JP2008309782A - 抗原検出用センサーチップとその作製方法および抗原検出用センサー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】センサーチップは、基板1とその上に設けられた抗体固定化サイトとを備えてなり、抗体固定化サイトは、基板1上に設けられた金属膜2と、その上に設けられた自己組織化膜3と、その上に設けられた抗体4、5等とから、基本的に構成される。抗体4、5等は複数種類を固定して、マルチチャンネル型とすることができる。
【選択図】図1
Description
(1) 基板と、該基板上に設けられた抗体固定化サイトとを備えてなる抗原検出用センサーチップであって、該抗体固定化サイトは、該基板上に設けられた金属膜と、該金属膜上に設けられた自己組織化膜と、該自己組織化膜上に設けられた抗体とからなる、抗原検出用センサーチップ。
(2) 前記抗体固定化サイトは二以上設けられ、各抗体固定化サイトに固定化された抗体はそれぞれ異なることを特徴とする、(1)に記載の抗原検出用センサーチップ。
(3) 前記抗体固定化サイトは三以上設けられ、一つはブランク用、残りは検出対象である特定の抗原の抗体であることを特徴とする、(2)に記載の抗原検出用センサーチップ。
(4) 前記金属膜上で前記抗体が固定化されていないサイトのブロッキングのため、DLC(ダイアモンド・ライク・カーボン)によるコーティングがなされていることを特徴とする、(1)ないし(3)に記載の抗原検出用センサーチップ。
(5) 前記基板の下側には、表面プラズモン共鳴角検出のための測定用のレンズが設けられていることを特徴とする、(1)ないし(4)に記載の抗原検出用センサーチップ。
(6) 検出対象の抗原は病原体であり、かつウイルス、バクテリアまたは抗原タンパクのいずれかであることを特徴とする、(1)ないし(5)のいずれかに記載の抗原検出用センサーチップ。
(7) 検出対象の抗原はインフルエンザウイルスであり、前記抗体はインフルエンザウイルスのヘマグルチニン(HA)に対する抗体であることを特徴とする、(1)ないし(6)のいずれかに記載の抗原検出用センサーチップ。
(8) (1)ないし(7)のいずれかに記載の抗原検出用センサーチップをセット可能な、抗原検出用センサー。
(9) 基板上に抗体固定化サイトを形成して抗原検出用センサーチップを作製する方法であって、該基板上に必要な該抗体固定化サイトの数に基づき金属膜を形成し、その上にさらに自己組織化膜を形成し、該基板上の該金属膜のパターンと同様に貫通孔の形成された鋳型を、該金属膜のパターンに重なるように固定し、該貫通孔を通して予め活性化させた抗体溶液を滴下することによって抗体を該金属膜上に固定化する、抗原検出用センサーチップの作製方法。
(10) 前記抗体溶液の滴下においては、圧電素子を有するノズルを用いることによって、微量の抗体溶液の固定化が可能であることを特徴とする、請求項9に記載の抗原検出用センサーチップの作製方法。
〈1〉抗体および糖鎖類を用いることで特異的にウイルス、バクテリア、抗原タンパクを検出できるマルチチャンネル型センサーチップ。
〈2〉1つの検体と1つの流路で複数の感染症病原体に対して一斉に検査を行えるマルチチャンネル型センサーチップ。
〈3〉鋳型とパターニングされた金基板を用いた作製方法と活性化試薬の最適化により、作製時間が短く、クリーンベンチや超純水などを用いなくても簡易に作製可能なセンサーチップ。
〈4〉新たなブロッキング剤と使用条件の最適化により良好なブロッキングとバックグランドの低下が可能で、抗原抗体反応における非特異吸着の防止を可能にしたセンサーチップ。
〈5〉保水膜の導入により気相中において抗体の乾燥による失活を防ぐことのできるセンサーチップ。
〈6〉基板上の未修飾サイトに保水性のある糖類等を吸着させることにより乾燥条件下での使用を可能としたセンサーチップ。
〈7〉圧電素子等を有するノズルを用いて作製することで、微量の抗体の固定化が可能なセンサーチップ。
まず、本発明のセンサーチップを用いる測定方であるSPR法について簡単に説明する。
プリズム上に形成した金属薄膜に光を全反射角以上の角度で入射させると、ある角度で反射光が著しく減少する。この角度は、金属薄膜表面近傍の媒質の屈折率に依存する。そこで金属薄膜上に抗体を固定した状態にすると、抗原が抗体に吸着されるに従い共鳴角度(反射光が著しく減少する角度)が変化する。それに基づき抗原の有無を検出する、というものである。
前述の方法で作製したセンサーチップは、4℃、PBS(phospate−buffered salline)中で保存し、乾燥を避ける。しかしながら本発明では、このセンサーチップに保水膜を導入することによって、従来の乾燥に弱いという弱点を克服することができる。
抗体の固定化操作としては、圧電素子等を有するノズルを用いて、数pL〜数μLの液滴を基板上に塗布し、その後、光を照射することにより、短時間でアナライトもしくはリガンドとなる抗体等の固定が成される。ノズルを複数同時に使用すれば一度に複数種の抗体等を、任意のパターンで規則正しく、かつ、等間隔で固定化することが可能である。
前述の方法で作製したセンサーチップ上の抗体量および反応性評価は、落射型蛍光顕微鏡を用いて測定できる。検出目的の抗体をFITC標識抗体と反応させ、525nmの蛍光を観察する。蛍光強度、分布などから抗体の定性定量を行うことができる。また、蛍光基質(たとえば、市販品のAmplex Red)を利用して、レゾルフィンの検出による蛍光評価を行うことができる。レゾルフィンは非常に強い蛍光を発するため、検出感度が高く、FITCを使用した際に見られる退色が生じにくい。これらの評価方法はバッチ式で確認でき、専用のセルやフロー用シリンジポンプ等を必要としない。
図4は、3チャンネルのセンサーチップとH1N1抗原を反応させ、反応後の未反応抗体を蛍光基質(Amplex Red)で検出し測定した活性化評価結果の一例を示すグラフである。
<1 センサーチップの作成および評価方法>
<1−1 センサーチップ作製方法>
15×15mm角のガラス基板にクロム(Cr)3nm、金(Au)50nmを順に蒸着し、φ1mmの円形3連からなるパターニングを施したものをセンサー基板として用いた。この基板をピランハ溶液(硫酸:過酸化水素水=3:1)および蒸留水で洗浄した後、エアーダスターで風乾除塵した。洗浄後の基板を0.01Mシステアミン塩酸塩−エタノール溶液(オリエンタルケミカル製)に18時間浸漬し、自己組織膜(SAM)を形成させた。蒸留水で洗浄後、活性化した任意の抗体溶液10μlを基板に滴下し、湿度を保持、密閉した後、2時間室温で反応させた。
図5は、実施例におけるセンサーチップ作製フロー図である。
金蒸着ガラス基板の上に、φ1mmの金蒸着部分と同面積の孔が空いた鋳型をセットした。この際、孔が金蒸着部分と重なるように調整した。鋳型がずれないように固定化し、孔に注射器を用いて活性化した抗体液を滴下して、アミンチオール−抗体の固定化反応を行った。固定化後は鋳型を取り除き、基板の洗浄、ブロッキングを行った。
基板への抗体固定化評価として、落射型蛍光顕微鏡(OLYMPUS BH)を使用し、直接蛍光抗体法による蛍光測定を行った。抗体固定化評価には、標識抗体としてはFITC(fluorescein−4−isothiocyanate)標識抗体(goat anti−mouse or rabbit IgG F(ab)2−FITC)およびHRP−標識抗体(goat rabbit or mouse IgG F(ab)2−HRP)を使用した。
図6は、直接蛍光抗体法による抗体固定化評価方法の概略を示す説明図である。
図7は、蛍光抗体法によるセンサーチップ活性評価方法の概略を示す説明図である。
<2−1 センサーチップの抗体固定化評価>
その1 Anti−H1N1
Anti−H1N1を固定化したセンサーチップへFITC標識抗体を反応させ、Anti−H1N1の存在量(固定化量)の検出を行った。その結果、Anti−H1N1を固定化した部分の蛍光強度の増加が確認された。これは、Anti−H1N1の固定化を示すものである。
Anti−H3N2を固定化したセンサーチップへFITC標識抗体(mouse)を反応させ、Anti−H3N2の存在量(固定化量)の検出を行った。その結果、Anti−H3N2を固定化した部分の蛍光強度の増加が確認された。これは、Anti−H3N2の固定化を示すものである。
Anti−H5N1を固定化したセンサーチップへFITC標識抗体(rabbit)を反応させ、Anti−H5N1の存在量(固定化量)の検出を行った。その結果、Anti−H5N1を固定化した部分の蛍光強度の増加が確認された。これは、Anti−H5N1の固定化を示すものである。
その1 H1N1の検出
Rat−IgG、Anti−H1N1、Anti−H5N1を連続して固定化した3連センサーチップへ1μg/mlの濃度のH1N1抗原(HA)1μlを2時間、37℃で反応させた(実質の抗原存在量は1ng)。その後、PBSで良く洗浄し、HRP標識Anti−HA(1000倍希釈)を2時間、37℃で反応させた。PBSでの洗浄後、Amplex Red試薬(0.05mM)と過酸化水素(1mM)を80μlずつ添加した。蛍光顕微鏡で568nmの励起光を照射し、生成するレゾルフィン(587nm)の蛍光を測定した。蛍光量はHRP標識Anti−HAの量に比例し、抗原が捕捉されるほど、蛍光強度が大きいということになる。
Rat−IgG、Anti−H1N1、Anti−H3N2を連続して固定化した3連センサーチップへ100ng/mlの濃度のH3N2抗原(HA)50μlを2時間、37℃で反応させた(実質の抗原存在量は5ng)。その後、PBSで良く洗浄し、HRP標識Anti−HA(1000倍希釈)を2時間、37℃で反応させた。PBSでの洗浄後、Amplex Red試薬(0.05mM)と過酸化水素(1mM)を80μlずつ添加した。蛍光顕微鏡で568nmの励起光を照射し、生成するレゾルフィン(587nm)の蛍光を測定した。蛍光量はHRP標識Anti−HAの量に比例し、抗原が捕捉されるほど、蛍光強度が大きいということになる。
図11は、H3N2抗原濃度別蛍光生成量を示すグラフである。図示するように、各チャンネルの生成した蛍光は5分以内にオーバーフローしてしまったが、蛍光生成初速は抗原濃度と相関があり、1pg/mlの低濃度でも、抗原を検出できることがわかった。
Rat−IgG、Anti−H3N2、Anti−H5N1を連続して固定化した3連センサーチップへ1000ng/mlの濃度のH5N1抗原(HA)50μlを2時間、37℃で反応させた(実質の抗原存在量は50ng)。その後、PBSで良く洗浄し、HRP標識Anti−HA(1000倍希釈)を2時間、37℃で反応させた。PBSでの洗浄後、Amplex Red試薬(0.05mM)と過酸化水素(1mM)を80μlずつ添加した。蛍光顕微鏡で568nmの励起光を照射し、生成するレゾルフィン(587nm)の蛍光を測定した。蛍光量はHRP標識Anti−HAの量に比例し、抗原が捕捉されるほど、蛍光強度が大きいということになる。
図13は、H5N1抗原濃度別蛍光生成量を示すグラフである。図示するように、H5N1濃度が10pg/mlと低濃度の場合でも蛍光の生成が確認され、これは、抗原抗体反応が進行し、抗原がセンサーチップに吸着されていることを示している。蛍光強度は抗原濃度に比例しており、抗原抗体反応量が抗原濃度の増加とともに高くなっているがわかる。
2…金属膜
3…自己組織化膜
4、5、6…抗体
7…水分子
8…保水性のある糖類による保水膜
Claims (10)
- 基板と、該基板上に設けられた抗体固定化サイトとを備えてなる抗原検出用センサーチップであって、該抗体固定化サイトは、該基板上に設けられた金属膜と、該金属膜上に設けられた自己組織化膜と、該自己組織化膜上に設けられた抗体とからなる、抗原検出用センサーチップ。
- 前記抗体固定化サイトは二以上設けられ、各抗体固定化サイトに固定化された抗体はそれぞれ異なることを特徴とする、請求項1に記載の抗原検出用センサーチップ。
- 前記抗体固定化サイトは三以上設けられ、一つはブランク用、残りは検出対象である特定の抗原の抗体であることを特徴とする、請求項2に記載の抗原検出用センサーチップ。
- 前記金属膜上で前記抗体が固定化されていないサイトのブロッキングのため、DLC(ダイアモンド・ライク・カーボン)によるコーティングがなされていることを特徴とする、請求項1ないし3に記載の抗原検出用センサーチップ。
- 前記基板の下側には、表面プラズモン共鳴角検出のための測定用のレンズが設けられていることを特徴とする、請求項1ないし4に記載の抗原検出用センサーチップ。
- 検出対象の抗原は病原体であり、かつウイルス、バクテリアまたは抗原タンパクのいずれかであることを特徴とする、請求項1ないし5のいずれかに記載の抗原検出用センサーチップ。
- 検出対象の抗原はインフルエンザウイルスであり、前記抗体はインフルエンザウイルスのヘマグルチニン(HA)に対する抗体であることを特徴とする、請求項1ないし6のいずれかに記載の抗原検出用センサーチップ。
- 請求項1ないし7のいずれかに記載の抗原検出用センサーチップをセット可能な、抗原検出用センサー。
- 基板上に抗体固定化サイトを形成して抗原検出用センサーチップを作製する方法であって、該基板上に必要な該抗体固定化サイトの数に基づき金属膜を形成し、その上にさらに自己組織化膜を形成し、該基板上の該金属膜のパターンと同様に貫通孔の形成された鋳型を、該金属膜のパターンに重なるように固定し、該貫通孔を通して予め活性化させた抗体溶液を滴下することによって抗体を該金属膜上に固定化する、抗原検出用センサーチップの作製方法。
- 前記抗体溶液の滴下においては、圧電素子を有するノズルを用いることによって、微量の抗体溶液の固定化が可能であることを特徴とする、請求項9に記載の抗原検出用センサーチップの作製方法。
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