JP2004020238A - Bio-reaction-of measuring chip, and method and apparatus for measuring bio-reaction using the same - Google Patents

Bio-reaction-of measuring chip, and method and apparatus for measuring bio-reaction using the same Download PDF

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深日 希美
Hiroaki Oka
岡 弘章
Nobuhiko Ozaki
尾崎 亘彦
Takahiro Nakaminami
中南 貴裕
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for easily and reliably detecting a weak physical or chemical signal generated by a functional protein and its change, and to provide a method and an apparatus for measuring the physical or chemical signal of the functional protein by using the device. <P>SOLUTION: The chip for detecting a change in the physical or chemical characteristics of the functional protein comprises a board having at least one electrode and a conductive wire connected to the electrode; and a separation section having at least one chamber for accommodating the functional protein or a constituent containing the functional protein. In the chip, the functional protein or the constituent containing the functional protein is arranged on the electrode, and the separation section has a reference electrode and can derive the physical or chemical signal generated by the functional protein. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体反応計測チップ、即ち、機能タンパク質の物理的もしくは化学的信号およびその変化を計測するためのチップ、およびそれを用いた生体反応測定方法および装置に関する。本発明は、特に、抗体、酵素および受容体の物理的変化もしはく化学的変化を計測するために利用され得るチップ、およびそれを用いた計測方法および測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、生体構成成分の活動に伴う生体構成成分の発する物理的信号もしくは化学的信号は、生体構成成分の電気的変化や生体構成成分に取り込まれた指示薬により発せられる蛍光強度をデジタル信号として測定装置に取り込んで測定されている。例えば、細胞のチャンネル活性度測定は、単一チャンネルレベルで測定する場合、パッチクランプなどの微小電極プローブと専用の制御装置を用いた電気生理測定装置によって得られるデジタル信号(チャンネル通過電気量)から、チャンネルの開閉時間、タイミング、回数などを算出し、チャンネルの活性度を測定している(細胞内記録法)。また、細胞全体については、細胞内に流入するイオンの量を蛍光測定法によってデジタル信号として測定し、それを細胞のチャンネル活性度としている。
【0003】
パッチクランプ法は、マイクロピペットの先端部分につけた細胞膜の微小部分(パッチ)を用いて、単一のチャネルタンパク質分子を介するイオンの輸送を微小電極プローブによって電気的に記録する方法である。パッチクランプ法は、細胞生物学の技術の中で、1個のタンパク質分子の機能をリアルタイムで調べることのできる数少ない方法の1つである(例えば、細胞の分子生物学、第3版、Garland Publishing、Inc.、New York、1994、日本語版、中村桂子ら監訳、181〜182頁、1995年、教育社を参照のこと)。
【0004】
蛍光抗体法は、特定のイオンの濃度変化に応じて光を発する発光指示薬または蛍光色素と、最新の画像処理法とを組み合わせ(例えば、細胞の蛍光画像をCCDカメラなどで撮影して、細胞内のイオンの移動をモニタする)、細胞全体の電気的活動を測定する。
【0005】
しかし、パッチクランプ法は、マイクロピペットの作製およびその操作などに特殊な技術を必要とし、1つの試料の測定に多くの時間を要するため、大量の薬品候補化合物を高速でスクリーニングするのには適していない。また、蛍光測定法は、大量の薬品候補化合物を高速でスクリーニングできるが、細胞を染色する工程が必要であり、測定において、色素の影響によってバックグラウンドが高い上に、蛍光強度が時間とともに減少するためS/N比が悪いという欠点がある。
【0006】
その他に、機能タンパク質の電気化学的変化を観察する方法として、特許第2949845号、米国特許第5810725号、米国特許第5563067号、特開平9−827318号、WO01/25769 A2、米国特許第5187069号、WO98/54294、WO99/66329、WO 99/31503などに記載される、マルチ電極を配置した基板を用いる方法がある。
【0007】
特許第2949845号、米国特許第5810725号、米国特許第5563067号、および特開平9−827318号は、ガラス基板上にフォトリソグラフ技術を用いて微小電極を構成し、細胞の電気的変化を多点で細胞外測定できることを特徴とする一体化複合電極とそれを用いた計測システムを記載する。
【0008】
WO01/25769 A2は、絶縁基板上に貫通孔を備え、この貫通孔にイオンチャンネルを含む細胞などの機能タンパク質を配置することによって細胞などと絶縁基板表面上にギガシールドを構成し、このギガシールドにより隔てられた2つの領域に設置された基準電極と測定電極を用いて、イオンチャネルをイオンが通過するときに発生する電流を測定できる基板を記載する。
【0009】
米国特許第5187069号は、電極上で細胞を培養し、インピーダンス変化を測定することにより、細胞の増殖をモニターできるデバイスを記載する。
【0010】
WO98/54294は、平板電極上に細胞を接着させ、その電気的信号を測定するデバイスを記載する。
【0011】
WO99/66329は、多孔性の材料上にある細胞の活動状態を、抵抗またはインピーダンス変化により観察するデバイス、およびそれを用いたアッセイ法を記載する。
【0012】
WO99/31503は、貫通孔を備えた基板を用い、この貫通孔に細胞をトラップすることによりパッチクランプを形成し、電流変化を測定する方法を記載する。
【0013】
上記従来技術は、平板電極を用いて細胞の電気的活動を行うこと、および絶縁基板上に微小な貫通孔をあけて細胞と基板とでパッチクランプを形成し、イオンチャンネルを通過するイオンにより発生する電流をモニターすることを特徴としている。しかし、このような平板電極の場合、細胞膜の電位変化を検出することは可能であるが、液中への信号の漏れがあるため感度良く測定できない。また絶縁基板上に微小な貫通孔を形成し、細胞とパッチクランプを形成する方法は、パッチクランプ形成の確立が低く、しかも細胞膜を破壊して物理的損傷を与えることから、無傷の細胞の活動状態を測定できない。さらに、パッチクランプ系の形成時は、吸引を行う圧力調節が困難で、しかも多チャンネルで実行するためには調節機構を備える必要があり、これは実用的ではない。これらの観点から、従来技術の平板電極は、高速薬品スクリーニングに適しているが感度が悪い。さらに微小な貫通孔を備えた絶縁基板は、高速薬品スクリーニングには適していない。同様の観点から、パッチクランプ自動化ロボットは、サンプル処理に時間を要し、やはり高速薬品スクリーニングには適していない。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するものであって、従来の電気生理学的測定装置を改良して、上述のような問題点を取り除くことを目的とする。本発明は、従来の細胞外記録方法では検出することが不可能であった、生体構成成分が発する微細な物理的信号もしくは化学的信号およびその変化を容易かつ高い信頼性で検出し得るデバイス、およびそれを用いる生体構成成分の物理的信号もしくは化学的信号を測定する方法および装置を提供する。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明は、機能タンパク質の物理的特性もしくは化学的特性の変化を検出するチップに関し、このチップは、少なくとも1つの電極および前記電極に接続する導電線を有する基板;および前記基板上に配置され、機能タンパク質もしくは機能タンパク質を含む構成成分を収容するための少なくとも1つのチャンバを有する隔離部を備え、ここで、前記機能タンパク質もしくは機能タンパク質を含む構成成分は、前記少なくとも1つの電極上に配置され、前記隔離部が基準電極を有し、前記機能タンパク質が発する物理的信号もしくは化学的信号を導出し得る。
【0016】
本明細書で用いる用語、機能タンパク質の発する「物理的信号もしくは化学的信号」は、細胞膜などに代表される機能タンパク質を含む生体の構成成分が発生する信号のうち、細胞のイオンチャンネルのような、測定対象の特定部位から発生する信号、または、薬剤に応答する細胞のイオンチャンネルの活性化のような、測定対象における特定の事象に起因して変化する信号を意味する。本明細書で用いる用語「有意信号」または「有意な信号」は、主に、後者の意味、すなわち、測定対象における特定の事象に起因して変化した信号をいうために用いられる。
【0017】
好ましくは、前記基板および前記隔離部は一体化されている。
【0018】
好ましくは、前記基板は絶縁性材料で形成されている。
【0019】
好ましくは、前記絶縁性材料は、ガラス、プラスチック、またはSOIである。
【0020】
好ましくは、前記電極は、金属、導電性プラスチック、または導電性ゴムを含む材料から形成される。
【0021】
好ましくは、前記金属は、白金、白金−白金黒、金、銀、ニッケル、チタン、銀−塩化銀、および銅からなる群から選択される。
【0022】
好ましくは、前記電極の表面はプラズマ処理されている。
【0023】
好ましくは、前記電極の表面に、自己組織単分子膜が形成されている。。
【0024】
好ましくは、前記自己組織単分子膜上に、生体親和性物質もしくは機能タンパク質が配置されている。
【0025】
好ましくは、前記自己組織単分子膜上に、脂質と機能タンパク質との混合物が配置されている。
【0026】
好ましくは、前記生体親和性物質は、コラーゲン、フィブロネクチン、ビトロネクチン、ポリLリジン、ポリオルニチン、およびポリエチレンイミンからなる群から選択される。
【0027】
上記チップは、複数の電極を備え得る。
【0028】
好ましくは、前記複数の電極の各々およびそれに接続される導電線は、他の電極およびそれに接続される導電線から絶縁されている。
【0029】
好ましくは、前記基板は少なくとも1つの貫通孔を有し、前記電極は前記貫通孔の周縁の少なくとも一部または前記貫通膜の上に配置されている。
【0030】
好ましくは、前記基板は少なくとも1つの貫通孔を有し、前記電極は前記貫通孔内に配置されている。
【0031】
前記チップにおいては、前記電極を通じて一定の周波数の電圧変化が与えられ、前記機能タンパク質の反応性に応じて変化する周波数が検出され得る。
【0032】
前記チップにおいては、前記電極を通じて一定の周波数の電流変化が与えられ、前記機能タンパク質の反応性に応じて変化する周波数が検出され得る。
【0033】
前記チップにおいては、前記機能タンパク質と特異的に反応する物質が前記機能タンパク質に作用するときに生じる物理的もしくは化学的信号が導出され得る。
【0034】
好ましくは、前記機能タンパク質は、抗体、酵素および受容体からなる群から選択され、そして前記機能タンパク質と特異的に反応する物質は、抗原、基質およびリガンドからなる群から選択される。
【0035】
代表的には、機能タンパク質と、機能タンパク質に特異的に反応する物質との具体的組み合わせとして、アセチルコリン受容体とアセチルコリン、NMDAレセプターとグルタミン酸、Caチャネルとカルシウム、ドーパミン受容体とドーパミン、VEGFレセプター(血管増殖因子受容体)とVEGF(血管増殖因子)、EGFレセプターとEGF、T細胞とCD4抗体、シトクロムP450とランソプロパゾーロ、Gタンパク質とホルモンなどが挙げられる。
【0036】
好ましくは、前記基板の表面または裏面に、前記貫通孔に導通する導電線が配置される。
【0037】
好ましくは、前記貫通孔の開口部に前記機能タンパク質もしくは機能タンパク質を含む構成成分が配置され、前記機能タンパク質と前記機能タンパク質に特異的に反応する物質との相互作用が電気化学的に検出される。
【0038】
好ましくは、前記貫通孔の深さは、1〜10000マイクロメーターである。
【0039】
好ましくは、前記基板の前記貫通孔を含まない部分は、10〜10000マイクロメーターの範囲の厚さをもつ。
【0040】
好ましくは、前記電極の表面積は、前記基準電極の表面積より小さい。
【0041】
好ましくは、前記チップは、前記基板に配置される加熱手段をさらに備える。
【0042】
好ましくは、前記加熱手段は、ペルチェ素子またはIHヒーターである。
【0043】
本発明はまた、少なくとも1種類の機能タンパク質が発する物理的信号もしくは化学的信号を計測する方法に関し、この方法は、(A)機能タンパク質を配置した前記デバイスから導出される時系列信号を、複数のデータからなるデータ群として取得する工程、(B)前記データ群から、複数の抽出データ群を取得する工程であって、前記抽出データ群の各々が、前記データ群から選択される一定の個数のデータから構成される工程、(C)前記複数の抽出データ群の標準偏差を計算し、標準偏差群を得る工程、および(D)前記標準偏差群を構成する標準偏差の各々を参照し、物理的信号もしくは化学的信号を選択する工程を包含する。
【0044】
好ましくは、前記工程(D)における参照は、前記標準偏差群を構成する各々の標準偏差の平均値を計算することである。
【0045】
好ましくは、前記工程(D)における参照は、前記標準偏差の各々を一定幅の標準偏差を単位とする複数の階級に分類し、前記標準偏差の各々を前記階級と前記階級の各々に存在する前記標準偏差の個数とを軸とする座標上にプロットすること、得られたグラフを正規分布に近似すること、および得られた前記正規分布の平均値、半値幅、および分散または標準偏差を計算することである。
【0046】
好ましくは、前記方法は、前記抽出データ群を構成するデータの個数を変化させて、前記工程(B)〜(C)複数回行う工程をさらに包含する。
【0047】
好ましくは、前記方法は、前記抽出データ群を構成するデータの個数および前記階級の幅を変化させて、前記工程(B)〜(D)を複数回行う工程をさらに包含し、ここで、得られる複数の前記正規分布の平均値、半値幅、および分散または標準偏差から、前記物理的信号もしくは化学的信号を選択する。
【0048】
好ましくは、前記方法は、前記工程(A)の後で、前記機能タンパク質の各々について取得されたデータ群を加算する工程をさらに包含する。
【0049】
好ましくは、前記方法は、前記工程(A)の後で、前記機能タンパク質の各々について取得されたデータ群を減算する工程をさらに包含する。
【0050】
好ましくは、前記方法は、前記工程(A)の前に、前記機能タンパク質の各々を同時に刺激する工程をさらに包含する。
【0051】
好ましくは、前記工程(D)における参照は、前記標準偏差の各々を一定幅の標準偏差を単位とする複数の階級に分類し、前記複数の標準偏差を前記階級と前記階級の各々に存在する前記標準偏差の個数とを軸とする座標上にプロットすること、得られたグラフを、指数減少、指数増加、ガウス、ローレンツ、シグマ、多重ピークおよび非線形からなる群より選択される曲線近似解析により近似すること、および得られた近似曲線の頂点の前後における傾きを得ることである。
【0052】
好ましくは、前記工程(B)における選択は時系列的に行われる。
【0053】
好ましくは、前記方法において、前記工程(B)〜(D)は繰り返して行われ、前記工程(B)における選択が時系列的に行われ、各繰り返しにおける前記抽出データ群の最初のデータが一定の時間間隔をおいて選択され、そして前記方法は、各繰り返しで得られる標準偏差群の各々の平均値を比較する工程をさらに包含する。
【0054】
好ましくは、前記方法において、前記工程(B)〜(D)は繰り返して行われ、前記工程(B)における選択が時系列的に行われ、各繰り返しにおける前記抽出データ群の最初のデータが一定の時間間隔おいて選択され、そして前記方法は、各繰り返しで得られる標準偏差群の各々の正規分布の平均値を比較する工程をさらに包含する。
【0055】
好ましくは、前記方法において、前記(B)〜(D)は繰り返して行われ、前記工程(B)における選択が時系列的に行われ、各繰り返しにおける前記抽出データ群の最初のデータが一定の時間間隔おいて選択され、そして前記方法は、各繰り返しで得られる標準偏差群の各々の正規分布の半値幅、分散または標準偏差を比較する工程をさらに包含する。
【0056】
好ましくは、前記方法において、前記工程(D)における参照は、前記標準偏差群から複数の抽出標準偏差群を得ることを包含し、ここで前記抽出標準偏差群の各々が前記標準偏差群から時系列的に選択される一定の個数の標準偏差から構成され、前記方法は、前記一定の個数の標準偏差の平均値および平均値の時系列的な増加率を計算する工程、得られる抽出標準偏差群の各々の平均値を、あらかじめ設定された設定値と比較する工程、前記設定値と一致するか、またはそれより大きい平均値を与える標準偏差群に対応する時系列信号の発生時刻(a)を同定する工程、前記(a)の後の抽出標準偏差群の平均値の時系列的な増加率を、あらかじめ設定された設定値と一致するか、またはそれより小さい増加率を与える標準偏差群に対応する時系列信号の発生時刻(b)を同定する工程、前記発生時刻(a)および(b)に基づいて有意信号を得る工程をさらに包含する。
【0057】
好ましくは、前記方法において、前記物理的信号もしくは化学的信号は、抗体に対する抗原の結合、酵素に対する基質の結合、もしくは受容体に対するリガンドの結合、またはイオンチャンネル、受容体の活性化、もしくは細胞内信号伝達系の作動にともなう有意信号である。
【0058】
好ましくは、前記方法において、前記物理的信号もしくは化学的信号は、被検化学物質に対して応答する細胞が発生する有意信号であって、前記工程(A)が、前記細胞に対する作用が既知である標準化学物質の存在下、および前記被検化学物質の存在下でそれぞれ実施され、前記方法は、前記標準化学物質の存在下で得られる前記平均値と、前記被検化学物質の存在下で得られる前記平均値とを比較する工程をさらに包含する。
【0059】
好ましくは、前記方法において、前記物理的信号もしくは化学的信号は、被検化学物質に対して応答する細胞が発生する有意信号であって、前記工程(A)が、前記細胞に対する作用が既知である標準化学物質の存在下、および前記標準化学物質と前記被検化学物質との共存下でそれぞれ実施され、前記方法は、前記標準化学物質の存在下で得られる前記平均値と、前記標準化学物質と前記被検化学物質との存在下で得られる前記平均値とを比較する工程をさらに包含する。
【0060】
本発明はまた、被験化学物質の機能タンパク質に対する作用を測定する装置に関し、この装置は、前記デバイス、機能タンパク質から発生した時系列信号を、複数のデータからなるデータ群として取得する手段、前記データ群から、複数の抽出データ群を取得する手段であって、前記抽出データ群の各々が、前記データ群から選択される一定の個数のデータから構成される手段、前記複数の抽出データ群の標準偏差を計算し、標準偏差群を得る手段、および前記標準偏差群を構成する標準偏差の各々を参照し、物理的信号もしくは化学的信号を選択する手段、を備える。
【0061】
本発明の前記チップを活用した機能タンパク質の物理的信号もしくは化学的信号およびその変化を測定する方法は、機能タンパク質を含む信号源から発せられる信号を時系列信号データとして記録し、この時系列信号データから、あらかじめ設定した所定のサンプル時間毎の標準偏差値を計算し、その標準偏差値の平均値から、機能タンパク質由来の物理的信号もしくは化学的信号を間接的に計算する。
【0062】
あるいは、本発明の前記チップを活用した機能タンパク質の物理的信号もしくは化学的信号およびその変化を測定する方法は、機能タンパク質を含む信号源から発せられる信号を時系列信号データとして記録し、あらかじめ設定した所定のサンプル時間毎の標準偏差値を計算し、その標準偏差値を正規分布に近似し、その正規分布の平均値と半値幅とから2次元の特徴量を抽出する。
【0063】
あるいは、本発明の前記チップを活用した機能タンパク質の物理的信号もしくは化学的信号およびその変化を測定する方法は、機能タンパク質を含む信号源から発せられる信号を時系列信号データとして記録し、あらかじめ設定した所定の2つ以上の異なるサンプル時間毎の標準偏差値を計算し、その標準偏差値をその異なるサンプル時間別に正規分布に近似し、その異なるサンプル時間別のそれぞれについて得られた正規分布の平均値と半値幅とから、異なるサンプル時間別に2次元の特徴量を抽出する。
【0064】
必要に応じて、前記時系列信号データは、2つ以上の複数の信号源由来であって、かつ加算され得る。好ましくは、上記2つ以上の複数の信号源由来の時系列信号データは同調され得る。
【0065】
【発明の実施の形態】
添付の図面を参照して、本発明を説明する。
【0066】
(実施の形態1)
図1は、本発明の1つの実施の形態における機能タンパク質の物理化学的変化を検出するチップを示す概略断面図(図1の(a))および平面図(図1の(b))である。本実施の形態では、基板5として、厚み1.1mmのガラス基板(コーニング1737F)を使用した。ガラス基板5上に測定用電極として電極4と、この電極4から電気的信号を導出する導電線3を金スパッタでパターニングし、さらに電極以外を絶縁層7で覆ってある。この電極4の表面は、ほぼ平坦または平面状である。導電線3は基板の端部まで導出され、基板端部においてターミナル6を形成する。金に代表される導電性材料をスパッタする方法は、当業者に公知である。例えば、金を用い、アルゴンなどの不活性ガスの存在下、低真空条件にある電極間で高周波によりプラズマを発生し、陰極上の金をイオンのエネルギーではじき飛ばし、対向する陽極上にある多孔性フィルム上に形成する。あるいは真空蒸着法などの方法を用い電極および導電線を形成してもよい。さらに印刷により形成することも可能である。絶縁層7を形成する方法もまた、当業者に公知である。
【0067】
このように形成された電極4、絶縁層7、および導電線3を備えるガラス基板上に、機能タンパク質を含む溶液を保持するための貫通孔1を形成したプラスチック基板2を配置して接着する。このプラスチック基板2は、複数の測定試料を隔離する、機能タンパク質もしくは機能タンパク質を含む生体構成成分隔離部となり、そして貫通孔1は、電極4とともに測定対象である機能タンパク質を収容するチャンバーを形成する。このプラスチック基板2は、シリコン系接着剤で基板に接着させてある。
【0068】
(実施の形態2)
図2および図3は、本発明の別の実施の形態を示す図である。図2は、本実施の形態のチップの概略断面図(図2の(a))および平面図(図2の(b))、そして図3は、図2に示すチップに基準電極10をさらに配置したチップの斜視図である。
【0069】
図2に示されるように、本実施の形態のチップは、基板8として、絶縁性のSOI(Silicon on insulator)を用い、この基板8は、プラスチック基板2の貫通孔1と適合し、それと連絡する複数の貫通孔1’を備える。基板8上の貫通孔1’の上には、その開口部を覆うように測定用電極として平面電極4が形成されている。そして電極下面に接するように導電線3が貫通孔1’の側壁上に形成されている。その他の構成は実施の形態1のチップと同じである。
【0070】
図3に示すチップは、プラスチック基板2に形成した貫通孔1の側面に基準電極10を備え、各基準電極10から独立に、信号増幅器に接続される導電線が引き出され、それに接続するターミナル9を備えている。
【0071】
(実施の形態3)
図4は、本発明のさらに別の実施の形態のチップを示す概略断面図(図4の(a))および平面図(図4の(b))である。この実施の形態では、絶縁性基板8を貫通するように測定電極4を形成し、この測定電極4の1つの端部は、信号増幅器に接続される接続部と接点11を形成するようにきのこ型4’に盛り上げている。測定電極の他端には導電線3が接続される。その他の構成は、実施の形態2に示すチップと同じである。図4の(a)の右に示す点線で囲った丸は、測定電極4のきのこ型の頭部を拡大して示す部分断面図である。
【0072】
(実施の形態4)
図5は、本発明のさらに別の実施の形態である、センサ−測定器一体型チップの斜視図である。図5に示すセンサ−測定器一体型チップは、センサ部13と測定器17とから構成される。センサ部13は、絶縁性基板5と、機能タンパク質もしくは機能タンパク質を含む構成成分を収容するチャンバを構成する貫通孔1を形成したプラスチック基板2と、この貫通孔1の底部開口部またはその周縁の少なくとも一部に設けられた測定電極4と、導電線3と、チャンバ内の条件、すなわち、測定環境雰囲気を調節するヒーター12とを備え、上記の各構成部材は一体化されている。ヒーター12は、必要に応じてヒーター支持部材12’上に配置され、測定電極4および導電線3もまた、このヒーター支持部材12’上に配置され得る。ヒーター支持部材としては、金属材料、樹脂材料、セラミックなどを使用し得る。また、ヒーター12として、具体的には、例えば、図6の15に示したIHヒーターや、図7の16に示したペルチェ素子などを用いることができる。ヒーター12は、導電線3’により導出されてターミナル14を形成し、外部電源(図示せず)と接続される。
【0073】
センサ部13の導電線のターミナル9および14は、基板2とプラスチック基板5の端から突出しており、測定器17と接続できるようになっている。測定器17は、ターミナル9および14と適合して受け入れる受部18を備え(図5にはその一部のみを示してある)、ターミナル14を受入れる受部は、さらに、ヒーターを稼動するための外部電源と接続されるように構成され得る。測定器17は、各チャンバーにおける機能タンパク質から導出された物理的信号もしくは化学的信号のデータ表示、温度調節、および擾乱印加(つまり、得られるデータに、ノイズの影響の低減、平均からのずれを補正するために「擾乱成分」を印加すること)が行えるようになっている。本実施の形態のチップは、機能タンパク質の物理的変化もしくは化学的変化を検出し、かつデータ表示できるように構成されている。
【0074】
図6および図7は、センサ−測定器一体型チップのセンサ部13の改変例の分解図である。図6において参照番号15で示されるのは、IHヒーターであって、図6の下にある部分拡大図に示されるように、基板15に設けられた貫通孔1’の壁に沿ってらせん状に配置されている。この実施の形態および図7に示される実施の形態では、測定電極4は、ヒーター支持部材12’上に形成されている。図7において参照番号16で示されるのは、ペルチェ素子である。ベルチェ素子は、公知のように、直流電流を流すことによって、ヒートポンプとして作動する熱交換デバイスであり、冷却、加熱および温度制御を行う。
【0075】
(実施例1)
図8は、本発明の実施例で用いた、機能タンパク質の物理的もしくは化学的変化を検出するチップを備えた装置の概略を模式的に示す図である。図8に示す装置の構成は、以下の通りである。A:機能タンパク質の物理的もしくは化学的変化を検出するチップを収容する保温装置である。被検対象である機能タンパク質に応じて、機能タンパク質に適した環境を維持する。B:保温装置から細胞電位測定用チップを移動する手段(ロボットアーム)である。C:信号増幅装置(アンプ)である。D:信号導出ケーブル。E:信号処理装置(コンピュータ)である。なお、上記の各構成要素間の連結は、当前記分野で公知の手段を用いて行ったので、特に詳細は説明していない。
【0076】
図9は、本発明の実施例でイオンチャンネル活性度測定に用いた装置の概略を工程別に示した図である。本実施例においては、機能タンパク質を含む構成成分としてラット血管平滑筋細胞から調製した血管平滑筋細胞粗製膜画分を用いた。図9に示す装置は、ラット血管平滑筋細胞粗製膜画分を配置した図4に示すチップをその中に備えた信号源101と、一定時間毎に標準偏差の計算を行う標準偏差計算部102、一定時間秒毎に出力される標準偏差値の平均値を計算する平均値計算部105、および平均値計算部105により出力された平均値からイオンチャンネル活性度を計算する活性度計算部108、および活性度を表示するデータ表示部110を備える。上記の標準偏差計算部102、平均値計算部105、および活性度計算部108は、これらの工程を実行するプログラムが記録され、コンピュータに内蔵されたハードディスクである。上記データ表示部は、コンピュータのCRTである。
【0077】
図9において、各部の連絡は、点線または実線で示される。また、図9中、参照番号103および106は、それぞれ以下で説明する正規分布近似部および平均値・半値幅計算部である。また、サンプル数振り分け部104は、必要に応じて、標準偏差計算部102に対し、信号源101からの信号をサンプリング方法を指示する(サンプル数振り分け部104を備える装置構成の概要は図11に示す)。信号加算部107は、必要に応じて複数の信号源101からの信号を加算する手段を含む(信号加算部107を備える装置構成の概要は図12に示す)。活性度分類部109は、必要に応じて、平均・半値幅計算部106で得られた正規分布の平均値および半値幅を、既存のデータベースと比較することによって、機能タンパク質の信号変化のパターンを分類する手段を含む。
【0078】
ラット血管平滑筋細胞粗製膜画分は、以下のように調製した。
【0079】
10%FBSおよび抗生物質を含有するDMEM培地を入れた4本の75cm容量のフラスコを用い、5%濃度の二酸化炭素の存在下、37℃に調節した恒温槽中で平滑筋細胞を培養した。培養平滑筋細胞が、80%のコンフルエンシーに達したとき、培地を、FBSを含まないDMEM培地と交換し、さらに一晩37℃の恒温槽中で培養した。次いで、4℃のPBSを用いて細胞を2回洗浄し、予め氷冷しておいてダウンスホモジナイザーを用いて細胞をホモジナイズした。
【0080】
得られたホモジナイズ液を15ml容のポリプロピレンチューブに移し、1000×gで10分間遠心分離を行い上清液を得た。この上清液をさらに4℃、100000gの条件で45分間遠心分離し沈殿物を得た。得られた沈殿物を、2×プロテアーゼインヒビターを含むトリス緩衝液(75mM Tris(pH7.5)、15mM MgCl)に溶解し、ラット血管平滑筋細胞粗製膜画分を含む溶液を得た。
【0081】
なお、図4に示すチップの電極は、その表面を以下に示す方法で加工して用いた。
【0082】
図4に示すチップを、エタノールに溶解した1mM濃度のn−octanethiolate(以下OTと記する)溶液に浸して4時間放置し、OT分子から構成される自己組織単分子膜(SAM)を形成した。さらに、チャンバー内に、10mMの1−methoxy−5−methylphenazinium(以下MMPと記する)中に1時間浸して、上記自己組織単分子膜にMMPを共役させた。その後、このチップをエタノールと水で洗浄した。
【0083】
10mMのβ−oleoyl−γ−palmitoyl(以下PCOPと記す)と、上記のように得た血管平滑筋細胞粗製膜画分とを超音波を用いて混合した。得られた混合液を、上記のように処理したチップの電極4の表面上に滴下し一晩放置した。次いで、血管平滑筋細胞粗製膜画分に対し、ノルエピネフリンを0、0.1、0.3、1、3、10、30、100μMを含む溶液をチャンバ内に入れ、ノルエピネフリンに応答して発せられる電気的信号を測定した。10秒間の時系列データを100ミリ秒ごとの時系列データ毎に標準偏差を計算し、その平均値をプロットしデータ表示部110に表示した結果を図13に示す。このように本実施の形態によるイオンチャンネル活性度抽出方法において、ノルエピネフリン濃度に依存する結果、すなわちノルエピネフリン濃度が大きいほど、100ミリ秒毎の標準偏差値の分布が右側、すなわち100ミリ秒毎の標準偏差値が増加する方向であることを確認することができた。
【0084】
(実施例2)
図10は、本発明の実施例でイオンチャンネル活性度測定に用いた装置の改変例の概略を工程別に示した図である。本実施例においては、機能タンパク質としてラット海馬由来粗製膜画分を用いた。図10に示す装置は、図4に示したチップを信号源101内に備え、本装置は、図9に示す装置の平均値計算部105および活性度計算部108の代わりに、正規分布近似部103、平均値・半値幅計算部106、および活性度分類部109を備えている。各部の連絡は図10中、点線または実線で示される。
【0085】
正規分布近似部103は、単位偏差値計算部で得られた複数の標準偏差の値を、一定幅の標準偏差を単位とする、複数の階級に分類し、この階級をX軸とし、各階級に存在する標準偏差の個数をY軸とする座標上に計算された標準偏差値をプロットし、得られたグラフを正規分布に近似する。平均値・半値幅計算部106は、得られた正規分布の平均値および半値幅を計算する。活性度を分類する活性度分類部109は、得られた平均値および半値幅からイオンチャンネル活性度を分類する。なお、図9に示される装置と同様、上記の単位標準偏差計算部102、正規分布近似部103、平均値・半値幅計算部106および活性度分類部109は、これらの計算を実行するためのプログラムが記録されたハードディスクを内蔵するコンピュータである。そして上記データ表示部110はCRTである。
【0086】
ラット海馬由来粗製膜画分は以下のように調製した。すなわち、ラットより全脳を氷冷下に摘出し、全脳をさらにシャーベット状のイーグル平衡化塩溶液(arle’s alanced alts olution)(EBSSと略する。成分組成は以下の通りである:CaCl 0.02、KCl 0.40、MgSO・7HO 0.20、NaCl 6.68、 NaHCO2.20、NaHPO・4HO 0.14、D−グルコース 1.00、フェノールレッド 0.01 pH7.2:なお、上記の各々の数字は溶液1Lあたりに含まれる各成分のg数を表す)に3分間放置した。このとき使用したEBSSは、シャーベット状にする前に5分間95%O+5%COで通気しておいた。3分間放置後、海馬だけを摘出し、はさみで砕片にした後、0.02%トリプシン−0.53mM EDTA含有EBSSで37℃、5分間処理した。このあと、先端を火であぶって滑らかにしたガラスピペットでピペッティングを行い、細胞懸濁液を調製した。調製後、直ちに600gで10分間遠心分離した後、上を捨て、ペレット化した細胞を10ml EBSSを用い、遠心分離操作によって2回洗った。次に、0.6mlのEBSSにペレット化した細胞を懸濁し、0.1mlの90%(w/v)グリセロールを加えて混合し、室温で5分間放置した。この混合液にさらに、0.1mlの90%(w/v)グリセロールを加えて5分間静置し、この操作を室温で2回繰り返した。その後、細胞を10分間氷冷(0〜4℃)し、600g、10分間、4℃における遠心分離操作により洗浄した。次いで、細胞に、Lysing buffer(HEPES;10mM、CaCl;1mM、MgSO;1mM)を加え、5分間静置して細胞を爆発させた。
【0087】
次いで、600g、15分間、4℃において遠心分離し、得られた上清を別のチューブに集めた(遠心分離で得られるペレットは、核、細胞壁の断片などを含む。細胞膜は上清中にある。0.1mlの40%(w/w)スクロース上に上清を静かに載せ、20,000G 90分間4℃において遠心分離し、沈殿(細胞膜は、水とサッカロースの界面に存在する)を集めた。この沈殿を、EBSSに再懸濁し、細胞膜溶液を調製した。
【0088】
続いて図4に示したチップの表面を、以下のように加工した。
【0089】
まず、図4に示すチップを、アセトンに20分間浸した。続いてUVオゾンクリーナーを用いて10分間洗浄し、窒素雰囲気下でチップを乾燥させた。次いで、このチップを、10μMのDithiobis(succinimidyl undecanoate)を含むエタノール溶液に12時間を浸し、電極上にDithiobis分子から構成されるSAMを形成した。その後、エタノール、および純水を用いてこの順番で電極表面を洗浄し、次いで窒素雰囲気下で乾燥させた。このように処理したチップの電極4の表面に、上記のように調製したラット海馬由来粗製膜画分を滴下し、37℃30分間静置することにより、受容体を含む細胞膜画分を電極上に配置した。細胞膜画分を配置後、図10に示す装置を用い、0.1、0.3、1、3、および10μM濃度のカルバコール溶液をそれぞれチップ内のチャンバに添加し、細胞膜画分が発する電気的信号を測定し、標準偏差計算部102において10秒間の時系列データを100ミリ秒ごとの時系列データ毎に標準偏差を計算した。次いで、正規分布近似部において、単位偏差値計算部で得られた複数の標準偏差の値を、一定幅の標準偏差を単位とする、複数の階級に分類し、この階級をX軸とし、各階級に存在する標準偏差の個数をY軸とする座標上に計算された標準偏差値をプロットし、得られたグラフを正規分布に近似してデータ表示部110に表示した。図14に結果を示す。図14に示したように、添加したカルバコールの濃度に応じて、異なる電位変化の正規分布が得られた。
【0090】
【発明の効果】
機能タンパク質−機能タンパク質の相互作用、機能タンパク質−機能タンパク質に特異的に反応する物質の相互作用、および機能タンパク質−物質の相互作用にともなう有意な信号を検出し得るチップ、それを備えた装置およびそれを用いて上記有意な信号を検出する方法が提供される。本発明により、従来、検出することが困難であった電気化学的記録による上記有意な信号の検出が可能になる。本発明のチップを利用することによって、高速薬品スクリーニング、細胞診断、環境汚染物質の測定を行う装置が提供され得る。さらには、従来にはなかった、機能タンパク質および機能タンパク質に特異的に反応する物質の結合−解離定数の算出および機能タンパク質および機能タンパク質に特異的に反応するリガンド間および機能タンパク質−化学物質間の親和性試験を電気化学的に測定する手段を提供することも可能にする。
【0091】
本発明によれば、機能タンパク質と絶縁性基板の間でギガシールドを形成することなく、チャンネル開閉によっておこる信号の変動からチャンネル活性度の測定を簡単に行うことができるデバイスが提供される。
【0092】
本発明によれば、測定を行うに際し、平面型電極といった、その作製および操作に熟練や時間、あるいは専用の制御装置を必要としない部材を備えたチップを利用するので、その作製および操作における作業効率が良好であり、かつ化学物質を利用しないため、副作用や蛍光感度の経時変化を考慮する必要がなく、しかも安価で生産性の高い装置が提供される。
【0093】
本発明によれば、高速薬品スクリーニング、細胞診断デバイス、特に手術現場におけるオンサイトでの細胞診断を免疫染色を行うことなく簡易に迅速に行うことができる細胞診断方法および装置もまた提供可能である。
【0094】
本発明のチップを利用し、機能タンパク質として、細胞膜分画画分、酵素、抗体、各種受容体などの機能タンパク質を電極上に配置することにより、機能タンパク質間や、機能タンパク質と種々の化学物質との間の相互作用にともなう物理変化もしくは化学的な変化を検出することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の機能タンパク質の物理的変化もしくは化学的変化を検出するチップを示す概略断面図および概略平面図。
【図2】本発明の機能タンパク質の物理的変化もしくは化学的変化を検出するチップの改変例を示す概略断面図および概略平面図。
【図3】本発明の機能タンパク質の物理的変化もしくは化学的変化を検出するチップ改変例を示す斜視図。
【図4】本発明の機能タンパク質の物理的変化もしくは化学的変化を検出するチップの改変例を示す概略断面図および概略平面図。
【図5】本発明の機能タンパク質の物理的変化もしくは化学的変化を検出するチップの改変例を示す斜視図。
【図6】本発明の機能タンパク質の物理的変化もしくは化学的変化を検出するチップの改変例の分解図。
【図7】本発明の機能タンパク質の物理的変化もしくは化学的変化を検出するチップの改変例の分解図。
【図8】本発明の機能タンパク質の物理的変化もしくは化学的変化を検出するチップを備えた装置の概略を模式的に示す図。
【図9】本発明の機能タンパク質の物理的変化もしくは化学的変化を検出するチップを備えた装置の概略を工程別に示す図。
【図10】本発明の機能タンパク質の物理的もしくは化学的変化を検出するチップを備えた装置の改変例の概略を工程別に示す図。
【図11】本発明の機能タンパク質の物理的もしくは化学的変化を検出するチップを備えた装置の改変例の概略を工程別に示す図。
【図12】本発明の機能タンパク質の物理的変化もしくは化学的変化を検出するチップを備えた装置の改変例の概略を工程別に示す図。
【図13】本発明の方法に従って、ラット海馬から調製した神経細胞膜画分のノルエピネフリンに対する反応を測定した結果の表示を示す図。
【図14】本発明の方法に従って、ラット海馬由来膜画分のカルバコールに対する反応を測定した結果の表示を示す図。
【符号の説明】
1、1’ 貫通孔
2 プラスチック基板
3、3’ 導電線
4 電極
4’ きのこ型の電極端部
5、8 基板
6、9、14 ターミナル
7 絶縁層
10 基準電極
11 接点
12 ヒーター
12’ ヒーター支持部材
13 センサ部
15 IHヒーター
16 ペルチェ素子
17 測定器
18 ターミナル受部
101 信号源
102 標準偏差値計算部
103 正規分布近似部
104 サンプル数振り分け部
105 平均値計算部
106 平均値・半値幅計算部
107 信号加算部
108 活性度計算部
109 活性度分類部
110 データ表示部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a biological reaction measurement chip, that is, a chip for measuring a physical or chemical signal of a functional protein and its change, and a biological reaction measurement method and apparatus using the same. The present invention particularly relates to a chip that can be used for measuring a physical change or a chemical change of an antibody, an enzyme, and a receptor, and a measurement method and a measurement apparatus using the chip.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a physical or chemical signal generated by a biological component accompanying the activity of the biological component is measured as a digital signal based on an electrical change of the biological component or a fluorescence intensity emitted by an indicator incorporated in the biological component. It is measured by taking in. For example, when measuring channel activity of a cell at a single channel level, a digital signal (electrical quantity passing through a channel) obtained by an electrophysiological measuring device using a microelectrode probe such as a patch clamp and a dedicated control device is used. , The channel opening / closing time, timing, the number of times, etc. are calculated, and the channel activity is measured (intracellular recording method). For the whole cell, the amount of ions flowing into the cell is measured as a digital signal by a fluorescence measurement method, and this is used as the cell channel activity.
[0003]
The patch clamp method is a method in which ion transport through a single channel protein molecule is electrically recorded by a microelectrode probe using a microportion (patch) of a cell membrane attached to a tip portion of a micropipette. Patch clamping is one of the few techniques in cell biology that allows one to study the function of a single protein molecule in real time (eg, Molecular Biology of Cells, Third Edition, Garland Publishing). , Inc., New York, 1994, Japanese edition, translated by Keiko Nakamura et al., Pp. 181-182, 1995, Kyoikusha.
[0004]
The fluorescent antibody method combines a luminescence indicator or a fluorescent dye that emits light in response to a change in the concentration of a specific ion with the latest image processing methods (for example, by taking a fluorescent image of a cell with a CCD camera, etc. Monitor the movement of ions) and measure the electrical activity of the whole cell.
[0005]
However, the patch clamp method requires special techniques for micropipette fabrication and manipulation, and requires a lot of time to measure one sample, making it suitable for high-speed screening of a large number of drug candidate compounds. Not. In addition, the fluorescence measurement method can screen a large number of drug candidate compounds at high speed, but requires a step of staining cells. In the measurement, the background is high due to the effect of the dye, and the fluorescence intensity decreases with time. Therefore, there is a disadvantage that the S / N ratio is poor.
[0006]
In addition, methods for observing electrochemical changes in functional proteins include those described in Japanese Patent No. 2949845, US Pat. No. 5,810,725, US Pat. No. 5,56,067, JP-A-9-823318, WO 01/25769 A2, and US Pat. No. 5,187,696. , WO 98/54294, WO 99/66329, WO 99/31503, and the like using a substrate on which a multi-electrode is arranged.
[0007]
Japanese Patent No. 2949845, US Pat. No. 5,810,725, US Pat. No. 5,56,067, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-823318 disclose microelectrodes formed on a glass substrate using photolithographic technology, and the electrical changes of cells are multi-pointed. An integrated composite electrode characterized in that it can be measured extracellularly and a measurement system using the same.
[0008]
WO 01/25769 A2 has a through-hole on an insulating substrate, and a functional protein such as a cell including an ion channel is arranged in the through-hole to form a gigashield on the surface of the insulating substrate with the cell or the like. A substrate capable of measuring a current generated when ions pass through an ion channel by using a reference electrode and a measurement electrode provided in two regions separated by is described.
[0009]
U.S. Patent No. 5,187,696 describes a device that can monitor cell growth by culturing cells on electrodes and measuring impedance changes.
[0010]
WO 98/54294 describes a device for adhering cells on a plate electrode and measuring its electrical signal.
[0011]
WO 99/66329 describes a device for observing the activity of cells on a porous material by means of resistance or impedance changes, and an assay using the same.
[0012]
WO 99/31503 describes a method of forming a patch clamp by trapping cells in a through-hole using a substrate having a through-hole and measuring a change in current.
[0013]
The above-mentioned prior art uses a flat plate electrode to carry out electrical activity of cells, and forms a small through hole on an insulating substrate to form a patch clamp between the cell and the substrate, which is generated by ions passing through an ion channel. It is characterized by monitoring the current flowing. However, in the case of such a plate electrode, it is possible to detect a potential change of the cell membrane, but it is not possible to measure with high sensitivity due to leakage of a signal into a liquid. In addition, the method of forming a small through hole on an insulating substrate to form a patch clamp with a cell has a low probability of forming a patch clamp, and also destroys the cell membrane to cause physical damage. The condition cannot be measured. Furthermore, when forming a patch clamp system, it is difficult to adjust the pressure for performing suction, and it is necessary to provide an adjusting mechanism in order to perform the operation with multiple channels, which is not practical. From these viewpoints, the conventional plate electrode is suitable for high-speed drug screening, but has poor sensitivity. Further, an insulating substrate provided with minute through holes is not suitable for high-speed drug screening. From a similar point of view, automated patch clamp robots take time to process samples and are also unsuitable for rapid drug screening.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the related art, and an object of the present invention is to improve a conventional electrophysiological measuring device to eliminate the above problems. The present invention is a device capable of easily and reliably detecting a minute physical signal or a chemical signal emitted by a biological component and a change thereof, which cannot be detected by the conventional extracellular recording method, And a method and apparatus for measuring a physical or chemical signal of a biological component using the same.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a chip for detecting a change in a physical property or a chemical property of a functional protein, the chip having at least one electrode and a conductive line connected to the electrode; and a chip disposed on the substrate; An isolator having at least one chamber for containing a functional protein or a component containing the functional protein, wherein the functional protein or the component containing the functional protein is disposed on the at least one electrode, The isolation unit has a reference electrode, and can derive a physical signal or a chemical signal emitted by the functional protein.
[0016]
As used herein, the term "physical signal or chemical signal" generated by a functional protein refers to a signal generated by a component of a living body including a functional protein represented by a cell membrane or the like. , A signal originating from a specific site of a measurement target, or a signal that changes due to a specific event in a measurement target, such as activation of an ion channel of a cell in response to a drug. As used herein, the term "significant signal" or "significant signal" is used primarily to refer to the latter meaning, that is, a signal that has changed due to a particular event in a measurement object.
[0017]
Preferably, the substrate and the isolation unit are integrated.
[0018]
Preferably, the substrate is formed of an insulating material.
[0019]
Preferably, the insulating material is glass, plastic, or SOI.
[0020]
Preferably, the electrode is formed from a material including metal, conductive plastic, or conductive rubber.
[0021]
Preferably, said metal is selected from the group consisting of platinum, platinum-platinum black, gold, silver, nickel, titanium, silver-silver chloride, and copper.
[0022]
Preferably, the surface of the electrode is plasma-treated.
[0023]
Preferably, a self-assembled monolayer is formed on the surface of the electrode. .
[0024]
Preferably, a biocompatible substance or a functional protein is arranged on the self-assembled monolayer.
[0025]
Preferably, a mixture of a lipid and a functional protein is disposed on the self-assembled monolayer.
[0026]
Preferably, the biocompatible substance is selected from the group consisting of collagen, fibronectin, vitronectin, poly-L-lysine, polyornithine, and polyethyleneimine.
[0027]
The tip may include a plurality of electrodes.
[0028]
Preferably, each of the plurality of electrodes and the conductive line connected thereto are insulated from other electrodes and the conductive lines connected thereto.
[0029]
Preferably, the substrate has at least one through hole, and the electrode is disposed on at least a part of a periphery of the through hole or on the through film.
[0030]
Preferably, the substrate has at least one through hole, and the electrode is arranged in the through hole.
[0031]
In the chip, a voltage change at a constant frequency is given through the electrode, and a frequency that changes according to the reactivity of the functional protein can be detected.
[0032]
In the chip, a current change at a constant frequency is given through the electrode, and a frequency that changes according to the reactivity of the functional protein can be detected.
[0033]
In the chip, a physical or chemical signal generated when a substance that specifically reacts with the functional protein acts on the functional protein can be derived.
[0034]
Preferably, the functional protein is selected from the group consisting of an antibody, an enzyme, and a receptor, and the substance that specifically reacts with the functional protein is selected from the group consisting of an antigen, a substrate, and a ligand.
[0035]
Typically, specific combinations of a functional protein and a substance that specifically reacts with the functional protein include acetylcholine receptor and acetylcholine, NMDA receptor and glutamate, Ca channel and calcium, dopamine receptor and dopamine, and VEGF receptor ( Vascular growth factor receptor) and VEGF (vascular growth factor), EGF receptor and EGF, T cell and CD4 antibody, cytochrome P450 and lansopropazolo, G protein and hormone, and the like.
[0036]
Preferably, a conductive line electrically connected to the through hole is arranged on a front surface or a back surface of the substrate.
[0037]
Preferably, the functional protein or a component containing the functional protein is disposed in the opening of the through-hole, and the interaction between the functional protein and a substance that specifically reacts with the functional protein is electrochemically detected. .
[0038]
Preferably, the depth of the through hole is 1 to 10000 micrometers.
[0039]
Preferably, the portion of the substrate that does not include the through-hole has a thickness in the range of 10 to 10000 micrometers.
[0040]
Preferably, the surface area of the electrode is smaller than the surface area of the reference electrode.
[0041]
Preferably, the chip further includes a heating unit disposed on the substrate.
[0042]
Preferably, the heating means is a Peltier element or an IH heater.
[0043]
The present invention also relates to a method for measuring a physical signal or a chemical signal emitted by at least one kind of functional protein. This method comprises the steps of: (A) generating a plurality of time-series signals derived from the device on which a functional protein is arranged; (B) acquiring a plurality of extracted data groups from the data group, wherein each of the extracted data groups is a fixed number selected from the data group. (C) calculating a standard deviation of the plurality of extracted data groups to obtain a standard deviation group, and (D) referring to each of the standard deviations constituting the standard deviation group. Selecting a physical or chemical signal.
[0044]
Preferably, the reference in the step (D) is to calculate an average value of each standard deviation constituting the standard deviation group.
[0045]
Preferably, the reference in the step (D) classifies each of the standard deviations into a plurality of classes each having a unit of a standard deviation of a fixed width, and each of the standard deviations exists in the class and each of the classes. Plotting on the coordinate with the number of the standard deviation as an axis, approximating the obtained graph to a normal distribution, and calculating the average value, half width, and variance or standard deviation of the obtained normal distribution It is to be.
[0046]
Preferably, the method further includes performing the steps (B) to (C) a plurality of times by changing the number of data constituting the extracted data group.
[0047]
Preferably, the method further includes performing the steps (B) to (D) a plurality of times by changing the number of data constituting the extracted data group and the width of the class. The physical signal or the chemical signal is selected from a plurality of average values, half-value widths, and variances or standard deviations of the normal distribution.
[0048]
Preferably, the method further includes, after the step (A), adding a data group obtained for each of the functional proteins.
[0049]
Preferably, the method further comprises, after the step (A), a step of subtracting a data group obtained for each of the functional proteins.
[0050]
Preferably, the method further comprises, prior to the step (A), simultaneously stimulating each of the functional proteins.
[0051]
Preferably, the reference in the step (D) classifies each of the standard deviations into a plurality of classes each having a unit of a standard deviation of a fixed width, and the plurality of standard deviations are present in the class and each of the classes. Plotting on the coordinate with the number of the standard deviation as an axis, the obtained graph, the exponential decrease, exponential increase, Gaussian, Lorentz, sigma, by a curve approximation analysis selected from the group consisting of multiple peaks and nonlinear Approximation and obtaining the slope before and after the vertex of the obtained approximation curve.
[0052]
Preferably, the selection in the step (B) is performed in chronological order.
[0053]
Preferably, in the method, the steps (B) to (D) are repeatedly performed, the selection in the step (B) is performed in time series, and the first data of the extracted data group in each repetition is constant. And the method further comprises the step of comparing the average value of each of the standard deviation groups obtained at each iteration.
[0054]
Preferably, in the method, the steps (B) to (D) are repeatedly performed, the selection in the step (B) is performed in time series, and the first data of the extracted data group in each repetition is constant. And the method further comprises comparing the mean of the normal distribution of each of the standard deviations obtained at each iteration.
[0055]
Preferably, in the method, the steps (B) to (D) are repeatedly performed, the selection in the step (B) is performed in time series, and the first data of the extracted data group in each repetition is constant. Selected at time intervals and the method further comprises comparing the half-width, variance or standard deviation of the normal distribution of each of the standard deviation groups obtained at each iteration.
[0056]
Preferably, in the above method, the reference in the step (D) includes obtaining a plurality of extracted standard deviation groups from the standard deviation group, wherein each of the extracted standard deviation groups is different from the standard deviation group. The method comprising calculating a mean value of the fixed number of standard deviations and a time series increase rate of the mean value, wherein the extracted standard deviations are obtained. Comparing the average value of each of the groups with a preset set value, and generating time (a) of a time series signal corresponding to a standard deviation group that gives an average value that is equal to or greater than the set value. A standard deviation group that gives a time-series increase rate of the average value of the extracted standard deviation group after (a) equal to or smaller than a preset value. Corresponding to Step of identifying occurrence time of (b) of the time series signal, further comprising the step of obtaining a significant signal based on the occurrence time (a) and (b).
[0057]
Preferably, in the method, the physical or chemical signal comprises binding of an antigen to an antibody, binding of a substrate to an enzyme, or binding of a ligand to a receptor, or activation of an ion channel, receptor, or intracellular. This is a significant signal accompanying the operation of the signal transmission system.
[0058]
Preferably, in the method, the physical signal or the chemical signal is a significant signal generated by a cell responding to the test chemical, and the step (A) is performed when the action on the cell is known. The method is performed in the presence of a certain standard chemical substance and in the presence of the test chemical substance, and the method is performed in the presence of the test chemical substance and the average value obtained in the presence of the standard chemical substance. The method further includes a step of comparing the obtained average value.
[0059]
Preferably, in the method, the physical signal or the chemical signal is a significant signal generated by a cell responding to the test chemical, and the step (A) is performed when the action on the cell is known. The method is carried out in the presence of a certain standard chemical substance and in the coexistence of the standard chemical substance and the test chemical substance, wherein the method comprises: obtaining the average value obtained in the presence of the standard chemical substance; The method further includes comparing the average value obtained in the presence of a substance and the test chemical substance.
[0060]
The present invention also relates to an apparatus for measuring an action of a test chemical substance on a functional protein, the apparatus comprising: the device, a time-series signal generated from the functional protein, a means for acquiring a data group including a plurality of data; Means for obtaining a plurality of extracted data groups from a group, wherein each of the extracted data groups is constituted by a fixed number of data selected from the data group; and a standard for the plurality of extracted data groups. Means for calculating a deviation to obtain a standard deviation group, and means for selecting a physical signal or a chemical signal with reference to each of the standard deviations constituting the standard deviation group.
[0061]
The method of measuring a physical signal or a chemical signal of a functional protein and its change utilizing the chip according to the present invention records a signal emitted from a signal source containing a functional protein as time-series signal data, From the data, a standard deviation value for each predetermined sample time is calculated, and a physical or chemical signal derived from a functional protein is indirectly calculated from the average value of the standard deviation values.
[0062]
Alternatively, the method of measuring a physical signal or a chemical signal of a functional protein and its change utilizing the chip of the present invention is a method in which a signal emitted from a signal source containing a functional protein is recorded as time-series signal data and set in advance. The standard deviation value for each predetermined sample time is calculated, the standard deviation value is approximated to a normal distribution, and a two-dimensional feature amount is extracted from the average value and the half width of the normal distribution.
[0063]
Alternatively, the method of measuring a physical signal or a chemical signal of a functional protein and its change utilizing the chip of the present invention is a method in which a signal emitted from a signal source containing a functional protein is recorded as time-series signal data and set in advance. The standard deviation value for each of two or more different sample times is calculated, the standard deviation value is approximated to a normal distribution for each of the different sample times, and the average of the normal distribution obtained for each of the different sample times is calculated. From the value and the half width, a two-dimensional feature amount is extracted for each different sample time.
[0064]
If desired, the time-series signal data can be from two or more signal sources and added. Preferably, the time-series signal data from the two or more signal sources may be tuned.
[0065]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0066]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic sectional view ((a) of FIG. 1) and a plan view ((b) of FIG. 1) showing a chip for detecting a physicochemical change of a functional protein according to one embodiment of the present invention. . In the present embodiment, a glass substrate (Corning 1737F) having a thickness of 1.1 mm is used as the substrate 5. An electrode 4 as a measuring electrode and a conductive wire 3 for deriving an electric signal from the electrode 4 are patterned on a glass substrate 5 by gold sputtering, and the other parts than the electrode are covered with an insulating layer 7. The surface of the electrode 4 is substantially flat or planar. The conductive line 3 is led out to the edge of the substrate, forming a terminal 6 at the edge of the substrate. A method for sputtering a conductive material typified by gold is known to those skilled in the art. For example, using gold, in the presence of an inert gas such as argon, a plasma is generated by high frequency between electrodes under low vacuum conditions, and the gold on the cathode is repelled by the energy of ions, resulting in a porous layer on the opposite anode. Form on film. Alternatively, the electrodes and the conductive wires may be formed using a method such as a vacuum evaporation method. Further, it can be formed by printing. Methods for forming the insulating layer 7 are also known to those skilled in the art.
[0067]
A plastic substrate 2 having a through-hole 1 for holding a solution containing a functional protein is arranged and adhered on a glass substrate provided with the electrode 4, the insulating layer 7, and the conductive wire 3 thus formed. The plastic substrate 2 serves as a functional protein or a biological component-containing portion containing a functional protein for isolating a plurality of measurement samples, and the through-hole 1 forms a chamber for accommodating the functional protein to be measured together with the electrode 4. . This plastic substrate 2 is adhered to the substrate with a silicon-based adhesive.
[0068]
(Embodiment 2)
2 and 3 are diagrams showing another embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view (FIG. 2A) and a plan view (FIG. 2B) of the chip of the present embodiment, and FIG. 3 further includes a reference electrode 10 on the chip shown in FIG. It is a perspective view of the arrange | positioned chip.
[0069]
As shown in FIG. 2, the chip according to the present embodiment uses an insulating SOI (Silicon on insulator) as the substrate 8, and this substrate 8 is compatible with the through hole 1 of the plastic substrate 2 and communicates therewith. Are provided. On the through hole 1 'on the substrate 8, a flat electrode 4 is formed as a measurement electrode so as to cover the opening. The conductive wire 3 is formed on the side wall of the through hole 1 'so as to be in contact with the lower surface of the electrode. Other configurations are the same as those of the chip of the first embodiment.
[0070]
The chip shown in FIG. 3 is provided with reference electrodes 10 on the side surfaces of the through-holes 1 formed in the plastic substrate 2, and independently from each reference electrode 10, a conductive line connected to a signal amplifier is drawn out and a terminal 9 connected thereto is connected. It has.
[0071]
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a schematic sectional view (FIG. 4 (a)) and a plan view (FIG. 4 (b)) showing a chip according to still another embodiment of the present invention. In this embodiment, the measurement electrode 4 is formed so as to penetrate the insulating substrate 8, and one end of the measurement electrode 4 is formed so as to form a contact 11 with a connection portion connected to a signal amplifier. We are excited to type 4 '. The conductive wire 3 is connected to the other end of the measurement electrode. Other configurations are the same as those of the chip described in the second embodiment. A circle surrounded by a dotted line on the right side of FIG. 4A is a partial cross-sectional view showing an enlarged mushroom-shaped head of the measurement electrode 4.
[0072]
(Embodiment 4)
FIG. 5 is a perspective view of a sensor-measuring instrument integrated chip according to still another embodiment of the present invention. The sensor-measuring device integrated chip shown in FIG. 5 includes a sensor unit 13 and a measuring device 17. The sensor unit 13 includes an insulating substrate 5, a plastic substrate 2 having a through-hole 1 forming a chamber for accommodating a functional protein or a component containing a functional protein, and a bottom opening of the through-hole 1 or a peripheral edge thereof. The apparatus includes a measurement electrode 4 provided at least in part, a conductive wire 3, and a heater 12 for adjusting conditions in a chamber, that is, a measurement environment atmosphere, and the above-described components are integrated. The heater 12 is arranged on a heater support member 12 'as required, and the measurement electrode 4 and the conductive wire 3 can also be arranged on the heater support member 12'. As the heater support member, a metal material, a resin material, ceramic, or the like can be used. In addition, as the heater 12, specifically, for example, an IH heater shown in 15 of FIG. 6 or a Peltier element shown in 16 of FIG. 7 can be used. The heater 12 is led out by the conductive wire 3 'to form a terminal 14, and is connected to an external power supply (not shown).
[0073]
The terminals 9 and 14 of the conductive wires of the sensor section 13 protrude from the ends of the substrate 2 and the plastic substrate 5 and can be connected to the measuring instrument 17. The measuring device 17 comprises a receiving part 18 (only a part of which is shown in FIG. 5) which is compatible with the terminals 9 and 14, and the receiving part for receiving the terminal 14 further comprises a heater for operating the heater. It can be configured to be connected to an external power supply. The measuring device 17 displays the data of physical or chemical signals derived from the functional protein in each chamber, adjusts the temperature, and applies disturbance (that is, the obtained data reduces the influence of noise, deviates from the average). "Applying a" disturbance component "for correction). The chip according to the present embodiment is configured to detect a physical change or a chemical change of a functional protein and to display data.
[0074]
6 and 7 are exploded views of a modified example of the sensor unit 13 of the sensor-measuring instrument integrated chip. The reference numeral 15 in FIG. 6 denotes an IH heater, which spirals along the wall of the through hole 1 ′ provided in the substrate 15 as shown in a partially enlarged view below FIG. Are located in In this embodiment and the embodiment shown in FIG. 7, the measurement electrode 4 is formed on the heater support member 12 '. In FIG. 7, reference numeral 16 denotes a Peltier element. As is well known, a Beltier element is a heat exchange device that operates as a heat pump by passing a direct current, and performs cooling, heating, and temperature control.
[0075]
(Example 1)
FIG. 8 is a diagram schematically showing an outline of an apparatus provided with a chip for detecting a physical or chemical change of a functional protein used in an example of the present invention. The configuration of the device shown in FIG. 8 is as follows. A: A warming device that houses a chip for detecting a physical or chemical change of a functional protein. An environment suitable for the functional protein is maintained depending on the functional protein to be tested. B: Means (robot arm) for moving the cell potential measurement chip from the warming device. C: Signal amplification device (amplifier). D: Signal leading cable. E: Signal processing device (computer). Note that the connection between the above-described components is performed by using a means known in the art, and thus the details are not particularly described.
[0076]
FIG. 9 is a diagram schematically illustrating an apparatus used for measuring the ion channel activity in each embodiment of the present invention for each process. In this example, a crude vascular smooth muscle cell membrane fraction prepared from rat vascular smooth muscle cells was used as a component containing a functional protein. The apparatus shown in FIG. 9 includes a signal source 101 having therein the chip shown in FIG. 4 on which a crude membrane fraction of rat vascular smooth muscle cells is arranged, and a standard deviation calculating unit 102 for calculating a standard deviation at regular time intervals. An average calculation unit 105 that calculates an average value of standard deviation values output every fixed time seconds, and an activity calculation unit 108 that calculates ion channel activity from the average value output by the average calculation unit 105. And a data display section 110 for displaying the activity. The standard deviation calculation unit 102, the average value calculation unit 105, and the activity calculation unit 108 are hard disks in which a program for executing these steps is recorded and which is built in a computer. The data display unit is a CRT of a computer.
[0077]
In FIG. 9, the communication of each part is indicated by a dotted line or a solid line. In FIG. 9, reference numerals 103 and 106 denote a normal distribution approximation unit and an average / half-value width calculation unit, respectively, which will be described below. In addition, the sample number distribution unit 104 instructs the standard deviation calculation unit 102 on a method of sampling the signal from the signal source 101 as necessary (for an outline of the configuration of the apparatus including the sample number distribution unit 104, see FIG. 11). Shown). The signal adding unit 107 includes a unit for adding signals from a plurality of signal sources 101 as necessary (an outline of a device including the signal adding unit 107 is shown in FIG. 12). The activity classifying unit 109 compares the average value and the half-value width of the normal distribution obtained by the average / half-value width calculating unit 106 with an existing database, if necessary, to determine the signal change pattern of the functional protein. Including means for classification.
[0078]
The rat vascular smooth muscle cell crude membrane fraction was prepared as follows.
[0079]
Four 75 cm with DMEM medium containing 10% FBS and antibiotics 2 Using a volumetric flask, smooth muscle cells were cultured in a thermostat adjusted to 37 ° C. in the presence of 5% carbon dioxide. When the cultured smooth muscle cells reached 80% confluency, the medium was replaced with DMEM medium without FBS, and the cells were further cultured overnight in a thermostat at 37 ° C. Next, the cells were washed twice with PBS at 4 ° C., ice-cooled in advance, and homogenized using a Dounce homogenizer.
[0080]
The obtained homogenized solution was transferred to a 15-ml polypropylene tube, and centrifuged at 1,000 × g for 10 minutes to obtain a supernatant. The supernatant was further centrifuged at 4 ° C. and 100,000 g for 45 minutes to obtain a precipitate. The obtained precipitate was washed with Tris buffer (75 mM Tris (pH 7.5), 15 mM MgCl 2) containing 2 × protease inhibitor. 2 ) To obtain a solution containing a crude membrane fraction of rat vascular smooth muscle cells.
[0081]
The surface of the electrode of the chip shown in FIG. 4 was processed by the following method.
[0082]
The chip shown in FIG. 4 was immersed in a 1 mM n-octanethiolate (hereinafter referred to as OT) solution dissolved in ethanol and allowed to stand for 4 hours to form a self-assembled monolayer (SAM) composed of OT molecules. . Further, the membrane was immersed in 10 mM 1-methyoxy-5-methylphenazinium (hereinafter referred to as MMP) for 1 hour to conjugate MMP to the self-assembled monolayer. Thereafter, the chip was washed with ethanol and water.
[0083]
10 mM β-oleoyl-γ-palmitoyyl (hereinafter referred to as PCOP) and the vascular smooth muscle cell crude membrane fraction obtained as described above were mixed using ultrasonic waves. The obtained mixture was dropped on the surface of the electrode 4 of the chip treated as described above, and left overnight. Then, a solution containing 0, 0.1, 0.3, 1, 3, 10, 30, and 100 μM of norepinephrine is introduced into the chamber with respect to the crude membrane fraction of vascular smooth muscle cells, and is emitted in response to norepinephrine. The electrical signal was measured. FIG. 13 shows the result of calculating the standard deviation of the time-series data for 10 seconds for each time-series data every 100 milliseconds, plotting the average value and displaying the average value on the data display unit 110. As described above, in the ion channel activity extraction method according to the present embodiment, the distribution depending on the norepinephrine concentration, that is, as the norepinephrine concentration increases, the distribution of the standard deviation value every 100 milliseconds is on the right side, that is, the standard value every 100 milliseconds. It was confirmed that the deviation value was increasing.
[0084]
(Example 2)
FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a modified example of the apparatus used for measuring the ion channel activity in the embodiment of the present invention for each process. In this example, a rat hippocampus-derived crude membrane fraction was used as the functional protein. The device shown in FIG. 10 includes the chip shown in FIG. 4 in the signal source 101. This device is different from the device shown in FIG. 103, an average / half-width calculator 106, and an activity classifier 109. The communication of each part is shown by a dotted line or a solid line in FIG.
[0085]
The normal distribution approximation unit 103 classifies the values of the plurality of standard deviations obtained by the unit deviation value calculation unit into a plurality of classes each having a unit of a standard deviation of a fixed width. Is plotted on a coordinate having the number of standard deviations existing in the Y axis as the Y axis, and the obtained graph is approximated to a normal distribution. The average value / half width calculation unit 106 calculates the average value and the half width of the obtained normal distribution. The activity classifying unit 109 for classifying the activity classifies the ion channel activity from the obtained average value and half width. Note that, similarly to the apparatus shown in FIG. 9, the unit standard deviation calculation unit 102, the normal distribution approximation unit 103, the average / half-width calculation unit 106, and the activity classifying unit 109 perform these calculations. It is a computer with a built-in hard disk on which programs are recorded. The data display unit 110 is a CRT.
[0086]
The crude membrane fraction derived from rat hippocampus was prepared as follows. That is, the whole brain is excised from the rat under ice-cooling, and the whole brain is further subjected to a sherbet-like Eagle's balanced salt solution ( E arle's b alternated s alts s solution (abbreviated as EBSS) The component composition is as follows: CaCl 2 0.02, KCl 0.40, MgSO 4 ・ 7H 2 O 0.20, NaCl 6.68, NaHCO 3 2.20, NaH 2 PO ・ 4H 2 O 0.14, D-glucose 1.00, phenol red 0.01 pH 7.2: each of the above numbers represents the number of grams of each component contained in 1 L of the solution) for 3 minutes. The EBSS used at this time was 95% O for 5 minutes before forming the sherbet. 2 + 5% CO 2 Ventilated. After standing for 3 minutes, only the hippocampus was excised, crushed with scissors, and treated with EBSS containing 0.02% trypsin-0.53 mM EDTA at 37 ° C for 5 minutes. Thereafter, pipetting was performed with a glass pipette whose tip was smoothed by a fire to prepare a cell suspension. Immediately after preparation, centrifuge at 600 g for 10 minutes. Qing Was discarded, and the pelleted cells were washed twice by centrifugation using 10 ml EBSS. Next, the pelleted cells were suspended in 0.6 ml of EBSS, mixed with 0.1 ml of 90% (w / v) glycerol, and allowed to stand at room temperature for 5 minutes. Further, 0.1 ml of 90% (w / v) glycerol was added to the mixture, and the mixture was allowed to stand for 5 minutes. This operation was repeated twice at room temperature. Thereafter, the cells were ice-cooled (0 to 4 ° C.) for 10 minutes, and washed by centrifugation at 600 g for 10 minutes at 4 ° C. Next, cells were added to Lysing buffer (HEPES; 10 mM, CaCl 2). 2 1 mM, MgSO 4 ; 1 mM) and allowed to stand for 5 minutes to explode the cells.
[0087]
Then, the mixture was centrifuged at 600 g for 15 minutes at 4 ° C., and the obtained supernatant was collected in another tube (the pellet obtained by centrifugation contains nuclei, fragments of cell walls, etc. The cell membrane is contained in the supernatant. The supernatant is gently placed on 0.1 ml of 40% (w / w) sucrose, centrifuged at 20,000 G for 90 minutes at 4 ° C., and the precipitate (the cell membrane is present at the interface between water and sucrose) is removed. The precipitate was resuspended in EBSS to prepare a cell membrane solution.
[0088]
Subsequently, the surface of the chip shown in FIG. 4 was processed as follows.
[0089]
First, the chip shown in FIG. 4 was immersed in acetone for 20 minutes. Subsequently, the chip was washed with a UV ozone cleaner for 10 minutes, and the chip was dried under a nitrogen atmosphere. Next, the chip was immersed in an ethanol solution containing 10 μM of dithiobis (succinimidyl undecanoate) for 12 hours to form a SAM composed of Dithiobis molecules on the electrode. Thereafter, the electrode surface was washed with ethanol and pure water in this order, and then dried under a nitrogen atmosphere. The rat hippocampus-derived crude membrane fraction prepared as described above was dropped on the surface of the electrode 4 of the chip treated in this manner, and allowed to stand at 37 ° C. for 30 minutes, whereby the cell membrane fraction containing the receptor was placed on the electrode. Was placed. After arranging the cell membrane fraction, using the apparatus shown in FIG. 10, 0.1, 0.3, 1, 3, and 10 μM concentrations of carbachol solutions were added to the chambers in the chip, respectively. The signals were measured, and the standard deviation calculation unit 102 calculated the standard deviation of the time-series data for 10 seconds for each time-series data every 100 milliseconds. Next, in the normal distribution approximation unit, the values of the plurality of standard deviations obtained by the unit deviation value calculation unit are classified into a plurality of classes each having a unit of a standard deviation of a fixed width, and the class is defined as an X axis. The calculated standard deviation value was plotted on a coordinate having the number of standard deviations present in the class as the Y axis, and the obtained graph was displayed on the data display unit 110 by approximating a normal distribution. FIG. 14 shows the results. As shown in FIG. 14, different normal distributions of potential change were obtained depending on the concentration of added carbachol.
[0090]
【The invention's effect】
A chip capable of detecting a functional protein-functional protein interaction, a functional protein-substance-specific substance-reactive substance interaction, and a significant signal associated with a functional protein-substance-substance interaction, a device equipped therewith, There is provided a method of detecting the significant signal using the same. According to the present invention, the above-mentioned significant signal can be detected by electrochemical recording which has been difficult to detect conventionally. By using the chip of the present invention, an apparatus for performing high-speed drug screening, cell diagnosis, and measurement of environmental pollutants can be provided. Furthermore, the calculation of the binding-dissociation constant of a functional protein and a substance specifically reacting with the functional protein and the interaction between the functional protein and the ligand specifically reacting with the functional protein and the functional protein and the chemical It also makes it possible to provide a means for electrochemically measuring the affinity test.
[0091]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the device which can measure channel activity easily from the fluctuation | variation of the signal which arises by opening and closing a channel without forming a giga shield between a functional protein and an insulating substrate is provided.
[0092]
According to the present invention, when performing a measurement, a chip having a member that does not require a skill and time, or a dedicated control device for its production and operation, such as a flat electrode, is used, and thus the work in its production and operation is performed. Since the efficiency is good and no chemical substance is used, there is no need to consider the side effect and the change in fluorescence sensitivity with time, and an apparatus which is inexpensive and has high productivity is provided.
[0093]
According to the present invention, it is also possible to provide a high-speed drug screening and cytodiagnosis device, particularly a cytodiagnosis method and apparatus capable of performing on-site cytodiagnosis at an operation site simply and quickly without performing immunostaining. .
[0094]
By utilizing the chip of the present invention and arranging functional proteins such as a cell membrane fraction, an enzyme, an antibody, and various receptors as functional proteins on an electrode, the functional proteins and various chemical substances are interposed between the functional proteins. It is also possible to detect a physical change or a chemical change due to the interaction between and.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view and a schematic plan view showing a chip for detecting a physical change or a chemical change of a functional protein of the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view and a schematic plan view showing a modified example of a chip for detecting a physical change or a chemical change of a functional protein of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing a modified example of a chip for detecting a physical change or a chemical change of a functional protein of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view and a schematic plan view showing a modified example of a chip for detecting a physical change or a chemical change of a functional protein of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view showing a modified example of a chip for detecting a physical change or a chemical change of a functional protein of the present invention.
FIG. 6 is an exploded view of a modified example of a chip for detecting a physical change or a chemical change of a functional protein of the present invention.
FIG. 7 is an exploded view of a modified example of a chip for detecting a physical change or a chemical change of a functional protein of the present invention.
FIG. 8 is a diagram schematically showing an outline of an apparatus provided with a chip for detecting a physical change or a chemical change of a functional protein of the present invention.
FIG. 9 is a diagram schematically showing an apparatus provided with a chip for detecting a physical change or a chemical change of a functional protein of the present invention for each step.
FIG. 10 is a diagram schematically illustrating, by process, a modified example of an apparatus provided with a chip for detecting a physical or chemical change of a functional protein of the present invention.
FIG. 11 is a diagram schematically illustrating, by process, a modified example of an apparatus provided with a chip for detecting a physical or chemical change of a functional protein of the present invention.
FIG. 12 is a diagram schematically illustrating a modification example of a device provided with a chip for detecting a physical change or a chemical change of a functional protein of the present invention for each step.
FIG. 13 is a view showing the display of the results of measuring the response to norepinephrine in the nerve cell membrane fraction prepared from the rat hippocampus according to the method of the present invention.
FIG. 14 is a view showing the display of the results of measuring the response of the membrane fraction derived from rat hippocampus to carbachol according to the method of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 1 'through hole
2 Plastic substrate
3, 3 'conductive wire
4 electrodes
4 'mushroom-shaped electrode end
5,8 substrate
6, 9, 14 Terminal
7 Insulation layer
10 Reference electrode
11 contacts
12 heater
12 'heater support
13 Sensor part
15 IH heater
16 Peltier element
17 Measuring instrument
18 Terminal receiving section
101 signal source
102 Standard deviation calculator
103 Normal distribution approximation unit
104 Sample number distribution section
105 Average value calculation unit
106 Average / Half Width Calculator
107 signal adder
108 Activity calculator
109 Activity Classification Unit
110 Data display section

Claims (45)

機能タンパク質の物理的特性もしくは化学的特性の変化を検出するチップであって、
少なくとも1つの電極および前記電極に接続する導電線を有する、基板;および
前記基板上に配置され、機能タンパク質もしくは機能タンパク質を含む構成成分を収容するための少なくとも1つのチャンバを有する、隔離部、を備え、
ここで、前記機能タンパク質もしくは機能タンパク質を含む構成成分が前記少なくとも1つの電極上に配置され、前記隔離部が基準電極を有し、前記機能タンパク質が発する物理的信号もしくは化学的信号を導出し得る、チップ。
A chip for detecting a change in a physical property or a chemical property of a functional protein,
A substrate having at least one electrode and a conductive line connected to the electrode; and an isolator disposed on the substrate and having at least one chamber for containing a functional protein or a component containing the functional protein. Prepare,
Here, the functional protein or a component containing the functional protein is disposed on the at least one electrode, the isolation unit has a reference electrode, and can derive a physical signal or a chemical signal emitted by the functional protein. , Chips.
前記基板および前記隔離部が一体化された、請求項1に記載のチップ。The chip according to claim 1, wherein the substrate and the isolation unit are integrated. 前記基板が絶縁性材料で形成される、請求項1に記載のチップ。The chip according to claim 1, wherein the substrate is formed of an insulating material. 前記絶縁性材料が、ガラス、プラスチック、またはSOIである、請求項3に記載のチップ。The chip according to claim 3, wherein the insulating material is glass, plastic, or SOI. 前記電極が、金属、導電性プラスチック、または導電性ゴムを含む材料から形成される、請求項1に記載のチップ。The chip according to claim 1, wherein the electrode is formed from a material including metal, conductive plastic, or conductive rubber. 前記金属が、白金、白金−白金黒、金、銀、ニッケル、チタン、銀−塩化銀、および銅からなる群から選択される、請求項5に記載のチップ。The chip of claim 5, wherein the metal is selected from the group consisting of platinum, platinum-platinum black, gold, silver, nickel, titanium, silver-silver chloride, and copper. 前記電極の表面がプラズマ処理された、請求項1に記載のチップ。The chip according to claim 1, wherein a surface of the electrode is plasma-treated. 前記電極の表面に、自己組織単分子膜が形成された、請求項1に記載のチップ。The chip according to claim 1, wherein a self-assembled monolayer is formed on a surface of the electrode. 前記自己組織単分子膜上に、生体親和性物質もしくは機能タンパク質が配置された、請求項8に記載のチップ。The chip according to claim 8, wherein a biocompatible substance or a functional protein is arranged on the self-assembled monolayer. 前記自己組織単分子膜上に、脂質と機能タンパク質との混合物が配置された、請求項8に記載のチップ。The chip according to claim 8, wherein a mixture of a lipid and a functional protein is arranged on the self-assembled monolayer. 前記生体親和性物質が、コラーゲン、フィブロネクチン、ビトロネクチン、ポリLリジン、ポリオルニチン、およびポリエチレンイミンからなる群から選択される、請求項9に記載のチップ。The chip according to claim 9, wherein the biocompatible substance is selected from the group consisting of collagen, fibronectin, vitronectin, poly-L-lysine, polyornithine, and polyethyleneimine. 複数の電極を備える、請求項1に記載のチップ。2. The chip according to claim 1, comprising a plurality of electrodes. 前記複数の電極の各々およびそれに接続される導電線が、他の電極およびそれに接続される導電線から絶縁されている、請求項12に記載のチップ。13. The chip according to claim 12, wherein each of the plurality of electrodes and a conductive line connected thereto are insulated from other electrodes and conductive lines connected thereto. 前記基板が少なくとも1つの貫通孔を有し、前記電極が前記貫通孔の周縁の少なくとも一部または前記貫通膜の上に配置される、請求項1に記載のチップ。The chip according to claim 1, wherein the substrate has at least one through hole, and the electrode is disposed on at least a part of a periphery of the through hole or on the through film. 前記基板が少なくとも1つの貫通孔を有し、前記電極が前記貫通孔内に配置される、請求項1に記載のチップ。The chip according to claim 1, wherein the substrate has at least one through hole, and the electrode is disposed in the through hole. 前記電極を通じて一定の周波数の電圧変化を与え、前記機能タンパク質の反応性に応じて変化する周波数を検出する、請求項1に記載のチップ。The chip according to claim 1, wherein a voltage change at a constant frequency is given through the electrode, and a frequency that changes according to the reactivity of the functional protein is detected. 前記電極を通じて一定の周波数の電流変化を与え、前記機能タンパク質の反応性に応じて変化する周波数を検出する、請求項1に記載のチップ。2. The chip according to claim 1, wherein a current change at a constant frequency is given through the electrode, and a frequency that changes according to the reactivity of the functional protein is detected. 前記機能タンパク質と特異的に反応する物質が、前記機能タンパク質に作用するときに生じる物理的もしくは化学的信号を導出する、請求項1に記載のチップ。The chip according to claim 1, wherein the substance that specifically reacts with the functional protein derives a physical or chemical signal generated when the substance acts on the functional protein. 前記機能タンパク質が、抗体、酵素および受容体からなる群から選択され、そして前記機能タンパク質と特異的に反応する物質が、抗原、基質およびリガンドからなる群から選択される、請求項18に記載のチップ。19. The method according to claim 18, wherein the functional protein is selected from the group consisting of an antibody, an enzyme, and a receptor, and the substance that specifically reacts with the functional protein is selected from the group consisting of an antigen, a substrate, and a ligand. Chips. 前記基板の表面または裏面に、前記貫通孔に導通する導電線が配置される、請求項14に記載のチップ。The chip according to claim 14, wherein a conductive line that is connected to the through hole is arranged on a front surface or a back surface of the substrate. 前記貫通孔の開口部に前記機能タンパク質もしくは機能タンパク質を含む構成成分を配置し、前記機能タンパク質と前記機能タンパク質に特異的に反応する物質との相互作用を電気化学的に検出する、請求項14に記載のチップ。The functional protein or a component containing the functional protein is arranged in an opening of the through-hole, and an interaction between the functional protein and a substance that specifically reacts with the functional protein is electrochemically detected. A chip according to claim 1. 前記貫通孔の深さが、1〜10000マイクロメーターである、請求項14に記載のチップ。The chip according to claim 14, wherein the depth of the through hole is 1 to 10000 micrometers. 前記基板の前記貫通孔を含まない部分が、10〜10000マイクロメーターの範囲の厚さをもつ、請求項14に記載のチップ。15. The chip of claim 14, wherein the portion of the substrate that does not include the through hole has a thickness in the range of 10 to 10000 micrometers. 前記電極の表面積が、前記基準電極の表面積より小さい、請求項1に記載のチップ。The tip according to claim 1, wherein the surface area of the electrode is smaller than the surface area of the reference electrode. 前記基板に配置される加熱手段をさらに備える、請求項1に記載のチップ。The chip according to claim 1, further comprising a heating unit disposed on the substrate. 前記加熱手段が、ペルチェ素子またはIHヒーターである、請求項25に記載のチップ。The chip according to claim 25, wherein the heating means is a Peltier element or an IH heater. 少なくとも1種類の機能タンパク質が発する物理的信号もしくは化学的信号を計測する方法であって、
(A)機能タンパク質を配置した請求項1に記載のデバイスから導出される時系列信号を、複数のデータからなるデータ群として取得する工程、
(B)前記データ群から、複数の抽出データ群を取得する工程であって、前記抽出データ群の各々が、前記データ群から選択される一定の個数のデータから構成される、工程
(C)前記複数の抽出データ群の標準偏差を計算し、標準偏差群を得る工程、および
(D)前記標準偏差群を構成する標準偏差の各々を参照し、物理的信号もしくは化学的信号を選択する工程、を包含する、方法。
A method for measuring a physical signal or a chemical signal emitted by at least one kind of functional protein,
(A) a step of acquiring a time-series signal derived from the device according to claim 1, wherein a functional protein is arranged, as a data group including a plurality of data;
(B) a step of acquiring a plurality of extracted data groups from the data group, wherein each of the extracted data groups is composed of a fixed number of data selected from the data group; Calculating a standard deviation of the plurality of extracted data groups to obtain a standard deviation group, and (D) selecting a physical signal or a chemical signal with reference to each of the standard deviations constituting the standard deviation group A method comprising:
複数種類の機能タンパク質が発する物理的信号もしくは化学的信号を計測する、請求項27に記載の方法。The method according to claim 27, wherein a physical signal or a chemical signal emitted by a plurality of types of functional proteins is measured. 前記工程(D)における参照が、前記標準偏差群を構成する各々の標準偏差の平均値を計算することである、請求項27に記載の方法。28. The method of claim 27, wherein the reference in step (D) is to calculate the average of each standard deviation that makes up the group of standard deviations. 前記工程(D)における参照が、前記標準偏差の各々を、一定幅の標準偏差を単位とする複数の階級に分類し、前記標準偏差の各々を、前記階級と、前記階級の各々に存在する前記標準偏差の個数とを軸とする座標上にプロットすること、得られたグラフを正規分布に近似すること、および得られた前記正規分布の平均値、半値幅、および分散または標準偏差を計算することである、請求項27に記載の方法。The reference in the step (D) classifies each of the standard deviations into a plurality of classes each having a unit of a standard deviation of a fixed width, and each of the standard deviations is present in the class and each of the classes. Plotting on the coordinate with the number of the standard deviation as an axis, approximating the obtained graph to a normal distribution, and calculating the average value, half width, and variance or standard deviation of the obtained normal distribution 28. The method of claim 27, wherein 前記抽出データ群を構成するデータの個数を変化させて、前記工程(B)〜(C)を複数回行う工程をさらに包含する、請求項27に記載の方法。28. The method according to claim 27, further comprising: performing the steps (B) to (C) a plurality of times by changing the number of data constituting the extracted data group. 前記抽出データ群を構成するデータの個数および前記階級の幅を変化させて、前記工程(B)〜(D)を複数回行う工程をさらに包含する、請求項30に記載の方法であって、得られる複数の前記正規分布の平均値、半値幅、および分散または標準偏差から、前記物理的信号もしくは化学的信号を選択する、方法。31. The method according to claim 30, further comprising performing the steps (B) to (D) a plurality of times by changing the number of data constituting the extracted data group and the width of the class. Selecting said physical or chemical signal from the mean, half-width, and variance or standard deviation of a plurality of said normal distributions obtained. 機能タンパク質が発する物理的信号もしくは化学的信号を計測する請求項27に記載の方法であって、前記工程(A)の後で、前記機能タンパク質の各々について取得されたデータ群を加算する工程をさらに包含する、方法。28. The method according to claim 27, wherein a physical signal or a chemical signal emitted by the functional protein is measured, and after the step (A), a step of adding a data group obtained for each of the functional proteins is included. The method further encompasses. 機能タンパク質が発する物理的信号もしくは化学的信号を計測する請求項27に記載の方法であって、前記工程(A)の後で、前記機能タンパク質の各々について取得されたデータ群を減算する工程をさらに包含する、方法。28. The method according to claim 27, wherein a physical signal or a chemical signal emitted by the functional protein is measured, and after the step (A), a step of subtracting a data group obtained for each of the functional proteins is included. The method further encompasses. 機能タンパク質が発する物理的信号もしくは化学的信号を計測する請求項27に記載の方法であって、前記工程(A)の前に、前記機能タンパク質の各々を同時に刺激する工程をさらに包含する、方法。28. The method according to claim 27, wherein a physical signal or a chemical signal emitted by the functional protein is measured, further comprising a step of simultaneously stimulating each of the functional proteins before the step (A). . 前記工程(D)における参照が、前記標準偏差の各々を一定幅の標準偏差を単位とする複数の階級に分類し、前記複数の標準偏差を、前記階級と、前記階級の各々に存在する前記標準偏差の個数とを軸とする座標上にプロットすること、得られたグラフを、指数減少、指数増加、ガウス、ローレンツ、シグマ、多重ピークおよび非線形からなる群より選択される曲線近似解析により近似すること、および得られた近似曲線の頂点の前後における傾きを得ることを包含する、請求項27に記載の方法。The reference in the step (D) classifies each of the standard deviations into a plurality of classes each having a unit of a standard deviation of a certain width, and divides the plurality of standard deviations into the classes and the classes present in each of the classes. Plotting on the coordinate with the number of standard deviation as an axis, and approximating the obtained graph by curve approximation analysis selected from the group consisting of exponential decrease, exponential increase, Gauss, Lorentz, sigma, multiple peaks and nonlinear 28. The method of claim 27, comprising: and obtaining slopes around vertices of the resulting fitted curve. 前記工程(B)における選択が時系列的に行われる、請求項27に記載の方法。28. The method of claim 27, wherein the selections in step (B) are performed in chronological order. 前記工程(B)〜(D)を繰り返して行う請求項29に記載の方法であって、前記工程(B)における選択が時系列的に行われ、各繰り返しにおける前記抽出データ群の最初のデータが一定の時間間隔をおいて選択され、そして各繰り返しで得られる標準偏差群の各々の平均値を比較する工程をさらに包含する、方法。30. The method according to claim 29, wherein the steps (B) to (D) are repeatedly performed, wherein the selection in the step (B) is performed in chronological order, and the first data of the extracted data group in each repetition. Is selected at regular time intervals, and further comprising comparing the average value of each of the standard deviation groups obtained at each iteration. 前記工程(B)〜(D)を繰り返して行う請求項30に記載の方法であって、前記工程(B)における選択が時系列的に行われ、各繰り返しにおける前記抽出データ群の最初のデータが一定の時間間隔おいて選択され、そして各繰り返しで得られる標準偏差群の各々の正規分布の平均値を比較する工程をさらに包含する、方法。31. The method according to claim 30, wherein the steps (B) to (D) are repeatedly performed, wherein the selection in the step (B) is performed in chronological order, and the first data of the extracted data group in each repetition. Is selected at regular time intervals and further comprising comparing the mean of the normal distribution of each of the standard deviations obtained at each iteration. 前記(B)〜(D)を繰り返して行う請求項30に記載の方法であって、前記工程(B)における選択が時系列的に行われ、各繰り返しにおける前記抽出データ群の最初のデータが一定の時間間隔おいて選択され、そして各繰り返しで得られる標準偏差群の各々の正規分布の半値幅、分散または標準偏差を比較する工程をさらに包含する、方法。31. The method according to claim 30, wherein (B) to (D) are repeatedly performed, wherein the selection in the step (B) is performed in chronological order, and the first data of the extracted data group in each repetition is determined. A method further comprising comparing the half-width, variance or standard deviation of the normal distribution of each of the standard deviation groups selected at regular time intervals and obtained at each iteration. 前記工程(D)における参照が、前記標準偏差群から複数の抽出標準偏差群を得ることを包含し、ここで前記抽出標準偏差群の各々が前記標準偏差群から時系列的に選択される一定の個数の標準偏差から構成される請求項27に記載の方法であって、
前記一定の個数の標準偏差の平均値および平均値の時系列的な増加率を計算する工程、
得られる抽出標準偏差群の各々の平均値を、あらかじめ設定された設定値と比較する工程、
前記設定値と一致するか、またはそれより大きい平均値を与える標準偏差群に対応する時系列信号の発生時刻(a)を同定する工程、
前記(a)の後の抽出標準偏差群の平均値の時系列的な増加率を、あらかじめ設定された設定値と一致するか、またはそれより小さい増加率を与える標準偏差群に対応する時系列信号の発生時刻(b)を同定する工程、
前記発生時刻(a)および(b)に基づいて有意信号を得る工程をさらに包含する、方法。
The reference in step (D) includes obtaining a plurality of extracted standard deviation groups from the standard deviation group, wherein each of the extracted standard deviation groups is selected in time series from the standard deviation group. 28. The method of claim 27, comprising the standard deviation of the number of
Calculating the average value of the certain number of standard deviations and a time-series increase rate of the average value,
A step of comparing the average value of each of the obtained extracted standard deviation groups with a preset set value,
Identifying an occurrence time (a) of a time-series signal corresponding to a group of standard deviations giving an average value equal to or greater than the set value;
The time series increase rate of the average value of the extracted standard deviation group after the above (a) is set to a time series corresponding to a standard deviation group that provides an increase rate equal to or smaller than a preset value. Identifying the time of occurrence (b) of the signal;
Obtaining a significant signal based on said occurrence times (a) and (b).
前記物理的信号もしくは化学的信号が、抗体に対する抗原の結合、酵素に対する基質の結合、もしくは受容体に対するリガンドの結合、またはイオンチャンネル、受容体の活性化、もしくは細胞内信号伝達系の作動、にともなう有意信号である、請求項27に記載の方法。The physical or chemical signal is used for binding of an antigen to an antibody, binding of a substrate to an enzyme, or binding of a ligand to a receptor, or activation of an ion channel, a receptor, or activation of an intracellular signaling system. 28. The method of claim 27, wherein the signal is a significant signal. 前記物理的信号もしくは化学的信号が、被検化学物質に対して応答する細胞が発生する有意信号である請求項27に記載の方法であって、前記工程(A)が、前記細胞に対する作用が既知である標準化学物質の存在下、および前記被検化学物質の存在下でそれぞれ実施され、前記標準化学物質の存在下で得られる前記平均値と、前記被検化学物質の存在下で得られる前記平均値とを比較する工程をさらに包含する、方法。28. The method of claim 27, wherein the physical or chemical signal is a significant signal generated by a cell responding to the test chemical, wherein the step (A) comprises: Performed in the presence of a known standard chemical, and in the presence of the test chemical, respectively, the average value obtained in the presence of the standard chemical, and the average obtained in the presence of the test chemical The method further comprising the step of comparing with said average value. 前記物理的信号もしくは化学的信号が、被検化学物質に対して応答する細胞が発生する有意信号である請求項27に記載の方法であって、前記工程(A)が、前記細胞に対する作用が既知である標準化学物質の存在下、および前記標準化学物質と前記被検化学物質との共存下でそれぞれ実施され、前記標準化学物質の存在下で得られる前記平均値と、前記標準化学物質と前記被検化学物質との共存下で得られる前記平均値とを比較する工程をさらに包含する、方法。28. The method of claim 27, wherein the physical or chemical signal is a significant signal generated by a cell responding to the test chemical, wherein the step (A) comprises: In the presence of a known standard chemical, and in the presence of the standard chemical and the test chemical, respectively, the average value obtained in the presence of the standard chemical, and the standard chemical, A method further comprising comparing the average value obtained in the coexistence with the test chemical. 被験化学物質の機能タンパク質に対する作用を測定する装置であって、
請求項1に記載のデバイス、
機能タンパク質から発生した時系列信号を、複数のデータからなるデータ群として取得する手段、
前記データ群から、複数の抽出データ群を取得する手段であって、前記抽出データ群の各々が、前記データ群から選択される一定の個数のデータから構成される、手段
前記複数の抽出データ群の標準偏差を計算し、標準偏差群を得る手段、および前記標準偏差群を構成する標準偏差の各々を参照し、物理的信号もしくは化学的信号を選択する手段、を備える、装置。
An apparatus for measuring an effect of a test chemical substance on a functional protein,
The device of claim 1,
Means for acquiring a time-series signal generated from the functional protein as a data group including a plurality of data,
Means for acquiring a plurality of extracted data groups from the data group, wherein each of the extracted data groups comprises a fixed number of data selected from the data group; An apparatus comprising: means for calculating a standard deviation of the standard deviation to obtain a group of standard deviations; and means for referring to each of the standard deviations constituting the group of standard deviations and selecting a physical signal or a chemical signal.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007187582A (en) * 2006-01-13 2007-07-26 Seiko Epson Corp Biochip, biosensor and inspection system
JP2008032554A (en) * 2006-07-28 2008-02-14 Japan Science & Technology Agency BIOCHIP AND AMYLOID SENSOR USING beta-AMYLOID OLIGOMER, AND DETECTION METHOD OF beta-AMYLOID EXISTING IN BIOSAMPLE
JP2023024255A (en) * 2021-08-05 2023-02-16 シャープ株式会社 Potential measuring device
JP2023024254A (en) * 2021-08-05 2023-02-16 シャープ株式会社 Potential measurement device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007187582A (en) * 2006-01-13 2007-07-26 Seiko Epson Corp Biochip, biosensor and inspection system
US7833396B2 (en) 2006-01-13 2010-11-16 Seiko Epson Corporation Biochip, biosensor and inspection system
JP4735833B2 (en) * 2006-01-13 2011-07-27 セイコーエプソン株式会社 Biochip and biosensor
JP2008032554A (en) * 2006-07-28 2008-02-14 Japan Science & Technology Agency BIOCHIP AND AMYLOID SENSOR USING beta-AMYLOID OLIGOMER, AND DETECTION METHOD OF beta-AMYLOID EXISTING IN BIOSAMPLE
JP2023024255A (en) * 2021-08-05 2023-02-16 シャープ株式会社 Potential measuring device
JP2023024254A (en) * 2021-08-05 2023-02-16 シャープ株式会社 Potential measurement device
JP7312288B2 (en) 2021-08-05 2023-07-20 シャープ株式会社 Potential measuring device
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