色な
ど)に影響を与えうる。例えば、処理組成物にハロゲンイオンを加えると、成長
する金属中心の表面に害をおよぼす。これは、金の析出過程の速度を減少させ、
ついには停止させてしまう。このような添加物を使用すると、析出した金の結晶
性、粒子サイズ、金の析出速度、析出した金の表面粗さ、電気的特性などをコン
トロールすることができる。金の析出過程は、様々な他のパラメータ、たとえば
、温度、酸素濃度、光束(light flux)、溶液の攪拌速度などの変化によっても
コントロールされうる。
することができる。
は、電気伝導性の電極23を担持する非伝導性の基材22を備えている。基材2
2は、電極間の隙間に、捕獲剤24を備えている。捕獲剤24は、分析されるべ
き検出体26と特定の結合親和力を有している。
結合、あるいは非共有結合により検出体と結合されて、修飾検出体30が生成す
る方法で処理されることにより前処理されている。オリゴヌクレオチド検出体の
場合、このような結合は、例えば、シス−プラチナ−ビオチンの存在下で試料を
加熱し、適切に誘導されたクラスター、例えば、Au55(Ph3P)12Cl6−ス
トレプトアビジン(streptavidin)クラスターを加えることにより生じるだろう
。シス−プラチナ−ビオチンは、オリゴヌクレオチドと結合し、Au55(Ph3
P)12Cl6−ストレプトアビジンは前記ヌクレオチド上のビオチン部分と結合
する。そして核部分が検出体と結合する。非ヌクレオチド検出体の場合は、例え
ばアミノ誘導したクラスターまたはコロイドが検出体のカルボキシ部分と結合す
ること;カルボキシ誘導したクラスターまたはコロイドを検出体のアミノ部分に
結合すること;またマレイミド誘導したクラスターやコロイドを検出体のチオー
ル部分と結合することなどによって、結合されうる。試料のほかの基材もまた、
この過程の核形成中心によりしるしが付されうる。しかしながら、それらは捕獲
剤24とは結合しない。さらにそれらに結合した核形成中心は、処理後に基材上
に残っていない(下記参照)。
定化された核形成中心形成錯体32を生成する。基材の洗浄は、結合されていな
い物質(NB)を取り除く。
ロキノン(HQ)などの還元剤からなる処理溶液34と接触してもよく、結果的
に核形成中心28と接触して、金は核形成中心上に堆積し、電極23間を繋ぐ連
続的な金塊36を形成する。電極23が核形成中心として働くのを防ぐために、
それらは、触媒性能に欠ける伝導性材料、たとえば、長鎖のアルキルを有しシリ
カで不活性化した、または、不活性材料でコーティングして不活性化したシリコ
ンからなってもよく、電極が金属からなる場合、金堆積触媒として不活性にする
ために、たとえば、1−オクタデシル−チオールなどの長鎖のアルカンチオール
を含む溶液でインキュベートすることによって、それらを前処理してもよい。
が分析される試料中の検出体の存在を示す電極23間の電気接点の存在を決定す
ることができる。
法によって達成することができる。たとえば、酸化物表面を(CH3CH2O)3
Si−R−Xなどのシリコン試薬で誘導することができる。ここで、Rは、アル
キル、アリールまたは他のスペーサーであることができ、Xは次の捕獲剤の部位
Yとの結合のための活性部位であることができる。XとYの性質は、その組み合
わせにより、当業者によく知られ、明らかなように、酸とアミン、ヒドロキシと
酸、付加環化反応、ラジカル反応、求核置換、非共有結合などからなる組み合わ
せから選択することができる。基材が高分子材料からなる場合、結合は、前記の
型の反応またはそのほかのもののいずれによっても、捕獲剤と高分子材料の側鎖
との間でも達成できる。
極を有することができる。その配列は、異なる幾何学的配置と仮定することがで
きる。同じ捕獲剤を異なる電極対の間に担持させることができ、および/または
、異なる捕獲剤を異なる電極間に堆積することができる。後者の種類のデバイス
は、多くの検出体を同時決定するための多重分析に使用することができる。さら
に、同じ捕獲剤を異なる電極対の間に担持させる場合は、検出体濃度の定量分析
を実行することが可能となりうる。たとえば、濃度は、異なる電極対の間に形成
される電気接点の数に基づいて分析することができる。多くの電気接点は高い濃
度を示し、少しのものは低い濃度に対応する。
ダクタ、コンデンサなどからなるより複雑な電気的配置の一部とすることができ
る。
の実施の形態の場合における図2に記載されたものとの主な違いは、核形成中心
28を検出体26に結合して改質検出体30を得るために扱う試料Sよりも、む
しろ図3の実施の形態の場合では、核形成中心形成剤150が供給されることに
ある。この検出体の他の成分は、図2のものと非常に類似しており、したがって
、図2で使用したものを100(すなわち“1”プリフィックス)で移行した同
じ参照番号を、3図において、同じような成分を示すために利用した。
させ、そして試料に含まれる遊離した(結合していない(NB))検出体分子お
よび他の物質を洗浄したのち、デバイスを、今は捕獲剤124と結合している検
出体126に対して特異的な結合親和性を有する部位152を含み、核形成中心
154に結合した核形成中心形成剤150と接触させる。このように、固定化核
形成中心132が、電極123間の隙間の基材に形成される。つぎに、結合され
ていない薬剤150(NB)を除去し、処理組成物134を添加したのち、電極
間に、図2に示されるのと同様にして決定することのできる電気接点を与える金
塊136を形成する。
図2および3と同様の要素を、100(すなわち“2”プリフィックス)で移行
された図2で使用したものと同じ参照番号で特徴付けた。検出体226を含む試
料Sをビオチン227と反応させ、検出体ビオチン錯体231を有する処理試料
S’を生成させる。これらを、つぎに、電極223間に取り付けられた捕獲剤2
24を有する基材222に接触させて、基材222上に改質捕獲錯体233を生
成させる。
せ、核形成中心形成剤243を生成させる。薬剤243を改質基材222と接触
させて固定化核形成中心235を生成させる。つぎに、その対象物を図2および
3と同様に処理溶液234と接触させて、金を堆積させ、電極223間に連続的
な金塊236を形成することができる。
態に様々な変更を施すことが可能である。
ー、親和クロマトグラフィー、および他のものなどの多くの分離技術において得
られた分離生成物を視覚化するために用いることができる。これは概念的に図5
に図示されている。
でき、各レーンは複数のバンド204を含み、各バンドは各レーンで分離された
試料の特定のフラクションである。前記基材200は、前述したいずれの技術に
よっても得ることができる。
中心210においてその物質に特異的に結合する部位208を有する核形成中心
形成剤206を、基材200に接触させ、接触(アクセス)ののち、薬剤206
を洗い流し、基材を処理溶液212と接触させ、結果的に金の堆積物214がそ
の物質を含むバンド上に形成される(他のバンドは見えず、図示する目的のため
だけに描かれている)。しかしながら、後で添加された核形成中心形成剤の拡散
は、これらの薬剤が分離された物質に結合するのを達成する制限因子となりうる
ので、好ましくは、核形成中心形成剤206は、分離過程の始まる前に基材に添
加する。
よれば、バンドの色は黄色から黒の間で変化しうる。様々な視覚化技術を用いれ
ば、バンドの吸光度または透過率の測定に基づいて、分離された物質の定量を行
なうことができる。
検出することもできる。これは、たとえば、自動電気検出を可能にする分離マト
リックスを挟む2つの平行配列の電極を付与することによって達成することがで
きる。
。そのようなものは、原子力顕微鏡などの他の画像技術と同様に、光学顕微鏡、
電子顕微鏡(透過電子顕微鏡、走査電子顕微鏡)における場合である。これまで
、前記画像技術には、銀金属堆積や炭素堆積および他のいくつかがあった。
などの視覚化を可能にするために必要とされる。
有する細胞302からなる生物学的試料300を、細胞器官304に含まれる物
質に特異的な結合部位308、および核形成中心310を有する核形成中心形成
剤306に連続してさらすことにより、本発明に沿って処理し、処理組成物31
2で処理すると、細胞器官304は、暗いまたは不透明な堆積物314として目
に見える。
質のわかった位置に結合させた相補性のシークエンスからなるオリゴヌクレオチ
ドプローブを使用して、典型的に行なわれている。特別な、そして広く用いられ
ている前記システムの例は、いわゆるDNA−チップである。前記チップは、表
面のわかった、そして、考慮した位置に、複数のオリゴヌクレオチドプローブ配
列を担持する表面である。試料は、チップ上のプローブ配列と相補性を有するタ
ーゲット配列を含んでもそうでなくてもよいが、すべてのDNAフラグメントが
(通常、蛍光ラベルによって)ラベルされるように処理する。試料をチップの表
面と適切な条件のもとで接触させると、ターゲットオリゴヌクレオチドは、表面
に相補性配列を担持している位置において結合する。ハイブリッド生成物の検出
は、通常、ラベルされた重複部位の蛍光に続けて行なわれる。ハイブリッド生成
物の位置はプローブの配列を示し、蛍光強度は表面の濃度を示す。
などの様々な可能な視覚化技術を用いて、ハイブリッド生成物をDNA−チップ
上で視覚化するのに、本発明の金の堆積方法を応用することを示す図7について
言及する。疑いなく予測されるように、これは、一般にプローブのターゲットへ
の視覚化結合、たとえば、c−DNAストランドの相補性ストランドへの結合、
抗体の抗原への結合、他の種類の知られている組み合わせのために、本発明の方
法を使用する一例に過ぎない。
つ402、404および406が例示されており、それぞれが異なるヌクレオチ
ド配列を有している。ターゲットオリゴヌクレオチド410を含むことのできる
試料Sを、溶液中のすべてのDNA種がラベル412によってラベルされるよう
な方法で処理し、(もし検出体がS中に存在するならば)改質検出体を含むこと
のできる改質試料S’を得る。改質試料S’をDNA−チップ物質400と適切
な条件下で接触させると、もし改質試料S’に存在するならば、ターゲットオリ
ゴヌクレオチドに、チップ上のDNAプローブが選択的にハイブリッドすること
が可能となる。チップを洗浄したのち、もしチップの異なる部位に存在するなら
ば、ラベルされたオリゴヌクレオチドのラベル412に結合することができるよ
うに、核形成中心形成剤430をシステムに導入する。洗浄ののち、核形成中心
は、チップ上のプローブと溶液からのターゲットとの間でハイブリッド化が起こ
る位置にのみ存在する。ハイブリッドの視覚化は、本発明の金堆積方法を適用す
ることによって達成され、チップ上の核形成中心から金の粒子が成長し、光学的
技術、SPM技術(AFM、STMなど)などの様々な技術を用いて金440の
粒子を検出する。
な場合、核形成中心をラベルに結合させる工程は省略される。
a)とスキーム(b))と、核形成中心にある金被膜の反応スキーム(スキーム
(c))を示す図である。
上にある特定の結合を強調する方法の概念を図解した図である。
法の概念を図解した図である。
リゴヌクレオチドの検出のシステムの使用を示した図である。
Claims (39)
- 【請求項1】 基材上の1つまたはそれ以上の部位に金を析出させるための
方法であって、 (a)前記1またはそれ以上の部位に核形成中心を結合、析出または形成する工
程; (b)前記1またはそれ以上の部位に、金含有分子または錯体である可溶性金供
給剤および試薬からなる処理組成物を接触する工程であって、前記組成物が速度
論的に安定であって、基材上に核形成中心が存在しないかぎり、金が本質的に基
材上に析出せず、前記1つまたはそれ以上の部位における核形成中心の存在下で
、金原子が、前記金供給剤から放出され、前記核形成中心に析出して、前記1つ
またはそれ以上の部位に金金属析出物が形成される工程 からなる方法。 - 【請求項2】 (a)工程が: (a1)金属粒子、金属原子含有クラスターおよび金属含有錯体からなる群の1
つまたはそれ以上である少なくとも1つの核形成中心に結合する前記1つまたは
それ以上の部位に特異的な結合親和性を有する少なくとも1つの部分を有する核
形成中心形成剤を供給する工程;および (a2)前記1つまたはそれ以上の部位を前記試薬と接触させる工程 からなる請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記部分が、相互に特異的に結合する2つまたはそれ以上の
分子または錯体からなる認識グループのメンバーであり、他のメンバーが前記1
つまたはそれ以上の部位に含まれるか、または、部位を形成する請求項2記載の
方法。 - 【請求項4】 前記認識グループが、抗原および抗体または抗原結合領域を
有する抗体誘導体;砂糖およびレクチン;レセプターおよびリガンド;ヌクレオ
チド配列および相補性を有するヌクレオチド配列;ヌクレオチド配列およびその
結合タンパク質または他の特異的結合剤;ビオチンおよびアビジンまたはストレ
プトアビジン;セルロースまたはキチンおよびセルロース結合領域からなる群の
メンバーである請求項3記載の方法。 - 【請求項5】 前記核形成中心が金粒子または金原子含有クラスターである
請求項2、3または4記載の方法。 - 【請求項6】 前記処理組成物が水溶液である請求項1、2、3、4または
5記載の方法。 - 【請求項7】 前記金供給剤がAuI(SCN)2 -である請求項6記載の方
法。 - 【請求項8】 前記試薬が、ヒドロキノンまたはナフトヒドロキノンである
請求項7記載の方法。 - 【請求項9】 基材上の部位における特定の物質の存在を分析するための方
法であって、 (a)前記物質を有する部位に核形成中心を形成させる条件を付与する工程、 (b)前記基材を、金含有分子または錯体である可溶性金供給剤および試薬から
なる処理組成物と接触させる工程であって、前記組成物が速度論的に安定であっ
て、そのようにさらすことによって、核形成中心が基材上に存在しない限り、金
金属が本質的に基材上に析出せず、前記部位に核形成中心が存在すると、金原子
が前記金供給剤から放出され、前記核形成中心上に析出し、前記部位に金金属析
出物が形成される工程;および (c)前記基材上の金属金析出物を検出する工程であって、基材上の部位におけ
る金析出物が前記部位における前記物質の存在を示す工程 からなる方法。 - 【請求項10】 工程(a)が、 (a1)前記物質に対する特異的な結合親和性を有し、金属粒子、金属原子含有
クラスターおよび金属含有錯体からなる群の1つまたはそれ以上である少なくと
も1つの核形成中心に結合する少なくとも1つの部分を有する核形成中心形成剤
を供給する工程;および (a2)前記基材を前記薬剤に接触させる工程 からなる請求項9記載の方法。 - 【請求項11】 前記部分が、相互に特異的に結合する2分子または錯体か
らなる認識対の一方のメンバーに含まれ、他方のメンバーが前記物質に含まれる
か、または前記物質を構成する請求項10記載の方法。 - 【請求項12】 前記認識対が、抗原および抗体または抗原結合領域を有す
る抗体誘導体;砂糖およびレクチン;レセプターおよびリガンド;ヌクレオチド
配列および相補性を有するヌクレオチド配列;ヌクレオチド配列およびその結合
タンパク質またはほかの特異的結合剤;ビオチンおよびアビジンまたはストレプ
トアビジン;セルロースまたはキチンおよびセルロース結合領域からなる群のメ
ンバーであり、前記部分が前記認識対の一方であり、前記物質が他方であるかま
たは他方を含む請求項11記載の方法。 - 【請求項13】 試料中の特定のターゲット配列を有する1またはそれ以上
のターゲットオリゴヌクレオチドの存在を検出するための請求項9、10、11
または12記載の方法であって: (a)それぞれ前記ターゲット配列に相補性を有するプローブ配列を有する1つ
またはそれ以上のプローブヌクレオチドを担持する基材を供給する工程; (b)前記基体を試料と接触させ、ターゲットオリゴヌクレオチドがプローブオ
リゴヌクレオチドにハイブリダイズする核形成中心の形成を可能とする条件を付
与する工程; (c)前記基材を、金含有分子または錯体である金供給剤および試薬からなる処
理組成物と接触させる工程であって、前記組成物が速度論的に安定であって、さ
らすことによって、核形成中心が基材上に存在しないかぎり、金金属が本質的に
は基材上に析出せず、前記部位における核形成中心の存在下で、金原子が前記金
供給剤から放出され、前記核形成中心に析出し、前記部位に金金属析出物を形成
する工程;および (d)前記基材上の金属金析出物を検出する工程であって、基材上の部位の金析
出物が前記部位に前記物質が存在することを示す工程 からなる方法。 - 【請求項14】 工程(b)が (b1)前記試料を処理して、試料中のオリゴヌクレオチドにラベルを結合する
工程; (b2)前記試料を前記基材に接触させる工程;および (b3)前記基材に前記ラベルに特異的に結合することができる核形成中心含有
剤を接触させる工程 からなる請求項13記載の方法。 - 【請求項15】 前記工程(b)が (b1)前記試料を処理してその中に存在するオリゴヌクレオチドに核形成中心
を結合する工程;および (b2)前記試料を前記基材と接触させる工程 からなる請求項13記載の方法。 - 【請求項16】 前記核形成中心が金粒子または金原子含有クラスターであ
る請求項9、10、11、12、13、14または15記載の方法。 - 【請求項17】 前記処理組成物が水溶液である請求項9、10、11、1
2、13、14、15または16記載の方法。 - 【請求項18】 前記金供給剤がAuI(SCN)2 -であり、前記試薬がキ
ノンである請求項17記載の方法。 - 【請求項19】 前記基材が画像化技術における観察のための試験片である
請求項9、10、11、12、13、14、15、16、17または18記載の
方法。 - 【請求項20】 顕微鏡観察のための試験片を製造するための請求項19記
載の方法であって、 (a)前記試験片の選択的な部位に核形成中心を形成させる条件を付与する工程
;および (b)前記試験片を、金含有分子または錯体である可溶性金供給剤および試薬か
らなる処理組成物と接触させる工程であって、前記組成物が速度論的に安定であ
って、金が本質的に、核形成中心がその上に存在する試験片上に析出しておらず
、それによって、前記金供給剤から金原子が放出され、前記試験片上に選択的部
位に析出する工程 からなる方法。 - 【請求項21】 前記基材が試料の分離されたフラクションを含有する請求
項9、10、11、12、13、14、15、16、17または18記載の方法
。 - 【請求項22】 前記基材上における特定の分離生成物の位置を同定するた
めの請求項21記載の方法であって: (a)前記特定の分離生成物を含有する前記基材上の部位に核形成中心を形成す
ることのできる条件を付与し; (b)前記基材に、金含有分子または錯体である可溶性金供給剤および試薬から
なる処理組成物を接触させる工程であって、前記組成物が動的に安定であり、金
は主にその上に核形成中心が存在する基材のうえに析出し、それにより、そのよ
うな接触によって前記金供給剤から金原子が放出され、前記核形成中心上に析出
する工程;および (c)前記基材上に金が存在することを検出する工程であって、前記金が、金が
検出された部位の基材上に前記特定の分離生成物が存在することを示す工程 からなる方法。 - 【請求項23】 試料中の検出体の存在を分析する方法であって (a)前記検出体と結合する捕獲剤を担持する基材を供給する工程; (b)前記基材を前記試料と接触させる工程であって、前記検出体が前記捕獲剤
と結合する工程; (c)前記検出体を有する前記基材の部位に核形成中心を形成させる条件を供与
する工程; (d)前記基材を、可溶性金含有分子または錯体および試薬からなる処理組成物
と接触させる工程であって、前記組成物が動的に安定であり、金が主にその上の
部位に核形成中心を有する基材上に析出する工程; (e)前記基材上の前記試料に前記検出体が存在することを示す金属金析出物を
検出する工程 からなる方法。 - 【請求項24】 工程(c)が (c1)前記検出体に対する特異的な結合親和性を融資、金属粒子、金属原子の
クラスターおよび金属含有錯体からなる群の1つまたはそれ以上である少なくと
1つの核形成中心と結合した少なくとも1つの部位を有する核形成中心形成剤を
供給する工程;および (c2)前記基材を前記薬剤と接触させる工程 からなる請求項23記載の方法。 - 【請求項25】 前記検出体が、抗原および抗体または抗原結合領域を有す
る抗体誘導体;砂糖およびレクチン;レセプターおよびリガンド;ヌクレオチド
配列および相補性を有するヌクレオチド配列;ヌクレオチド配列およびその結合
タンパク質またはほかの特異的な結合剤;ビオチンおよびアビジンまたはストレ
プトアビジン;セルロースまたはキチンおよびセルロース結合領域からなる結合
対の一方であり、前記少なくとも1つの部位が前記結合対の他方である請求項2
4記載の方法。 - 【請求項26】 工程(b)が (b1)前記試料を核形成中心と接触させる工程であって、核形成中心が金属粒
子、金属原子のクラスターおよび金属含有錯体からなる群の1つまたはそれ以上
であり、試料が存在すると、前記核形成中心が検出体と結合する条件を付与する
工程;および (b2)前記基剤を前記捕獲剤と結合した修飾検出体と接触させる工程 からなる請求項23記載の方法。 - 【請求項27】 検出体が、抗原および抗体または抗原結合領域を有する抗
体誘導体;砂糖およびレクチン;レセプターおよびリガンド;ヌクレオチド配列
および相補性を有するヌクレオチド配列;ヌクレオチド配列およびその結合タン
パク質またはほかの特異的結合剤;ビオチンおよびアビジンまたはストレプトア
ビジン;セルロースまたはキチンおよびセルロース結合領域からなる結合対の一
方であり、前記捕獲剤が前記結合対の他方である請求項26記載の方法。 - 【請求項28】 前記捕獲剤を電極間の基体上に担持さることによって、工
程(d)において前記核形成中心が前記電極間に電気的接点を形成するようにし
;かつ 工程(e)における金析出物の検出を前記電極間の電流−電位の関係を測定する
ことによって行なう請求項23、24、25、26または27記載の方法。 - 【請求項29】 前記少なくとも1つの金属粒子、金属原子クラスターまた
は金属含有錯体が金粒子または金原子含有クラスターである請求項23、24、
25、26、27または28記載の方法。 - 【請求項30】 前記処理組成物が水溶液である請求項23、24、25、
26、27、28または29記載の方法。 - 【請求項31】 前記金供給剤がAuI(SCN)2 -である請求項30記載
の方法。 - 【請求項32】 前記試薬がヒドロキノンである請求項31記載の方法。
- 【請求項33】 請求項1〜32のいずれか記載方法に使用するためのキッ
ト。 - 【請求項34】 金含有分子または錯体である可溶性金供給剤および試薬か
らなる処理組成物を含み、前記組成物が速度論的に安定であり、基体との接触に
よって、金が本質的に核形成中心を含有する基体の部位にのみ析出する請求項3
3記載のキット。 - 【請求項35】 さらに、前記基体上の1つまたはそれ以上の部位に核形成
中心を形成するための核形成中心形成剤を含み、前記形成剤がそれぞれ少なくと
も1つの核形成中心部分に結合した前記1つまたはそれ以上の部位に存在する物
質に特異的な結合親和性を有する少なくとも1つの部分を有し、前記部分が金属
粒子、金属原子のクラスターおよび金属含有錯体からなる群の1つまたはそれ以
上である請求項33または34記載のキット。 - 【請求項36】 試料中の検出体を分析するための請求項23、24、25
、26、27、28、29、30、31または32記載の方法において使用する
ためのキットであって: (i)前記検出体に結合する補核剤を担持した基材; (ii)前記検出体が固定化される基材の部位にある核形成中心形成剤; (iii)可溶性金含有分子または錯体および試薬からなり、速度論的に安定であ
って金が本質的に基材上の核形成中心を有する部位においてのみ基材上に析出す
る処理組成物 からなるキット。 - 【請求項37】 前記核形成中心形成剤が、核形成中心および前記核形成中
心を前記検出体に結合させるために必要な物質からなる請求項36記載のキット
。 - 【請求項38】 さらに、それぞれ、前記検出体にたいする特的な結合親和
性を有する少なくとも1つの部分を有し、金属粒子、金属原子のクラスターおよ
び金属含有錯体からなる群の1つまたはそれ以上である少なくとも1つの核形成
中心部分と結合する核形成中心形成剤を含む請求項36記載のキット。 - 【請求項39】 前記基材が、2つまたはそれ以上の電極からなり、前記捕
獲剤が電極間の隙間に担持されている請求項36、37または38記載のキット
。
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