JP2007127626A - Nanoparticle for immunological measurement - Google Patents

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Shingo Hiramatsu
紳吾 平松
Kiban Tei
基晩 鄭
Tomoko Hatahira
智子 畠平
Onori Kanamori
大典 金森
Shunichi Kuroda
俊一 黒田
Katsuyuki Tanizawa
克行 谷澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To develop a technique of immunological measurement capable of various types of labeling such as fluorescent labeling and enzyme labeling, therefore, highly versatile, having nonspecific signals, capable of highly sensitive detection, and highly safe to human bodies and the environment due to biodegradation. <P>SOLUTION: Nanoparticles for immunological measurement are formed by the capturing of a lipid bilayer by proteins having self-organizability, and the proteins having self-organizability has a portion bound to an antibody. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本出願の発明は、直径がナノサイズの粒子である免疫学的測定用ナノ粒子に関するものである。   The invention of the present application relates to a nanoparticle for immunological measurement that is a nano-sized particle.

ELISA(enzyme−linked immunosorbent assay)、western blotting、組織染色などに代表される免疫学的測定は、1941年、Coonsらによる蛍光色素を標識した抗体で形質細胞のIgGを検出した蛍光抗体法の確立から端を発しており、次いでNakane、Pierceらによる酵素抗体法の開発(1966年)を受け、peroxidase−anti−peroxidase;PAP法(1970年)、avidin−biotylated−peroxidase complex;ABC法(1981年)、labeled streptavidin biotynlated antibody;LSAB法(1984年)などが開発されてきた(非特許文献1参照)。   Immunoassays such as ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay), Western blotting, and tissue staining were established in 1941 by Coons et al. Establishment of a fluorescent antibody method for detecting plasma cell IgG with an antibody labeled with a fluorescent dye. And then the development of the enzyme antibody method by Nakane, Pierce et al. (1966). Peroxidase-anti-peroxidase; PAP method (1970), avidin-biotylated-peroxidase complex; ABC method (1981) ), Labeled streptavidin biotinylated antibody; LSAB method (1984), etc. have been developed (see Non-Patent Document 1). ).

免疫学的測定は、抗原に対する特異抗体を反応させ、さらなる抗原−抗体反応、あるいは化学反応を巧みに組み合わせて特異抗体と標識物質の免疫複合体を形成し、最終的に標識酵素の発色反応や標識蛍光の蛍光強度によって抗原の存在を可視化・定量化する原理に基づいており、抗体を用いることでクルードなサンプル中においても抗原(検出のターゲット物質;タンパク質、ペプチド、核酸、糖鎖、化合物など)のみを選択的に染色することができる優れた研究手法である。これによって、検出のターゲットである抗原を精製せずしてその存在量を定量したり、細胞内における抗原の局在場所を特定することができるため、免疫学的測定技術はライフサイエンス分野やバイオ研究分野において広く普及している。   Immunological measurement involves reacting a specific antibody against an antigen, and skillfully combining further antigen-antibody reaction or chemical reaction to form an immune complex of the specific antibody and the labeling substance. Based on the principle of visualizing and quantifying the presence of an antigen by the fluorescence intensity of the labeled fluorescence. Even in a crude sample using an antibody, the antigen (target substance for detection; protein, peptide, nucleic acid, sugar chain, compound, etc.) ) Is an excellent research technique that can selectively stain only. This makes it possible to quantify the abundance without purifying the antigen that is the target of detection, and to identify the location of the antigen in the cell. Widely used in research fields.

免疫学的測定は直接染色法(直接法)と間接染色法(間接法)に大別される。直接法は、標識物質を直接標識した1次抗体(抗原を認識する抗体)を抗原と反応させ、抗原と結合した1次抗体由来の発光や蛍光信号を検出する方法である。従って、反応が1ステップで終了する上に、特異性が高いという利点がある。しかし、この直接法は標識物質が1次抗体に標識されていなければならないため、抗体の活性を害さずに標識物質で標識することが難しく、汎用性に乏しい上に、感度が低いという致命的な欠点がある。   Immunological measurement is roughly classified into direct staining (direct method) and indirect staining (indirect method). The direct method is a method in which a primary antibody (an antibody recognizing an antigen) directly labeled with a labeling substance is reacted with an antigen, and a luminescence or fluorescent signal derived from the primary antibody bound to the antigen is detected. Therefore, there is an advantage that the reaction is completed in one step and the specificity is high. However, in this direct method, since the labeling substance must be labeled with the primary antibody, it is difficult to label with the labeling substance without impairing the activity of the antibody. There are some disadvantages.

直接法の感度の低さを改良する手法として、量子ドット(特許文献1、特許文献2、非特許文献2参照)と呼ばれる直径10〜15nmの蛍光粒子体を用い、その表面に抗体やビオチン、またはストレプトアビジンタグなどを固定し、抗原と結合した粒子を粒子自体が発する蛍光によって検出する方法が知られている。しかし検出方法が高価な検出装置を要する蛍光検出に限られているため汎用性は低い。さらにカドミウムやセレンなどを含む非生分解性のナノマテリアルであり、環境への影響や人体への安全性に懸念が示されている(非特許文献3参照)。   As a technique for improving the low sensitivity of the direct method, a fluorescent particle body having a diameter of 10 to 15 nm called a quantum dot (refer to Patent Document 1, Patent Document 2, and Non-Patent Document 2) is used. Alternatively, a method is known in which a streptavidin tag or the like is immobilized and particles bound to an antigen are detected by fluorescence emitted from the particles themselves. However, since the detection method is limited to fluorescence detection that requires an expensive detection device, the versatility is low. Furthermore, it is a non-biodegradable nanomaterial containing cadmium, selenium and the like, and there are concerns about environmental impact and safety to the human body (see Non-Patent Document 3).

また、生分解性の免疫学的測定用のナノ粒子として蛍光標識したリポソームを用い、イムノアッセイを行った例が開示されている(非特許文献4参照)。しかし標識の種類が蛍光標識に限られており、またリポソーム上には目的とする物質(抗原)を認識する抗体を高密度で整列提示することはできない。また、一般にリポソームなどの生体成分は安定性が低いことが知られている。   In addition, an example in which an immunoassay is performed using fluorescently labeled liposomes as biodegradable nanoparticles for immunological measurement is disclosed (see Non-Patent Document 4). However, the type of label is limited to the fluorescent label, and antibodies that recognize the target substance (antigen) cannot be aligned and displayed on the liposome at high density. In general, biological components such as liposomes are known to have low stability.

リポソームの安定性を補うため、ポリマーを結合させてリポソームを安定化し、さらにポリマーの働きにより非特異的シグナルを抑制した例が開示されている(特許文献3)。しかし目的とする物質(抗原)を認識する抗体を高密度で整列提示することはできない。   In order to compensate for the stability of the liposome, an example in which a polymer is bound to stabilize the liposome and a non-specific signal is suppressed by the action of the polymer is disclosed (Patent Document 3). However, antibodies that recognize the target substance (antigen) cannot be aligned and displayed at high density.

一般に、直接法の感度の低さを補うために間接法が用いられる。1次抗体を抗原と反応した後に標識物質を標識した2次抗体(1次抗体を認識する抗体)を反応させることにより抗原局在部に標識物質を導入することができるが、反応は2ステップとなるため検出までの時間がかかる。2次抗体の標識手法は蛍光に限らず酵素標識など多様な標識が可能であるため汎用性に優れ、さらにABC法や酵素標識ポリマー法、LSAB法などを用いることにより標識量を増大させることができるため、直接法に比べて感度が高い点が長所となる。しかし、この間接染色法は2次抗体による非特異的結合などが増え、バックグラウンドが増大するなど特異性の面では直接法に劣る(非特許文献5)。また、検出までに長時間を要する。   In general, the indirect method is used to compensate for the low sensitivity of the direct method. After reacting the primary antibody with the antigen, the labeled substance can be introduced into the antigen localized part by reacting with the secondary antibody labeled with the labeling substance (the antibody recognizing the primary antibody). Therefore, it takes time until detection. The secondary antibody labeling method is not limited to fluorescence, and can be used for various labeling such as enzyme labeling. Therefore, the secondary antibody labeling method is excellent in versatility. Further, the labeling amount can be increased by using ABC method, enzyme labeling polymer method, LSAB method and the like. Therefore, the advantage is that the sensitivity is higher than that of the direct method. However, this indirect staining method is inferior to the direct method in terms of specificity, such as increased non-specific binding by the secondary antibody and increased background (Non-patent Document 5). Also, it takes a long time to detect.

一方、B型肝炎ウイルス表面抗原タンパク質が、自己組織化によって細胞内の脂質2重膜を取り込むことにより形成した中空ナノ粒子が知られており、該中空ナノ粒子の表面に抗体を提示した例が知られているが(特許文献4参照)、組織特異的な薬剤の運搬や導入すなわちドラッグデリバリーシステムに関する発明であり、免疫学的測定を可能にするものではない。   On the other hand, hollow nanoparticles formed by hepatitis B virus surface antigen protein by incorporating intracellular lipid bilayers by self-organization are known, and examples of presenting antibodies on the surface of the hollow nanoparticles include Although known (see Patent Document 4), it is an invention related to the transport and introduction of a tissue-specific drug, that is, a drug delivery system, and does not enable immunological measurement.

このように、多様な標識が可能で汎用性が高く、かつ非特異的シグナルが低く高感度検出可能であり、さらに人体への安全性が高い免疫学的測定の手法を開発した例はない。
ウリケら(Ulrike、K.et al.)、ジャーナルオブヒストケミストリアンドサイトケミストリ(Journal of Histochemistry and Cytochemistry)、2001年、第49巻、p623−630. オズカン(Ozkan、M.)、ドラックディスカバリートゥデイ(Drug Discovery Today)、2004年、第9巻、p1065−1071. ホートら(Hoet、P.et al.)、ジャーナルオブナノバイオテクノロジー(Journal of Nanobiotechnology)、2004年、第2巻. シンら(Anup K. Singh et al.)、バイオテクノロジープログレス(Biotechnology Progress)、1996年、第12巻、p272−280. 岡田雅人ら、タンパク質実験ノート第3版下、2004年、p118−119. 特表2002−544488号公報 米国特許6274323号 特表2003−501631号公報 特開2004−2313号公報
Thus, there has been no example of developing an immunological measurement technique that allows various labels, is highly versatile, has a low non-specific signal, can be detected with high sensitivity, and is highly safe to the human body.
Ulike, K. et al., Journal of Histochemistry and Cytochemistry, 2001, 49, p623-630. Ozkan, M., Drug Discovery Today, 2004, Vol. 9, p1065-1071. Hoet, P. et al., Journal of Nanobiotechnology, 2004, Volume 2. Anup K. Singh et al., Biotechnology Progress, 1996, Vol. 12, p272-280. Masato Okada et al., Protein Experiment Note 3rd Edition, 2004, p118-119. Special Table 2002-544488 US Pat. No. 6,274,323 Japanese translation of PCT publication No. 2003-501631 JP 2004-2313 A

以上のような状況に鑑み、本発明では、
1)蛍光標識や酵素標識など多様な標識が可能で汎用性が高く、
2)非特異的シグナルが低く、高感度検出が可能であり、
3)生分解性で人体や環境への安全性が高い、
といった免疫学的測定の手法を開発することを課題としている。
In view of the above situation, in the present invention,
1) A variety of labels such as fluorescent labels and enzyme labels are possible and highly versatile.
2) Low non-specific signal and high sensitivity detection,
3) It is biodegradable and highly safe for the human body and the environment.
The issue is to develop a method of immunological measurement.

本発明者らは、上記課題を解決する手法を鋭意検討した結果、自己組織化能を有するタンパク質が脂質2重膜を取り込むことにより形成され、自己組織化能を有するタンパク質が抗体結合部位を有している免疫学的測定用ナノ粒子を用いることにより、上記課題を解決できることを見出し本発明に至ったものである。   As a result of intensive studies on the method for solving the above problems, the present inventors have found that a protein having self-organization ability is formed by incorporating a lipid bilayer, and the protein having self-assembly ability has an antibody binding site. The present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by using the immunological measurement nanoparticles, which have led to the present invention.

本発明の免疫学的測定用ナノ粒子を、現在広く用いられているwestern解析やELISAなどの免疫学的測定に用いることにより、多様な標識が可能で汎用性が高く、かつ非特異的シグナルが低く高感度な検出が可能であり、さらに人体への安全性が高い免疫学的測定を行うことが可能となる。   By using the immunoassay nanoparticles of the present invention for immunoassays such as Western analysis and ELISA, which are widely used at present, a variety of labels are possible, versatility, and non-specific signals are generated. Low and highly sensitive detection is possible, and immunological measurement with high safety to the human body can be performed.

この発明におけるその他の用語や概念は、発明の実施形態の説明や実施例において詳しく規定する。また、この発明を実施するために使用する様々な技術は、特にその出典を明示した技術を除いては、公知の文献等に基づいて当業者であれば容易かつ確実に実施可能である。例えば、遺伝子工学および分子生物学的技術はSambrook and Maniatis, 「Molecular Cloning−A Laboratory Manual」, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, 1989; Ausubel, F. M. et al., 「Current Protocols in Molecular Biology」, John Wiley & Sons, New York, N.Y, 1995等に記載されている。 Other terms and concepts in the present invention are defined in detail in the description of the embodiments and examples of the invention. Various techniques used for carrying out the present invention can be easily and surely implemented by those skilled in the art based on known literatures and the like, except for the technique that clearly shows the source. For example, genetic engineering and molecular biology techniques are described in Sambrook and Maniatis, “Molecular Cloning-A Laboratory Manual”, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, 1989; Ausubel, F .; M.M. et al. , “Current Protocols in Molecular Biology”, John Wiley & Sons, New York, N .; Y, 1995, and the like.

本発明は、「自己組織化能を有するタンパク質」が脂質2重膜を取り込むことにより形成され、自己組織化能を有するタンパク質が抗体結合部位を有している免疫学的測定用ナノ粒子である。   The present invention is an immunoassay nanoparticle formed by incorporating a lipid bilayer into a “protein having self-assembly ability”, and the protein having self-assembly ability has an antibody binding site. .

本発明における免疫学的測定とは、目的とする物質の存在や局在などの検出において、抗体を用い、かつ検出においては吸光、発光、蛍光、放射線、呈色、濁度などの変化を利用する手法を示す。本発明における免疫学的測定において、目的とする物質の種類は、特に制限はなく、DNAやRNA、タンパク質、糖鎖などの生体物質、細胞、ウイルス、ファージ、および化学物質などが挙げられる。例えば、DNAもしくはRNAを目的物質とする免疫学的測定の一例として、各種メンブレンもしくは樹脂包埋組織切片上の核酸にDigoxigeninやFluorescein、Biotinを取りこんだDNAやRNAをハイブリダイズさせ、DigoxigeninやFluorescein、Biotinに対する抗体を用いて目的とするDNAもしくはRNAを検出する工程を含むSouthern hybridizationやin situ hybridization、northern hybridizationなどが挙げられる。タンパク質を目的物質とする免疫学的測定の例としては、western blottingや免疫組織染色、免疫電子顕微鏡観察、EIA(Enzymeimmunoassay 酵素免疫検定法)、ELISA(Enzyme−Linked Immunosorbent Assay 固相酵素免疫検定法)、RIA(Radioimmunossay 放射線免疫検定法)、FIA(Fluorescenceimmunoassay 蛍光免疫検定法)、FLISA(Fluorescence−Linked Immunosorbent Assay 固相蛍光免疫検定法)、ELISPOT(Enzyme−Linked Immuno−Spot)、イムノクロマトなどが挙げられる。細胞、ウイルス、ファージ、および化学物質などを目的物質とする免疫学的測定としては、免疫組織染色、免疫電子顕微鏡観察、EIA(Enzymeimmunoassay 酵素免疫検定法)、ELISA(Enzyme−Linked Immunosorbent Assay 固相酵素免疫検定法)、RIA(Radioimmunossay 放射線免疫検定法)、FIA(Fluorescenceimmunoassay 蛍光免疫検定法)、FLISA(Fluorescence−Linked Immunosorbent Assay 固相蛍光免疫検定法)、ELISPOT(Enzyme−Linked Immuno−Spot)、フローサイトメトリー、イムノクロマトなどが挙げられる。   The immunological measurement in the present invention uses an antibody in detection of the presence or localization of a target substance and uses changes in absorption, luminescence, fluorescence, radiation, coloration, turbidity, etc. in the detection. The technique to do is shown. In the immunological measurement in the present invention, the type of the target substance is not particularly limited, and examples thereof include biological substances such as DNA, RNA, protein, sugar chain, cells, viruses, phages, and chemical substances. For example, as an example of immunological measurement using DNA or RNA as a target substance, DNA or RNA incorporating Digoxigenin, Fluorescein, or Biotin is hybridized to nucleic acid on various membranes or resin-embedded tissue sections, Digoxigenin, Fluorescein, Examples include Southern hybridization, in situ hybridization, and northern hybridization including a step of detecting the target DNA or RNA using an antibody against Biotin. Examples of immunological measurement using protein as a target substance include western blotting, immunohistochemical staining, immunoelectron microscopic observation, EIA (Enzyme immunoassay enzyme immunoassay), ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay solid phase enzyme immunoassay) , RIA (Radioimmunosay radioimmunoassay), FIA (Fluorescenceimmunoassay fluorescence immunoassay), FLISA (Fluorescence-Linked Immunosorbent Assay solid phase fluorescence immunoassay), ELISPOT (ImmunoImmunoImmunoImmunoImmunosyminL). Examples of immunological measurements using cells, viruses, phages, chemical substances, etc. as target substances include immunohistochemical staining, immunoelectron microscopy, EIA (Enzyme immunoassay enzyme immunoassay), ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay solid phase enzyme) Immunoassay), RIA (Radioimmunosay radioimmunoassay), FIA (Fluorescence immunoassay fluorescent immunoassay), FLISA (Fluorescence-Linked Immunosorbent Assay solid-phase fluorescent immunoassay), ELISPIt-mm-enzyme-SmP Measurement, immunochromatography and the like.

本発明における免疫学的測定は、目的に応じて、
1)標識した抗体により目的とする物質を直接認識し検出する直接法、
2)目的とする物質を抗体により認識し、目的物質と結合した抗体を、標識した抗体により認識し検出する間接法、
3)競合法、
4)目的とする物質を固相化した抗体により捕捉し、さらに別の標識した抗体により検出する二抗体サンドイッチ法、
5)目的とする物質を固相化した抗体により捕捉し、さらに別の抗体により目的とする物質を認識し、目的とする物質を認識した抗体を標識した抗体により検出する三抗体サンドイッチ法、
6)ナノ粒子が直接もしくは間接的に標識されており、目的とする物質を認識した抗体と結合した粒子を検出する標識粒子法
などが選択される。
According to the purpose, immunological measurement in the present invention,
1) A direct method for directly recognizing and detecting a target substance by means of a labeled antibody,
2) An indirect method of recognizing a target substance with an antibody and recognizing and detecting an antibody bound to the target substance with a labeled antibody,
3) Competition method,
4) A two-antibody sandwich method in which a target substance is captured by an immobilized antibody and further detected by another labeled antibody,
5) A three-antibody sandwich method in which a target substance is captured by an immobilized antibody, a target substance is recognized by another antibody, and an antibody that has recognized the target substance is detected by a labeled antibody.
6) A labeled particle method for detecting particles in which nanoparticles are directly or indirectly labeled and bound to an antibody that recognizes a target substance is selected.

本発明において「自己組織化能を有するタンパク質」とは、疎水的相互作用などのタンパク質間相互作用により自己集合する性質をもつタンパク質である。タンパク質間相互作用により自己集合する性質をもつタンパク質であることは、タンパク質が溶解した溶液の温度やpH、塩濃度や溶媒を変化させることでタンパク質どうしで多量体を形成することにより確認することができる。   In the present invention, the “protein having self-organization ability” is a protein having a property of self-assembly by protein-protein interaction such as hydrophobic interaction. A protein that has the property of self-assembling by protein-protein interaction can be confirmed by forming multimers between proteins by changing the temperature, pH, salt concentration, and solvent of the solution in which the protein is dissolved. it can.

「自己組織化能を有するタンパク質」としては、種々のウィルスから得られるウィルス粒子構成タンパク質などのウイルス由来タンパク質を適用することができる。具体的には、B型肝炎ウィルス(Hepatitis B Virus:HBV)やC型肝炎ウィルス(Hepatitis C Virus)、Micro virus、phage virus、adeno virus、hepadna virus、Parvo virus、papova virus、Retro virus、 Reo virus、Corona virus、カイコ細胞質多角体病ウイルス(Bombyx mori cytoplasmic polyhedrosis virus)、カリシウイルス、ノロウイルス、サポウイルスなどの構成タンパク質や膜タンパク質、表面抗原タンパク質、または多角体タンパク質等が例示される。   As the “protein having self-organizing ability”, virus-derived proteins such as virus particle constituent proteins obtained from various viruses can be applied. Specifically, hepatitis B virus (Hepatitis B Virus: HBV), hepatitis C virus (Hepatitis C virus), Micro virus, phage virus, adeno virus, hepadna virus, reversal, p , Corona viruses, Bombyx mori cytoplasmic polyhedrovirus, Calicivirus, Norovirus, Sapovirus, and other constituent proteins, membrane proteins, surface antigen proteins, and polyhedron proteins.

「自己組織化能を有するタンパク質」は、例えば、動物細胞、植物細胞、昆虫細胞、ウィルス、ファージ、細菌類、菌類等に由来する天然タンパク質や遺伝子工学的に組み替えられたタンパク質、種々の合成タンパク質等である。「自己組織化能を有するタンパク質」は、好ましくは、ウイルス由来タンパク質、更に好ましくは肝炎ウイルス由来のタンパク質、更に好ましくはB型肝炎ウイルス由来のタンパク質が用いられる。最も好ましくはB型肝炎ウイルス表面抗原タンパク質が用いられる。このとき、自己組織能が失われない限りにおいて、種々の変異を持つ変異体であってもよく、preS領域のアミノ酸の一部を欠失させることにより、ナノサイズの粒子の生産量や安定性を高めることができる。   “Proteins having self-organizing ability” are, for example, natural proteins derived from animal cells, plant cells, insect cells, viruses, phages, bacteria, fungi, etc., genetically engineered proteins, and various synthetic proteins. Etc. As the “protein having self-organizing ability”, a virus-derived protein, more preferably a protein derived from hepatitis virus, more preferably a protein derived from hepatitis B virus is used. Most preferably, hepatitis B virus surface antigen protein is used. At this time, as long as the self-organization ability is not lost, it may be a mutant having various mutations. By deleting a part of the amino acid in the preS region, the production amount and stability of nano-sized particles are reduced. Can be increased.

本発明において、「自己組織化能を有するタンパク質」が、ウイルス由来タンパク質であることか好ましく、ウイルス(特にB型肝炎ウイルス)の表面抗原タンパク質を用いることがより好ましい。「自己組織化能を有するタンパク質」として、ウイルス(特にB型肝炎ウイルス)の表面抗原タンパク質を用いることで、真核細胞内でこのタンパク質が脂質2重膜を取り込みながら自己組織化を起こし、物理的にも強度の強い、直径がナノサイズの粒子を効率的に作ることができる。このタンパク質を酵母内で発現させることで、数〜数十mg/L培養のナノ粒子を生産できるため、非常に高効率な粒子の生産が可能であり、粒子生産のコストを非常に低くすることができる。これは、産業的に該粒子を利用する上でも重要なことである。   In the present invention, the “protein having the ability to self-assemble” is preferably a virus-derived protein, more preferably a surface antigen protein of a virus (particularly hepatitis B virus). By using a surface antigen protein of a virus (particularly hepatitis B virus) as a “protein with self-organizing ability”, this protein causes self-organization while taking up a lipid bilayer in a eukaryotic cell. In particular, it is possible to efficiently produce nano-sized particles having a high strength. By expressing this protein in yeast, it is possible to produce nanoparticles of several to several tens of mg / L culture, so that highly efficient particles can be produced, and the cost of particle production is extremely low. Can do. This is important for industrial use of the particles.

ウイルス表面抗原タンパク質が作り出すナノ粒子は物理的に非常に安定で、60〜80℃といった高温や8Mのウレア、または種々の界面活性剤存在下でもその形態を維持できる。このような粒子の安定性は様々な免疫学的測定手法に適用が可能になるため汎用性が高い、また保存性が高く、ハンドリングしやすい、さらには、測定中に他の不純物を除去する、あるいは非特異的結合を軽減するための洗浄処理(例えば、変成剤や界面活性剤による洗浄が可能になる)を加えることが可能になるため、検出の精度を上げられる。従って、ウイルス表面抗原タンパク質が作り出すナノ粒子を使うことで、免疫学的測定手法の幅が格段に広がる効果が期待できる。   The nanoparticles produced by the virus surface antigen protein are physically very stable and can maintain their morphology even at high temperatures such as 60 to 80 ° C., 8 M urea, or various surfactants. The stability of such particles can be applied to various immunological measurement methods, so it is highly versatile, high in storage stability, easy to handle, and removes other impurities during measurement. Alternatively, it is possible to add a washing treatment for reducing non-specific binding (for example, washing with a denaturing agent or a surfactant is possible), so that the detection accuracy can be improved. Therefore, the use of nanoparticles produced by the virus surface antigen protein can be expected to greatly expand the range of immunological measurement methods.

本発明における「自己組織化能を有するタンパク質」は、抗体結合部位を有している。   The “protein having self-assembly ability” in the present invention has an antibody binding site.

本発明における抗体結合部位は、抗体の抗原認識部位以外の領域と結合もしくは相互作用し得るポリペプチドである。本発明における抗体結合部位は、好ましくはFcレセプター、protein A、Protein G、Protein A/G、protein L、ZZタグのいずれかの全長もしくは一部であり、より好ましくはこれらの持つ「抗体Fc領域との結合部位」もしくはその変異体である。   The antibody binding site in the present invention is a polypeptide that can bind to or interact with a region other than the antigen recognition site of an antibody. The antibody binding site in the present invention is preferably the full length or a part of any of Fc receptor, protein A, protein G, protein A / G, protein L, and ZZ tag, more preferably “antibody Fc region possessed by these”. Binding site "or a variant thereof.

抗体結合部位は「自己組織化能を有するタンパク質」と疎水的に結合していてもよく、化学結合などにより共有的に結合しても良い。抗体結合部位は、融合タンパク質として「自己組織化能を有するタンパク質」に融合していることが好ましい。また融合の部位は、自己組織化能を失わない限りにおいて、N末端からC末端までの全ての場所に存在し得る。   The antibody binding site may be hydrophobically bound to the “protein having self-assembly ability” or may be covalently bound by chemical bonding or the like. The antibody binding site is preferably fused to a “protein having self-organization ability” as a fusion protein. Further, the fusion site may be present at any position from the N-terminal to the C-terminal as long as it does not lose its ability to self-assemble.

本発明の免疫学的測定用ナノ粒子は、好ましくは、抗体結合部位が「抗体Fc領域との結合部位」である。また、本発明の免疫学的測定用ナノ粒子は、より好ましくは、抗体Fc領域との結合部位が、ZZタグである。   In the immunoassay nanoparticles of the present invention, the antibody binding site is preferably a “binding site with the antibody Fc region”. In the immunological measurement nanoparticle of the present invention, more preferably, the binding site with the antibody Fc region is a ZZ tag.

また、本発明の免疫学的測定用ナノ粒子は、好ましくは、「抗体Fc領域との結合部位」が、プロテインAもしくはプロテインGの抗体結合部位である。   In the immunological measurement nanoparticles of the present invention, preferably, the “binding site with the antibody Fc region” is an antibody binding site of protein A or protein G.

本発明において、抗体結合部位は、立体障害を少なく抗体を結合させるため、さらに好ましくはZ領域と呼ばれるprotein Aのもつ「抗体Fc領域との結合部位」がタンデムにならんだZZ領域(ZZタグ)と呼ばれるポリペプチドもしくはその変異体であり、次のような繰返し配列もしくはその変異体である。VDNKFNKEQQNAFYEILHLPNLNEEQRNAFIQSLKDDPSQSANLLAEAKKLNDAQAPKVDNKFNKEQQNAFYEILHLPNLNEEQRNAFIQSLKDDPSQSANLLAEAKKLNDAQAPK。   In the present invention, an antibody binding site binds an antibody with less steric hindrance, and more preferably, a ZZ region (ZZ tag) in which a “binding site with an antibody Fc region” of protein A called Z region is tandem. Or a variant thereof, and the following repetitive sequences or variants thereof. VDNKFNKEQQNAFYEILHLPNLNEEEQRNAFIQSLKDDPSQSANLLLAEAKKLNDAQAPVVNKNKFNQQNAFYEILHLPNLNEEEQRNAFIQSLKDDPKSQSANLLLAEAAKKLNDAQAPK.

本発明の免疫学的測定用ナノ粒子では、「自己組織化能を有するタンパク質」が抗体結合部位を有することにより、「自己組織化能を有するタンパク質」の自己組織化の効果により抗体結合部位を高密度で整列させることが可能となり、その結果免疫学的測定に用いる抗体を高密度で整列固定することが可能となるため、高感度で高精度な免疫学的測定が可能となる。
本発明において脂質2重膜とは5〜20nmの厚さで2枚の脂質の層からなっており、それぞれの層の中で、両親媒性脂質の極性の頭が親水系の溶媒と接触しており、非極性の炭化水素の部分が2重層の内部を向いているものをいう。脂質2重膜の例としては、細胞膜や核膜、小胞体膜、ゴルジ体膜、液胞膜のような生細胞における生体膜、または人工的に作製したリポソーム等が挙げられる。中でも小胞体膜由来の脂質2重膜がより好ましい。脂質2重膜としては、真核生物、例えば、動物細胞、植物細胞、真菌細胞、昆虫細胞など由来のものが好ましく、特に好ましくは酵母由来の脂質2重膜が用いられる。
In the nanoparticle for immunological measurement of the present invention, the “protein having self-assembly ability” has an antibody binding site, so that the antibody-binding site is defined by the self-assembly effect of the “protein having self-assembly ability”. It is possible to align with high density, and as a result, antibodies used for immunological measurement can be aligned and fixed at high density, so that highly sensitive and highly accurate immunological measurement is possible.
In the present invention, the lipid bilayer is composed of two lipid layers having a thickness of 5 to 20 nm, and the polar head of the amphiphilic lipid is in contact with the hydrophilic solvent in each layer. The non-polar hydrocarbon portion faces the inside of the double layer. Examples of lipid bilayer membranes include biological membranes in living cells such as cell membranes, nuclear membranes, endoplasmic reticulum membranes, Golgi membranes, and vacuolar membranes, or artificially prepared liposomes. Among these, a lipid bilayer membrane derived from the endoplasmic reticulum membrane is more preferable. As the lipid bilayer membrane, those derived from eukaryotes such as animal cells, plant cells, fungal cells, insect cells and the like are preferable, and yeast-derived lipid bilayer membranes are particularly preferably used.

本発明においてナノ粒子とは20〜500nmの粒子である。本発明のナノ粒子は、好ましくは50〜200nm、更に好ましくは80〜150nmの直径を持つ粒子である。また、本発明のナノ粒子は、好ましくは内部に中空の空間を持つ中空ナノ粒子であり、その空間は必ずしも気体系の空間である必要はなく、溶液系の空間であってもよい。   In the present invention, the nanoparticle is a particle of 20 to 500 nm. The nanoparticles of the present invention are particles having a diameter of preferably 50 to 200 nm, more preferably 80 to 150 nm. The nanoparticles of the present invention are preferably hollow nanoparticles having a hollow space inside, and the space is not necessarily a gas-based space, and may be a solution-based space.

すでに記載したように、本発明は、自己組織化能を有するタンパク質が脂質2重膜を取り込むことにより形成され、自己組織化能を有するタンパク質が抗体結合部位を有している免疫学的測定用ナノ粒子である。   As described above, the present invention is an immunological assay in which a protein having self-organization ability is formed by incorporating a lipid bilayer, and the protein having self-assembly ability has an antibody binding site. Nanoparticles.

本発明の免疫学的測定用ナノ粒子が、脂質2重膜を取りこみながら形成されることにより、目的とする物質以外の物質が免疫学的測定用ナノ粒子に非特異的に吸着・相互作用することを抑制し、免疫学的測定のノイズを低下させる効果や精度を向上させることができる。また、目的とする物質が抗体を介さず、直接、免疫学的測定用ナノ粒子と吸着・相互作用することによるノイズ抑制の効果を持つ。このことは免疫学的測定において非常に重要なことであり、検出の精度を決める最重要因子となる。   When the nanoparticles for immunological measurement of the present invention are formed while incorporating the lipid bilayer, substances other than the target substance adsorb and interact nonspecifically with the nanoparticles for immunological measurement. This can be suppressed and the effect and accuracy of reducing immunological measurement noise can be improved. In addition, the target substance has an effect of suppressing noise by directly adsorbing and interacting with immunological measurement nanoparticles without using an antibody. This is very important in immunological measurement and is the most important factor that determines the accuracy of detection.

本発明の免疫学的測定用ナノ粒子は、好ましくは、主にタンパク質と脂質、糖を主要な構成成分とし、そのうち主要な成分はタンパク質である。   The immunoassay nanoparticles of the present invention are preferably composed mainly of proteins, lipids and sugars, and the main components are proteins.

抗体結合部位を持つタンパク質が自己組織化する能力を有することは、抗体の高密度整列、高密度提示をを可能にし、免疫学的測定における感度の向上において重要な性質である。さらに、自己組織化する能力を有することは、自己組織化の過程で、他の夾雑タンパク質を排除することを示し、これは免疫学的測定の精度を向上(非特異的シグナルを抑制)させる上で重要な性質である。さらに、脂質2重膜を取りこむことで、非特異的吸着や相互作用を抑制し、免疫学的測定の精度を向上(非特異的シグナルを抑制)させることもできる。   The ability of a protein having an antibody binding site to self-assemble is capable of high-density alignment and high-density display of antibodies, and is an important property in improving sensitivity in immunological measurement. In addition, having the ability to self-assemble indicates that other contaminating proteins are eliminated during the self-assembly process, which improves the accuracy of immunological measurements (suppresses non-specific signals). It is an important property. Furthermore, by incorporating a lipid bilayer membrane, non-specific adsorption and interaction can be suppressed, and the accuracy of immunological measurement can be improved (non-specific signal can be suppressed).

本発明の免疫学的測定用ナノ粒子を生産する生物種にとくに制限はなく、真核生物、原核生物いずれによる生産であっても良いが、自己組織化能を高めるため、真核生物による生産が好ましく、さらに好ましくは酵母細胞による生産である。ウイルス、ファージなどの感染工程を含むことや、組換え体も、本発明の免疫学的測定用ナノ粒子を生産する生物種の範囲である。   There is no particular limitation on the species that produces the nanoparticles for immunological measurement of the present invention, and production by any eukaryotic organism or prokaryotic organism may be used. Is more preferable, and production by yeast cells is more preferable. Infectious processes such as viruses and phages, and recombinants are also within the range of species that produce the immunoassay nanoparticles of the present invention.

本発明の免疫学的測定用ナノ粒子は、好ましくは、抗体結合部位に抗体が結合し、抗体結合部位と抗体との結合が、架橋剤による共有結合である。   In the nanoparticle for immunological measurement of the present invention, preferably, an antibody binds to an antibody binding site, and the binding between the antibody binding site and the antibody is a covalent bond by a cross-linking agent.

本発明において抗体とは、天然に産生されるか、または全体的にもしくは部分的に合成され産生されるかのいずれかの免疫グロブリンを意味する。抗原認識能を維持するその全ての誘導体や変異体も含まれる。抗体はモノクローナルまたはポリクローナルであり得る。好ましくはFc領域を持つ抗体であり、さらに好ましくはFcレセプター、protein A、Protein G、Protein A/G、protein L、ZZタグのいずれかと結合し得る抗体を示す。   In the present invention, an antibody means an immunoglobulin that is naturally produced or is synthesized in whole or in part. All derivatives and mutants thereof that maintain antigen recognition ability are also included. The antibody can be monoclonal or polyclonal. An antibody having an Fc region is preferable, and an antibody capable of binding to any of Fc receptor, protein A, protein G, protein A / G, protein L, and ZZ tag is more preferable.

本発明における抗体Fc領域とは、抗体をパパインで消化して得られる抗原認識能を持たないフラグメントであり、一般に抗体のH鎖のC末端フラグメントの2量体である。   The antibody Fc region in the present invention is a fragment having no antigen recognition ability obtained by digesting an antibody with papain, and is generally a dimer of the C-terminal fragment of the H chain of the antibody.

本発明における「自己組織化能を有するタンパク質」と抗体との結合様式は、抗体の抗原認識能が失われない限りにおいてとくに制限はなく、イオン結合、疎水結合、水素結合、金属結合、あるいはジスルフィド結合などの共有結合等、あるいはこれらの組み合わせであって良い。本発明の免疫学的測定用ナノ粒子の抗体結合部位と抗体との結合は、好ましくは免疫学的測定の過程での抗体の脱落を防止する目的から、共有結合であることが好ましく、さらに好ましくは架橋剤による共有結合である。   The binding mode between the “protein having self-organizing ability” and the antibody in the present invention is not particularly limited as long as the antigen recognition ability of the antibody is not lost. Ion bonds, hydrophobic bonds, hydrogen bonds, metal bonds, or disulfides It may be a covalent bond such as a bond, or a combination thereof. The binding between the antibody binding site of the nanoparticle for immunological measurement of the present invention and the antibody is preferably a covalent bond, and more preferably for the purpose of preventing the antibody from dropping off during the immunological measurement process. Is a covalent bond by a crosslinking agent.

本発明における架橋剤とは、「自己組織化能を有するタンパク質」と抗体とを共有結合させる働きをするものを示し、アミノ基、カルボキシル基、チオール基、水酸基などを利用して結合させるための試薬が市販されており、抗体の抗原認識能が失われない限りにおいて、特に制限はない。   The cross-linking agent in the present invention refers to one that functions to covalently bond a “protein having self-assembly ability” and an antibody, and binds using an amino group, a carboxyl group, a thiol group, a hydroxyl group, or the like. There is no particular limitation as long as the reagent is commercially available and the antigen recognition ability of the antibody is not lost.

架橋剤は、「自己組織化能を有するタンパク質」の持つ抗体結合部位に対して、弱い結合や相互作用を示す種類の抗体であっても強固に結合させることが可能となる。さらに、免疫学的測定の工程での洗浄作業で抗体が脱落することを防止することができる。架橋剤として、例えば臭化シアン化合物、カルボジイミド基を持つ化合物、アルデヒド基を持つ化合物、イミドエステル基を持つ化合物、マレイミド基を持つ化合物、N-ヒドロキシサクシイミドエステル基を持つ化合物、ハロアセチル基を持つ化合物、ピリジルジスルフィド基を持つ化合物、アリルアザイド化合物などが単独もしくは組み合わせて用いられる。架橋剤は、好ましくは、抗原認識能の低下を引き起こしにくい穏やかな条件下で一級アミンとのみ反応することから、イミドエステル基を持つ化合物が持いられ、さらに好ましくはDMA(Dimethyl adipimidate)化合物、DMP(Dimethyl pimelimidate)化合物、DMS(Dimethyl suberimidate)化合物、DMBP(Dimethyl 3,3’−dithiobispropionimidate)化合物が用いられる。   The cross-linking agent can be strongly bound to an antibody binding site of the “protein having self-assembly ability” even if it is a kind of antibody that exhibits weak binding or interaction. Furthermore, it is possible to prevent the antibody from dropping off during the washing operation in the immunological measurement process. Examples of crosslinking agents include cyanogen bromide compounds, compounds with carbodiimide groups, compounds with aldehyde groups, compounds with imide ester groups, compounds with maleimide groups, compounds with N-hydroxysuccinimide ester groups, and haloacetyl groups A compound, a compound having a pyridyl disulfide group, an allyl azide compound, and the like are used alone or in combination. Since the cross-linking agent preferably reacts only with a primary amine under mild conditions that do not easily cause a decrease in antigen recognition ability, a compound having an imide ester group is provided, and more preferably a DMA (Dimethyl adipimide) compound, A DMP (Dimethyl phenylimidate) compound, a DMS (Dimethyl sublimidate) compound, and a DMBP (Dimethyl 3,3′-dithiobipropionimidate) compound are used.

本発明の免疫学的測定用ナノ粒子は、好ましくは、ナノ粒子が標識されている。   The nanoparticles for immunological measurement of the present invention are preferably labeled with nanoparticles.

本発明の免疫学的測定用ナノ粒子への標識にとくに制限はなく、抗体との結合能が失われておらず、かつ検出可能な標識であれば良い。標識はナノ粒子の外表面におこなわれていても内面に行われていてもよく、また粒子内部に行われていても良い。粒子内部の標識の手法としては、予め内部もしくは表面を標識したリポソームとの融合や、エレクトロポレーション、圧力変化や温度変化などが単独または組み合わせて用いられる。   There is no particular limitation on the labeling of the nanoparticle for immunological measurement of the present invention, and any label can be used as long as it does not lose its ability to bind to an antibody. The labeling may be performed on the outer surface or the inner surface of the nanoparticle, or may be performed on the inside of the particle. As a method for labeling the inside of the particle, fusion with a liposome whose inside or surface has been labeled in advance, electroporation, pressure change, temperature change and the like are used alone or in combination.

ナノ粒子の標識の一例として、例えば、アルカリフォスファターゼやペルオキシダーゼ、ルシフェラーゼ、グルコースオキシダーゼ、ベータガラクトシダーゼなどの酵素やその変異体による標識などが挙げられ、またナノ粒子を形成している「自己組織化能を有するタンパク質」との融合であってもよい。フルオレセイン、ローダミン、テキサスレッド、ダンシル、ルシファーイエローVS、ウンベリフェリル、希土キレート、Cy2、Cy3、Cy5、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)、TRITC、ALEXA(登録商標)(Molecular Probe社)、量子ドットなどの蛍光物質による標識であっても良い。もしくはH3やC14、N15、P32、S35、Co57、Se75、I125などの放射性物質による標識であっても良い。さらに、ビオチン、アビジン、ストレプトアビジン、金粒子、鉄粒子、磁性粒子、磁気ビーズによる標識であっても良い。様々な環境に合わせて容易に標識物質を選ぶことが可能であり、複数の標識を組み合わせて用いることも可能である。汎用性と安全性の点から、好ましくはアルカリフォスファターゼやホースラディッシュペルオキシダーゼ、フルオレセイン、フルオレセインイソチオシアネート、ALEXA(登録商標)、ビオチン、金粒子が用いられる。ナノ粒子がビオチンで標識されており、ビオチンをアビジンと酵素の複合体で標識するナノ粒子の間接標識を用いることもできる。   Examples of nanoparticle labeling include, for example, labeling with enzymes such as alkaline phosphatase, peroxidase, luciferase, glucose oxidase, beta galactosidase, and mutants thereof, and are also capable of forming nanoparticles. Fusion with “having protein” may be used. Fluorescein, Rhodamine, Texas Red, Dansyl, Lucifer Yellow VS, Umbelliferyl, rare earth chelate, Cy2, Cy3, Cy5, fluorescein isothiocyanate (FITC), TRITC, ALEXA (registered trademark) (Molecular Probe), quantum dots, etc. The label may be a fluorescent substance. Alternatively, it may be a label with a radioactive substance such as H3, C14, N15, P32, S35, Co57, Se75, or I125. Furthermore, labeling with biotin, avidin, streptavidin, gold particles, iron particles, magnetic particles, or magnetic beads may be used. A labeling substance can be easily selected according to various environments, and a plurality of labels can be used in combination. From the viewpoint of versatility and safety, alkaline phosphatase, horseradish peroxidase, fluorescein, fluorescein isothiocyanate, ALEXA (registered trademark), biotin, and gold particles are preferably used. Nanoparticles are labeled with biotin, and indirect labeling of nanoparticles that labels biotin with a complex of avidin and enzyme can also be used.

本発明の免疫学的測定用ナノ粒子は、好ましくは、抗体が標識されている。   The nanoparticle for immunological measurement of the present invention is preferably labeled with an antibody.

本発明における抗体の標識に特に制限はなく、抗体の抗原認識能が失われておらず、かつ検出可能な標識であれば良い。例えば、アルカリフォスファターゼやペルオキシダーゼ、ルシフェラーゼ、グルコースオキシダーゼ、ベータガラクトシダーゼなどの酵素やその変異体による標識であっても良く、フルオレセイン、ローダミン、テキサスレッド、ダンシル、ルシファーイエローVS、ウンベリフェリル、希土キレート、Cy2、Cy3、Cy5、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)、TRITC、ALEXA(登録商標)(Molecular Probe社)、量子ドットなどの蛍光物質による標識であっても良い。もしくはH3やC14、N15、P32、S35、Co57、Se75、I125などの放射性物質による標識であっても良い。さらに、ビオチン、アビジン、ストレプトアビジン、金粒子、鉄粒子、磁性粒子、磁気ビーズによる標識であっても良い。様々な環境に合わせて容易に標識物質を選ぶことが可能であり、複数の標識を組み合わせて用いることも可能である。汎用性と安全性の点から、好ましくはアルカリフォスファターゼやホースラディッシュペルオキシダーゼ、フルオレセイン、フルオレセインイソチオシアネート、ALEXA(登録商標)、ビオチン、金粒子が用いられる。   The label of the antibody in the present invention is not particularly limited as long as it does not lose the antigen recognition ability of the antibody and can be detected. For example, it may be labeled with an enzyme such as alkaline phosphatase, peroxidase, luciferase, glucose oxidase, beta galactosidase or a variant thereof, such as fluorescein, rhodamine, Texas red, dansyl, lucifer yellow VS, umbelliferyl, rare earth chelate, It may be labeled with a fluorescent substance such as Cy2, Cy3, Cy5, fluorescein isothiocyanate (FITC), TRITC, ALEXA (registered trademark) (Molecular Probe), or quantum dots. Alternatively, it may be a label with a radioactive substance such as H3, C14, N15, P32, S35, Co57, Se75, or I125. Furthermore, labeling with biotin, avidin, streptavidin, gold particles, iron particles, magnetic particles, or magnetic beads may be used. A labeling substance can be easily selected according to various environments, and a plurality of labels can be used in combination. From the viewpoint of versatility and safety, alkaline phosphatase, horseradish peroxidase, fluorescein, fluorescein isothiocyanate, ALEXA (registered trademark), biotin, and gold particles are preferably used.

本発明の免疫学的測定用ナノ粒子は、免疫学的測定用ナノ粒子が抗体結合部位を持ち、例えば、標識された抗体と結合可能なことにより、標識した抗体により目的とする物質を直接認識し検出する免疫学的測定方法である直接法において、非特異性を抑えたまま、従来は困難であった高感度化が可能となる。   The immunoassay nanoparticle of the present invention has an antibody-binding site, for example, the immunoassay nanoparticle can bind to a labeled antibody, so that the target substance is directly recognized by the labeled antibody. In the direct method, which is an immunological measurement method for detection, it is possible to increase the sensitivity, which has been difficult in the past, while suppressing non-specificity.

本発明の免疫学的測定用ナノ粒子は、好ましくは、真核細胞内でのタンパク質の自己組織化によって形成されるものであり、遺伝子工学的手法を駆使することで、その表面や内面に様々なタンパク質やペプチドプローブを共有的に提示することができる。しかも、本発明の自己組織化能を有するタンパク質は粒子を形成する際、一定の方向性を保ったまま自己組織化するため、抗体認識部位も一定の向きに整列した状態で粒子に固定される。   The immunoassay nanoparticles of the present invention are preferably formed by self-organization of proteins in eukaryotic cells, and by using genetic engineering techniques, various surfaces and inner surfaces can be used. Various protein and peptide probes can be shared. Moreover, since the protein having the ability of self-organization according to the present invention forms a particle, it self-assembles while maintaining a certain direction, so that the antibody recognition site is also fixed to the particle in a state aligned in a certain direction. .

また、本発明の免疫学的測定用ナノ粒子は、「自己組織化能を有するタンパク質」を酵母などの真核細胞内で発現させるだけで、酵母1L培養で数〜数十mgの粒子をルーチン的に生産することが可能である。このことが意味する研究、あるいは産業上の意味は大きい。下記に、本発明の免疫学的測定用ナノ粒子の有用性を列記する。   Further, the nanoparticle for immunological measurement of the present invention can be used to routinely produce several to several tens of mg of particles in 1 L culture of yeast simply by expressing “a protein having self-assembly ability” in eukaryotic cells such as yeast. Production is possible. This means research or industrial significance. Below, the usefulness of the nanoparticle for immunoassay of this invention is listed.

1)化学的に合成し、精巧な分散技術によって作られるナノ粒子やリポソームのように脂質の両親媒性を利用した自己組織化の原理を使ってナノ粒子を作製するには煩雑な行程を経ることが多く、均一な粒子をルーチン的に形成させるためには熟練が必要とされる。しかし、本発明の免疫学的測定用ナノ粒子は、酵母などの細胞を一定条件で培養するだけで非常に均一なナノ粒子を細胞内に形成させることができ、アフィニティーカラムを利用して精製することでピュアなナノ粒子を簡単に得ることができる。   1) It takes a complicated process to produce nanoparticles using the principle of self-organization utilizing the amphipathic properties of lipids, such as nanoparticles and liposomes that are chemically synthesized and made by elaborate dispersion technology. Often, skill is required to routinely form uniform particles. However, the immunoassay nanoparticles of the present invention can form very uniform nanoparticles in cells simply by culturing cells such as yeast under certain conditions, and are purified using an affinity column. This makes it easy to obtain pure nanoparticles.

2)加えて、化学合成やリポソームは、粒子作製に必要な材料をその都度取りそろえなければならず、均一な材料を常に安定して調達することは極めて難しいため、粒子の質はバッチによって影響を受けやすい。特に、ナノ粒子を作るには一般的に高度な技術を要し、また時間とコストがかかる。これに対して、本発明の免疫学的測定用ナノ粒子は、その粒子を作り出す酵母や細胞の種を冷凍などで半永久的に保存することが可能であり、必要な際はその種を培地上で増殖させることで、常に同一品質のナノ粒子を生産し続けることが可能である。   2) In addition, chemical synthesis and liposomes must be stocked with the materials necessary for particle production each time, and it is extremely difficult to procure uniform materials consistently, so the quality of particles is influenced by the batch. Easy to receive. In particular, the production of nanoparticles generally requires advanced techniques and is time consuming and expensive. In contrast, the immunoassay nanoparticles of the present invention can store the yeast and cell seeds that produce the particles semipermanently by freezing, etc., and if necessary, store the seeds on the medium. It is possible to always produce nanoparticles of the same quality by growing them with

3)また、特に、免疫学的測定のようなバイオ研究の材料としてのナノ粒子はその作製時にタンパク質などの生体材料を内包させる、あるいは表面提示させる行程を必要とすることが多いが、タンパク質はそれが置かれた環境因子に非常に鋭敏に反応し、機能を失ってしまうため、その取り扱いには注意が必要である。この点、本発明の免疫学的測定用ナノ粒子は、粒子に提示または内包させるタンパク質をも粒子を生産する酵母(または他の真核細胞)に作らせることができるため、その機能を害することなく粒子に取り込ませる(表面提示または内包)ことが可能である。   3) In particular, nanoparticles as bioresearch materials such as immunological measurements often require a process of encapsulating or presenting biomaterials such as proteins at the time of production. It must be handled with care because it reacts very sensitively to the environmental factors in which it is placed and loses its function. In this respect, the immunoassay nanoparticles of the present invention can cause the yeast (or other eukaryotic cells) that produce the particles to produce proteins that are presented or encapsulated in the particles, and thus impair the function. It can be incorporated into the particles (surface presentation or inclusion).

4)また、タンパク質を粒子に取り込ませる際、他の粒子では、その都度、精製したタンパク質を調達し、粒子の作製時に添加する必要があり、これが、粒子の品質安定性とコストを左右する大きな因子になる。これに対して、真核細胞を使って生産する本発明の免疫学的測定用ナノ粒子は、粒子に取り込ませるタンパク質を別途精製または供給する必要がないため、安定な品質と低コストで目的の粒子を作成することができる。まとめると、本発明のナノ粒子は細胞内でのタンパク質の自己組織化を利用して生産することで、半永久的且つ簡便に保存が可能で、安定な品質の粒子を低コスト・高効率に生産できる。特に、本発明で解決しようとする課題である免疫学的測定分野では酵素などのタンパク質を利用することが多いため、この方法は有用である。   4) In addition, when incorporating proteins into particles, it is necessary to procure purified protein each time for other particles and add it when producing the particles. This greatly affects the quality stability and cost of the particles. Become a factor. In contrast, the immunoassay nanoparticles of the present invention produced using eukaryotic cells do not need to be separately purified or supplied with proteins to be incorporated into the particles. Particles can be created. In summary, the nanoparticles of the present invention can be stored semipermanently and easily by producing them by utilizing self-assembly of proteins in cells, producing stable quality particles at low cost and high efficiency. it can. In particular, this method is useful because proteins such as enzymes are often used in the immunological measurement field, which is a problem to be solved by the present invention.

本発明において抗体の変異体もしくは「自己組織化能を有するタンパク質」の変異体もしくは抗体結合部位の変異体、「抗体Fc領域との結合部位」の変異体、ZZタグの変異体、酵素の変異体とは、
1)これらタンパク質に遺伝子工学的に点、あるいは複数のアミノ酸置換を起こしたもの、
2)タンパク質の全長から一部を削り取るか、新しくタンパク質配列を付け加えたもの、
3)核酸・糖・脂質・化合物等によってタンパク質の一部に修飾を施したもの、
であって、
4)変異を起こす前の抗体と同一の物質を認識する能力を持つ抗体変異体、
5)「自己組織化能を有するタンパク質」と同様に脂質2重膜を取りこんで自己組織化によりナノ粒子を形成する能力を有する変異体、
6)抗体結合部位や「抗体Fc領域との結合部位」、ZZタグと同様に、抗体のFc領域と相互作用する能力を有する変異体、
7)酵素と同様に基質を変化させる変異体を示す。
このような変異体を作製するには該タンパク質を発現する遺伝子を含む環状プラスミド上でアミノ酸の欠失、置換若しくは付加を行うためのプライマーとQuikChange site−directed mutagenesis kit、またはQuikChange multi site−directed mutagenesis kit、またはQuikChange XL site−directed mutagenesis kit(STRATAGENE社)等の変異を起こすためのキットを用いて12〜18サイクルのPCRを行い、その産物を制限酵素DpnIで切断し、大腸菌に形質転換することにより可能である。
In the present invention, a variant of an antibody or a variant of a “protein having self-organization ability” or a variant of an antibody binding site, a variant of a “binding site with an antibody Fc region”, a variant of a ZZ tag, a mutation of an enzyme The body is
1) These proteins are genetically engineered or have multiple amino acid substitutions,
2) A part of the entire length of the protein is removed or a new protein sequence is added.
3) Some proteins modified with nucleic acids, sugars, lipids, compounds, etc.
Because
4) an antibody variant capable of recognizing the same substance as the antibody before the mutation;
5) A variant having the ability to incorporate a lipid bilayer and form nanoparticles by self-assembly, similar to “a protein having self-assembly ability”,
6) Antibody binding site, “binding site with antibody Fc region”, mutant having the ability to interact with Fc region of antibody as well as ZZ tag,
7) A variant that changes the substrate in the same manner as the enzyme.
In order to produce such a mutant, a primer for performing deletion, substitution or addition of amino acids on a circular plasmid containing a gene that expresses the protein and a QuikChange site-directed mutagenesis kit, or QuikChange multi site-directed mutagenesis Kit, or QuikChange XL site-directed mutagenesis kit (STRATAGENE), etc., is used to perform PCR for 12 to 18 cycles, and the product is cleaved with restriction enzyme DpnI and transformed into E. coli. Is possible.

さらに、ランダム変異導入法、部位特異的変異導入法、遺伝子相同組換え法、またはポリメラーゼ連鎖増幅法(PCR)を単独または適宜組み合わせて行うことができる。例えば亜硫酸水素ナトリウムを用いた化学的な処理によりシトシン塩基をウラシル塩基に置換する方法や、マンガンを含む反応液中でPCRを行い、DNA合成時のヌクレオチドの取り込みの正確性を低くする方法、部位特異的変異導入のための市販されている各種キットを用いることもできる。例えばSambrook等編[Molecular Cloning-A Laboratory Manual、第2版]Cold Spring Harbor Laboratory、1989、村松正實編[ラボマニュアル遺伝子工学]丸善株式会社、1988、エールリッヒ、HE.編[PCRテクノロジー、DNA増幅の原理と応用]ストックトンプレス、1989等の成書に記載の方法に準じて、あるいはそれらの方法を改変して実施することができる。また、核酸・糖・脂質・化合物等によってタンパク質の一部に修飾を施したものとして具体的にはリン酸化酵素によるタンパク質中のセリン、またはスレオニン残基のリン酸化、糖鎖付加酵素によるアスパラギン、またはセリン、またはスレオニン残基の糖鎖付加、または還元・アルキル試薬によるシステイン残基の還元・アルキル化のようなものを例示することができ、これらのものを作製するにはタンパク質にリン酸、または糖鎖等を混ぜて、リン酸化酵素や糖鎖付加酵素を加え、その酵素が働く最適な条件(温度、pH、塩濃度等)を維持したり、タンパク質の入った溶液に還元剤であるジチオツレイトールやメルカプトエタノール等を終濃度で5mM濃度になるように入れ、温度60℃付近、pH中性以上で1時間反応させ、更にアルキル化剤として5〜15mM濃度のヨードアセトアミドを加え室温で1時間以上反応させることにより可能である。もちろん例示した上記の修飾以外にもタンパク質に対する様々な修飾が考えられる。   Furthermore, random mutagenesis, site-directed mutagenesis, gene homologous recombination, or polymerase chain amplification (PCR) can be performed alone or in appropriate combination. For example, a method of replacing cytosine bases with uracil bases by chemical treatment with sodium bisulfite, a method of reducing the accuracy of nucleotide incorporation during DNA synthesis by performing PCR in a reaction solution containing manganese Various commercially available kits for introducing specific mutations can also be used. For example, edited by Sambrook et al. [Molecular Cloning-A Laboratory Manual, 2nd edition] Cold Spring Harbor Laboratory, 1989, edited by Masaaki Muramatsu [Lab Manual Genetic Engineering] Maruzen Co., Ltd., 1988, Ehrlich, HE. Chapter [PCR Technology, Principles and Applications of DNA Amplification] It can be carried out according to the method described in the book of Stockton Press, 1989, etc., or by modifying those methods. In addition, as a part of the protein is modified with nucleic acid, sugar, lipid, compound, etc., specifically, serine in the protein by phosphorylase, or phosphorylation of threonine residue, asparagine by glycosylation enzyme, Or, it can be exemplified by the addition of a sugar chain of serine or threonine residue, or reduction / alkylation of cysteine residue by reduction / alkyl reagent. Or mix sugar chains, add phosphorylation enzymes and glycosylation enzymes, maintain the optimal conditions (temperature, pH, salt concentration, etc.) for the enzymes to work, and reduce the amount of protein in the solution. Dithiothreitol or mercaptoethanol is added to a final concentration of 5 mM, reacted at a temperature near 60 ° C. and at pH neutral or higher for 1 hour. It is possible by reaction over 1 hour at room temperature was added iodoacetamide 5~15mM concentration as kill agents. Of course, various modifications to the protein other than the above-described modifications are possible.

本発明の免疫学的測定用ナノ粒子を用いる免疫学的測定方法は、各種のwestern blottingや免疫組織染色、免疫電子顕微鏡観察、EIA、ELISA、RIA、FIA、FLISA、ELISPOT、イムノクロマト、免疫電子顕微鏡観察、フローサイトメトリーなどに有効である。   The immunological measurement method using the nanoparticle for immunological measurement of the present invention includes various Western blotting, immunohistochemical staining, immunoelectron microscope observation, EIA, ELISA, RIA, FIA, FLISA, ELISPOT, immunochromatography, immunoelectron microscope. It is effective for observation and flow cytometry.

本発明を以下の実施例によって更に詳細に説明する。本発明は下記実施例に限定されない。   The invention is illustrated in more detail by the following examples. The present invention is not limited to the following examples.

後述の参考例2に示すとおり、遺伝子組換え酵母で前記HBV表面抗原Lタンパク質(B型肝炎ウィルス表面抗原タンパク質)を発現させることにより、発現されたHBV表面抗原Lタンパク質から酵母小胞体由来の脂質2重膜に多数の同タンパク質が埋め込まれた短径約20nm、長径約150nmの楕円状のナノ粒子が形成されることを見出し、報告している(J. Bio. Chem., Vol.267, No.3, 1953-1961, 1992)。このような粒子は、HBVゲノムや他のHBVタンパク質を全く含まないので、ウィルスとしては機能せず、人体への安全性は極めて高い。また、pHや温度、界面活性剤などに対して安定性が極めて高いという特徴を持つ。   As shown in Reference Example 2 described later, by expressing the HBV surface antigen L protein (hepatitis B virus surface antigen protein) in genetically modified yeast, lipids derived from the yeast endoplasmic reticulum from the expressed HBV surface antigen L protein It has been found and reported that ellipsoidal nanoparticles having a minor axis of about 20 nm and a major axis of about 150 nm are formed in which a large number of the same proteins are embedded in a double membrane (J. Bio. Chem., Vol. 267, No. 3, 1953-1961, 1992). Since such particles do not contain any HBV genome or other HBV proteins, they do not function as viruses and are extremely safe for the human body. In addition, it is characterized by extremely high stability with respect to pH, temperature, surfactant and the like.

さらに、クローン化することで均一な品質の「自己組織化能を有するタンパク質」と脂質2重膜からなるナノ粒子を常に生産可能であり、またハンドリングしやすい酵母などを生産系として利用できるため、生産性や生産コストの面でも優れている。   Furthermore, by cloning, it is possible to always produce nanoparticles with a uniform quality "protein with self-organization ability" and lipid bilayers, and yeast that is easy to handle can be used as a production system. It is also excellent in terms of productivity and production cost.

参考例1
(大腸菌でのC末端ポリヒスチジンタグつきCATタンパク質の合成と精製)
C−末端に6個のヒスチジンを融合させたCATタンパク質は、発現ベクターによって大腸菌BL21内で合成させた。LBプレート上で37℃、16時間培養したシングルコロニーを滅菌した爪楊枝で取り、カナマイシン添加したL−Broth(LB培地)10mlにて37℃前培養した。前培養液をカナマイシン添加した1L LB培地に加え37℃にて2〜3時間培養した。IPTGを終濃度1mMになるように添加し、さらに37℃にて5hr培養した。3000rpm 5min 4℃遠心分離し菌体を沈澱させ、沈澱した菌体を60mlの50mM Tris−HCl pH8.0にて洗浄し、再び遠心分離し菌体を沈澱させた。菌体に60mlの50mM Tris−HCl pH8.0溶液を加え懸濁後、氷中にて冷却しながらデジタルソニケーター(BRANSON社製)を用い、添付のプロトコルにしたがって菌体を破砕した。破砕液トータル、9000rpm 15min 4℃遠心分離後の上清(可溶性画分)、沈澱(不溶性画分)を分画した。大腸菌破砕液可溶性画分中のCATタンパク質を50mM Tris−HCl(pH8.0)溶液で平衡化したニッケルセファロースカラム(Amersham Biosciences社製)10ml容量に通過させ、ポリヒスチジンタグ付きCATタンパク質を吸着させた。カラムを100mlの50mM Tris−HCl(pH8.0)溶液で洗浄後、さらに100mlの50mMイミダゾール/50mM Tris−HCl(pH8.0)溶液で洗浄した。50mlの500mMイミダゾール/50mM Tris−HCl(pH8.0)溶液で溶出し、ポリヒスチジンタグ付きCATタンパク質を含む画分を回収した。その後1000倍量のPBSに対して終夜透析し、フィルター滅菌した。
Reference example 1
(Synthesis and purification of C-terminal polyhistidine-tagged CAT protein in E. coli)
CAT protein fused with 6 histidines at the C-terminus was synthesized in E. coli BL21 using an expression vector. A single colony cultured at 37 ° C. for 16 hours on an LB plate was picked with a sterilized toothpick and pre-cultured at 37 ° C. in 10 ml of L-Broth (LB medium) supplemented with kanamycin. The preculture was added to 1 L LB medium supplemented with kanamycin and cultured at 37 ° C. for 2 to 3 hours. IPTG was added to a final concentration of 1 mM, and further cultured at 37 ° C. for 5 hours. Centrifugation was performed at 3000 rpm for 5 min at 4 ° C. to precipitate the cells, and the precipitated cells were washed with 60 ml of 50 mM Tris-HCl pH 8.0 and centrifuged again to precipitate the cells. After suspending 60 ml of 50 mM Tris-HCl pH 8.0 solution in the cells, the cells were disrupted using a digital sonicator (manufactured by BRANSON) while cooling in ice according to the attached protocol. The supernatant (soluble fraction) and precipitate (insoluble fraction) after centrifugation at 9000 rpm for 15 min at 4 ° C. were fractionated. The CAT protein in the E. coli lysate soluble fraction was passed through a nickel sepharose column (manufactured by Amersham Biosciences) equilibrated with a 50 mM Tris-HCl (pH 8.0) solution to adsorb the polyhistidine-tagged CAT protein. . The column was washed with 100 ml of 50 mM Tris-HCl (pH 8.0) solution, and then further washed with 100 ml of 50 mM imidazole / 50 mM Tris-HCl (pH 8.0) solution. Elution was performed with 50 ml of a 500 mM imidazole / 50 mM Tris-HCl (pH 8.0) solution, and a fraction containing a polyhistidine-tagged CAT protein was collected. Thereafter, the mixture was dialyzed overnight against 1000 times the amount of PBS and sterilized by filter.

参考例2
(遺伝子組換え酵母によるZZタグを付加したナノ粒子(ZZ粒子)の発現)
特開2004−002313号公報実施例記載の方法に基づいて、ZZタグをもつナノ粒子を作製した。
Reference example 2
(Expression of ZZ-tagged nanoparticles (ZZ particles) by genetically modified yeast)
JP, 2004-002313, A Nanoparticle having a ZZ tag was prepared based on the method described in the examples.

実施例1
(ZZタグタグを付加したナノ粒子と標識抗体を用いた免疫学的測定)
参考例1で作製したC末端ポリヒスチジンタグつきCATタンパク質4,500ng/mlをマルチウエルプレート中でPBSにより約141 ng/mlまで順次2段階希釈し、4℃にて終夜静置し固層化させた。PBSで3回洗浄後、1/4vol.ブロックエースを含むPBS中で、FITC標識された、C末端ポリヒスチジンタグに対する抗体(FITC標識―抗ヒスチジンタグ抗体)3μg/mlを加え室温にて1時間振とうした。このとき、ZZ粒子4μg/mlを添加したもの、FITCラベルしたZZ粒子4μg/mlを添加したものを同時に処理し比較対象とした。FITC標識にはPIERCE社製EZ-Label Fluorescein Labeling Kitを用い、添付のプロトコルにしたがってFITCラベルした。1時間振とう後PBSTにて3回洗浄し、FITCの蛍光を蛍光プレートリーダーにより測定した。ZZ粒子の添加により検出感度はおよそ8倍向上した。また、FITCラベルしたZZ粒子の添加により検出感度はおよそ10倍向上した(図1)。図3は、本実施例に示したような、免疫学的測定におけるZZ粒子の効果を示す図である。図3は、標識物質(図3の2)により標識された標識抗体のみによる抗原(図3の1)の検出系と比較し、標識抗体にZZ粒子(図3の3)を添加する場合、抗原(図3の1)を認識した標識抗体とZZ粒子および抗原を認識しなかった標識抗体が結合し、検出感度が向上することを示す。
Example 1
(Immunological measurement using nanoparticles with ZZ tag tag and labeled antibody)
The C-terminal polyhistidine-tagged CAT protein 4,500 ng / ml prepared in Reference Example 1 was serially diluted in two steps to about 141 ng / ml with PBS in a multi-well plate and allowed to stand overnight at 4 ° C. for solidification. It was. After washing three times with PBS, 3 μg / ml of FITC-labeled antibody against C-terminal polyhistidine tag (FITC-labeled anti-histidine tag antibody) was added in PBS containing 1/4 vol. Block Ace at room temperature for 1 hour. Shake. At this time, a sample to which 4 μg / ml of ZZ particles were added and a sample to which 4 μg / ml of FITC-labeled ZZ particles were added were simultaneously processed for comparison. For FITC labeling, EZ-Label Fluorescein Labeling Kit manufactured by PIERCE was used, and FITC labeling was performed according to the attached protocol. After shaking for 1 hour, the plate was washed 3 times with PBST, and the fluorescence of FITC was measured with a fluorescence plate reader. The addition of ZZ particles improved the detection sensitivity by about 8 times. Further, the addition of FITC-labeled ZZ particles improved the detection sensitivity by about 10 times (FIG. 1). FIG. 3 is a diagram showing the effect of ZZ particles in immunological measurement as shown in this example. FIG. 3 shows a case in which ZZ particles (3 in FIG. 3) are added to the labeled antibody in comparison with the detection system of the antigen (1 in FIG. 3) using only the labeled antibody labeled with the labeling substance (2 in FIG. 3). It shows that the labeled antibody recognizing the antigen (1 in FIG. 3) binds to the ZZ particle and the labeled antibody not recognizing the antigen, thereby improving the detection sensitivity.

実施例2
(ZZタグタグを付加した標識ナノ粒子と抗体を用いた免疫学的測定)
参考例1で作製したC末端ポリヒスチジンタグつきCATタンパク質溶液4,500ng/mlをマルチウエルプレート中でPBSにより約141 ng/mlまで順次2段階希釈し、4℃にて終夜静置し固層化させた。PBSで3回洗浄後、1/4vol.ブロックエースを含むPBS中で、FITC標識されたC末端ポリヒスチジンタグに対する抗体もしくは未標識のC末端ポリヒスチジンタグに対する抗体各3μg/mlを加え室温にて1時間振とうした。抗体を含まない溶液で同様に処理したものを比較対象とした。PBSTにて3回洗浄後、1/4vol.ブロックエースを含むPBS中で、FITC標識したZZ粒子および未標識ZZ粒子各4μg/mlを添加し、1時間振とうした。粒子を含まない溶液で同時に処理し比較対象とした。FITC標識にはPIERCE社製EZ-Label Fluorescein Labeling Kitを用い、添付のプロトコルにしたがってFITCラベルした。1時間振とう後PBSTにて3回洗浄し、FITCの蛍光を蛍光プレートリーダーにより測定した。
標識したZZ粒子の添加により検出感度は向上した。また、FITCラベルした抗体と標識したZZ粒子の協調により検出感度はさらに向上した(図2)。このとき抗体を含まない比較対象においてはシグナルが見られなかったことから、ZZ粒子による非特異的なシグナルは見られなかった。図4は、本実施例に示したような、免疫学的測定におけるZZ粒子の効果を示す図である。図4は、標識物質(図4の2)により標識された標識抗体のみによる抗原(図4の1)の検出系と比較し、未標識抗体(図4の4)により抗原(図4の1)を認識し、標識されたZZ粒子(図4の3)を添加した場合、未標識抗体と標識されたZZ粒子が結合することにより検出感度が向上することを示す。
Example 2
(Immunological measurement using labeled nanoparticles with ZZ tag and antibody)
The C-terminal polyhistidine-tagged CAT protein solution 4,500 ng / ml prepared in Reference Example 1 was serially diluted in two steps to approximately 141 ng / ml with PBS in a multi-well plate, and allowed to stand at 4 ° C. overnight to solidify. I let you. After washing 3 times with PBS, in PBS containing 1/4 vol. Block Ace, add 3 μg / ml each of the antibody against the FITC-labeled C-terminal polyhistidine tag or the antibody against the unlabeled C-terminal polyhistidine tag at room temperature. Shake for 1 hour. Those treated in the same manner with a solution containing no antibody were used for comparison. After washing with PBST three times, 4 μg / ml each of FITC-labeled ZZ particles and unlabeled ZZ particles were added in PBS containing 1/4 vol. Block Ace and shaken for 1 hour. Simultaneously treated with a solution containing no particles for comparison. For FITC labeling, EZ-Label Fluorescein Labeling Kit manufactured by PIERCE was used, and FITC labeling was performed according to the attached protocol. After shaking for 1 hour, the plate was washed 3 times with PBST, and the fluorescence of FITC was measured with a fluorescence plate reader.
Detection sensitivity was improved by adding labeled ZZ particles. Moreover, the detection sensitivity was further improved by the cooperation of the FITC-labeled antibody and the labeled ZZ particles (FIG. 2). At this time, no signal was observed in the comparison target containing no antibody, and therefore no non-specific signal due to ZZ particles was observed. FIG. 4 is a diagram showing the effect of ZZ particles in immunological measurement as shown in this example. FIG. 4 shows a comparison with the detection system of the antigen (1 in FIG. 4) using only the labeled antibody labeled with the labeling substance (2 in FIG. 4), and the antigen (4 in FIG. 4). ) And labeled ZZ particles (3 in FIG. 4) are added, the detection sensitivity is improved by binding of the unlabeled antibody and the labeled ZZ particles.

実施例3
(ZZタグタグを付加したナノ粒子と酵素標識抗体を用いた免疫学的測定)
参考例1で作製したC末端ポリヒスチジンタグつきCATタンパク質(抗原)溶液560ng/mlをマルチウエルプレート中でPBSにより約0.27 ng/mlまで順次2段階希釈し、100μlを4℃にて終夜静置し固層化させた。PBSTで3回洗浄後、1/4vol.ブロックエースを含むPBSTで希釈した、C末端ポリヒスチジンタグに対するマウスモノクローナル抗体(Invitrogen社製)250ng/mlを1次抗体として加え、室温にて2時間振とうした。PBSで3回洗浄後、1/4vol.ブロックエースを含むPBSTで希釈した酵素標識抗体、HRP標識Rabbit抗マウスIgG抗体(SIGMA社製)溶液0.5μg/ml、1μg/ml、2μg/ml、4μg/ml、8μg/ml、16μg/ml、32μg/mlを室温にて1時間振とう反応させた。このとき、各酵素標識抗体溶液にZZ粒子を1.5μg/ml添加することにより、ZZ粒子が与える効果について調べた。酵素標識抗体反応後、PBSTで3回洗浄、TMBと硫酸による発色を吸光度(450nm)により測定した。ZZ粒子による検出感度の上昇倍率は、吸光度(450nm)が1.5を与えるときの抗原濃度から算出した。ZZ粒子を用いないときと比較し、ZZ粒子の添加により検出感度は最大で約5倍向上した。このときZZ粒子が基板に吸着することにより生じるバックグラウンドはほとんど見られなかった。また、直線性を保ったまま低濃度領域を測定可能であることがグラフから読みとれる(図5、図7)。図7は、抗原(図7の1)を、1次抗体(図7の5)と標識物質(図7の2)により標識された標識抗体により検出する検出系と比較し、ZZ粒子(図7の3)を添加した場合、標識抗体とZZ粒子が結合することにより検出感度が向上することを示す。ZZ粒子の分子量を4400kDa、酵素標識抗体の分子量を200kDaとし、酵素標識抗体とZZ粒子のモル比が感度向上倍率に与える影響を調べた(図6)。
Example 3
(Immunological measurement using nanoparticles with ZZ tag and enzyme-labeled antibody)
560 ng / ml of the C-terminal polyhistidine-tagged CAT protein (antigen) solution prepared in Reference Example 1 was serially diluted in two steps to approximately 0.27 ng / ml with PBS in a multiwell plate, and 100 μl was allowed to stand at 4 ° C. overnight. And solidified. After washing with PBST three times, 250 ng / ml of a mouse monoclonal antibody (Invitrogen) against C-terminal polyhistidine tag diluted with PBST containing 1/4 vol. Block Ace was added as a primary antibody and shaken at room temperature for 2 hours. That ’s it. After washing 3 times with PBS, enzyme labeled antibody diluted with PBST containing 1 / 4vol. Block Ace, HRP labeled Rabbit anti-mouse IgG antibody (manufactured by SIGMA) 0.5μg / ml, 1μg / ml, 2μg / ml, 4μg / ml, 8 μg / ml, 16 μg / ml, and 32 μg / ml were shaken at room temperature for 1 hour. At this time, the effect of the ZZ particles was examined by adding 1.5 μg / ml of the ZZ particles to each enzyme-labeled antibody solution. After the enzyme-labeled antibody reaction, the plate was washed 3 times with PBST, and the color developed by TMB and sulfuric acid was measured by absorbance (450 nm). The increase in detection sensitivity due to ZZ particles was calculated from the antigen concentration when the absorbance (450 nm) gave 1.5. Compared to the case where ZZ particles are not used, the addition of ZZ particles improved the detection sensitivity by a maximum of about 5 times. At this time, the background caused by the adsorption of the ZZ particles on the substrate was hardly observed. Moreover, it can be read from the graph that the low concentration region can be measured while maintaining the linearity (FIGS. 5 and 7). FIG. 7 shows a comparison between a detection system in which an antigen (1 in FIG. 7) is detected by a labeled antibody labeled with a primary antibody (5 in FIG. 7) and a labeling substance (2 in FIG. 7), and ZZ particles (FIG. 7). 7-3) indicates that the detection sensitivity is improved by binding of the labeled antibody and the ZZ particles. The molecular weight of the ZZ particles was 4400 kDa, the molecular weight of the enzyme-labeled antibody was 200 kDa, and the influence of the molar ratio of the enzyme-labeled antibody and the ZZ particles on the sensitivity enhancement factor was examined (FIG. 6).

実施例4
(ZZタグタグを付加したナノ粒子と酵素標識抗体を用いた免疫学的測定)
Ovalbumin(SIGMA社製)(抗原)溶液500μg/mlをマルチウエルプレート中でPBSにより約0.12ng/mlまで順次2段階希釈し、100μlを4℃にて終夜静置し固層化させた。PBSTで3回洗浄後、1/4vol.ブロックエースを含むPBSTで希釈した、Ovalbuminに対するマウスモノクローナル抗体(Abcam社製)400ng/mlを1次抗体として加え室温にて2時間振とうした。PBSで3回洗浄後、1/4vol.ブロックエースを含むPBSTで希釈した酵素標識抗体、HRP標識Rabbit抗マウスIgG抗体(SIGMA社製)溶液2μg/mlを室温にて1時間振とう反応させた。このとき、酵素標識抗体溶液にZZ粒子を2.4μg/ml添加することにより、ZZ粒子が与える効果について調べた。酵素標識抗体反応後、PBSTで3回洗浄、TMBと硫酸による発色を吸光度(450nm)により測定した。ZZ粒子による検出感度の上昇倍率は、吸光度(450nm)が1.5を与えるときの抗原濃度から算出した。ZZ粒子を用いないときと比較し、ZZ粒子の添加により検出感度は約15倍向上した。このときZZ粒子が基板に吸着することにより生じるバックグラウンドはほとんど見られなかった(図8)。
Example 4
(Immunological measurement using nanoparticles with ZZ tag and enzyme-labeled antibody)
Ovalbumin (manufactured by SIGMA) (antigen) solution 500 μg / ml was diluted in two steps sequentially with PBS to about 0.12 ng / ml in a multi-well plate, and 100 μl was allowed to stand at 4 ° C. overnight to solidify. After washing 3 times with PBST, 400 ng / ml of mouse monoclonal antibody against Ovalbumin (Abcam) diluted with PBST containing 1/4 vol. Block ace was added as a primary antibody and shaken at room temperature for 2 hours. After washing with PBS three times, an enzyme-labeled antibody diluted with PBST containing 1/4 vol. Block ace and an HRP-labeled Rabbit anti-mouse IgG antibody (manufactured by SIGMA) solution 2 μg / ml were shaken at room temperature for 1 hour. . At this time, the effect of the ZZ particles was examined by adding 2.4 μg / ml of the ZZ particles to the enzyme-labeled antibody solution. After the enzyme-labeled antibody reaction, the plate was washed 3 times with PBST, and the color developed by TMB and sulfuric acid was measured by absorbance (450 nm). The increase in detection sensitivity due to ZZ particles was calculated from the antigen concentration when the absorbance (450 nm) gave 1.5. Compared with the case where no ZZ particles were used, the detection sensitivity was improved about 15 times by the addition of ZZ particles. At this time, the background caused by the adsorption of the ZZ particles to the substrate was hardly observed (FIG. 8).

図1は、免疫学的測定におけるZZ粒子の効果を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the effect of ZZ particles in immunological measurement. 図2は、免疫学的測定におけるZZ粒子の効果を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the effect of ZZ particles in immunological measurement. 図3は、免疫学的測定におけるZZ粒子の効果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the effect of ZZ particles in immunological measurement. 図4は、免疫学的測定におけるZZ粒子の効果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the effect of ZZ particles in immunological measurement. 図5は、免疫学的測定におけるZZ粒子の効果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the effect of ZZ particles in immunological measurement. 図6は、ZZ粒子と酵素標識抗体の最適モル比を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the optimum molar ratio of ZZ particles to enzyme-labeled antibody. 図7は、免疫学的測定におけるZZ粒子の効果を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the effect of ZZ particles in immunological measurement. 図8は、免疫学的測定におけるZZ粒子の効果を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the effect of ZZ particles in immunological measurement.

符号の説明Explanation of symbols

1 抗原
2 標識物質
3 ZZ粒子
4 抗体
5 1次抗体
1 antigen 2 labeling substance 3 ZZ particle 4 antibody 5 primary antibody

Claims (6)

自己組織化能を有するタンパク質が脂質2重膜を取り込むことにより形成され、自己組織化能を有するタンパク質が抗体結合部位を有している免疫学的測定用ナノ粒子。 A nanoparticle for immunological measurement, wherein a protein having self-organization ability is formed by taking in a lipid bilayer, and the protein having self-assembly ability has an antibody binding site. 抗体結合部位に抗体が結合し、抗体結合部位と抗体との結合が、架橋剤による共有結合である請求項1に記載の免疫学的測定用ナノ粒子。 The nanoparticle for immunological measurement according to claim 1, wherein the antibody binds to the antibody binding site, and the binding between the antibody binding site and the antibody is a covalent bond by a cross-linking agent. ナノ粒子が標識されている請求項1または2に記載の免疫学的測定用ナノ粒子。 The nanoparticle for immunological measurement according to claim 1 or 2, wherein the nanoparticle is labeled. 抗体が標識されている請求項1から3のいずれかに記載の免疫学的測定用ナノ粒子。 The nanoparticle for immunological measurement according to any one of claims 1 to 3, wherein the antibody is labeled. 自己組織化能を有するタンパク質が、ウイルス由来タンパク質である請求項1から4のいずれかに記載の免疫学的測定用ナノ粒子。 The nanoparticle for immunological measurement according to any one of claims 1 to 4, wherein the protein having self-organization ability is a virus-derived protein. 請求項1から5記載の免疫学的測定用ナノ粒子を用いる免疫学的測定方法。 An immunological measurement method using the immunological measurement nanoparticles according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103760346A (en) * 2014-01-25 2014-04-30 云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所 Dot fluorescence immunoassay method for quantitatively detecting plant virus

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