JP2005520175A - 多重標的化合物の電気化学的検出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)導電性の酸化還元反応検出電極を提供するステップと、
(b)(以下でさらに論ずる通り)、第1の標的分子及び第2の標的分子を含有すると考えられるサンプルを、第1の標的分子及び第2の標的分子が電極上に付着する条件で、(たとえばアフィニティ結合、沈殿等により)、サンプルを該電極に接触させるステップであって、
第1の標的分子は、第1の予め選択された標識を含み、第2の標的分子は、第2の予め選択された標識を含み、かつ第1の予め選択された標識及び第2の予め選択された標識は異なるステップと、
(c)該電極に、(i)第1の遷移金属錯体と第1の予め選択された標識との間に、第1の酸化還元反応を引き起こすための酸化還元反応で、第1の予め選択された標識を酸化する第1の遷移金属錯体、及び(ii)第2の遷移金属錯体と第2の予め選択された標識との間に、第2の酸化還元反応を引き起こすための酸化還元反応で、第1の予め選択された標識及び第2の予め選択された標識を酸化する第2の遷移金属錯体を、同時に接触させるステップであって、これらの予め選択された標識から、対応する遷移金属錯体への電子移動があり、その結果、触媒回路の一部として、対応する遷移金属錯体の還元形が再生し、第1の酸化還元反応と第2の酸化還元反応とが異なる検出可能なシグナルを生じさせるステップと、
(d)第1の酸化還元反応を検出することにより、第1の標的分子の存在を検出するステップと、
(e)第2の酸化還元反応を検出することにより、第2の標的分子の存在を検出するステップとを含む。
(a)上述の装置を提供するステップと、
(b)第1の結合対の第2のメンバー及び第2の結合対の第2のメンバーを含むと考えられるサンプルを接触させるステップと、
(c)基材に、(i)第1の遷移金属錯体と第1の予め選択された標識との間に、第1の酸化還元反応を引き起こす条件で、酸化還元反応において、第1の予め選択された標識を酸化する第1の遷移金属錯体、及び(ii)第2の遷移金属触媒と第2の予め選択された標識の間に、第2の酸化還元反応を引き起こす条件で、酸化還元反応において、第1の予め選択された標識及び第2の予め選択された標識を酸化する、第2の遷移金属錯体を同時に接触させるステップであって、これらの予め選択された標識から遷移金属錯体への電子移動があり、その結果、触媒回路の一部として、対応する遷移金属錯体の還元形が再生し、第1の酸化還元反応と第2の酸化還元反応とが異なる検出可能なシグナルを生じさせるステップと、
(d)第1の酸化還元反応の検出から、第1の結合対の第2のメンバーの存在を検出するステップと、
及び(e)第2の酸化還元反応の検出から、第2の結合対の第2のメンバーの存在を検出するステップと
を含む、共通電極を介して、少なくとも2つの異なるハイブリダイゼーション事象を検出する方法である。
一般に、本発明を実施するために使用される標識は、本発明を実施するのに適した電圧範囲内、たとえば約0又は0.2ボルトから約1.4又は1.6ボルトまでの範囲で酸化され得る化合物、部分又は基である。たとえば、本発明で使用される標識は、予め選択されたペプチド類及び予め選択されたヌクレオチド塩基からなる群より選択されてもよく、内因性標識であっても外因性標識であってもよい。本標識は、本発明で電子を導電性基材に移動させるためのメディエーターとして使用される遷移金属錯体を含まない。本標識は、遷移金属メディエーターの酸化電位とほぼ同じか又はそれより低い酸化電位を有する。
本発明を実施するために使用されるメディエーターは、上述の通り、対応する標識への電子移動を可能にする化合物、一般に、遷移金属錯体である。一般に、異なるメディエーターが各標識に使用され、それに特定のメディエーターが対応する。メディエーターは、任意の分子、たとえば、固有の酸化電位で電気化学的標識と反応して、標識から電極に電子を移動させる陽イオン性、陰イオン性、非イオン性、又は両イオン性分子であってもよい。本明細書の本発明で使用されるメディエーターは、検出しようとしている標識で観察されるものとほぼ同じ酸化電位又はそれより高い電位で可逆的な酸化還元対を示すように選択されることが重要である。従って、チロシン又はトリプトファンを標識として使用するためには、メディエーターは、Ag/AgC1に対して、それぞれ、約≧0.65V又は≧0.8Vの酸化電位を持たなければならない。適当なメディエーターは、それぞれ、Os(bpy)3 2+及びFe(bpy)3 2+であろう。同様に、グアニンを標識として使用するためには、メディエーターはAg/AgClに対して≧約1.1Vの酸化電位を持たなければならず、適切なメディエーターは、Ru(bpy)3 2+である。本発明の方法で使用するのに適したメディエーターの他の例は、たとえば、ルテニウム2+(2,2’−ビピリジン)3(「Ru(bpy)3 2+」)、ルテニウム2+(4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジン)3(「Ru(Me2−bpy)3 2+」)、ルテニウム2+(5,6−ジメチル−1,10−フェナントロリン)3(「Ru(Me2−phen)3 2+」)、鉄2+(2,2’−ビピリジン)3(「Fe(bpy)3 2+」)、鉄2+(4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジン)3(「Fe(Me2−bpy)3 2+」)、鉄2+(5−クロロフェナントロリン)3(「Fe(5−Cl−phen)3 2+」)、鉄2+(4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジン)(ビピリジン)2(「Fe(Me2−bpy)(bpy)2 2+」)、鉄2+(4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジン)2(ビピリジン)(「Fe(Me2−bpy)2(bpy)2+」)、オスミウム2+(2,2’−ビピリジン)3(「Os(bpy)3 2+」)、オスミウム2+(4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジン)3(「Os(Me2−bpy)3 2+」)、オスミウム2+(5−クロロフェナントロリン)3(「Os(5−Cl−phen)3 2+」)、オスミウム2+(4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジン)(ビピリジン)2(「Os(Me2−bpy)(bpy)2 2+」)、オスミウム2+(4,4’−ジメチル−2,2’ビピリジン)2(ビピリジン)(「Os(Me2−bpy)2(bpy)2+」)、ジオキソレニウム1+ホスフィン、及びジオキソレニウム1+ピリジン(「ReO2(py)4 1+」)を含む、遷移金属錯体である。メディエーターとして有用な陰イオン性錯体を以下に挙げる。Ru(bpy)((SO3)2−bpy)2 2-及びRu(bpy)((CO2)2−bpy)2 2-であり、メディエーターとして有用な両イオン性錯体は、Ru(bpy)2((SO3)2−bpy)及びRu(bpy)2((CO2)2−bpy)であり、ここで(SO3)2−bpy2-は4,4’−ジスルホナト−2,2’−ビピリジンであり、(CO2)2−bpy2-は4,4’−ジカルボキシ−2,2’−ビピリジンである。フェロセン分子の誘導体も、優れたメディエーターである。ピリジン、ビピリジン及びフェナントロリン基の好適な置換誘導体も、前述の金属のいずれかと共に錯体に使用することが可能である。適当な置換誘導体は、4−アミノピリジン、4−ジメチルピリジン、4−アセチルピリジン、4−ニトロピリジン、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビピリジン、5,5’−ジアミノ−2,2’−ビピリジン、6,6’−ジアミノ−2,2’−ビピリジン、5,5’−ジメチル−2,2’−ビピリジン、6,6’−ジメチル−2,2’−ビピリジン、4,4’−ジエチレンジアミン−2,2’−ビピリジン、5,5’−ジエチレンジアミン−2,2’−ビピリジン、6,6’−ジエチレンジアミン−2,2’−ビピリジン、4,4’−ジヒドロキシル−2,2’−ビピリジン、5,5’−ジヒドロキシル−2,2’−ビピリジン、6,6’−ジヒドロキシル−2,2’−ビピリジン、4,4’,4″−トリアミノ−2,2’,2″−ターピリジン、4,4’,4″−トリエチレンジアミン−2,2’,2″−ターピリジン、4,4’,4″−トリヒドロキシ−2,2’,2″−ターピリジン、4,4’,4″−トリニトロ−2,2’,2″−ターピリジン、4,4’,4″−トリフェニル−2,2’,2″−ターピリジン、4,7−ジアミノ−1,10−フェナントロリン、3,8−ジアミノ−1,10−フェナントロリン、4,7−ジエチレンジアミン−1,10−フェナントロリン、3,8−ジエチレンジアミン−1,10−フェナントロリン、4,7−ジヒドロキシル−1,10−フェナントロリン、3,8−ジヒドロキシル−1,10−フェナントロリン、4,7−ジニトロ−1,10−フェナントロリン、3,8−ジニトロ−1,10−フェナントロリン、4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン、3,8−ジフェニル−1,10−フェナントロリン、4,7−ジスペラミン(disperamine)−1,10−フェナントロリン、3,8−ジスペラミン(disperamine)−1,10−フェナントロリン、ジピリド[3,2−a:2’,2’−c]フェナジン、4,4’−ジクロロ−2,2’−ビピリジン、5,5’−ジクロロ−2,2’−ビピリジン、及び6,6’−ジクロロ−2,2’−ビピリジンなどがあるが、この限りではない。
メディエーターは、触媒反応により、標識とメディエーターの酸化還元反応を達成するのに十分な条件で、捕捉された標的、代理の標的、又はバインダーの中又は上の、標識と反応させることが可能である。酸化還元反応が中で起こる溶液は、アッセイの成分を可溶化するのに適した任意の溶液であってもよく、好ましくは水を含む。酸化還元反応を引き起こすのに適した条件は、当業者に周知である。
当業者に周知の適当な方法により、本発明の酸化還元反応の発生を検出することが可能である。たとえば、酸化還元反応の発生は、酸化還元反応の発生を示す電気化学的シグナルの変化を観察するための検出(作用)電極を使用して検出することが可能である。本明細書に記載の方法による標識の検出に適した電極は、その表面に作用表面を有する導電性基材を含み、かつメディエーターと標識との間の電子の移動に敏感である。この導電性基材は、半導体基材を含む、金属性基材であっても非金属性基材であってもよい。好ましくは、電極は、スズドープ酸化インジウム(ITO)電極、酸化スズ電極又は酸化インジウム電極である。あるいは、電極は、金、炭素繊維、カーボンペースト、又はグラッシーカーボンであってもよい。ある特定の電極材料の適性は、選択された標識及びメディエーターを含むその材料の、それらの所要酸化還元電位における有用性に最終的に左右される。導電性基材は、任意の物理学的形態、たとえば、一端に形成された作用表面を有する細長い形状をした装置、又はたとえば微量滴定プレートのウェルにおいて、片面に作用表面を有するフラットシート等をとることが可能である。
2種のメディエーターのサイクリックボルタモグラムが得られるとき、各メディエーターに対応する電位で、2つのピーク電流を測定することができる。サンプルが、今問題になっている2つのDNA配列の一方または両方を含むと考えられる場合、各配列に、予め選択された塩基を選択する。第1の予め選択された塩基は、第2の予め選択された塩基より高い電位で酸化される。たとえば、第1の予め選択された塩基は、7−デアザアデニンであってもよい。この塩基は、Ru(bpy)3 2+により還元され、そのため、第1のメディエーターはRu(bpy)3 2+である。次いで、第2の予め選択された塩基は、第1の予め選択された塩基より低い電位を有するよう選択される。第2のメディエーターは、第1のメディエーターより低いが、第2の予め選択された塩基を酸化できるほど十分に高い電位を有するように選択される。たとえば、この場合、第2の予め選択された塩基は、たとえば、7−デアザグアニンであってもよい。7−デアザグアニンを酸化するが7−デアザアデニンを酸化しない第2のメディエーターは、Ru(Me2bpy)3 2+であろう。第2の予め選択された塩基の電位は、第1の予め選択された塩基より低いため、第2の予め選択された塩基も第1のメディエーターにより酸化される。従って、第1のメディエーターからの電流は、第1又は第2の予め選択された塩基のいずれかの存在によって増加し、第2のメディエーターの電流は、第2の予め選択された塩基の存在によって増加する。最も簡単な分析で、第2のメディエーターに関する電流増強があれば、これを第2の予め選択された塩基の量を決定するために使用する。次いで、第1のメディエーターで観察された電流増強からこの量を減算する。第1のメディエーターに関する残りの電流増強は、第1の予め選択された塩基の存在に起因すると考えられる。
本明細書に記載の方法は、核酸及びタンパク質標的及び他の結合性物質の定量的検出に特に適している。本セクションに記載の事例では、メディエーターにより結合される標的と関連した標識の酸化に関する速度定数は、サイクリックボルタモグラムから、デジタル・シミュレーションによって決定することができる。ほとんどの条件で、この反応は、二次反応速度論に従い、したがって、速度=k[メディエーター][標識]で表される。ここで、kは、個々の標識に特有の速度定数であり、[メディエーター]はメディエーターの濃度であり、[標識]は標識の濃度である。k及び[メディエーター]が既知であれば、標識の量、及びしたがって標的の量を決定することができる。実際には、被検サンプルを加えた電極で観察される電気化学的シグナルの増強を使用して、電極に結合した標識(及び標的)の量が直接得られるように、標識を含有する標準溶液の異なる量で得られる電流増強に関する検量線を構築する。次いで、この量を、被検サンプル中に存在する標的の量に直接関係させる。
本発明の方法は、ハイブリダイズされたDNAを生成するためにDNAサンプルをオリゴヌクレオチドプローブに接触させるステップを含むため、ある種の用途では、プローブと接触させる前にDNAを増幅することが望ましい場合がある。さらに、1つ以上の予め選択された塩基を、増幅ステップで使用されるプライマーに含めるか、又は予め選択された塩基の三リン酸塩を増幅混合物に使用する、すなわち、グアノシン−5’−三リン酸の代わりに7−デアザグアノシン−5’−三リン酸を増幅反応で使用するかのいずれかによって、合成の予め選択された塩基を標的に導入するために、増幅方法を使用することができる。
本発明でサンプルを接触させ、次いで結合相互作用を検出する一般的な方法は、従来のサンドイッチアッセイ、競合アッセイ、又は直接標的検出によるアッセイを含むがその限りではない任意の適当なアッセイ形式で実施することができる。これらのアッセイは、免疫学的アフィニティ、又は受容体とリガンドとの相互作用、タンパク質とタンパク質との相互作用、核酸と核酸との相互作用、又は核酸とタンパク質との相互作用に基づくアフィニティをベースとしてもよい。本発明でバインダーとして使用することができるタンパク質に関する細胞受容体としては、輸送タンパク質に関する受容体(すなわち、トランスフェリン受容体)(Testa,U.ら、Crit.Rev.Oncog.,1993,4,241)、ホルモン/成長因子に関する受容体(すなわち、上皮成長因子、インスリン、神経成長因子)(Ullrich,A.ら、Cell,1990,61203;Baxter,R.C.,Am.J.Physiol.Endocrinol.Metabol.,2000,278,E967)、及び黄体形成ホルモン、卵胞刺激ホルモン、及び甲状腺刺激ホルモン等のホルモン類に関するG−タンパク質結合受容体(Schoneberg,T.ら、Mol.Cell Endocrinolo.,1999,151181)などがあるが、この限りではない。細菌起源の受容体(Modun,B.J.ら、Microbiology,1998,144 1005;Schryvers,A.B.ら、Adv.Exp.Med.Biol.,1998,443 123)及びウイルス起源の受容体(Bella,J.ら、J:Struct.Biol,1999,128 69;Domingo,E.ら、Virus Res.,1999,62169)も本発明で使用することが可能である。細胞外マトリックスタンパク質(ECM)を使用して、ECM結合性タンパク質を検出することができる(Najjam,S.ら、Cytokne,1997,9 1013)。DNAを、DNA結合性タンパク質の結合メンバー、たとえば、転写因子(アクティベーター、レプレッサー、又はレギュレーター)として固定化することができる(McGown,L.B.ら、Anal.Chem.,1995,67 663A)。結合相互作用の介在電気化学的検出を使用して、タンパク質とタンパク質との相互作用及び他の生物学的相互作用に及ぼす影響に有望な薬剤を評価することも可能である。したがって、本明細書に記載の技術は、様々な薬物標的と薬物との相互作用に応用することができる創薬のための多用途の結合アッセイを提供する。本明細書で使用される用語「標的タンパク質」は、タンパク質、糖タンパク質、リポタンパク質、タンパク質フラグメント、ポリペプチド類、糖タンパク質フラグメント及びリポタンパク質フラグメントを含む。
上述の方法に従って、核酸中の予め選択された塩基を電気化学的に検出するのに有用な電極は、(a)上に形成された作用表面を有する導電性基材、及び(b)作用表面に接続された非導電性(たとえばポリマー)層を含む。ポリマー層は、第1の結合対、第2の結合対、第3の結合対、又は第4(等々)の結合対のメンバーを(たとえば、疎水性相互作用又は任意の他の適当な結合技術によって)結合するものであり、遷移金属錯体透過性である(すなわち、遷移金属錯体が、ポリマーに結合した核酸に移動できる)。既知の技術に従って、結合対のメンバー(たとえば、プローブ又は「バインダー」)を非導電層上に固定化することが可能である。導電性基材は、半導体基材を含む金属性基材であってもよく、非金属性基材であってもよい(たとえば、金、グラッシーカーボン、インジウムドープ酸化スズ等々)。導電性基材は、一端に形成された作用表面を有する細長い形状、片面に形成された作用表面を有するフラットシート等の、任意の物理的形態をとることができる。非導電層は、ポリマー層を作用表面に固定すること、電極上でポリマー溶液を蒸発させること、又は電子重合による等の任意の適当な方法で、作用表面に接続することが可能である。代表的な非導電性材料としては、ナイロン、ニトロセルロース、ポリスチレン、ポリ(ビニルピリジン)、シラン類又はポリシラン類等のポリマー、及び他の材料、たとえば、ストレプトアビジン、アビジン、タンパク質A、タンパク質G及び抗体などがある。非導電層の厚さは重要ではないが、100Åから1、10、又は100μmまでであってもよい。上述の方法の本質的に全てにおいて、この電極を使用することが可能である。
材料。合成オリゴヌクレオチドプライマーは、チャペルヒル(Chapel Hill)にあるノースカロライナ大学ラインバーガー・コンプレヘンシブ・キャンサー・センター(Lineberger Comprehensive Cancer Center at the University of North Carolina)のヌクレイック・アシッド・コア・ファシリティ(Nucleic Acid Core Facility)から購入し、さらなる精製はされていなかった。水は、ミリキュー(MilliQ)精製システム(ミリポア(Millipore))で生成した。緩衝調合液用試薬は、ギブコ BRL(Gibco BRL)又はマリンクロット(Mallinckrodt)から購入した。シーケム LE アガロース(SeaKem LE agarose)は、FMC バイオプロダクツ(FMC BioProducts)から購入した。[Ru(bpy)3]Cl2は、アルドリッチ(Aldrich)から購入し、メタノールからの再結晶により精製した。[Ru(Me2bpy)3]Cl2(Me2bpy=4,4’−ジメチル−2,2’−ビピリジン)及び[Fe(bpy)3]Cl2は、前述(DeSimone and Drago(1970)J.Am.Chem.Soc.92:2343−2352;Mabrouk and Wrighton(1986)Inorg.Chem.25:526−531)の通りに調製した。未修飾のdNTPは、ファルマシア(Pharmacia)から購入し、7−デアザ類似体は、ロシュ(Roche)から入手した。
ポリメラーゼ連鎖反応。ペニシリン結合性タンパク質5(PBP5)をコードするE.Coli dacA遺伝子(ジーンバンク(GenBank)受け入れ番号D90703)を、2組のプライマーを用いたポリメラーゼ連鎖反応用の鋳型として使用した。上流プライマー及び中間プライマーを用いた増幅で、330bpのフラグメントが生じ、上流プライマー及び下流プライマーの組合せで、1200bpの生成物が生じた(図2)。この方法を使用して合成される8種のPCR産物を、表1に列挙する。PCR産物2、4、6、及び8では、天然のグアニン及びアデニンは、7−デアザと未置換プリンが3:1の比率で、それらの7−デアザ類似体で置き換えられている(表1)。この比率は、天然のプリンを用いた場合に匹敵する収率でPCR産物を与えることが、早期の研究で証明されている(McConlogueら(1988)Nucleic Acids Res.16:9869;Seela and Roling(1992)Nucleic Acids Res.20:55−61)。PCR産物3及び5の場合と同様(表1)、天然のグアニン又はアデニンの7−デアザ損傷部による完全置換は可能であったが、収率は大幅に損害を受けた。収率損失は、前報(McConlogueら(1988)Nucleic Acids Res.16:9869;Seela and Roling(1992)Nucleic Acids Res.20:55−61)と一致した。
オリゴヌクレオチド1、そのワトソンクリック(Watson−Crick)相補鎖2、及びミスマッチ(3、4、5)を含む相補鎖は、UNC−CHのラインバーガー・キャンサー・センター(Lineberger Cancer Center)のヌクレイック・アシッズ・コア・ファシリティ(Nucleic Acids Core Facility)から入手した。オリゴヌクレオチド1は、第1のメディエーター、Fe(bpy)3 3+によって酸化される、第1の予め選択された塩基、8−オキソアデニン(8OA)を含む。オリゴヌクレオチド1は、第2のメディエーター、Os(bpy)3 3+、及び第1のメディエーター、Fe(bpy)3 3+によって酸化される、第2の予め選択された塩基、8−オキソグアニン(8OG)も含む。
Claims (49)
- (a)導電性の酸化還元反応検出電極を提供するステップと、
(b)第1の標的分子及び第2の標的分子を含むと考えられるサンプルを、前記第1の標的分子及び第2の標的分子が前記検出電極上に付着する条件で、前記検出電極に接触させるステップであって、前記第1の標的分子が第1の予め選択された標識を含み、前記第2の標的分子が第2の予め選択された標識を含み、前記第1の予め選択された標識及び第2の予め選択された標識が異なるステップと、
(c)前記電極に、(i)前記第1の遷移金属錯体と前記第1の予め選択された標識との間に、第1の酸化還元反応を引き起こすための酸化還元反応で、前記第1の予め選択された標識を酸化する第1の遷移金属錯体と、(ii)前記第2の遷移金属錯体と前記第2の予め選択された標識との間に、第2の酸化還元反応を引き起こすための酸化還元反応で、前記第1の予め選択された標識及び第2の予め選択された標識を酸化する第2の遷移金属錯体とを、同時に接触させるステップであって、これらの予め選択された標識から、対応する遷移金属錯体への電子移動があり、その結果、触媒回路の一部として、対応する遷移金属錯体の還元形が再生し、第1の酸化還元反応と第2の酸化還元反応が検出可能な異なるシグナルを生じさせるステップと、
(d)前記第1の酸化還元反応を検出することにより、前記第1の標的分子の存在を検出するステップと、
(e)前記第2の酸化還元反応を検出することにより、前記第2の標的分子の存在を検出するステップと
を含む、2つの異なる標的分子を1つの共通電極で検出する方法。 - 前記サンプルが第3の標的分子を含むと考えられ、前記第3の標的分子が、前記第1の予め選択された標識及び第2の予め選択された標識と異なる第3の予め選択された標識を含み、
前記接触させるステップ(c)が、前記電極に、(iii)第3の遷移金属錯体と第3の予め選択された標識との間に、第3の酸化還元反応を引き起こすための酸化還元反応で、前記第1、第2及び第3の予め選択された標識を酸化する第3の遷移金属錯体を接触させることをさらに含み、前記第1、第2及び第3の酸化還元反応が異なる検出可能なシグナルを生じさせ、
(f)前記第3の酸化還元反応を検出することによって、前記第3の標的分子の存在を検出するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記サンプルが第4の標的分子を含むと考えられ、前記第4の標的分子が、前記第1、第2、及び第3の予め選択された標識と異なる第4の予め選択された標識を含み、
前記接触させるステップ(c)が、前記電極に、(iv)第4の遷移金属錯体と第4の予め選択された標識との間に、第4の酸化還元反応を引き起こすための酸化還元反応で、前記第1、第2、第3及び第4の予め選択された標識を酸化する第4の遷移金属錯体を接触させることをさらに含み、前記第1、第2、第3及び第4の酸化還元反応が異なる検出可能なシグナルを生じさせ、
(g)前記第4の酸化還元反応を検出することによって、前記第4の標的分子の存在を検出するステップをさらに含む、請求項2に記載の方法。 - 前記接触させるステップ(b)が沈殿により実施される、請求項1に記載の方法。
- 前記接触させるステップ(b)がアフィニティ結合により実施される、請求項1に記載の方法。
- 前記遷移金属錯体が、Ru(bpy)3 2+、Ru(Me2−bpy)3 2+、Ru(Me2−phen)3 2+、Fe(bpy)3 2+、Fe(5−Cl−phen)3 2+、Os(5−Cl−phen)3 2+、及びReO2(py)4 1+からなる群より選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の予め選択された標識及び第2の予め選択された標識が、アデニン、グアニン、及びそれらの類似体からなる群より選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の予め選択された標識及び第2の予め選択された標識が、アデニン、7−デアザアデニン、グアニン、6−メルカプトグアニン、8−オキソグアニン、イソグアニン、7−デアザグアニン、1ヒドロキシイソグアニン、及び8ブロモグアニンからなる群より選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記電極が超小型電子基材により支持される、請求項1に記載の方法。
- 前記電極がインジウムスズ酸化物を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記標的分子のそれぞれが核酸である、請求項1に記載の方法。
- 前記核酸のそれぞれを増幅するステップが前記接触させるステップ(b)に先行する、請求項11に記載の方法。
- ポリメラーゼ連鎖反応、ストランド置換増幅、リガーゼ連鎖反応、及び核酸配列に基づく増幅からなる群より選択される増幅反応により前記核酸のそれぞれを増幅するステップが、前記接触させるステップ(b)に先行する、請求項11に記載の方法。
- 前記標的分子が、DNA及びRNAからなる群より選択される、請求項11に記載の方法。
- 前記標的分子がタンパク質又はペプチドである、請求項1に記載の方法。
- 前記標的分子の一方が核酸であり、前記標的分子の他方がタンパク質又はペプチドである、請求項1に記載の方法。
- 前記検出ステップが多段階のクロノアンペロメトリーにより実施される、請求項1に記載の方法。
- 前記接触させるステップがサンドイッチアッセイにより実施される、請求項1に記載の方法。
- 前記接触させるステップが競合アッセイにより実施される、請求項1に記載の方法。
- .
前記接触させるステップが直接アッセイにより実施される、請求項1に記載の方法。 - 前記接触させるステップが固定化された標的物質に関する競合アッセイにより実施される、請求項1に記載の方法。
- 前記接触させるステップが結合相互作用アッセイにより実施される、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも2種の異なる結合対の、少なくとも2つの異なるメンバーの電気化学的検出に有用な超小型電子装置であって、
超小型電子基材と、
前記基材上の導電性の酸化還元検出電極と、
非導電層上に固定化された第1の特異的結合対の第1のメンバーであって、サンプル中に存在する第1の特異的結合対の第1のメンバーが第2のメンバーと結合し、検出電極に電位を印加したとき起こる酸化還元反応が検出可能であるように、前記第1の結合対の前記第1のメンバーが前記検出電極に隣接している前記第1の特異的結合対の前記第1のメンバーと、
サンプル中に存在する第2の特異的結合対の第2のメンバーと結合する非導電層上に固定化された第2の特異的結合対の第1のメンバーであって、検出電極に電位を印加したとき起こる酸化還元反応が検出可能であるように、検出電極に隣接している前記第2の結合対の前記第1のメンバーと
を含み、
前記第1の結合対の前記第1のメンバーと前記第2の結合対の前記第1のメンバーが異なる装置。 - サンプル中に存在する第3の特異的結合対の第2のメンバーと結合する非導電層上に固定化された第3の特異的結合対の第1のメンバーであって、検出電極に電位を印加したとき起こる酸化還元反応が検出可能であるように、前記検出電極に隣接している前記第3の結合対の前記第1のメンバーをさらに含み、
前記第1の結合対の前記第1のメンバー、前記第2の結合対の前記第1のメンバー、及び前記第3の結合対の前記第1のメンバーが異なる、請求項23に記載の装置。 - 前記第1の結合対の前記第1のメンバー及び前記第2の結合対の前記第1のメンバーがオリゴヌクレオチドである、請求項23に記載の装置。
- 前記第1の結合対の前記第1のメンバー及び前記第2の結合対の前記第1のメンバーがペプチド又はタンパク質である、請求項23に記載の装置。
- 前記第1の結合対の前記第1のメンバーがオリゴヌクレオチドであり、
前記第2の結合対の前記第1のメンバーがタンパク質又はペプチドである、請求項23に記載の装置。 - 前記超小型電子基材が、前記導電性の酸化還元検出電極と、前記第1の結合対及び第2の結合対の前記固定化された第1のメンバーとを含むサンプル容器を含む、請求項23に記載の装置。
- 前記超小型電子基材が、複数の導電性の酸化還元検出電極と、前記第1の結合対及び第2の結合対の複数の固定化された第1のメンバーとを含む前記サンプル容器を含む、請求項28に記載の装置。
- 導電性金属を含む導電性参照電極をさらに含む、請求項29に記載の装置。
- 導電性金属を含む導電性補助電極をさらに含む、請求項29に記載の装置。
- 各導電性酸化還元検出電極からの電気的接続により、前記酸化還元反応が検出可能である、請求項29に記載の装置。
- 前記基材がケイ素である、請求項23に記載の装置。
- 前記基材がガラスである、請求項23に記載の装置。
- 酸化還元反応検出器をさらに含む、請求項23に記載の装置。
- 少なくとも2つの異なるハイブリダイゼーション事象を共通電極により検出する方法であって、
(a)超小型電子基材と、
前記基材上の導電性酸化還元検出電極と、
サンプル中に存在する前記第1の特異的結合対の第2のメンバーと結合する非導電層上に固定化された第1の特異的結合対の第1のメンバーであって、検出電極に電位を印加したとき起こる酸化還元反応が検出可能であるように、前記検出電極に隣接している前記第1の結合対の前記第1のメンバーと、
サンプル中に存在する第2の特異的結合対の第2のメンバーと結合する非導電層上に固定化された第2の特異的結合対の第1のメンバーであって、検出電極に電位を印加したとき起こる酸化還元反応が検出可能であるように、前記検出電極に隣接している前記第2の結合対の前記第1のメンバーと、
を含む装置であって、
前記第1の結合対の前記第1のメンバー及び前記第2の結合対の前記第1のメンバーが異なり、
前記第1の結合対の前記第2のメンバーが第1の予め選択された標識を含み、及び前記第2の結合対の前記第2のメンバーが第2の予め選択された標識を含み、
前記第1の予め選択された標識及び第2の予め選択された標識が異なる装置を提供するステップと、
(b)前記第1の結合対の前記第2のメンバー及び前記第2の結合対の前記第2のメンバーを含むと考えられるサンプルを接触させるステップと、
(c)前記基材に、(i)第1の遷移金属錯体と第1の予め選択された標識との間に、第1の酸化還元反応を引き起こす条件で、酸化還元反応において、前記第1の予め選択された標識を酸化する第1の遷移金属錯体と、(ii)前記第2の遷移金属触媒と第2の予め選択された標識の間に、第2の酸化還元反応を引き起こす条件で、酸化還元反応において、前記第1の予め選択された標識及び第2の予め選択された標識を酸化する、第2の遷移金属錯体とを同時に接触させるステップであって、これらの予め選択された標識から遷移金属錯体への電子移動があり、その結果、触媒回路の一部として、対応する遷移金属錯体の還元形が再生し、前記第1の酸化還元反応と第2の酸化還元反応とが異なる検出可能なシグナルを生じ、
(d)前記第1の酸化還元反応の検出から、前記第1の結合対の前記第2のメンバーの存在を検出するステップと、
(e)前記第2の酸化還元反応の検出から、前記第2の結合対の前記第2のメンバーの存在を検出するステップと
を含む方法。 - 前記遷移金属錯体が、Ru(bpy)3 2+、Ru(Me2−bpy)3 2+、Ru(Me2−phen)3 2+、Fe(bpy)3 2+、Fe(5−Cl−phen)3 2+、Os(5−Cl−phen)3 2+、及びReO2(py)4 1+からなる群より選択される、請求項36に記載の方法。
- 前記第1の予め選択された標識及び第2の予め選択された標識が、アデニン、グアニン、及び6−メルカプトグアニンからなる群より選択される、請求項36に記載の方法。
- 前記第1の結合対の前記第2のメンバー及び前記第2の結合対の前記第2のメンバーが、タンパク質又はペプチドである、請求項36に記載の方法。
- 前記第1の結合対の前記第2のメンバー及び前記第2の結合対の前記第2のメンバーがオリゴヌクレオチドである、請求項36に記載の方法。
- 前記第1の結合対の前記第2のメンバーがタンパク質又はペプチドであり、前記第2の結合対の前記第2のメンバーがオリゴヌクレオチドである、請求項36に記載の方法。
- 前記第1の結合対の前記第2のメンバー及び前記第2の結合対の前記第2のメンバーの少なくとも1つがDNAである、請求項36に記載の方法。
- 前記接触させるステップの前に前記DNAを増幅するステップをさらに含む、請求項42に記載の方法。
- 前記DNAサンプルを増幅する前記ステップが、ポリメラーゼ連鎖反応、ストランド置換増幅、リガーゼ連鎖反応、又は核酸配列に基づく増幅により実施される、請求項43に記載の方法。
- 前記接触させるステップがサンドイッチアッセイにより実施される、請求項36に記載の方法。
- 前記接触させるステップが競合アッセイにより実施される、請求項36に記載の方法。
- 前記接触させるステップが直接アッセイにより実施される、請求項36に記載の方法。
- 前記接触させるステップが固定化標的物質に関する競合アッセイにより実施される、請求項36に記載の方法。
- 前記接触させるステップが結合相互作用アッセイにより実施される、請求項36に記載の方法。
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