JP2018059786A - Device and method for detecting target material using olfactory receptor complex and method for manufacturing the detector - Google Patents

Device and method for detecting target material using olfactory receptor complex and method for manufacturing the detector Download PDF

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昌治 竹内
Shoji Takeuchi
昌治 竹内
寿久 大崎
Toshihisa Osaki
寿久 大崎
宣雄 三澤
Yoshio Misawa
宣雄 三澤
厚輝 神谷
Koki Kamiya
厚輝 神谷
聡志 藤井
Satoshi Fujii
聡志 藤井
康彦 高橋
Yasuhiko Takahashi
康彦 高橋
朋之 高久
Tomoyuki Takaku
朋之 高久
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect octenol, in particular, as an ingredient of human sweat from a detection target gas with a high sensitivity, using an olfactory receptor complex.SOLUTION: The present invention relates to a detector for detecting a target material 12 in a gaseous detection target sample, the detector including: a first region 10 in which a hydrogel in a direct contact with the sample is arranged; a lipid double film 20; a second region 11 adjacent to the first region 10 with the lipid double film 20 in between, in which a lipid double membrane forming lipid solution 14 and a water-based medium 16 are arranged; and measurement means for applying a voltage to between the first region 10, the second region 11 and measuring a current flowing between the regions, and detecting a standard material 12.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、嗅覚受容体複合体を用いた標的物質の検出装置及び検出方法並びに検出装置の製造方法に関し、具体的には、嗅覚受容体複合体が組み込まれた脂質二重膜を用いた、気体状の被検試料中の標的物質を検出するための装置及び方法並びに該検出装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a target substance detection device and detection method using an olfactory receptor complex, and a method for producing the detection device, specifically, using a lipid bilayer membrane in which an olfactory receptor complex is incorporated, The present invention relates to an apparatus and method for detecting a target substance in a gaseous test sample, and a method for manufacturing the detection apparatus.

近年、揮発性化学物質(匂い物質、匂い分子)を測定する様々な技術が知られている。このような技術は、癌診断等の診断・ヘルスケア分野、人探索、麻薬等の検出等の防災・セキュリティ分野、有害物質の検出等の環境分野等への応用が期待されている。   In recent years, various techniques for measuring volatile chemical substances (odor substances, odor molecules) are known. Such a technique is expected to be applied to the diagnosis / healthcare field such as cancer diagnosis, disaster prevention / security field such as human search, detection of narcotics, and environmental field such as detection of harmful substances.

匂い物質の検出には犬や線虫等の生物を利用することがある。しかしながら、生物を利用する方法は高感度に匂い物質を検知できるものの、体調や個体によってバラツキがあるため安定性に欠け、また、集中力の持続時間に限界があるため長時間の利用が難しいといった側面もあった。   For detection of odorous substances, organisms such as dogs and nematodes are sometimes used. However, although the method using living organisms can detect odorous substances with high sensitivity, it is not stable due to variations in physical condition and individuals, and it is difficult to use for a long time because the duration of concentration is limited. There was also a side.

そのため、生物そのものではなく、生物が備える嗅覚機能が注目されている。特に昆虫の嗅覚機能は匂い物質の認識特異性が高いとされており、嗅覚センサ等への利用が模索されている。昆虫の嗅覚器には、匂い物質を認識する嗅覚受容体(odorant receptor、以下「OR」という場合もある。)と嗅覚受容体共受容体(odorant receptor co−receptor、以下「ORCO」又は「共受容体」という場合もある。)とが形成した嗅覚受容体複合体が存在しており、匂い物質により活性化されると、上記複合体がイオンチャネル活性を示し、それにより匂い物質が検知される(非特許文献1)。   For this reason, attention is paid to the olfactory function of the organism, not the organism itself. In particular, the olfactory function of insects is considered to have high recognition specificity for odorous substances, and its use for olfactory sensors and the like is being sought. Insect olfactory organs include olfactory receptors (hereinafter sometimes referred to as “OR”) that recognize odor substances and olfactory receptor co-receptors (hereinafter referred to as “ORCO” or “co-receptors”). The olfactory receptor complex formed by the odorant is present, and when activated by an odor substance, the complex exhibits ion channel activity, thereby detecting the odor substance. (Non-Patent Document 1).

一方、嗅覚受容体複合体でないチャネルタンパク質を用いた標的物質を検出するための検出装置(センサ)に関しては、脂質二重膜中にチャンネルタンパク質を保持させると、脂質二重膜を介するイオンチャネルを形成したことが報告されており(非特許文献2)、この脂質二重膜中に保持されるチャネルタンパク質のイオンチャネルの開放及び閉塞を電気的に測定することにより、微量のコカイン等の麻薬を検出できる検出装置も報告されている(特許文献1)。しかしながら、このセンサは、液体中に含まれる標的物質であるコカインを高感度で検出できるものの、大気中に含まれる標的物質の高感度の検出は困難であった。   On the other hand, with regard to a detection device (sensor) for detecting a target substance using a channel protein that is not an olfactory receptor complex, if the channel protein is retained in the lipid bilayer membrane, the ion channel via the lipid bilayer membrane is changed. It has been reported (Non-patent Document 2), and by electrically measuring the opening and closing of the ion channel of the channel protein retained in the lipid bilayer membrane, a small amount of narcotics such as cocaine can be obtained. A detection device capable of detection has also been reported (Patent Document 1). However, this sensor can detect cocaine, which is a target substance contained in a liquid, with high sensitivity, but it has been difficult to detect target substance contained in the atmosphere with high sensitivity.

大気中の標的物質を検出するための試みとしては、アガロースゲル等のハイドロゲルを用いた検出装置が報告されている(非特許文献3)。この検出装置は、被検気体中のオメトエートの検出に成功しているが、嗅覚受容体複合体を利用しておらず、また匂い物質を検出するためのものではない。   As an attempt to detect a target substance in the atmosphere, a detection device using a hydrogel such as agarose gel has been reported (Non-patent Document 3). This detection apparatus has succeeded in detecting ometoate in a test gas, but does not utilize an olfactory receptor complex and is not for detecting an odor substance.

特開2012−103055号公報JP 2012-103055 A

U.Benjamin Kaupp,Nature Reviews Neuroscience,vol 11(2010),p188−200U. Benjamin Kaupp, Nature Reviews Neuroscience, vol 11 (2010), p188-200. R.Kawanoら,Small,vol 6(2010),p2100−2104R. Kawano et al., Small, vol 6 (2010), p2100-2104. Aiko Nobukawaら,19th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences, October 25−29, 2015,Gyeongju KoreaAiko Nobukawa et al., 19th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences, October 25-29, 2015, Gyeongju Korea

本発明は、嗅覚受容体複合体を用いて、特に人の汗の成分であるオクテノールを被検気体から高感度に検出できる、標的物質の検出装置及び検出方法、並びに該検出装置の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention relates to a detection apparatus and a detection method for a target substance, and a method for producing the detection apparatus, which can detect octenol, which is a component of human sweat, in particular from a test gas with high sensitivity using an olfactory receptor complex. The purpose is to provide.

本発明者らは、ハイドロゲルを用いた検出装置において、シマカ嗅覚受容体OR8とシマカ嗅覚受容体共受容体との複合体が組み込まれた脂質二重膜を用いた場合、オクテノールを被検気体から高感度に検出できることを見出した。本発明は、これらの知見に基づくものである。   In the detection apparatus using hydrogel, the present inventors have used octenol as a test gas when using a lipid bilayer membrane in which a complex of the deer olfactory receptor OR8 and deer olfactory receptor co-receptor is incorporated. It was found that it can be detected with high sensitivity. The present invention is based on these findings.

すなわち、本発明は、例えば、以下の[1]〜[13]に関する。
[1] 気体状の被検試料に含まれる標的物質を検出するための検出装置であって、
被検試料と直接接触するハイドロゲルが配置された第1の領域と、
脂質二重膜と、
前記脂質二重膜を介して前記第1の領域と隣接している第2の領域であって、脂質二重膜形成性の脂質溶液/水系媒体が配置された、第2の領域と、
前記第1の領域と前記第2の領域との間に電圧を印加し、かつ、これらの領域間に流れる電流を測定する測定手段と
を具備し、
前記脂質二重膜が、前記脂質二重膜を貫通する開閉できる透孔を有し、
前記電流は前記透孔を介して流れ、該電流の流れ方が、前記被検試料中に前記標的物質が含まれる場合と含まれない場合とで異なり、
前記透孔が前記脂質二重膜に保持された嗅覚受容体複合体のイオンチャンネルであり、前記嗅覚受容体複合体が標的物質を認識可能な、昆虫の嗅覚受容体と前記昆虫と同種の昆虫の嗅覚受容体共受容体とから形成される嗅覚受容体複合体である、検出装置。
[2] 前記標的物質がオクテノールである、[1]に記載の検出装置。
[3] 前記ハイドロゲルがアガロースである、[1]又は[2]に記載の検出装置。
[4] 前記脂質溶液が、DOPC:DOPEの重量比が3:1の組成を有する脂質溶液である、[1]〜[3]のいずれかに記載の検出装置。
[5] 前記嗅覚受容体複合体が標的物質を認識可能な、蚊科昆虫の嗅覚受容体と、前記昆虫と同種の昆虫の嗅覚受容体共受容体とから形成される嗅覚受容体複合体である、[1]〜[4]のいずれかに記載の検出装置。
[6] 前記嗅覚受容体複合体がネッタイシマカ(Aedes aegypti)の嗅覚受容体OR8と、ネッタイシマカの嗅覚受容体共受容体とから形成される嗅覚受容体複合体である、[1]〜[5]のいずれかに記載の検出装置。
[7] 前記検出装置が、ダブルウェルチャンバーを備え、前記第1の領域及び前記第2の領域がそれぞれ前記ダブルウェルチャンバーの各ウェルである、[1]〜[6]のいずれかに記載の検出装置。
[8] 気体状の被検試料中に含まれる標的物質を検出するための検出方法であって、
[1]〜[7]のいずれかに記載の検出装置を用意する工程と、
前記被検試料を前記検出装置に曝露し、前記検出装置の前記第1の領域と前記第2の領域との間に電圧を印加し、これらの領域間に流れる電流を測定する工程と、
測定された電流の値に基づき、前記被検試料中に前記標的物質が含まれるか否かを判断する工程と
を含む、検出方法。
[9] 前記標的物質がオクテノールである、[8]に記載の検出方法。
[10] [1]〜[7]のいずれかに記載の検出装置を製造する方法であって、
前記第1の領域と前記第2の領域と前記測定手段とを備えるデバイスを用意する工程と、
前記脂質溶液、前記嗅覚受容体複合体が組み込まれたプロテオリポソームを含む前記水系媒体、及び、前記ハイドロゲルを用意する工程と、
前記ハイドロゲルを加熱溶融し、前記第1の領域に添加し、ゲル化させる工程と、
前記脂質溶液及び前記水系媒体を前記第2の領域に添加し、前記ハイドロゲルとの界面に前記脂質二重膜を形成させる工程と、
を含む、製造方法。
[11] 前記ハイドロゲルを用意する工程がさらに、前記脂質二重膜を形成させるため、前記第1の領域にも前記脂質溶液を添加することを含む、[10]に記載の製造方法。
[12] 前記第1の領域に添加された前記脂質溶液を除くことをさらに含む、[11]に記載の製造方法。
[13] 前記嗅覚受容体複合体が、前記嗅覚受容体及び前記嗅覚受容体共受容体を共発現させた細胞から精製された嗅覚受容体複合体である、[10]〜[12]のいずれかに記載の製造方法。
That is, the present invention relates to the following [1] to [13], for example.
[1] A detection device for detecting a target substance contained in a gaseous test sample,
A first region in which a hydrogel that is in direct contact with the test sample is disposed;
A lipid bilayer;
A second region adjacent to the first region via the lipid bilayer, wherein the lipid bilayer-forming lipid solution / aqueous medium is disposed;
Measuring means for applying a voltage between the first region and the second region and measuring a current flowing between these regions;
The lipid bilayer membrane has a through-hole that can be opened and closed through the lipid bilayer membrane,
The current flows through the through-hole, and the flow of the current differs depending on whether or not the target substance is included in the test sample.
The olfactory receptor complex is an ion channel of the olfactory receptor complex held in the lipid bilayer membrane, and the olfactory receptor complex can recognize a target substance. An olfactory receptor complex formed from an olfactory receptor co-receptor.
[2] The detection device according to [1], wherein the target substance is octenol.
[3] The detection device according to [1] or [2], wherein the hydrogel is agarose.
[4] The detection device according to any one of [1] to [3], wherein the lipid solution is a lipid solution having a composition in which the weight ratio of DOPC: DOPE is 3: 1.
[5] An olfactory receptor complex formed from a mosquito insect olfactory receptor capable of recognizing a target substance and an olfactory receptor co-receptor of the same type of insect as the olfactory receptor complex. The detection device according to any one of [1] to [4].
[6] The olfactory receptor complex is an olfactory receptor complex formed from an olfactory receptor OR8 of Aedes aegypti and an olfactory receptor co-receptor of Aedes aegypti [1] to [5] The detection apparatus in any one of.
[7] The detection device according to any one of [1] to [6], wherein the detection device includes a double well chamber, and the first region and the second region are each well of the double well chamber. Detection device.
[8] A detection method for detecting a target substance contained in a gaseous test sample,
Preparing the detection device according to any one of [1] to [7];
Exposing the test sample to the detection device, applying a voltage between the first region and the second region of the detection device, and measuring a current flowing between these regions;
And determining whether or not the target substance is contained in the test sample based on the measured current value.
[9] The detection method according to [8], wherein the target substance is octenol.
[10] A method for producing the detection device according to any one of [1] to [7],
Providing a device comprising the first region, the second region, and the measuring means;
Preparing the lipid solution, the aqueous medium containing proteoliposomes incorporating the olfactory receptor complex, and the hydrogel;
Heating and melting the hydrogel, adding to the first region and gelling;
Adding the lipid solution and the aqueous medium to the second region to form the lipid bilayer at the interface with the hydrogel;
Manufacturing method.
[11] The production method according to [10], wherein the step of preparing the hydrogel further includes adding the lipid solution to the first region in order to form the lipid bilayer membrane.
[12] The production method according to [11], further comprising removing the lipid solution added to the first region.
[13] Any of [10] to [12], wherein the olfactory receptor complex is an olfactory receptor complex purified from a cell in which the olfactory receptor and the olfactory receptor co-receptor are coexpressed. The manufacturing method of crab.

本発明によれば、特に人の汗の成分であるオクテノールを、被検気体から高感度に検出できる標的物質の検出装置及び検出方法、並びに該検出装置の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the detection apparatus and detection method of the target substance which can detect especially the octenol which is a component of a human sweat from a test gas with high sensitivity, and the manufacturing method of this detection apparatus can be provided.

一実施形態の検出装置の模式断面図である。It is a schematic cross section of the detection device of one embodiment. アフィニティー精製したAaOrco、Flag−AaOR8についてWestern blottingで確認した結果を示す図である。It is a figure which shows the result confirmed by Western blotting about affinity refined AaOrco and Flag-AaOR8. アフィニティー精製後、ゲルろ過クロマトグラフィーの結果(A)、及び、ゲルろ過クロマトグラフィーを経たAaOrco、Flag−AaOR8についてWesternblottingで確認した結果(B)を示す図である。It is a figure which shows the result (B) confirmed by Western blotting about the result (A) of gel filtration chromatography after affinity purification, and AaOrco and Flag-AaOR8 which passed through gel filtration chromatography. アフィニティー精製したタンパク質、凍結融解法によるプロテオリポソーム、及びバイオビーズ法によるプロテオリポソーム(それぞれレーン1、2及び3)についてWesternblottingで確認した結果を示す図である。It is a figure which shows the result confirmed by Western blotting about the affinity refined protein, the proteoliposome by the freeze-thaw method, and the proteoliposome by the biobead method (lane 1, 2 and 3 respectively). 密度勾配超遠心法によるプロテオリポソームの組み込みをWestern blottingで確認した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having confirmed the incorporation of the proteoliposome by the density gradient ultracentrifugation method by Western blotting. 液滴接触法による従来の液−液型検出装置の模式図(A)、本実施形態によるハイドロゲル−液型検出装置の模式図(B)、並びに、両者による匂い分子の吸着量の比較(C及びD)を示す図である。A schematic diagram (A) of a conventional liquid-liquid type detection device based on a droplet contact method, a schematic diagram (B) of a hydrogel-liquid type detection device according to the present embodiment, and a comparison of adsorption amounts of odor molecules by both ( It is a figure which shows C and D). 液滴接触法による脂質二重膜へのタンパク質の取り込みの結果を示す図である。It is a figure which shows the result of protein uptake | capture to a lipid bilayer membrane by a droplet contact method. 嗅覚受容体複合体が組み込まれた脂質二重膜の標的物質に対する特異性を示す図である。It is a figure which shows the specificity with respect to the target substance of the lipid bilayer membrane in which the olfactory receptor complex was integrated. 未精製(粗精製)又は精製した嗅覚受容体複合体を組み込んだプロテオリポソームを用いた場合のシグナル検出頻度を示す図である。It is a figure which shows the signal detection frequency at the time of using the proteoliposome which integrated the unpurified (crudely refined) or refined olfactory receptor complex. 嗅覚受容体複合体の発現方法の最適化の検討結果を示す図である。It is a figure which shows the examination result of optimization of the expression method of an olfactory receptor complex. プロテオリポソームの調製方法の最適化の検討結果を示す図である。It is a figure which shows the examination result of the optimization of the preparation method of a proteoliposome. 脂質溶液の組成の最適化の検討結果を示す図である。It is a figure which shows the examination result of the optimization of a composition of a lipid solution. 嗅覚受容体共受容体Orcoの電気生理学を示す図である。It is a figure which shows the electrophysiology of an olfactory receptor co-receptor Orco. 液−液型、液−ゲル型による脂質二重膜の形成率の検討の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of examination of the formation rate of the lipid bilayer membrane by a liquid-liquid type and a liquid-gel type. 本実施形態の検出装置の一例の形成方法を示す図である。It is a figure which shows the formation method of an example of the detection apparatus of this embodiment. 信号ステップの電流値分布を示す図である。It is a figure which shows the electric current value distribution of a signal step. オクテノールガスの有無による電流値変化の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the electric current value change by the presence or absence of octenol gas. 嗅覚受容体複合体、標的物質の存在の有無による電流発生への影響の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the influence on electric current generation | occurrence | production by the presence or absence of an olfactory receptor complex and a target substance. 本実施形態の検出装置によるオクテノール及び類似物質に対する応答性の比較の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the comparison of the response with respect to octenol and a similar substance by the detection apparatus of this embodiment. 給水の有無によるハイドロゲルの乾燥による収縮への影響を示す図である。It is a figure which shows the influence on the shrinkage | contraction by drying of hydrogel by the presence or absence of water supply. 給水の有無による脂質二重膜の維持時間への影響を示す図である。It is a figure which shows the influence on the maintenance time of the lipid bilayer membrane by the presence or absence of water supply. 給水溝を有するデバイスでの脂質二重膜の電気計測による維持時間を示す図である。It is a figure which shows the maintenance time by the electrical measurement of the lipid bilayer membrane in the device which has a water supply groove | channel.

以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という。)について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.

本実施形態の検出装置は、気体状の被検試料に含まれる標的物質を検出するための検出装置であって、
被検試料と直接接触するハイドロゲルが配置された第1の領域と、
脂質二重膜と、
脂質二重膜を介して第1の領域と隣接している第2の領域であって、脂質二重膜形成性の脂質溶液/水系媒体が配置された、第2の領域と、
第1の領域と第2の領域との間に電圧を印加し、かつ、これらの領域間に流れる電流を測定する測定手段と
を具備し、
脂質二重膜が、脂質二重膜を貫通する開閉できる透孔を有し、
電流は透孔を介して流れ、該電流の流れ方が、被検試料中に標的物質が含まれる場合と含まれない場合とで異なり、
透孔が脂質二重膜に保持された嗅覚受容体複合体のイオンチャネルであり、嗅覚受容体複合体が標的物質を認識可能な、昆虫の嗅覚受容体と該昆虫の嗅覚受容体共受容体とから形成される嗅覚受容体複合体である、検出装置。
The detection device of this embodiment is a detection device for detecting a target substance contained in a gaseous test sample,
A first region in which a hydrogel that is in direct contact with the test sample is disposed;
A lipid bilayer;
A second region adjacent to the first region through the lipid bilayer, wherein the lipid bilayer-forming lipid solution / aqueous medium is disposed;
Measuring means for applying a voltage between the first region and the second region and measuring a current flowing between these regions;
The lipid bilayer has pores that can open and close through the lipid bilayer,
The current flows through the through-hole, and the current flow differs depending on whether or not the target substance is contained in the test sample.
An insect olfactory receptor and an olfactory receptor co-receptor of an insect, which are ion channels of an olfactory receptor complex in which a pore is held in a lipid bilayer membrane, and the olfactory receptor complex can recognize a target substance A detection device, which is an olfactory receptor complex formed from

(標的物質)
検出の目的である標的物質は、オクテノール(1−Octen−3−ol)である。揮発性匂い物質であり、ヒトなどの動物の汗の成分である。
(Target substance)
The target substance that is the object of detection is octenol (1-Octen-3-ol). It is a volatile odor substance and a component of sweat of animals such as humans.

(気体状の被検試料)
気体状の被検試料は、検出すべき標的物質を含む気体であれば何ら限定されるものではなく、代表的な例として大気や室内の空気等を挙げることができるがこれらに限定されるものではない。
(Gaseous test sample)
The gaseous test sample is not limited as long as it contains a target substance to be detected, and typical examples include air and indoor air, but are not limited thereto. is not.

(嗅覚受容体複合体)
昆虫の嗅覚受容体複合体は、嗅覚受容体と嗅覚受容体共受容体とがヘテロ複合体を形成したものである。昆虫の嗅覚受容体は、7回膜貫通構造を有するGタンパク質共役型受容体の一種であり、その匂い物質の認識特異性が高い。いくつかの匂い物質特異的な嗅覚受容体が知られている。一方、昆虫の嗅覚受容体共受容体は、嗅覚受容体と同様に7回膜貫通構造を有する膜タンパク質であるものの、それ自身は匂い物質を認識せず、嗅覚受容体とヘテロ複合体を形成して機能する。Orcoファミリーとして知られている上記嗅覚受容体共受容体は、比較的高い相同性で全ての昆虫に保存されている。嗅覚受容体複合体は、匂い物質で活性化されるイオンチャネル活性が備わっており、活性化されるとナトリウムイオン(Na)、カルシウムイオン(Ca2+)等の陽イオンを細胞内に流入させる。
(Olfactory receptor complex)
Insect olfactory receptor complexes are olfactory receptors and olfactory receptor co-receptors that form a heterocomplex. An insect olfactory receptor is a kind of G protein-coupled receptor having a seven-transmembrane structure, and has high recognition specificity for the odorant. Several odorant-specific olfactory receptors are known. On the other hand, the olfactory receptor co-receptor of insects is a membrane protein having a 7-transmembrane structure like the olfactory receptor, but does not recognize odorants and forms a hetero complex with the olfactory receptor. And function. The olfactory receptor co-receptor known as the Orco family is conserved in all insects with relatively high homology. The olfactory receptor complex has an ion channel activity activated by an odor substance. When activated, a cation such as sodium ion (Na + ) or calcium ion (Ca 2+ ) flows into the cell. .

本実施形態における嗅覚受容体複合体として、標的物質を認識可能な、昆虫の嗅覚受容体と該昆虫と同種の昆虫の嗅覚受容体共受容体とから形成される嗅覚受容体複合体が好適に適用され得る。該嗅覚受容体複合体は、標的物質で活性化されるイオンチャネル活性を有し、脂質二重膜に存在し、開閉できる透孔を形成する。標的物質を認識可能な、昆虫の嗅覚受容体としては、オクテノールを認識可能な、昆虫の嗅覚受容体が挙げられる。   As the olfactory receptor complex in this embodiment, an olfactory receptor complex formed from an olfactory receptor of an insect capable of recognizing a target substance and an olfactory receptor co-receptor of the same kind of insect as the insect is preferably used. Can be applied. The olfactory receptor complex has an ion channel activity activated by a target substance, exists in the lipid bilayer membrane, and forms a pore that can be opened and closed. An insect olfactory receptor capable of recognizing a target substance includes an insect olfactory receptor capable of recognizing octenol.

嗅覚受容体複合体として例えば、標的物質を認識可能な、蚊科昆虫の嗅覚受容体と、該昆虫と同種の昆虫の嗅覚受容体共受容体とから形成される嗅覚受容体複合体が挙げられる。標的物質を認識可能な、蚊科昆虫の嗅覚受容体としては、オクテノールを認識可能な、蚊科昆虫の嗅覚受容体が挙げられる。嗅覚受容体複合体としてより具体的には、ネッタイシマカ(Aedes aegypti)の嗅覚受容体OR8と、ネッタイシマカの嗅覚受容体共受容体とから形成される嗅覚受容体複合体が挙げられる。ネッタイシマカの嗅覚受容体OR8は、オクテノールを特異的に認識することが知られている。ネッタイシマカの嗅覚受容体OR8としては、配列番号16に示すアミノ酸配列を有する嗅覚受容体が挙げられ、ネッタイシマカの嗅覚受容体共受容体としては、配列番号4に示すアミノ酸配列を有する嗅覚受容体共受容体が挙げられる。   Examples of the olfactory receptor complex include an olfactory receptor complex formed by a mosquito insect olfactory receptor capable of recognizing a target substance and an olfactory receptor co-receptor of the same kind of insect as the insect. . Examples of olfactory receptors for mosquitoes that can recognize target substances include olfactory receptors for mosquitoes that can recognize octenol. More specifically, the olfactory receptor complex includes an olfactory receptor complex formed from an olfactory receptor OR8 of Aedes aegypti and an olfactory receptor co-receptor of Aedes aegypti. The olfactory receptor OR8 of Aedes aegypti is known to specifically recognize octenol. The olfactory receptor OR8 of Aedes aegypti includes the olfactory receptor having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 16, and the olfactory receptor co-receptor of Aedes aegypti has the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4. The body is mentioned.

本実施形態の嗅覚受容体複合体は、嗅覚受容体と嗅覚受容体共受容体とが1:1の割合で相互作用して複合体を形成している。嗅覚受容体及び嗅覚受容体共受容体は、それぞれ1つずつから複合体が形成されてもよく、それぞれ2つずつから複合体が形成されてもよく、それぞれ4つずつから複合体が形成されてもよい。   In the olfactory receptor complex of this embodiment, the olfactory receptor and the olfactory receptor co-receptor interact at a ratio of 1: 1 to form a complex. The olfactory receptor and the olfactory receptor co-receptor may each form a complex, may each form a complex from two, or may form a complex from four each. May be.

本実施形態の嗅覚受容体複合体は、嗅覚受容体及び嗅覚受容体共受容体を同じ細胞の細胞膜に同時に発現させ、場合によって精製する方法、又は、嗅覚受容体及び嗅覚受容体共受容体をそれぞれ別の細胞で発現させ、精製した後に混合する方法等により調製することができる。嗅覚受容体及び嗅覚受容体共受容体を細胞で発現させる方法は、特に限定されるものではなく公知の方法を用いることができる。このような方法としては、例えば、上記嗅覚受容体をコードするDNAを組み入れた発現用プラスミドと、上記嗅覚受容体共受容体をコードするDNAを組み入れた発現用プラスミドとを細胞に導入してこれらを発現させる方法がある。この際、上記嗅覚受容体をコードするDNAを組み入れた発現用プラスミドと、上記嗅覚受容体共受容体をコードするDNAを組み入れた発現用プラスミドとを同じ細胞に導入することで、細胞膜上で嗅覚受容体複合体を形成させ、これを直接調製することもできる。細胞に各種プラスミドが導入されたことは、PCR等の方法により確認することができる。細胞で発現させた嗅覚受容体、嗅覚受容体共受容体、又は嗅覚受容体複合体は、細胞膜を可溶化した後、アフィニティー精製又はゲルろ過精製等の各種既知のタンパク質精製方法により精製することができる。得られたタンパク質(嗅覚受容体、嗅覚受容体共受容体、又は嗅覚受容体複合体)は、SDS−PAGE、Westernblotting等の既知の方法によって確認することができる。   The olfactory receptor complex of the present embodiment is a method in which an olfactory receptor and an olfactory receptor co-receptor are simultaneously expressed in the cell membrane of the same cell and purified in some cases, or an olfactory receptor and an olfactory receptor co-receptor It can be prepared by a method in which each cell is expressed in different cells, purified and then mixed. The method for expressing the olfactory receptor and olfactory receptor co-receptor in cells is not particularly limited, and a known method can be used. As such a method, for example, an expression plasmid incorporating a DNA encoding the olfactory receptor and an expression plasmid incorporating a DNA encoding the olfactory receptor co-receptor are introduced into a cell. There is a method of expressing. At this time, the expression plasmid incorporating the DNA encoding the olfactory receptor and the expression plasmid incorporating the DNA encoding the olfactory receptor co-receptor are introduced into the same cell, so that the olfactory sensation is formed on the cell membrane. Receptor complexes can also be formed and prepared directly. The introduction of various plasmids into the cells can be confirmed by a method such as PCR. The olfactory receptor, olfactory receptor co-receptor, or olfactory receptor complex expressed in cells can be purified by various known protein purification methods such as affinity purification or gel filtration purification after solubilizing the cell membrane. it can. The obtained protein (olfactory receptor, olfactory receptor co-receptor, or olfactory receptor complex) can be confirmed by known methods such as SDS-PAGE and Western blotting.

プラスミドを導入するための宿主細胞としては、例えば、Escherichia coli K12等の大腸菌、Bacillus subtilis MI114等のバチルス属細菌、Saccharomyces cerevisiae AH22等の酵母、Spodoptera frugiperda 由来の Sf細胞系もしくはTrichoplusia ni由来のHighFive細胞系等の昆虫細胞、COS7細胞等の動物細胞等を挙げることができる。動物細胞としては、好ましくは、哺乳動物由来の培養細胞、具体的には、COS7細胞、CHO細胞、HEK293細胞、HEK293FT細胞、Hela細胞、PC12細胞、N1E−115細胞、SH−SY5Y細胞等が挙げられる。   Host cells for introducing the plasmid include, for example, Escherichia coli K12 and other Escherichia coli, Bacillus subtilis MI114 and other Bacillus bacteria, Saccharomyces cerevisiae AH22-derived yeast, and Spodoptera frugiper cells. Insect cells of the system, animal cells such as COS7 cells, and the like. The animal cells are preferably cultured cells derived from mammals, specifically, COS7 cells, CHO cells, HEK293 cells, HEK293FT cells, Hela cells, PC12 cells, N1E-115 cells, SH-SY5Y cells and the like. It is done.

脂質二重膜に組み込む際、上記の方法によって予め形成された嗅覚受容体複合体を利用してもよく、別々に調製した嗅覚受容体と嗅覚受容体共受容体との混合物を利用してもよい。脂質二重膜に組み込むための媒体としては、膜タンパク質が取り込まれたリポソーム(プロテオリポソーム)、膜タンパク質を発現させた細胞から調製した膜画分等が好ましく用いられる。プロテオリポソームは、例えばバイオビーズ法又は凍結融解法、或いは両者の組み合わせ等の既知の方法によって調製することができる。   When incorporating into a lipid bilayer membrane, the olfactory receptor complex formed in advance by the above method may be used, or a mixture of separately prepared olfactory receptor and olfactory receptor co-receptor may be used. Good. As the medium for incorporation into the lipid bilayer, liposomes (proteoliposomes) incorporating membrane proteins, membrane fractions prepared from cells expressing membrane proteins, and the like are preferably used. Proteoliposomes can be prepared by a known method such as a biobead method or a freeze-thaw method, or a combination of both.

バイオビーズ法によるプロテオリポソームの作製は、リポソームを調製した後、粗精製又は精製したタンパク質を添加し、界面活性剤を除去するためバイオビーズ(Bio−Rad社製)を添加、さらに、バイオビーズを除いた後、超遠心等によりプロテオリポソームを回収することによって調製することができる。   Proteoliposomes are prepared by the biobead method. After preparing the liposomes, crudely purified or purified protein is added, biobeads (manufactured by Bio-Rad) are added to remove the surfactant, and biobeads are added. After removal, the proteoliposome can be prepared by collecting the proteoliposome by ultracentrifugation or the like.

凍結融解法によるプロテオリポソームの作製は、リポソームを調製した後、粗精製又は精製したタンパク質を添加し、脂質とタンパク質の混合溶液を超音波破砕し、液体窒素で凍結後、例えば25℃に設定した恒温水槽で融解させ、さらに、超遠心等によりプロテオリポソームを回収することによって調製することができる。リポソームに膜タンパク質が組み込まれているかどうかは、Accudenz等を用いて密度勾配下で超遠心することにより、遠心チューブの上層に膜タンパク質が検出されることによって確認することができる。   Proteoliposome preparation by freeze-thaw method was performed after preparing liposomes, adding crudely purified or purified protein, ultrasonically crushing a mixed solution of lipid and protein, freezing with liquid nitrogen, and setting at 25 ° C., for example. It can be prepared by melting in a constant temperature water bath and collecting the proteoliposome by ultracentrifugation or the like. Whether or not the membrane protein is incorporated in the liposome can be confirmed by detecting the membrane protein in the upper layer of the centrifuge tube by performing ultracentrifugation under a density gradient using Accudenz or the like.

リポソームに関しては、既知の方法によって作製することができ、好ましくは、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルコリン、コレステロールを、クロロホルム等の有機溶媒に溶解し、適切な重量比で混合後、窒素気流及び真空デシケーター等により有機溶媒を除去する。次に、脂質を適切なバッファに溶解し、超音波破砕を行い、凍結融解を繰り返すことにより、リポソームを調製する。さらに、リポソームの直径を、例えば100nm〜500nmに均一化することが好ましい。ホスファチジルエタノールアミン:ホスファチジルセリン:ホスファチジルコリン:コレステロールの混合比としては、0〜10:0〜3:0〜3:0〜2の重量比が挙げられ、5:3:3:1の重量比が好ましい。   Liposomes can be prepared by known methods. Preferably, phosphatidylethanolamine, phosphatidylserine, phosphatidylcholine, and cholesterol are dissolved in an organic solvent such as chloroform, mixed at an appropriate weight ratio, and then subjected to a nitrogen stream and vacuum. The organic solvent is removed with a desiccator or the like. Next, liposomes are prepared by dissolving lipids in an appropriate buffer, sonicating, and repeating freeze-thawing. Furthermore, it is preferable to make the diameter of the liposome uniform, for example, 100 nm to 500 nm. As a mixing ratio of phosphatidylethanolamine: phosphatidylserine: phosphatidylcholine: cholesterol, a weight ratio of 0 to 10: 0 to 3: 0 to 3: 0 to 2 can be mentioned, and a weight ratio of 5: 3: 3: 1 is preferable. .

得られたプロテオリポソームには、所望のタンパク質が含まれていることをWestern blottingで確認することができる。   It can be confirmed by Western blotting that the obtained proteoliposome contains a desired protein.

(脂質溶液)
脂質二重膜、すなわち、親水性領域と疎水性領域を1分子中に有する脂質分子が、疎水性領域を内側、親水性領域を外側に向けて2層に並んだ膜を形成できる脂質であれば特に限定されないが、生体膜における反応を模するためには、生体膜と同じか類似したものが好ましく、この分野において従来から広く用いられているリン脂質、例えば、ジフィタノイルフォスファチジルコリン(diphytanoy1phosphatidylcholine,DPhPC)、ジパルミトイルフォスファチジルコリン(dipalmytoy1phosphatidy1cho1ine)、パノレミトイルオレオイルフォスファチジルコリン(1−Pa1mitoyl 2−0leoyl phosphatidy1choline,POPC)、ジオレオイルフォスファチジルコリン(Dio1eoy1phosphatidylcholine,DOPC)、ジオレオイルフォスファチジルセリン(Dioleoyl phosphatidylserine,DOPS)、ジオレオイルフォスファチジルエタノールアミン(Dioleoyl phosphatidylserine,DOPE)等を好ましい例として挙げることができる。また、生体膜に存在するスフィンゴリン脂質(スフィンゴミエリン;sphingomyelin)、スフィンゴ糖脂質(ガングリオシド;Ganglioside)、カルジオリピン(Cardiolipin)、又はコレステロール(cholesterol)も混入可能である。これらの多くは市販されているので、市販品を好ましく用いることができる。
(Lipid solution)
A lipid bilayer membrane, that is, a lipid molecule having a hydrophilic region and a hydrophobic region in one molecule can form a membrane in which two layers are arranged with the hydrophobic region on the inside and the hydrophilic region on the outside. Although not particularly limited, in order to simulate the reaction in the biological membrane, the same or similar one as the biological membrane is preferable, and phospholipids widely used in this field, for example, diphytanoylphosphatidylcholine (Diphytanoyl phosphatidylcholine, DPhPC), dipalmitoyl phosphatidyl choline (dipalmytoyl phosphatidyl choline) Les oil phosphatidylcholine (Dio1eoy1phosphatidylcholine, DOPC), dioleoyl phosphatidyl serine (Dioleoyl phosphatidylserine, DOPS), dioleoyl phosphatidylethanolamine (Dioleoyl phosphatidylserine, DOPE) and the like can be mentioned as preferred examples of. Further, sphingophospholipid (sphingomyelin), glycosphingolipid (ganglioside), cardiolipin, or cholesterol can also be mixed. Since many of these are commercially available, commercially available products can be preferably used.

上記の脂質を組み合わせて使用してもよく、例えば、DOPC+DOPE、DOPC+DOPE+カルジオリピン、DOPC+DOPE+スフィンゴミエリンが挙げられる。また、これらのリン脂質の組成として、DOPC:DOPEの重量比が3:1の組成、DOPC:DOPE:カルジオリピン=1:1:0.1、DOPC:DOPE:スフィンゴミエリンの重量比が1:1:0.4、が挙げられる。DOPC:DOPEの重量比が3:1の組成を有する脂質溶液が好ましく用いられる。   You may use combining said lipid, for example, DOPC + DOPE, DOPC + DOPE + cardiolipin, DOPC + DOPE + sphingomyelin is mentioned. Moreover, as a composition of these phospholipids, a weight ratio of DOPC: DOPE of 3: 1, DOPC: DOPE: cardiolipin = 1: 1: 0.1, and a weight ratio of DOPC: DOPE: sphingomyelin is 1: 1. : 0.4. A lipid solution having a composition in which the weight ratio of DOPC: DOPE is 3: 1 is preferably used.

脂質二重膜の形成に用いられる溶液中のリン脂質の濃度は、脂質二重膜が形成可能な濃度であれば特に限定されないが、通常、19g/L〜50g/L程度、好ましくは5g/L〜25g/L程度である。また、リン脂質溶液の溶媒は、特に限定されないが、有機溶媒が好ましく、n−デカンまたはn−ヘキサデカンのような脂肪族炭化水素溶媒が好ましい。   The concentration of the phospholipid in the solution used for forming the lipid bilayer membrane is not particularly limited as long as the lipid bilayer membrane can be formed, but is usually about 19 g / L to 50 g / L, preferably 5 g / L. L to about 25 g / L. The solvent of the phospholipid solution is not particularly limited, but an organic solvent is preferable, and an aliphatic hydrocarbon solvent such as n-decane or n-hexadecane is preferable.

(水系媒体)
水系媒体としては、水又は水を溶媒とする緩衝液が用いられる。緩衝液としては、生物適合性があることが知られている、例えばリン酸緩衝液等の周知の緩衝液を用いることができる。水系媒体を添加すると、水系媒体の周囲を脂質溶液の膜が被覆する形に自発的になる。「脂質溶液/水系媒体」は、このように水系媒体の周囲を脂質溶液の膜が被覆したものを意味する。緩衝液の種類としては、HEPESバッファが好ましい。
(Aqueous medium)
As the aqueous medium, water or a buffer solution using water as a solvent is used. As the buffer solution, a known buffer solution known to be biocompatible, such as a phosphate buffer solution, can be used. When the aqueous medium is added, the aqueous medium is spontaneously formed into a form in which the membrane of the lipid solution covers the periphery. “Lipid solution / aqueous medium” means such a medium in which the membrane of the lipid solution is coated around the aqueous medium. As a kind of buffer solution, a HEPES buffer is preferable.

水系媒体には、嗅覚受容体複合体は、プロテオリポソームの形態で含むことが好ましい。プロテオリポソームの添加量は、透孔を形成できるように調節すればよく、例えば、10−9〜10−1mg/mlが挙げられる。 The aqueous medium preferably contains the olfactory receptor complex in the form of a proteoliposome. What is necessary is just to adjust the addition amount of a proteoliposome so that a through-hole can be formed, for example, 10 <-9 > -10 < -1 > mg / ml is mentioned.

(ハイドロゲル)
ハイドロゲルとしては、アガロース、寒天、ゼラチン等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。アガロースが好ましく用いられる。使用される材料の濃度は、ゲル形成できる濃度であればよく特に限定されないが、アガロースの場合は0.1重量%〜5重量%が挙げられ、0.1重量%〜0.5重量%が好ましい。
(Hydrogel)
As the hydrogel, agarose, agar, gelatin or the like can be used, but is not limited thereto. Agarose is preferably used. The concentration of the material used is not particularly limited as long as it is a concentration capable of forming a gel, but in the case of agarose, 0.1 wt% to 5 wt% can be mentioned, and 0.1 wt% to 0.5 wt% preferable.

(脂質二重膜)
脂質二重膜は、第1の領域と第2の領域との間に介在し、脂質二重膜を貫通する開閉できる透孔を形成する嗅覚受容体複合体を担持している。また、ハイドロゲルと、脂質溶液/水系媒体との界面に形成されている。脂質二重膜は、自己支持性フィルムに設けられた微小な貫通孔を塞ぐ形で形成することが安定性の観点から好ましい。すなわち、自己支持性フィルムの微小な貫通孔を塞ぐ形で脂質二重膜を形成し、この脂質二重膜に嗅覚受容体複合体を保持し、この嗅覚受容体複合体のイオンチャネルを透孔として利用することが好ましい。上記微小な貫通孔の直径としては、例えば100〜2000μmが挙げられ、特に400〜1000μmが好ましい。
(Lipid bilayer)
The lipid bilayer is interposed between the first region and the second region, and carries an olfactory receptor complex that forms an openable / closable hole that penetrates the lipid bilayer. It is also formed at the interface between the hydrogel and the lipid solution / aqueous medium. It is preferable from the viewpoint of stability that the lipid bilayer membrane is formed so as to close a minute through-hole provided in the self-supporting film. That is, a lipid bilayer membrane is formed so as to block the minute through-holes of the self-supporting film, the olfactory receptor complex is held in the lipid bilayer membrane, and the ion channel of this olfactory receptor complex is perforated. It is preferable to use as. Examples of the diameter of the minute through hole include 100 to 2000 μm, and 400 to 1000 μm is particularly preferable.

(検出装置の構造)
一実施形態の検出装置(以下、場合によって「デバイス」という場合がある)の構造について説明する。一実施形態の検出装置は、ダブルウェルチャンバー(2個のウェルを持つ基板)の構造を有し、その模式断面図を図1に示す。図1中、10はダブルウェルチャンバーの一方のウェルである第1の領域を示し、13は、第1の領域10に配置されたハイドロゲル13を示す。ハイドロゲル13には、気体状の被検試料中に含まれる標的物質12が、ハイドロゲルと被検試料の接触の結果として含まれ得る。なお、図1中、標的物質12は理解のために図示されているが、縮尺は実物とは全く異なっており、実際には標的物質は分子であるから目に見えず、自己支持性フィルムの透孔よりも遥かに小さい。
(Structure of detector)
A structure of a detection apparatus according to an embodiment (hereinafter, sometimes referred to as “device”) will be described. The detection apparatus according to one embodiment has a structure of a double well chamber (a substrate having two wells), and a schematic cross-sectional view thereof is shown in FIG. In FIG. 1, 10 indicates a first region which is one well of a double well chamber, and 13 indicates a hydrogel 13 disposed in the first region 10. The hydrogel 13 may contain the target substance 12 contained in the gaseous test sample as a result of contact between the hydrogel and the test sample. In FIG. 1, the target substance 12 is illustrated for the sake of understanding, but the scale is completely different from the actual substance, and since the target substance is actually a molecule, it is not visible. Much smaller than through holes.

第2の領域11を構成する、ダブルウェルチャンバーのもう一方のウェルには、脂質溶液及び水系媒体が含まれる。図1中、脂質溶液は14で示され、水系媒体は16で示される。水系媒体は、好ましくは水又は水系緩衝液である。図示のように、水系媒体16の周囲を脂質溶液14の膜が被覆している。第1の領域と第2の領域は、上記した、透孔を有する自己支持性フィルム18により隔てられている。自己支持性フィルム18の透孔部分には脂質二重膜20が形成されている。脂質二重膜20には、図示されていないが、嗅覚受容体複合体が保持され、嗅覚受容体複合体のイオンチャネルが透孔となって脂質二重膜を貫通している。電圧の印加と電流の測定のための測定手段として、各ウェルの底部にはそれぞれ電極21が配置され、これらの電極の聞に電圧を印加して流れる電流を測定する回路が接続されている。なお、電圧の印加と電流の測定のための回路は、図1に示されるものに限定されるものではなく、電極間に電圧を印加して、電極間に流れる電流を測定可能な回路であればいずれのものでもよい。印加電圧は、50〜200mVであればよく、好ましくは50〜100mVであり、さらに好ましくは60mVである。通常、1kHzのサンプリングレート、200Hzのローパスフィルター、室温、30分〜1時間の測定である。   The other well of the double well chamber constituting the second region 11 contains a lipid solution and an aqueous medium. In FIG. 1, the lipid solution is indicated by 14 and the aqueous medium is indicated by 16. The aqueous medium is preferably water or an aqueous buffer. As shown in the figure, the membrane of the lipid solution 14 covers the periphery of the aqueous medium 16. The first region and the second region are separated by the above-described self-supporting film 18 having a through hole. A lipid bilayer membrane 20 is formed in the through-hole portion of the self-supporting film 18. Although not shown in the figure, the olfactory receptor complex is held in the lipid bilayer membrane 20, and the ion channel of the olfactory receptor complex becomes a through hole and penetrates the lipid bilayer membrane. As measuring means for applying voltage and measuring current, electrodes 21 are arranged at the bottom of each well, and a circuit for measuring the flowing current by applying a voltage to these electrodes is connected. The circuit for applying voltage and measuring current is not limited to that shown in FIG. 1, and any circuit that can measure the current flowing between the electrodes by applying a voltage between the electrodes. Any of them may be used. The applied voltage may be 50 to 200 mV, preferably 50 to 100 mV, and more preferably 60 mV. Usually, the measurement is performed at a sampling rate of 1 kHz, a low-pass filter of 200 Hz, room temperature, and 30 minutes to 1 hour.

(検出装置の製造方法)
図1に示す検出装置の製造方法(作製方法)を説明する。使用するデバイスとしてのダブルウェルチャンバー、脂質溶液、水系媒体及びハイドロゲルは上述のとおりである。
(Manufacturing method of detection device)
A manufacturing method (manufacturing method) of the detection apparatus shown in FIG. 1 will be described. The double well chamber, lipid solution, aqueous medium, and hydrogel as devices to be used are as described above.

ダブルウェルチャンバーの一方のウェル(第1の領域)に、加熱溶融したハイドロゲルを添加し、室温に放置する等して固化・ゲル化させる。ハイドロゲルを添加する前に、脂質溶液を第1の領域に添加する場合としない場合がある。脂質溶液を添加した場合は第1の領域と第2の領域の界面に脂質二重膜が形成しやすくなる。ハイドロゲルと脂質溶液の添加順が前後してもよい。   Heat-melted hydrogel is added to one well (first region) of the double-well chamber, and the mixture is solidified and gelled by being left at room temperature. The lipid solution may or may not be added to the first region before the hydrogel is added. When a lipid solution is added, a lipid bilayer is easily formed at the interface between the first region and the second region. The order of addition of the hydrogel and the lipid solution may be mixed.

他方のウェル(第2の領域)に脂質溶液と水系媒体を添加する。   A lipid solution and an aqueous medium are added to the other well (second region).

脂質溶液及び水系媒体を第2の領域に添加し、貫通孔においてハイドロゲルとの界面に脂質二重膜を形成させる。水系媒体にプロテオリポソームの形態で含まれる嗅覚受容体複合体は、嗅覚受容体及び嗅覚受容体共受容体を共発現させた細胞から精製した嗅覚受容体複合体であることが好ましい。   A lipid solution and an aqueous medium are added to the second region, and a lipid bilayer membrane is formed at the interface with the hydrogel in the through hole. The olfactory receptor complex contained in the aqueous medium in the form of proteoliposome is preferably an olfactory receptor complex purified from a cell in which the olfactory receptor and the olfactory receptor co-receptor are coexpressed.

脂質溶液と水系媒体は同時に添加してもよく、前後に添加してもよい。また、複数回に分けて少量ずつ、同時に又は交互に添加してもよい。好ましくは、脂質溶液を先に少量添加し、その後、水系媒体をスポイト等で少量添加し、これを複数回繰り返す。脂質溶液に水系媒体を添加すると、水系媒体の周囲を脂質溶液の膜が被覆する形に自発的になる。   The lipid solution and the aqueous medium may be added simultaneously or before and after. Moreover, you may divide into several times and may add little by little, simultaneously or alternately. Preferably, a small amount of the lipid solution is added first, and then a small amount of the aqueous medium is added with a dropper or the like, and this is repeated a plurality of times. When an aqueous medium is added to the lipid solution, the aqueous medium is spontaneously formed so that a lipid solution membrane covers the periphery of the aqueous medium.

なお、ハイドロゲルと被検試料を接触させてから、第2の領域に脂質溶液/水系媒体を添加して界面に脂質二重膜を形成してもよいが、先にこの脂質二重膜を形成した後、ハイドロゲルを被検試料と接触させてもよい。いずれの条件でも、被検試料中の標的物質がハイドロゲルに吸収されるため、検出することができる。   In addition, after contacting the hydrogel and the test sample, a lipid solution / aqueous medium may be added to the second region to form a lipid bilayer at the interface. After formation, the hydrogel may be brought into contact with the test sample. Under any condition, the target substance in the test sample can be detected because it is absorbed by the hydrogel.

なお、上記の説明では、第1の領域及び第2の領域として、ダブルウェルチャンバーの各ウェルを用いた実施形態について説明したが、第1の領域及び第2の領域はダブルウェルチャンバーの各ウェルに限定されるものではなく、例えば、特開2014−21025号公報に示される、基板上の親水性パターン上に第1の水系媒体、脂質溶液、第2の水系媒体を順次積層していく方法により作製したものでもよく、この場合、第2の水系媒体として上記ハイドロゲルを用いることができる。すなわち、この場合、ハイドロゲル及び脂質溶液が存在する領域が第1の領域となり、水系媒体と脂質溶液が存在する領域が第2の領域となる。   In the above description, the embodiment using each well of the double well chamber as the first region and the second region has been described. However, the first region and the second region are each well of the double well chamber. For example, a method of sequentially laminating a first aqueous medium, a lipid solution, and a second aqueous medium on a hydrophilic pattern on a substrate as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-21025. In this case, the hydrogel can be used as the second aqueous medium. That is, in this case, the region where the hydrogel and the lipid solution are present is the first region, and the region where the aqueous medium and the lipid solution are present is the second region.

(検出方法)
上記の検出装置を用いて、気体状の被検試料中に含まれる標的物質を検出するための検出方法について説明する。
(Detection method)
A detection method for detecting a target substance contained in a gaseous test sample using the above detection apparatus will be described.

本実施形態の方法は、上記の検出装置を用意する工程と、被検試料を検出装置に曝露し、検出装置の第1の領域と第2の領域との間に電圧を印加し、これらの領域間に流れる電流を測定する工程と、測定された電流の値に基づき、被検試料中に標的物質が含まれるか否かを判断する工程とを含む、検出方法。   The method of the present embodiment includes a step of preparing the above-described detection device, exposing a test sample to the detection device, applying a voltage between the first region and the second region of the detection device, A detection method comprising a step of measuring a current flowing between regions and a step of determining whether or not a target substance is contained in a test sample based on a value of the measured current.

電流を測定する工程については、上述したとおり、標的物質がハイドロゲルに吸収されると、速やかにハイドロゲルの中に拡散し、脂質二重膜に担持される嗅覚受容体複合体と結合し、イオンチャネルが活性化し、開放することにより、陽イオンを人工細胞膜の第2の領域側に取り込み、一時的に電流を発生させる。   For the step of measuring the current, as described above, when the target substance is absorbed into the hydrogel, it quickly diffuses into the hydrogel and binds to the olfactory receptor complex carried on the lipid bilayer, When the ion channel is activated and opened, a cation is taken into the second region side of the artificial cell membrane, and a current is temporarily generated.

被検試料中に標的物質が含まれるかどうか判断する工程については、電流の変化が測定された場合、被検試料が存在すると判断できる。   With respect to the step of determining whether or not a target substance is contained in the test sample, it can be determined that the test sample exists when a change in current is measured.

以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

I 嗅覚受容体複合体の作製
(1)発現プラスミドの作製
(i)シマカの嗅覚受容体共受容体(以下、AaORCOという場合もある)の発現プラスミドの作製
ネッタイシマカ(Aedes aegypti)の頭部を液体窒素で凍結させた後、TRIzol(Life Technologies社製)を加えて液体窒素存在下で乳鉢と乳棒を用いて破砕した。得られた破砕物から、TRIzol試薬に添付の説明書に従いRNAを抽出した。抽出されたRNAを、RNA精製キット(RNeasy Mini Kit;QIAGEN社製)を用い、当該キットに添付された説明書に従って精製した。得られたTotal RNAを鋳型にし、Super Script III逆転写酵素(インビトロジェン社製)を添加し、55℃で50分間、次いで75℃で15分間保温することにより逆転写反応を行い、cDNAを得た。得られたcDNA1μLを鋳型に用い、10μMのフォワードプライマーAaOrco−5’(5’-tggaattctgcagatcaccatgaacgtccaaccgacaaagtacc;配列番号1)1μL、10μMのリバースプライマーAaOrco−3’(5’-gccactgtgctggatttatttcaactgcaccaacacc;配列番号2)1μL及びKOD Plus neoDNAポリメラーゼ(東洋紡製)1μLを用いてPCRを行った。PCR反応は、(1)94℃、2分間、(2)98℃、10秒間、(3)63℃、30秒間、(4)68℃、1.5分間で行い、(2)〜(4)の工程は35サイクル繰り返し行った。得られたPCR産物を、EcoRVで消化されたpcDNA3.1(Life Technologies社製)にIn−Fusion HD Cloning Kit(TAKARA社製)を使用して連結した。その後、これを大腸菌へ導入して培養することにより、pcDNA3.1−AaOrcoと名付けたプラスミドを得た。プラスミドpcDNA3.1−AaOrcoの塩基配列をDNAシーケンサーにより解析したところ、配列番号3で示される塩基配列を含有することが判った。配列番号3で示される塩基配列は配列番号4で示されるアミノ酸配列をコードする。
I. Preparation of olfactory receptor complex (1) Preparation of expression plasmid (i) Preparation of expression plasmid of scent olfactory receptor co-receptor (hereinafter also referred to as AaORCO) The head of Aedes aegypti is liquid After freezing with nitrogen, TRIzol (manufactured by Life Technologies) was added and crushed using a mortar and pestle in the presence of liquid nitrogen. From the obtained crushed material, RNA was extracted according to the instructions attached to the TRIzol reagent. The extracted RNA was purified using an RNA purification kit (RNeasy Mini Kit; manufactured by QIAGEN) according to the instructions attached to the kit. Using the obtained total RNA as a template, Super Script III reverse transcriptase (manufactured by Invitrogen) was added, and the mixture was incubated at 55 ° C. for 50 minutes and then at 75 ° C. for 15 minutes to obtain a cDNA. . Using 1 μL of the obtained cDNA as a template, 10 μM forward primer AaOrco-5 ′ (5′-tggaattctgcagatcaccatgaacgtccaaccgacaaagtacc; SEQ ID NO: 1) 1 μL, 10 μM reverse primer AaOrco-3 ′ (5′-gccactgtgctggatttatttcaactgcaccaacaccLg sequence) PCR was performed using 1 μL of Plus neo DNA polymerase (Toyobo). The PCR reaction was carried out at (1) 94 ° C for 2 minutes, (2) 98 ° C for 10 seconds, (3) 63 ° C for 30 seconds, (4) 68 ° C for 1.5 minutes, (2) to (4 ) Was repeated 35 cycles. The obtained PCR product was ligated to pcDNA3.1 (Life Technologies) digested with EcoRV using In-Fusion HD Cloning Kit (TAKARA). Subsequently, this was introduced into E. coli and cultured to obtain a plasmid named pcDNA3.1-AaOrco. When the nucleotide sequence of plasmid pcDNA3.1-AaOrco was analyzed by a DNA sequencer, it was found to contain the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 3. The base sequence represented by SEQ ID NO: 3 encodes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4.

プラスミドpcDNA3.1−AaOrco 0.1μgを鋳型に用い、10μMのフォワードプライマーHalo−AaOrco―1−5’(5’-cagagcgataacgcgatgaacgtccaaccgacaaagtac;配列番号5)1μL、10μMのリバースプライマーHalo−AaOrco―1−3’(5’-agcccgaattcgtttttatttcaactgcaccaacaccatg;配列番号6)1μL及びKOD Plus neoDNAポリメラーゼ(東洋紡製)1μLを用いてPCRを行った。PCR反応は、(1)94℃、2分間、(2)98℃、10秒間、(3)63℃、30秒間、(4)68℃、1.5分間で行い、(2)〜(4)の工程は35サイクル繰り返し行った。得られたPCR産物を、Sgf1及びPme1で消化されたpFN21A(Bio−Rad社製)にIn−Fusion HD Cloning Kit(TAKARA社製)を使用して連結した。その後、これを大腸菌へ導入して培養することにより、pFN21A−Halo−AaOrcoと名付けたプラスミドを得た。プラスミドpFN21A−Halo−AaOrcoの塩基配列をDNAシーケンサーにより解析したところ、配列番号7で示される塩基配列を含有することが判った。配列番号7で示される塩基配列は配列番号8で示されるアミノ酸配列をコードする。   10 μM forward primer Halo-AaOrco-1-5 ′ (5′-cagagcgataacgcgatgaacgtccaaccgacaaagtac; SEQ ID NO: 5) 1 μL, 10 μM reverse primer Halo-AaOrco-1-3 ′ using 0.1 μg of plasmid pcDNA3.1-AaOrco as a template (5′-agcccgaattcgtttttatttcaactgcaccaacaccatg; SEQ ID NO: 6) PCR was performed using 1 μL and 1 μL of KOD Plus neo DNA polymerase (Toyobo). The PCR reaction was carried out at (1) 94 ° C for 2 minutes, (2) 98 ° C for 10 seconds, (3) 63 ° C for 30 seconds, (4) 68 ° C for 1.5 minutes, (2) to (4 ) Was repeated 35 cycles. The obtained PCR product was ligated to pFN21A (Bio-Rad) digested with Sgf1 and Pme1 using an In-Fusion HD Cloning Kit (TAKARA). Thereafter, this was introduced into E. coli and cultured to obtain a plasmid named pFN21A-Halo-AaOrco. When the base sequence of plasmid pFN21A-Halo-AaOrco was analyzed by a DNA sequencer, it was found to contain the base sequence represented by SEQ ID NO: 7. The base sequence represented by SEQ ID NO: 7 encodes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8.

プラスミドpFN21A−Halo−AaOrco 0.1μgを鋳型に用い、10μMのフォワードプライマーHalo−AaOrco―2−5’(5’-aaccaagtgaccatggcagaaatcggtactggctttcc;配列番号9)1μL、10μMのリバースプライマーHalo−AaOrco―2−3’(5’-ctgccaattgggatcttatttcaactgcaccaacaccatg;配列番号10)1μL及びKOD Plus neoDNAポリメラーゼ(東洋紡製)1μLを用いてPCRを行った。PCR反応は、(1)94℃、2分間、(2)98℃、10秒間、(3)63℃、30秒間、(4)68℃、1.5分間で行い、(2)〜(4)の工程は35サイクル繰り返し行った。得られたPCR産物を、Nco1及びBamH1で消化されたpIEX−4(Life Technologies社製)にIn−Fusion HD Cloning Kit(TAKARA社製)を使用して連結した。その後、これを大腸菌へ導入して培養することにより、pIEX−4−Halo−AaOrcoと名付けたプラスミドを得た。プラスミドpIEX4−Halo−AaOrcoの塩基配列をDNAシーケンサーにより解析したところ、配列番号7で示される塩基配列を含有することが判った。配列番号7で示される塩基配列は配列番号8で示されるアミノ酸配列をコードする。   10 μM forward primer Halo-AaOrco-2-5 ′ (5′-aaccaagtgaccatggcagaaatcggtactggctttcc; SEQ ID NO: 9) 1 μL, 10 μM reverse primer Halo-AaOrco-2-3 ′ using 0.1 μg of plasmid pFN21A-Halo-AaOrco as a template PCR was performed using 1 μL (5′-ctgccaattgggatcttatttcaactgcaccaacaccatg; SEQ ID NO: 10) and 1 μL of KOD Plus neo DNA polymerase (Toyobo). The PCR reaction was carried out at (1) 94 ° C for 2 minutes, (2) 98 ° C for 10 seconds, (3) 63 ° C for 30 seconds, (4) 68 ° C for 1.5 minutes, (2) to (4 ) Was repeated 35 cycles. The obtained PCR product was ligated to pIEX-4 (manufactured by Life Technologies) digested with Nco1 and BamH1 using In-Fusion HD Cloning Kit (manufactured by TAKARA). Thereafter, this was introduced into E. coli and cultured to obtain a plasmid named pIEX-4-Halo-AaOrco. When the base sequence of plasmid pIEX4-Halo-AaOrco was analyzed by a DNA sequencer, it was found to contain the base sequence represented by SEQ ID NO: 7. The base sequence represented by SEQ ID NO: 7 encodes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8.

プラスミドpIEX−4−Halo−AaOrco 0.1μgを鋳型に用い、10μMのフォワードプライマーHalo−AaOrco―3−5’(5’-catcgggcgcggatcatggcagaaatcggtactggctttc;配列番号11)1μL、10μMのリバースプライマーHalo−AaOrco―3−3’(5’-gtaggcctttgaattttatttcaactgcaccaacaccatg;配列番号12)1μL及びKOD Plus neoDNAポリメラーゼ(東洋紡製)1μLを用いてPCRを行った。PCR反応は、(1)94℃、2分間、(2)98℃、10秒間、(3)63℃、30秒間、(4)68℃、1.5分間で行い、(2)〜(4)の工程は35サイクル繰り返し行った。得られたPCR産物を、EcoR1及びBamH1で消化されたpFastBacDual(Life Technologies社製)にIn−Fusion HD Cloning Kit(TAKARA社製)を使用して連結した。その後、これを大腸菌へ導入して培養することにより、pFastBacDual−Halo−AaOrcoと名付けたプラスミドを得た。プラスミドpFastBac Dual−Halo−AaOrcoの塩基配列をDNAシーケンサーにより解析したところ、配列番号7で示される塩基配列を含有することが判った。配列番号7で示される塩基配列は配列番号8で示されるアミノ酸配列をコードする。   Plasmid pIEX-4-Halo-AaOrco 0.1 μg was used as a template, 10 μM forward primer Halo-AaOrco-3-5 ′ (5′-catcgggcgcggatcatggcagaaatcggtactggctttc; SEQ ID NO: 11) 1 μL, 10 μM reverse primer Halo-AaOrco-3- PCR was performed using 1 μL of 3 ′ (5′-gtaggcctttgaattttatttcaactgcaccaacaccatg; SEQ ID NO: 12) and 1 μL of KOD Plus neo DNA polymerase (manufactured by Toyobo). The PCR reaction was carried out at (1) 94 ° C for 2 minutes, (2) 98 ° C for 10 seconds, (3) 63 ° C for 30 seconds, (4) 68 ° C for 1.5 minutes, (2) to (4 ) Was repeated 35 cycles. The obtained PCR product was ligated to pFastBacDual (manufactured by Life Technologies) digested with EcoR1 and BamH1 using In-Fusion HD Cloning Kit (manufactured by TAKARA). Thereafter, this was introduced into E. coli and cultured to obtain a plasmid named pFastBacDual-Halo-AaOrco. When the base sequence of the plasmid pFastBac Dual-Halo-AaOrco was analyzed by a DNA sequencer, it was found to contain the base sequence represented by SEQ ID NO: 7. The base sequence represented by SEQ ID NO: 7 encodes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 8.

(ii)シマカ由来の嗅覚受容体(AaOR8)の発現プラスミドの作製
上記方法により調製されたシマカ頭部由来のcDNA1μLを鋳型に用い、10μMのフォワードプライマーAaOR8−5’(5’-tggaattctgcagatcaccatgaacgacctggtgaagtttgagt;配列番号13)1μL、10μMのリバースプライマーAaOR8−3’(5’-gccactgtgctggattcacttctgacttggttcatagatggt;配列番号14)1μL及びKOD Plus neoDNAポリメラーゼ(東洋紡製)1μLを用いてPCRを行った。PCR反応は、(1)94℃、2分間、(2)98℃、10秒間、(3)68℃、1分間で行い、(2)〜(4)の工程は30サイクル繰り返し行った。得られたPCR産物を、EcoRVで消化されたpcDNA3.1(Life Technologies社製)にIn−Fusion HD Cloning Kit(TAKARA社製)を使用して連結した。その後、これを大腸菌へ導入して培養することにより、pcDNA3.1−AaOR8と名付けたプラスミドを得た。プラスミドpcDNA3.1−AaOR8の塩基配列をDNAシーケンサーにより解析したところ、配列番号15で示される塩基配列を含有することが判った。配列番号15で示される塩基配列は配列番号16で示されるアミノ酸配列をコードする。
(Ii) Preparation of an expression plasmid for an olfactory receptor derived from sika (AaOR8) 10 μM of forward primer AaOR8-5 ′ (5′-tggaattctgcagatcaccatgaacgacctggtgaagtttgagt; SEQ ID NO. 13) PCR was performed using 1 μL, 1 μL of 10 μM reverse primer AaOR8-3 ′ (5′-gccactgtgctggattcacttctgacttggttcatagatggt; SEQ ID NO: 14) and 1 μL of KOD Plus neoDNA polymerase (manufactured by Toyobo). The PCR reaction was performed at (1) 94 ° C. for 2 minutes, (2) 98 ° C. for 10 seconds, (3) 68 ° C. for 1 minute, and the steps (2) to (4) were repeated 30 cycles. The obtained PCR product was ligated to pcDNA3.1 (Life Technologies) digested with EcoRV using In-Fusion HD Cloning Kit (TAKARA). Thereafter, this was introduced into E. coli and cultured to obtain a plasmid named pcDNA3.1-AaOR8. When the base sequence of plasmid pcDNA3.1-AaOR8 was analyzed by a DNA sequencer, it was found to contain the base sequence represented by SEQ ID NO: 15. The base sequence represented by SEQ ID NO: 15 encodes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 16.

プラスミドpcDNA3.1−AaOR8 0.1μgを鋳型に用い、10μMのフォワードプライマーHalo−AaOR8−1−5’(5’-cagagcgataacgcgatgaacgacctggtgaagtttg;配列番号17)1μL、10μMのリバースプライマーHalo−AaOR8−1−3’(5’-agcccgaattcgttttcacttctgacttggttcatag;配列番号18)1μL及びKOD Plus neoDNAポリメラーゼ(東洋紡製)1μLを用いてPCRを行った。PCR反応は、(1)94℃、2分間、(2)98℃、10秒間、(3)63℃、30秒間、(4)68℃、1.5分間で行い、(2)〜(4)の工程は35サイクル繰り返し行った。得られたPCR産物を、Sgf1及びPme1で消化されたpFN21A(Bio−Rad社製)にIn−Fusion HD Cloning Kit(TAKARA社製)を使用して連結した。その後、これを大腸菌へ導入して培養することにより、pFN21A−Halo−AaOR8と名付けたプラスミドを得た。プラスミドpFN21A−Halo−AaOR8の塩基配列をDNAシーケンサーにより解析したところ、配列番号19で示される塩基配列を含有することが判った。配列番号19で示される塩基配列は配列番号20で示されるアミノ酸配列をコードする。   10 μM forward primer Halo-AaOR8-1-5 ′ (5′-cagagcgataacgcgatgaacgacctggtgaagtttg; SEQ ID NO: 17) 1 μL, 10 μM reverse primer Halo-AaOR8-1-3 ′ using 0.1 μg of plasmid pcDNA3.1-AaOR8 as a template PCR was performed using 1 μL of 5′-agcccgaattcgttttcacttctgacttggttcatag; SEQ ID NO: 18 and 1 μL of KOD Plus neoDNA polymerase (manufactured by Toyobo). The PCR reaction was carried out at (1) 94 ° C for 2 minutes, (2) 98 ° C for 10 seconds, (3) 63 ° C for 30 seconds, (4) 68 ° C for 1.5 minutes, (2) to (4 ) Was repeated 35 cycles. The obtained PCR product was ligated to pFN21A (Bio-Rad) digested with Sgf1 and Pme1 using an In-Fusion HD Cloning Kit (TAKARA). Subsequently, this was introduced into E. coli and cultured to obtain a plasmid named pFN21A-Halo-AaOR8. When the base sequence of plasmid pFN21A-Halo-AaOR8 was analyzed by a DNA sequencer, it was found to contain the base sequence represented by SEQ ID NO: 19. The base sequence represented by SEQ ID NO: 19 encodes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 20.

プラスミドpFN21A−Halo−AaOR8 0.1μgを鋳型に用い、10μMのフォワードプライマーHalo−AaOR8−2−5’(5’-aaccaagtgaccatggcagaaatcggtactggctttcc;配列番号21)1μL、10μMのリバースプライマーHalo−AaOR8−2−3’(5’-ctgccaattgggatctcacttctgacttggttcatagatg;配列番号22)1μL及びKOD Plus neoDNAポリメラーゼ(東洋紡製)1μLを用いてPCRを行った。PCR反応は、(1)94℃、2分間、(2)98℃、10秒間、(3)63℃、30秒間、(4)68℃、1.5分間で行い、(2)〜(4)の工程は35サイクル繰り返し行った。得られたPCR産物を、Nco1及びBamH1で消化されたpIEX−4(Life Technologies社製)にIn−Fusion HD Cloning Kit(TAKARA社製)を使用して連結した。その後、これを大腸菌へ導入して培養することにより、pIEX−4−Halo−AaOR8と名付けたプラスミドを得た。プラスミドpIEX4−Halo−AaOR8の塩基配列をDNAシーケンサーにより解析したところ、配列番号19で示される塩基配列を含有することが判った。配列番号19で示される塩基配列は配列番号20で示されるアミノ酸配列をコードする。   10 μM forward primer Halo-AaOR8-2-5 ′ (5′-aaccaagtgaccatggcagaaatcggtactggctttcc; SEQ ID NO: 21) 1 μL, 10 μM reverse primer Halo-AaOR8-2-3 ′ using 0.1 μg of plasmid pFN21A-Halo-AaOR8 as a template PCR was performed using 1 μL of 5′-ctgccaattgggatctcacttctgacttggttcatagatg; SEQ ID NO: 22 and 1 μL of KOD Plus neoDNA polymerase (Toyobo). The PCR reaction was carried out at (1) 94 ° C for 2 minutes, (2) 98 ° C for 10 seconds, (3) 63 ° C for 30 seconds, (4) 68 ° C for 1.5 minutes, (2) to (4 ) Was repeated 35 cycles. The obtained PCR product was ligated to pIEX-4 (manufactured by Life Technologies) digested with Nco1 and BamH1 using In-Fusion HD Cloning Kit (manufactured by TAKARA). Thereafter, this was introduced into E. coli and cultured to obtain a plasmid named pIEX-4-Halo-AaOR8. When the base sequence of plasmid pIEX4-Halo-AaOR8 was analyzed by a DNA sequencer, it was found to contain the base sequence represented by SEQ ID NO: 19. The base sequence represented by SEQ ID NO: 19 encodes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 20.

プラスミドpIEX4−Halo−AaOR8 0.1μgを鋳型に用い、10μMのフォワードプライマーHalo−Flag−AaOR8−1−5’(5’-cagagcgataacgcggattacaaggatgacgacgataagatggcagaaatcggtactgg;配列番号23)1μL、10μMのリバースプライマーHalo−Flag−AaOR8−1−3’(5’-ctgccaattgggatctcacttctgacttggttcatagatg;配列番号24)1μL及びKOD Plus neoDNAポリメラーゼ(東洋紡製)1μLを用いてPCRを行った。PCR反応は、(1)94℃、2分間、(2)98℃、10秒間、(3)63℃、30秒間、(4)68℃、1.5分間で行い、(2)〜(4)の工程は35サイクル繰り返し行った。また、プラスミドpIEX4−Halo−AaOR70.1μgを鋳型に用い、10μMのフォワードプライマーinverse−5’(5’-gatcccaattggcagatctc;配列番号25)1μL、10μMのリバースプライマーinverse−3’(5’-cgcgttatcgctctgaaag;配列番号26)1μL及びKOD Plus neoDNAポリメラーゼ(東洋紡製)1μLを用いてPCRを行った。PCR反応は、(1)94℃、2分間、(2)98℃、10秒間、(3)63℃、30秒間、(4)68℃、1.5分間で行い、(2)〜(4)の工程は35サイクル繰り返し行った。得られた2つのPCR産物を、In−Fusion HD Cloning Kit(TAKARA社製)を使用して連結した。その後、これを大腸菌へ導入して培養することにより、pIEX−4−Halo−Flag−AaOR8と名付けたプラスミドを得た。プラスミドpIEX4−Halo−Flag−AaOR8の塩基配列をDNAシーケンサーにより解析したところ、配列番号27で示される塩基配列を含有することが判った。配列番号27で示される塩基配列は配列番号28で示されるアミノ酸配列をコードする。   10 μM forward primer Halo-Flag-AaOR8-1-5 ′ (5′-cagagcgataacgcggattacaaggatgacgacgataagatggcagaaatcggtactgg; SEQ ID NO: 23) PCR was performed using 1 μL of 1-3 ′ (5′-ctgccaattgggatctcacttctgacttggttcatagatg; SEQ ID NO: 24) and 1 μL of KOD Plus neo DNA polymerase (manufactured by Toyobo). The PCR reaction was carried out at (1) 94 ° C for 2 minutes, (2) 98 ° C for 10 seconds, (3) 63 ° C for 30 seconds, (4) 68 ° C for 1.5 minutes, (2) to (4 ) Was repeated 35 cycles. In addition, 10 μM forward primer inverse-5 ′ (5′-gatcccaattggcagatctc; SEQ ID NO: 25) 1 μL, 10 μM reverse primer inverse-3 ′ (5′-cgcgttatcgctctgaaag; sequence using plasmid pIEX4-Halo-AaOR70.1 μg as a template No. 26) PCR was performed using 1 μL and 1 μL of KOD Plus neo DNA polymerase (Toyobo). The PCR reaction was carried out at (1) 94 ° C for 2 minutes, (2) 98 ° C for 10 seconds, (3) 63 ° C for 30 seconds, (4) 68 ° C for 1.5 minutes, (2) to (4 ) Was repeated 35 cycles. The obtained two PCR products were ligated using In-Fusion HD Cloning Kit (manufactured by TAKARA). Thereafter, this was introduced into E. coli and cultured to obtain a plasmid named pIEX-4-Halo-Flag-AaOR8. When the base sequence of plasmid pIEX4-Halo-Flag-AaOR8 was analyzed by a DNA sequencer, it was found to contain the base sequence represented by SEQ ID NO: 27. The base sequence represented by SEQ ID NO: 27 encodes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 28.

プラスミドpIEX−4−Halo―Flag―AaOR8 0.1μgを鋳型に用い、10μMのフォワードプライマーHalo−Flag−AaOR8−2−5’(5’-catcgggcgcggatcatggcagaaatcggtactggctttc;配列番号29)1μL、10μMのリバースプライマーHalo−Flag−AaOR8−2−3’(5’-gtaggcctttgaatttcacttctgacttggttcatagatg;配列番号30)1μL及びKOD Plus neoDNAポリメラーゼ(東洋紡製)1μLを用いてPCRを行った。PCR反応は、(1)94℃、2分間、(2)98℃、10秒間、(3)63℃、30秒間、(4)68℃、1.5分間で行い、(2)〜(4)の工程は35サイクル繰り返し行った。得られたPCR産物を、EcoR1及びBamH1で消化されたpFastBac Dual(Life Technologies社製)にIn−Fusion HD Cloning Kit(TAKARA社製)を使用して連結した。その後、これを大腸菌へ導入して培養することにより、pFastBacDual−Halo−Flag−AaOR8と名付けたプラスミドを得た。プラスミドpFastBac Dual−Halo−Flag−AaOR8の塩基配列をDNAシーケンサーにより解析したところ、配列番号27で示される塩基配列を含有することが判った。配列番号27で示される塩基配列は配列番号28で示されるアミノ酸配列をコードする。   Plasmid pIEX-4-Halo-Flag-AaOR8 0.1 μg was used as a template, 10 μM forward primer Halo-Flag-AaOR8-2-5 ′ (5′-catcgggcgcggatcatggcagaaatcggtactggctttc; SEQ ID NO: 29) 1 μL, 10 μM reverse primer Halo- PCR was performed using 1 μL of Flag-AaOR8-2-3 ′ (5′-gtaggcctttgaatttcacttctgacttggttcatagatg; SEQ ID NO: 30) and 1 μL of KOD Plus neo DNA polymerase (Toyobo). The PCR reaction was carried out at (1) 94 ° C for 2 minutes, (2) 98 ° C for 10 seconds, (3) 63 ° C for 30 seconds, (4) 68 ° C for 1.5 minutes, (2) to (4 ) Was repeated 35 cycles. The obtained PCR product was ligated to pFastBac Dual (Life Technologies) digested with EcoR1 and BamH1 using In-Fusion HD Cloning Kit (TAKARA). Thereafter, this was introduced into E. coli and cultured to obtain a plasmid named pFastBacDual-Halo-Flag-AaOR8. When the base sequence of plasmid pFastBac Dual-Halo-Flag-AaOR8 was analyzed by a DNA sequencer, it was found to contain the base sequence represented by SEQ ID NO: 27. The base sequence represented by SEQ ID NO: 27 encodes the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 28.

(2)バキュロウイルスの作製
Life Technologies社のBac−to−Bac Baculovirus Expression Systemを用いて、以下の通りバキュロウイルスを作製した。DH10Bac(Life Technologies社製)20μLにプラスミド(pFastBac Dual−Halo−AaOrcoまたはpFastBac Dual−Halo−Flag−AaOR8)を0.1 μg加え、氷上で20分、42℃で1分、氷上で2分インキュベートした。それからSOC培地(Life Technologies社製)を200μL加え、37℃で4時間培養した。得られた培養液をLB寒天プレート(50μg/mL Kanamycin、7μg/mL Gentamicin、10μg/mLTetracycline、100μg/mL Bluo−gal、40μg/mL IPTG含有)にて37℃で約48時間培養し、白色コロニーの生成を確認した。その白色コロニーをLB液体培地(50μg/mL Kanamycin、7μg/mL Gentamicin、10μg/mL Tetracycline含有)で培養し、Halo−AaOrcoまたはHalo−Flag−AaOR8のバキュロウイルスDNAを得た。
(2) Production of baculovirus Baculovirus was produced as follows using Bac-to-Bac Baculovirus Expression System of Life Technologies. Add 0.1 μg of plasmid (pFastBac Dual-Halo-AaOrco or pFastBac Dual-Halo-Flag-AaOR8) to 20 μL of DH10Bac (Life Technologies), incubate on ice for 20 minutes, at 42 ° C. for 1 minute, on ice for 2 minutes. did. Then, 200 μL of SOC medium (Life Technologies) was added and cultured at 37 ° C. for 4 hours. The obtained culture broth was cultured at 37 ° C. for about 48 hours on an LB agar plate (containing 50 μg / mL Kanmycin, 7 μg / mL Gentamicin, 10 μg / mL Tetracycline, 100 μg / mL Bluo-gal, 40 μg / mL IPTG), and white colonies Confirmed the generation of. The white colonies were cultured in LB liquid medium (containing 50 μg / mL Kanamicin, 7 μg / mL Gentamicin, 10 μg / mL Tetracline) to obtain Balovirus DNA of Halo-AaOrco or Halo-Flag-AaOR8.

Sf9細胞(Life Technologies社製)を3×105cells/mLで播種し、5%FBSを含むSf−900II培地(Life Technologies社製)中で、27℃にて約24時間培養した。作製したいずれかのバキュロウイルスDNA2.5μgを、250μLのグレース培地(Life Technologies社製)及び5μLのTransIT−Insect Transfection Reagent(Mirus社製)と混合し、15分間保持した。その後、この混合液を上記細胞に添加した。27℃にて7日間培養後、培地を回収し、遠心によりHalo−AaOrcoまたはHalo−Flag−AaOR8のバキュロウイルスを得た。さらに、得られたバキュロウイルスをSf9細胞にトランスフェクションすることにより、バキュロウイルスの増殖を行った。 Sf9 cells (manufactured by Life Technologies) were seeded at 3 × 10 5 cells / mL, and cultured in Sf-900II medium (manufactured by Life Technologies) at 27 ° C. for about 24 hours. Any 2.5 μg of the prepared baculovirus DNA was mixed with 250 μL of Grace's medium (manufactured by Life Technologies) and 5 μL of TransIT-Insect Transfection Reagent (manufactured by Mirus) and held for 15 minutes. Thereafter, this mixed solution was added to the cells. After culturing at 27 ° C. for 7 days, the medium was collected, and Balo virus of Halo-AaOrco or Halo-Flag-AaOR8 was obtained by centrifugation. Furthermore, the baculovirus was propagated by transfecting the obtained baculovirus into Sf9 cells.

(3)AaOrco又はAaOR8を発現させた粗精製膜画分の作製
HEK293FT細胞(Life Technologies社製)を3×10cellsで播種し、10%FBSを含むDMEM培地(ナカライテスク社製)中で、37℃、5%CO条件下にて約24時間培養した。プラスミドpcDNA3.1−AaOrco 3μgと、プラスミドpcDNA3.1−AaOR8 6μgとを、12.5μLのPlus試薬及び31.25μLのリポフェクトアミンLTX(Life Technologies社製)と混合し、30分間保持した。その後、この混合液を上記細胞にトランスフェクションした。トランスフェクション1日後に細胞を回収し、細胞をバッファ(50mM Sodium Phosphate pH 7.0、300 mM NaCl、8% sucrose、10% glycerol、10 mM KCl)で懸濁した。懸濁液を超音波破砕し、遠心(10000g、10分)により上清を回収した。さらに、上清を超遠心(120000 g、45 分)により沈殿を回収し、バッファ(50 mM Sodium Phosphate pH7.0、300 mM NaCl、8 % sucrose)で懸濁した。最後に、スイングローター用チューブにバッファ(50 mM Sodium Phosphate pH7.0、300 mM NaCl、40 % sucrose)、超遠心後の沈殿溶液を順番に加え、超遠心(180000 g、90 分)により粗精製膜画分を回収した。
(3) Preparation of crudely purified membrane fraction expressing AaOrco or AaOR8 HEK293FT cells (manufactured by Life Technologies) were seeded with 3 × 10 6 cells and in DMEM medium (manufactured by Nacalai Tesque) containing 10% FBS. The cells were cultured at 37 ° C. under 5% CO 2 for about 24 hours. 3 μg of plasmid pcDNA3.1-AaOrco and 6 μg of plasmid pcDNA3.1-AaOR8 were mixed with 12.5 μL of Plus reagent and 31.25 μL of lipofectamine LTX (manufactured by Life Technologies) and held for 30 minutes. Thereafter, this mixed solution was transfected into the cells. One day after the transfection, the cells were collected, and the cells were suspended in a buffer (50 mM sodium phosphate pH 7.0, 300 mM NaCl, 8% sucrose, 10% glycerol, 10 mM KCl). The suspension was sonicated and the supernatant was collected by centrifugation (10000 g, 10 minutes). Furthermore, the supernatant was collected by ultracentrifugation (120,000 g, 45 minutes), and suspended in a buffer (50 mM Sodium Phosphate pH 7.0, 300 mM NaCl, 8% sucrose). Finally, buffer (50 mM Sodium Phosphate pH 7.0, 300 mM NaCl, 40% sucrose) and the ultracentrifugation precipitate solution are added to the swing rotor tube in order, and then roughly purified by ultracentrifugation (180000 g, 90 min). The membrane fraction was collected.

(4)AaOrco又はFlag−AaOR8の発現及び精製
Sf9細胞を0.5〜1.0×10cells/mLで播種し、5%FBSを含むSf−900II培地中で、27℃にて約24時間培養した。次に、作製したバキュロウイルス(Halo−AaOrco、Halo−Flag−AaOR8)を別々に、もしくは同時にSf9細胞に多重感染度(MOI)5で添加し、27℃にて約72〜96時間培養し、AaOrcoの単独発現、Flag−AaOR8の単独発現、又は、AaOrco及びFlag−AaOR8を共発現したSf9細胞を得た。培養後、遠心により細胞ペレットを回収し、バッファ(50mM Tris−HCl pH7.5、150 mM NaCl)で懸濁した。
(4) Expression and purification of AaOrco or Flag-AaOR8 Sf9 cells were seeded at 0.5 to 1.0 × 10 6 cells / mL and about 24 at 27 ° C. in Sf-900II medium containing 5% FBS. Incubate for hours. Next, the prepared baculovirus (Halo-AaOrco, Halo-Flag-AaOR8) was added separately or simultaneously to Sf9 cells at a multiple infectivity (MOI) of 5, and cultured at 27 ° C. for about 72 to 96 hours. Sf9 cells were obtained in which AaOrco was expressed alone, Flag-AaOR8 was expressed alone, or AaOrco and Flag-AaOR8 were co-expressed. After culture, the cell pellet was collected by centrifugation and suspended in a buffer (50 mM Tris-HCl pH 7.5, 150 mM NaCl).

可溶化のため、細胞ペレット懸濁液にZwittergent3−16を0.1%(w/v)となるように添加し、超音波破砕後、遠心により上清を回収した。   For solubilization, Zwittergent 3-16 was added to the cell pellet suspension so as to be 0.1% (w / v), and after ultrasonic disruption, the supernatant was collected by centrifugation.

HaloLink Resin(Bio−Rad社製)をバッファ(50 mM Tris−HCl pH7.5、150 mM NaCl、0.03% Zwittergent3−16)で平衡化後、上記の上清をResinに添加し、バッファ(50mM Tris−HCl pH7.5、150 mM NaCl、0.1〜0.01% Zwittergent3−16)で複数回洗浄した。続いて、Haloタグの切断用の酵素Halo−TEV protease(Bio−Rad社製)を加えたバッファ(50mM Tris−HCl pH7.5、150 mM NaCl、0.01% Zwittergent3−16)でResinを約1時間、室温でインキュベートすることにより、アフィニティー精製されたサンプルを回収した。最後に、アフィニティー精製後のサンプルの一部をゲルろ過クロマトグラフィー(カラム:Superose6またはSuperose12(GE社製))に供し、最終精製サンプルとした。   HaloLink Resin (manufactured by Bio-Rad) was equilibrated with a buffer (50 mM Tris-HCl pH 7.5, 150 mM NaCl, 0.03% Zwittergent 3-16), and then the above supernatant was added to Resin. It was washed several times with 50 mM Tris-HCl pH 7.5, 150 mM NaCl, 0.1-0.01% Zwittergent 3-16). Subsequently, Resin was reduced with a buffer (50 mM Tris-HCl pH 7.5, 150 mM NaCl, 0.01% Zwittergent 3-16) to which an enzyme Halo-TEV protease (manufactured by Bio-Rad) for cleaving the Halo tag was added. Affinity-purified samples were collected by incubating for 1 hour at room temperature. Finally, a part of the sample after affinity purification was subjected to gel filtration chromatography (column: Superose 6 or Superose 12 (manufactured by GE)) to obtain a final purified sample.

(5)SDS−PAGE、Western blotting
SDS−PAGEは10%ポリアクリルアミドゲル(ミニプロティアンTGXプレキャストゲル、Bio−rad社製)を用いて、Bio−rad社のマニュアルに従い実施した。SDS−PAGE用のサンプルは、トリスβMEサンプルバッファ(コスモバイオ製)と1:2の割合で混合し、室温でインキュベート後、SDS−PAGEに供した。Westernblottingは、SDS−PAGE実施後のポリアクリルアミドゲルをiBlot(Life Technologies社製)を用いてニトロセルロース膜に転写し、iBind Western System(LifeTechnologies社製)によりブロッキング、1次抗体、2次抗体反応後の洗浄をマニュアルに従い実施した。1次抗体としては、anti−flag M2 (Sigma−Aldrich社製)、またはanti−AgOrco(ガンビエハマダラカORCOに対する抗体、Sigma−Aldrich社のカスタム抗体作製(ポリクローナル))、2次抗体としては、Anti−MouseIgG, HRP−Linked Whole Ab SheepまたはAnti−Rabbit IgG, HRP−Linked Whole Ab Donkey(GE社製)を用いた。
(5) SDS-PAGE, Western blotting
SDS-PAGE was performed using a 10% polyacrylamide gel (mini-PROTEAN TGX precast gel, manufactured by Bio-rad) according to the manual of Bio-rad. The sample for SDS-PAGE was mixed with Tris βME sample buffer (manufactured by Cosmo Bio) at a ratio of 1: 2, incubated at room temperature, and then subjected to SDS-PAGE. Western blotting is the transfer of polyacrylamide gel after SDS-PAGE to a nitrocellulose membrane using iBlot (Life Technologies), blocking with iBind Western System (Life Technologies), primary antibody, secondary antibody reaction Was washed according to the manual. As the primary antibody, anti-flag M2 (manufactured by Sigma-Aldrich), or anti-AgOrco (antibody against Gambier spider ORCO, Sigma-Aldrich custom antibody production (polyclonal)), the secondary antibody includes Anti -Mouse IgG, HRP-Linked Whole Ab Sheep or Anti-Rabbit IgG, HRP-Linked Whole Ab Donkey (manufactured by GE) was used.

AaOrcoとFlag−AaOR8とを共発現した細胞から得られた粗精製膜画分をアフィニティー精製したサンプルについてWesternblottingで確認した結果を図2に示した。AaOrco及びFlag−AaOR8のバンドが確認できたことから、アフィニティー精製が成功したことが確認できた。   FIG. 2 shows the result of confirming the sample obtained by affinity purification of the crude membrane fraction obtained from cells co-expressing AaOrco and Flag-AaOR8 by Western blotting. Since the AaOrco and Flag-AaOR8 bands were confirmed, it was confirmed that the affinity purification was successful.

また、アフィニティー精製後、ゲルろ過クロマトグラフィーした結果(A280の吸光度)を図3のAに示した。Void Volumeに検出されたピークは凝集体由来のものと考えられた。また、凝集体以降に検出された初めのピークについてWesternblottingで確認した結果を図3のBに示した。AaOrco及びFlag−AaOR8のバンドが確認できたことから、このピークはAaOrcoとFlag−AaOR8の複合体由来と考えられた。 Further, the results of gel filtration chromatography after affinity purification (A 280 absorbance) are shown in FIG. The peak detected in Void Volume was considered to be derived from the aggregate. Moreover, the result confirmed by Western blotting about the first peak detected after the aggregate was shown to B of FIG. Since AaOrco and Flag-AaOR8 bands could be confirmed, this peak was considered to be derived from the complex of AaOrco and Flag-AaOR8.

(6)プロテオリポソームの作製
バイオビーズ法によるプロテオリポソームの作製を以下の通り行った。脂質(ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルコリン、コレステロール)をそれぞれクロロホルムに溶解し、5:3:3:1の重量比で混合後、窒素気流及び真空デシケーターによりクロロホルムを除去した。次に、これら脂質をバッファ(15mMHEPES pH7.6、300mM NaCl、200mM sucrose)に溶解し、超音波破砕を行い、凍結融解を繰り返すことにより、リポソームを調製した。さらに、リポソームのポアサイズを均一化するため、100nmのフィルターをセットしたmini−extruder(Avanti Polar Lipids社製)で合計11回処理した。調製したリポソームを0.2% CHAPSで15分間、室温でインキュベート後、アフィニティー精製したタンパク質、もしくはゲルろ過精製したタンパク質を添加した。次に、界面活性剤を除去するため、バイオビーズ(Bio−Rad社製)を添加した。さらに、遠心によりバイオビーズを除いた後、超遠心(100000g、1h)によりプロテオリポソームを回収した。
(6) Production of proteoliposomes Production of proteoliposomes by the biobead method was performed as follows. Lipids (phosphatidylethanolamine, phosphatidylserine, phosphatidylcholine, cholesterol) were each dissolved in chloroform, mixed at a weight ratio of 5: 3: 3: 1, and then the chloroform was removed with a nitrogen stream and a vacuum desiccator. Next, these lipids were dissolved in a buffer (15 mM HEPES pH 7.6, 300 mM NaCl, 200 mM sucrose), subjected to ultrasonic disruption, and freeze-thawing was repeated to prepare liposomes. Furthermore, in order to make the pore size of the liposomes uniform, the treatment was performed 11 times in total with a mini-extruder (manufactured by Avanti Polar Lipids) with a 100 nm filter set. The prepared liposomes were incubated with 0.2% CHAPS for 15 minutes at room temperature, and then affinity purified protein or gel filtration purified protein was added. Next, biobeads (manufactured by Bio-Rad) were added to remove the surfactant. Furthermore, after removing the biobeads by centrifugation, the proteoliposomes were recovered by ultracentrifugation (100,000 g, 1 h).

凍結融解法によるプロテオリポソームの作製を以下の通り行った。脂質(ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルコリン、コレステロール)をそれぞれクロロホルムに溶解し、5:3:3:1の重量比で混合後、窒素気流及び真空デシケーターによりクロロホルムを除去した。次に、脂質をバッファ(15mMHEPES pH7.6、300mM NaCl、200mM sucrose)に溶解後、アフィニティー精製したタンパク質、もしくはゲルろ過精製したタンパク質を添加した。脂質とタンパク質の混合溶液を超音波破砕し、液体窒素で凍結後、25℃に設定した恒温水槽で融解させた。この操作は2回実施した。さらに、超遠心(100000g、1h)によりプロテオリポソームを回収した。   Production of proteoliposomes by freeze-thaw method was performed as follows. Lipids (phosphatidylethanolamine, phosphatidylserine, phosphatidylcholine, cholesterol) were each dissolved in chloroform, mixed at a weight ratio of 5: 3: 3: 1, and then the chloroform was removed with a nitrogen stream and a vacuum desiccator. Next, the lipid was dissolved in a buffer (15 mM HEPES pH 7.6, 300 mM NaCl, 200 mM sucrose), and then affinity purified protein or gel filtration purified protein was added. The mixed solution of lipid and protein was sonicated, frozen with liquid nitrogen, and then thawed in a constant temperature water bath set at 25 ° C. This operation was performed twice. Furthermore, proteoliposomes were recovered by ultracentrifugation (100,000 g, 1 h).

凍結融解及びバイオビーズ法によるプロテオリポソームの作製を以下の通り行った。脂質(ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルコリン、コレステロール)をそれぞれクロロホルムに溶解し、5:3:3:1の重量比で混合後、窒素気流及び真空デシケーターによりクロロホルムを除去した。次に、脂質をバッファ(15mMHEPES pH7.6、300mM NaCl、200mM sucrose)に溶解後、アフィニティー精製したタンパク質、もしくはゲルろ過精製したタンパク質を添加した。脂質とタンパク質の混合溶液を超音波破砕し、液体窒素で凍結後、25℃に設定した恒温水槽で融解させた。この操作は2回実施した。続いて、界面活性剤を除去するため、バイオビーズを添加した。遠心によりバイオビーズを除いた後、超遠心(100000g、1h)によりプロテオリポソームを回収した。   Production of proteoliposomes by freeze-thawing and biobead method was performed as follows. Lipids (phosphatidylethanolamine, phosphatidylserine, phosphatidylcholine, cholesterol) were each dissolved in chloroform, mixed at a weight ratio of 5: 3: 3: 1, and then the chloroform was removed with a nitrogen stream and a vacuum desiccator. Next, the lipid was dissolved in a buffer (15 mM HEPES pH 7.6, 300 mM NaCl, 200 mM sucrose), and then affinity purified protein or gel filtration purified protein was added. The mixed solution of lipid and protein was sonicated, frozen with liquid nitrogen, and then thawed in a constant temperature water bath set at 25 ° C. This operation was performed twice. Subsequently, biobeads were added to remove the surfactant. After removing the biobeads by centrifugation, the proteoliposomes were recovered by ultracentrifugation (100,000 g, 1 h).

上記(5)で得られたアフィニティー精製タンパク質を上記の3つの方法に従って、得られた各種プロテオリポソームについてWesternblottingで確認した。その結果を図4に示した。レーン1、2及び3はそれぞれ、アフィニティー精製したタンパク質、凍結融解法によるプロテオリポソーム、及びバイオビーズ法によるプロテオリポソームの結果を示す。   The affinity purified protein obtained in (5) above was confirmed by Western blotting for the various proteoliposomes obtained in accordance with the above three methods. The results are shown in FIG. Lanes 1, 2 and 3 show the results of affinity purified protein, proteoliposome by freeze-thaw method, and proteoliposome by biobead method, respectively.

(7)密度勾配超遠心法によるプロテオリポソームの組み込み確認
Accudenz濃度が80、35、30 %の溶液(10 mM HEPES pH 7.5、300 mM NaCl)を作製した。次に、プロテオリポソーム及びアフィニティー精製後のタンパク質とAccudenzの80%溶液を等量混合し、スイングローター用チューブに、Accudenz濃度が30、35、40%の順で重層した。さらに、バッファ(25 mM HEPES pH7.5、100mM NaCl、10% glycerol)を重層した後、100000g、4℃で4時間超遠心を行った。超遠心終了後、チューブの上層から溶液を等量ずつ回収し、SDS−PAGE、Westernblottingに供した。回収した溶液1〜10(レーン1〜10)をWestern blottingで確認した結果を図5に示す。プロテオリポソームは遠心チューブの上部(フラクションNo.2〜4)において検出されたことから、OrcoおよびFlag−OR8はリポソームに組み込まれていると考えられた。
(7) Confirmation of incorporation of proteoliposomes by density gradient ultracentrifugation A solution (10 mM HEPES pH 7.5, 300 mM NaCl) with Accudenz concentration of 80, 35, 30% was prepared. Next, the proteoliposome and the protein after affinity purification and an 80% solution of Accudenz were mixed in equal amounts, and the tubes were layered in the order of Accudenz concentrations of 30, 35, and 40% in a swing rotor tube. Furthermore, after layering a buffer (25 mM HEPES pH 7.5, 100 mM NaCl, 10% glycerol), ultracentrifugation was performed at 400000 for 4 hours at 100000 g. After the ultracentrifugation, an equal amount of the solution was collected from the upper layer of the tube and subjected to SDS-PAGE and Western blotting. The result of having confirmed the collect | recovered solutions 1-10 (lanes 1-10) by Western blotting is shown in FIG. Since proteoliposome was detected in the upper part of the centrifuge tube (fraction Nos. 2 to 4), it was considered that Orco and Flag-OR8 were incorporated in the liposome.

II 液滴接触法で形成した脂質二重膜を用いた系
図6のAは、特開2012−81405号公報や特開2015−77559号公報に記載されたような、液滴接触法による従来の液−液型検出装置の模式図を示す。このような液−液型検出装置の脂質二重膜に嗅覚受容体複合体を組み込む場合は、該複合体の匂い分子結合部位は液相(バッファ)に接している。匂い分子が嗅覚受容体複合体に届くためには、液相に届く必要がある。しかしながら、Aに示す従来の液−液型検出装置の場合、オイル(脂質)で液相が覆われているため、気中匂い分子が液相に直接接触できないという問題点がある。一方、図6のBの模式図に示すような、本実施形態のハイドロゲル−液型検出装置は、ハイドロゲルが空気中に曝露しており、匂い分子を吸着できるため、空気中の標的物質の検出が可能となる。図6のCは、従来型と本実施形態の検出装置による匂い分子が溶け込んだ量(吸着量)の経時的変化のガスクロマトグラフィによる計測結果(当業者にとって周知の方法であるため、詳細な計測方法は省略する)を示しており、このグラフからも分かるように、従来の液−液型検出装置に比べて、本実施形態によるハイドロゲル−液型検出装置が空気中の匂い分子の吸着に適している。本計測は1088ppmの気化した1−octen−3−olを十分量(実験時の体積は2L程度だが、常に溶液から揮発して飽和蒸気圧を継続した実験系になっているので濃度の変化はない)、ハイドロゲル250μL(図6のC)、若しくは36μL(図6のD)に曝露し、継時的にハイドロゲルに吸着した量を解析した。
II System Using Lipid Bilayer Membrane Formed by Droplet Contact Method FIG. 6A shows a conventional system using a droplet contact method as described in JP2012-81405A or JP2015-77559A. The schematic diagram of this liquid-liquid type | mold detection apparatus is shown. When the olfactory receptor complex is incorporated into the lipid bilayer membrane of such a liquid-liquid type detection device, the odor molecule binding site of the complex is in contact with the liquid phase (buffer). In order for odor molecules to reach the olfactory receptor complex, they need to reach the liquid phase. However, in the case of the conventional liquid-liquid type detection device shown in A, since the liquid phase is covered with oil (lipid), there is a problem that the air odor molecules cannot directly contact the liquid phase. On the other hand, the hydrogel-liquid type detection device of the present embodiment as shown in the schematic diagram of FIG. 6B is exposed to the air and can adsorb odor molecules. Can be detected. C in FIG. 6 is a gas chromatographic measurement result of the amount of odor molecules dissolved (adsorption amount) by the conventional type and the detection apparatus of the present embodiment (adsorption amount). As shown in this graph, the hydrogel-liquid type detection device according to the present embodiment is more effective in adsorbing odor molecules in the air than the conventional liquid-liquid type detection device. Is suitable. This measurement is a sufficient amount of 1088ppm vaporized 1-octen-3-ol (the volume at the time of the experiment is about 2L, but since it is an experimental system in which the vapor pressure of the solution is constantly evaporated and the saturated vapor pressure is continued, the change in concentration is No), exposed to 250 μL hydrogel (C in FIG. 6), or 36 μL (D in FIG. 6), and analyzed the amount adsorbed on the hydrogel over time.

以下、従来の液滴接触法によって脂質二重膜を形成し、このような従来の液滴接触法による系(液−液型検出装置)において、嗅覚受容体複合体が匂い分子を検出することを確認した。液−液型検出装置は、特開2012−81405号公報や特開2015−77559号公報に記載のものを使用した。   Hereinafter, a lipid bilayer is formed by a conventional droplet contact method, and in such a system (liquid-liquid type detection device) by the conventional droplet contact method, an olfactory receptor complex detects an odor molecule. It was confirmed. The liquid-liquid type | mold detection apparatus used the thing of Unexamined-Japanese-Patent No. 2012-81405 and Unexamined-Japanese-Patent No. 2015-77559.

ダブルウェルチャンバーの作製は、以下のとおりに行った。まず、特開2012−81405号公報の実施例に記載のとおりダブルウェルチャンバー(DWC)を作製した。ただし、75μm厚のアクリルフィルムに直径600μmの貫通孔を1箇所設けたものを作製し、隔壁とした。   The double well chamber was produced as follows. First, a double well chamber (DWC) was produced as described in Examples of JP2012-81405A. However, a 75 μm thick acrylic film provided with one through hole having a diameter of 600 μm was prepared as a partition.

(1)液滴接触法による脂質二重膜へのタンパク質の取り込み
脂質二重膜に組み込むタンパク質としてヘモリシンを用い、上記液−液型検出装置において、脂質二重膜(人工細胞膜)を形成した。ヘモリシンは、リポソームが人工細胞膜に融合すれば、すぐにイオン電流値の変化が検出されるからである。
(1) Incorporation of protein into lipid bilayer membrane by droplet contact method Using hemolysin as a protein incorporated into the lipid bilayer membrane, a lipid bilayer membrane (artificial cell membrane) was formed in the liquid-liquid type detection apparatus. This is because hemolysin detects a change in ionic current value as soon as a liposome is fused to an artificial cell membrane.

特開2015−77559号公報に記載とおりに、ダブルウェルチャンバーを用意し、DOPC:DOPE=3:1のデカン溶液4.2μLずつを各ウェルに滴下した。続いて、双方のウェルにアルファヘモリシンが脂質膜に組み込まれたプロテオリポソーム21μLを滴下した。プロテオリポソームの作成方法は脂質(ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルコリン、コレステロール)をそれぞれクロロホルムに溶解し、5:3:3:1の重量比で混合後、窒素気流及び真空デシケーターによりクロロホルムを除去し、アルファヘモリシン5μMを含むバッファ(5mM HEPES、96mM NaCl、2mM KCl、5mM MgCl2、0.8mM CaCl2)溶液と混合することで調製した。プロテオリポソーム液は20000G、10分の遠心操作によって沈殿として回収し、同上のバッファ組成(アルファヘモリシンは含まない)で懸濁した後に、100 nmのフィルターをセットしたmini−extruder(Avanti Polar Lipids社製)で合計11回処理した。器具にTecella社の微小電流測定アンプであるJETを接続し、ウェル間に60mVの電圧を印加し、サンプリングレート5kHz、フィルター約1kHzの条件下で電流測定を行いながらしばらく静置すると、脂質二分子膜が形成されアルファヘモリシンが再構成されチャネル電流が確認された。   As described in JP-A-2015-77559, a double well chamber was prepared, and 4.2 μL of a decane solution of DOPC: DOPE = 3: 1 was dropped into each well. Subsequently, 21 μL of proteoliposome in which alpha hemolysin was incorporated in the lipid membrane was dropped into both wells. Proteoliposomes were prepared by dissolving lipids (phosphatidylethanolamine, phosphatidylserine, phosphatidylcholine, cholesterol) in chloroform, mixing them in a weight ratio of 5: 3: 3: 1, and then removing the chloroform using a nitrogen stream and vacuum desiccator. This was prepared by mixing with a buffer (5 mM HEPES, 96 mM NaCl, 2 mM KCl, 5 mM MgCl 2, 0.8 mM CaCl 2) solution containing 5 μM alpha hemolysin. The proteoliposome solution was collected as a precipitate by centrifugation at 20000 G for 10 minutes, suspended in the same buffer composition (without alpha hemolysin), and then mini-extruder (Avanti Polar Lipids Co., Ltd.) with a 100 nm filter set. Made a total of 11 times. When JET, a microcurrent measurement amplifier manufactured by Tecella, is connected to the instrument, a voltage of 60 mV is applied between the wells, and the sample is left standing for a while while measuring current under the conditions of a sampling rate of 5 kHz and a filter of about 1 kHz. A membrane was formed and alpha hemolysin was reconstituted to confirm the channel current.

結果を図7に示す。Aは、膜タンパク質が脂質二重膜に取り込まれることを示す模式図であり、Bは膜タンパク質の組み込みによる電流の変化を示し、横軸は時間、縦軸はウェル間の電流をそれぞれ示す。図7は、人工細胞膜にリポソームが融合する過程を直接測定した結果であり、この結果から、人工細胞膜にリポソームが間違いなく融合することが確認できた。また、電流の変化に基づき、組み込みの頻度も定量できると考えられる。   The results are shown in FIG. A is a schematic diagram showing that a membrane protein is taken into a lipid bilayer membrane, B shows a change in current due to incorporation of the membrane protein, the horizontal axis shows time, and the vertical axis shows current between wells. FIG. 7 shows the results of direct measurement of the process of fusion of liposomes to the artificial cell membrane. From this result, it was confirmed that the liposomes were definitely fused to the artificial cell membrane. In addition, the frequency of incorporation can be quantified based on changes in current.

(2)嗅覚受容体複合体が組み込まれた脂質二重膜の標的物質に対する応答性
上記(1)におけるヘモリシンの代わりに、嗅覚受容体複合体が取り込まれたリポソームを用いて上記液−液型検出装置において、嗅覚受容体複合体が組み込まれた脂質二重膜を形成した。
(2) Response of lipid bilayer membrane incorporating olfactory receptor complex to target substance The above liquid-liquid type using a liposome incorporating an olfactory receptor complex instead of hemolysin in (1) above In the detection device, a lipid bilayer membrane in which the olfactory receptor complex was incorporated was formed.

標的物質として1−octen−3−ol、対照物質としてその類似物質である1−octen及び3−Octanoneを用いた。それぞれの物質の1μMの溶液(バッファ:5mM HEPES、96mM NaCl、2mM KCl、5mM MgCl2、0.8mM CaCl2に溶解したもの)を検出装置の双方のウェルに滴下した後、電流の変化を測定した。また、1−octen−3−olと嗅覚受容体複合体との結合を阻害する阻害剤(IR3535、1mM;バッファ5mM HEPES、96mM NaCl、2mM KCl、5mM MgCl2、0.8mM CaCl2に溶解したもの)を滴下した後にも、電流の変化を測定した。   1-octen-3-ol was used as a target substance, and 1-octen and 3-octaneone, which are similar substances, were used as control substances. A 1 μM solution of each substance (buffer: dissolved in 5 mM HEPES, 96 mM NaCl, 2 mM KCl, 5 mM MgCl 2, 0.8 mM CaCl 2) was dropped into both wells of the detector, and the change in current was measured. Inhibitors that inhibit the binding of 1-octen-3-ol and olfactory receptor complex (IR3535, 1 mM; dissolved in buffer 5 mM HEPES, 96 mM NaCl, 2 mM KCl, 5 mM MgCl2, 0.8 mM CaCl2) The change in current was also measured after dripping.

電流変化の結果を図8に示した。図8のAは、1−octen−3−olが滴下された後に、イオン電流値が上昇し、阻害剤が滴下された後、イオン電流値が降下したことを示した。   The result of the current change is shown in FIG. FIG. 8A shows that the ionic current value increased after 1-octen-3-ol was dropped, and the ionic current value dropped after the inhibitor was dropped.

図8のBは、1−octen−3−olと構造が似ている物質に対しては反応がないのに対して、1−octen−3−olに対して高いシグナル強度を示した。   FIG. 8B shows a high signal intensity with respect to 1-octen-3-ol, whereas there is no reaction with a substance similar in structure to 1-octen-3-ol.

これらの結果によって、嗅覚受容体複合体が組み込まれた脂質二重膜が1−octen−3−olに特異的に応答していることが確認された。   Based on these results, it was confirmed that the lipid bilayer membrane in which the olfactory receptor complex was incorporated was specifically responding to 1-octen-3-ol.

(3)タンパク質の精製の有無の影響
未精製(粗精製)又は精製した嗅覚受容体複合体を組み込んだプロテオリポソームを、上記(2)の方法にしたがって液−液型検出装置の脂質二重膜に組み込んだ。未精製(粗精製)又は精製した嗅覚受容体複合体は、「I 嗅覚受容体複合体の作製」の「(3)AaOrco又はAaOR8を発現させた粗精製膜画分の作製」、及び、「(4)AaOrco又はFlag−AaOR8の発現及び精製」に記載の方法にしたがって作製した。未精製(粗精製)又は精製した嗅覚受容体複合体を「I 嗅覚受容体複合体の作製」の「(6)プロテオリポソームの作製」に記載の方法にしたがって、リポソームに組み込んだ(凍結融解及びバイオビーズ法の作製法が混合したデータを用いてた。)。得られたプロテオリポソームを、上記(2)の方法にしたがって液−液型検出装置の脂質二重膜に組み込んだ。上記「(2)嗅覚受容体複合体が組み込まれた脂質二重膜の標的物質に対する応答性」と同様に1−octen−3−olを滴下し、滴下した時にシグナルを検出した割合(シグナル検出頻度)を計測し、タンパク質の精製の有無による装置の検出頻度への影響を検討した(凍結融解及びバイオビーズ法の作製法が混合したデータを用いた。)。
(3) Effect of presence or absence of protein purification Proteoliposome incorporating an unpurified (crudely purified) or purified olfactory receptor complex is converted into a lipid bilayer membrane of a liquid-liquid detection device according to the method of (2) above. Incorporated. The unpurified (crudely purified) or purified olfactory receptor complex is obtained by “(3) Preparation of a crudely purified membrane fraction expressing AaOrco or AaOR8” in “I Preparation of olfactory receptor complex” and “ (4) Expression and purification of AaOrco or Flag-AaOR8 ”. An unpurified (crudely purified) or purified olfactory receptor complex was incorporated into a liposome according to the method described in “(6) Preparation of proteoliposome” in “I Preparation of olfactory receptor complex” (freeze-thaw and The data was mixed with the biobead method.) The obtained proteoliposome was incorporated into the lipid bilayer membrane of the liquid-liquid type detector according to the method (2) above. 1-octen-3-ol was added dropwise in the same manner as in the above “(2) Response of lipid bilayer membrane incorporating olfactory receptor complex to target substance”, and the ratio of signals detected when the solution was dropped (signal detection Frequency) was measured, and the influence of the presence or absence of protein purification on the detection frequency of the apparatus was examined (data obtained by mixing freeze-thaw and biobead method production methods were used).

結果を図9に示した。縦軸は、匂い分子溶液を滴下した時のシグナルを検出する割合を示す。未精製に比べて、精製した嗅覚受容体複合体を用いた場合、より高い検出頻度を示した。   The results are shown in FIG. The vertical axis represents the ratio of detecting a signal when the odor molecule solution is dropped. Compared with unpurified, the purified olfactory receptor complex showed higher detection frequency.

(4)膜タンパク質の調製方法の最適化
(i)嗅覚受容体複合体の発現方法の最適化
嗅覚受容体と嗅覚受容体共受容体とを同じ細胞内において共発現させて複合体を得た場合(共発現による複合体)と、別々の細胞において発現させたタンパク質を混合して複合体を得た場合(混合による複合体)とを用いて、液−液型検出装置の脂質二重膜に組み込み、電気計測に用いて匂い物質(液体の滴下)に対する応答確率(歩留り)比較することによって、嗅覚受容体複合体の発現方法の最適化を図った。
(4) Optimization of membrane protein preparation method (i) Optimization of expression method of olfactory receptor complex An olfactory receptor and an olfactory receptor co-receptor were co-expressed in the same cell to obtain a complex Lipid bilayer of liquid-liquid type detection device using the case (complex by co-expression) and the case of obtaining a complex by mixing proteins expressed in different cells (complex by mixing) In order to optimize the expression method of the olfactory receptor complex, it was used for electrical measurement and compared with the response probability (yield) to odorants (dropping of liquid).

共発現による複合体及び混合による複合体及び該複合体を取り込んだプロテオリポソームの作製方法は、「I 嗅覚受容体複合体の作製」の「(4)AaOrco又はFlag−AaOR8の発現及び精製」、及び「(6)プロテオリポソームの作製」に記載とおりであった(凍結融解及びバイオビーズ法の作製法が混合したデータを用いた。)。   A complex by co-expression and a complex by mixing and a method for producing a proteoliposome incorporating the complex are described in “(4) Expression and purification of AaOrco or Flag-AaOR8” in “I Olfactory receptor complex” And “(6) Production of Proteoliposome” (data obtained by mixing freeze-thaw and biobeads production methods were used).

結果を図10に示す。試行回数は、共発現で13回、混合で7回行っており、それぞれ歩留りが高い順番に計測結果を並べた。図10によれば、混合に比べて共発現で調製したプロテオリポソームを用いたほうがより高い歩留りを示し、より有用であると確認された。
(ii)プロテオリポソームの調製方法の最適化
The results are shown in FIG. The number of trials was 13 times for co-expression and 7 times for mixing, and the measurement results were arranged in descending order of yield. According to FIG. 10, it was confirmed that the use of proteoliposomes prepared by co-expression compared with mixing showed a higher yield and was more useful.
(Ii) Optimization of proteoliposome preparation method

複合体として共発現したものを用い、プロテオリポソームの調製方法の違いによる歩留りの違いに基づき、プロテオリポソームの調製方法の最適化を図った。精製した3種類の複合体(HaloLink Resinによる精製を行い、ゲル濾過カラムによる精製は行っていないサンプルを用いた。)を、(1)凍結融解法、(2)凍結融解法後バイオビーズ法、(3)バイオビーズ法によってプロテオリポソームを調製した。   The co-expressed complex was used, and the proteoliposome preparation method was optimized based on the difference in yield due to the difference in the proteoliposome preparation method. Three types of purified complexes (purified with HaloLink Resin and used with a sample not purified with a gel filtration column) were used for (1) freeze-thaw method, (2) biobead method after freeze-thaw method, (3) Proteoliposomes were prepared by the biobead method.

それぞれ複合体及びプロテオリポソームの作製方法は、「I 嗅覚受容体複合体の作製」の「(4)AaOrco又はFlag−AaOR8の発現及び精製」、及び「(6)プロテオリポソームの作製」に記載とおりであった(凍結融解及びバイオビーズ法の作製法が混合したデータを用いた。)。   The preparation methods of the complex and the proteoliposome are respectively described in “(4) Expression and purification of AaOrco or Flag-AaOR8” and “(6) Preparation of proteoliposome” in “I Preparation of Olfactory Receptor Complex”. (The data obtained by mixing freeze-thaw and bio-bead method was used).

結果を図11に示す。試行回数は、(1)凍結融解法で13回、(2)凍結融解法後バイオビーズ法で4回、(3)バイオビーズ法で3回行っており、それぞれ歩留りが高い順番に計測結果を並べた。図11によれば、凍結融解法で調製したプロテオリポソームを用いたほうがより高い歩留りを示し、より有用であると確認された。   The results are shown in FIG. The number of trials was (1) 13 times by freeze-thaw method, (2) 4 times by biobead method after freeze-thaw method, and (3) 3 times by biobead method. Lined up. According to FIG. 11, it was confirmed that the use of proteoliposomes prepared by the freeze-thaw method showed higher yield and was more useful.

(5)脂質溶液の組成の最適化
液滴接触法によって形成する人工細胞膜を異なる14種類の脂質組成で調製した。それぞれ脂質組成は図12の左側に示している()。これらの14種類の脂質組成を用いて、液−液型検出装置における人工細胞膜を形成し、人工細胞膜に嗅覚受容体を組み込み、匂い物質(液体)を滴下した時の応答確率を解析した。
(5) Optimization of composition of lipid solution Artificial cell membranes formed by the droplet contact method were prepared with 14 different lipid compositions. Each lipid composition is shown on the left side of FIG. Using these 14 lipid compositions, an artificial cell membrane in a liquid-liquid type detection apparatus was formed, an olfactory receptor was incorporated into the artificial cell membrane, and the response probability when an odorant (liquid) was dropped was analyzed.

図12の右側は応答確率の結果を示す。横軸の数値は試行回数8回のうち、シグナルを検出した回数を表している。脂質組成によって、脂質がオイルに混和することなく析出したものがあり、計測データが得られていない(ND:脂質白濁)もある。各種組成を検討した結果、DOPC:DOPE=3:1で作成した脂質溶液が最も適していることが示された。   The right side of FIG. 12 shows the result of the response probability. The numerical value on the horizontal axis represents the number of times a signal was detected out of 8 trials. Depending on the lipid composition, some lipids are deposited without being mixed with oil, and measurement data is not obtained (ND: lipid cloudiness). As a result of examining various compositions, it was shown that a lipid solution prepared with DOPC: DOPE = 3: 1 was most suitable.

(6)嗅覚受容体共受容体Orcoの電気生理学
嗅覚受容体共受容体Orcoは、単独でもVUAA1という物質に応答してイオン電流を発生させる機能を持っている。Orco単独で調製したプロテオリポソームを人工細胞膜に組み込み、VUAA1に対する応答性を評価した。
(6) Electrophysiology of the olfactory receptor co-receptor Orco The olfactory receptor co-receptor Orco alone has a function of generating an ionic current in response to a substance called VUAA1. Proteoliposomes prepared with Orco alone were incorporated into an artificial cell membrane, and the responsiveness to VUAA1 was evaluated.

結果を図13に示す。Aは、嗅覚受容体複合体を示す模式図である。Bは、Orcoを組み込んだ人工細胞膜に対し、VUAA1を滴下し、各種印加電圧(−90〜90mV)を供した時に応答したイオン電流値をプロットした結果である。イオン電流値は電圧に対して正の相関を示すことが示された。   The results are shown in FIG. A is a schematic diagram showing an olfactory receptor complex. B is the result of plotting ionic current values that responded when VUAA1 was dropped and various applied voltages (-90 to 90 mV) were applied to an artificial cell membrane incorporating Orco. It was shown that the ion current value shows a positive correlation with the voltage.

III 脂質溶液とハイドロゲルとの界面で形成した脂質二重膜を用いた系
(1)液−液型、液−ゲル型による脂質二重膜の形成率の検討
本検討において使用したデバイスとして、特開2012−81405号公報や特開2015−77559号公報に記載のダブルウェルチャンバーを用いた。ただし、ダブルウェルチャンバーのウェル同士の間にある隔壁(セパレータ)には、直径600μmの貫通孔を1箇所設けた。
III. System using lipid bilayer membrane formed at the interface between lipid solution and hydrogel (1) Examination of formation rate of lipid bilayer membrane by liquid-liquid type, liquid-gel type As a device used in this study, A double well chamber described in JP 2012-81405 A or JP 2015-77559 A was used. However, one through hole having a diameter of 600 μm was provided in the partition wall (separator) between the wells of the double well chamber.

使用する主な材料は、以下のとおりである。液−液型に関しては、脂質溶液(オイル)として、脂質(DOPC:DOPE=3:1,20mg/mL)/デカンを、水系媒体(水溶液)として、嗅覚受容体複合体が組み込まれたプロテオリポソーム、5mM HEPES(pH 7.6)、96mM NaCl、2mM KCl、5mM MgCl、0.8mM CaClを含むバッファ(以下、場合によって「嗅覚受容体複合体バッファ」、又は「OR8バッファ」という)を使用した。液−ゲル型に関しては、さらにハイドロゲルとして、1%又は0.1%(wt/wt)ultra low melting temperature agarose(溶融温度<50℃、転移温度8〜17℃)ストック(以下、単に「アガロース」又は「ゲル」という)を使用した。 The main materials used are as follows. As for the liquid-liquid type, lipid (DOPC: DOPE = 3: 1, 20 mg / mL) / decane as a lipid solution (oil), and proteoliposome incorporating an olfactory receptor complex as an aqueous medium (aqueous solution) A buffer containing 5 mM HEPES (pH 7.6), 96 mM NaCl, 2 mM KCl, 5 mM MgCl 2 , 0.8 mM CaCl 2 (hereinafter sometimes referred to as “olfactory receptor complex buffer” or “OR8 buffer”) used. Regarding the liquid-gel type, 1% or 0.1% (wt / wt) ultra low melting temperature agarose (melting temperature <50 ° C., transition temperature 8 to 17 ° C.) stock (hereinafter simply referred to as “agarose”). Or “gel”).

(I)両方のウェルに水溶液及びオイルを添加した場合(水溶液・オイル/水溶液/オイル)、
(II)信号電極側(バッファ側、第2の領域)のウェルに水溶液及びオイルを添加し、反対側(ゲル側、第1の領域)のウェルに水溶液のみを添加した場合(水溶液・オイル/水溶液)、
(III)信号電極側(バッファ側、第2の領域)のウェルに水溶液及びオイルを添加し、反対側(ゲル側、第1の領域)のウェルに0.1%ゲルのみを添加した場合(水溶液・オイル/0.1%ゲル)、
(IV)信号電極側(バッファ側、第2の領域)のウェルに水溶液及びオイルを添加し、反対側(ゲル側、第1の領域)のウェルに1%ゲルのみを添加した場合(水溶液・オイル/1%ゲル)、及び
(V)信号電極側(バッファ側、第2の領域)のウェルに水溶液及びオイルを添加し、反対側(ゲル側、第1の領域)のウェルに1%ゲル及びオイルを添加した場合(水溶液・オイル/1%ゲル・オイル)
について、その脂質二重膜の形成率を顕微鏡観察にて評価した。図15のBに示す脂質二重膜の領域の有無で脂質二重膜形成の有無を判断した。
(I) When aqueous solution and oil are added to both wells (aqueous solution / oil / aqueous solution / oil),
(II) When aqueous solution and oil are added to the well on the signal electrode side (buffer side, second region), and only aqueous solution is added to the well on the opposite side (gel side, first region) (aqueous solution / oil / Aqueous solution),
(III) When aqueous solution and oil are added to the well on the signal electrode side (buffer side, second region), and only 0.1% gel is added to the well on the opposite side (gel side, first region) ( Aqueous solution / oil / 0.1% gel),
(IV) When an aqueous solution and oil are added to the well on the signal electrode side (buffer side, second region) and only 1% gel is added to the well on the opposite side (gel side, first region) (aqueous solution / Oil / 1% gel), and (V) aqueous solution and oil are added to the well on the signal electrode side (buffer side, second region), and 1% gel is added to the well on the opposite side (gel side, first region). And oil added (aqueous solution, oil / 1% gel, oil)
The formation rate of the lipid bilayer was evaluated by microscopic observation. The presence or absence of lipid bilayer formation was determined based on the presence or absence of the lipid bilayer region shown in FIG.

結果は図14に示す。(V)ウェルの両側にオイルを入れた場合、脂質二重膜の形成率が高く、(I)に液−液型に比べて、その膜形成率が同等レベルであった。   The results are shown in FIG. (V) When oil was added to both sides of the well, the lipid bilayer membrane formation rate was high, and the membrane formation rate in (I) was comparable to the liquid-liquid type.

(2)本実施形態の検出装置の一例
本実施形態の検出装置(以下、場合によって「デバイス」という)の一例は、ダブルウェルチャンバーを用いて、以下のとおりに形成した。模式図は図15のAに示す。ダブルウェルチャンバーは、特開2012−81405号公報や特開2015−77559号公報に記載のものを使用した。ただし、ダブルウェルチャンバーのウェル同士の間にある隔壁(セパレータ)には、直径600μmの貫通孔を1箇所設けた。
(2) Example of Detection Device of the Present Embodiment An example of the detection device of the present embodiment (hereinafter sometimes referred to as “device”) was formed as follows using a double well chamber. A schematic diagram is shown in FIG. As the double well chamber, those described in JP 2012-81405 A and JP 2015-77559 A were used. However, one through hole having a diameter of 600 μm was provided in the partition wall (separator) between the wells of the double well chamber.

使用する主な材料は、以下のとおりである。ハイドロゲルとして、1%(wt/wt)ultra low melting temperature agarose(溶融温度<50℃、転移温度8〜17℃)ストック(以下、単に「1%アガロース」という)を、脂質溶液(オイル)として、脂質(DOPC:DOPE=3:1,20mg/mL)/デカンを、水系媒体として、嗅覚受容体複合体が組み込まれたプロテオリポソーム(共発現により精製された嗅覚受容体複合体を組み込んだプロテオリポソームを前述のプロトコルのとおり作成し、使用時にはバッファ5mM HEPES、96mM NaCl、2mM KCl、5mM MgCl2、0.8mM CaCl2で100倍希釈して使用した。)、5mM HEPES(pH 7.6)、96mM NaCl、2mM KCl、5mM MgCl、0.8mM CaClを含むバッファ(以下、場合によって「嗅覚受容体複合体バッファ」、又は「OR8バッファ」という)を使用した。 The main materials used are as follows. As a hydrogel, 1% (wt / wt) ultra low melting temperature agarose (melting temperature <50 ° C., transition temperature 8 to 17 ° C.) stock (hereinafter simply referred to as “1% agarose”) as a lipid solution (oil) , Lipids (DOPC: DOPE = 3: 1, 20 mg / mL) / decane as an aqueous medium, proteoliposomes incorporating an olfactory receptor complex (proteosome incorporating an olfactory receptor complex purified by co-expression) Liposomes were prepared according to the protocol described above, and used when diluted 100-fold with buffer 5 mM HEPES, 96 mM NaCl, 2 mM KCl, 5 mM MgCl 2, 0.8 mM CaCl 2), 5 mM HEPES (pH 7.6), 96 mM. NaCl, 2 mM KCl, 5 mM A buffer containing MgCl 2 and 0.8 mM CaCl 2 (hereinafter sometimes referred to as “olfactory receptor complex buffer” or “OR8 buffer”) was used.

作成の手順は以下に示す(番号は、図15のA中の番号に対応する。)
(I)4℃に保管してある1%アガロースを予め98℃に5分以上温めておいた。
(II)上記ゲルを98℃から取り出し、約10分間放冷して室温に戻した。
(III)デバイスに+60mVの印加電圧をかけておいた。
(IV)デバイスの両方のウェルにオイルを4.2μL加えた。
(V)信号電極側(バッファ側、第2の領域)のウェルにOR8バッファを21μL加えた。
(VI)反対側(ゲル側、第1の領域)のウェルに1%アガロースを21μL加えた。
(VII)バッファ側のウェルにOR8バッファを5μL追加した。
(VIII)ゲル側のウェルに1%アガロースを5μL追加した。
(IX)バッファ側のウェルにOR8バッファを5μL追加した。
(X)ゲル側のウェルに1%アガロースを5μL追加した。
(XI)バッファ側のウェルにOR8バッファを4μL追加した(バッファ総体積:35μL)。
(XII)ゲル側のウェルに1%アガロースを5μL追加した。
(XIII)ゲル側のウェルに1%アガロースを4μL追加した(ゲル総体積:40μL)。
(XIV)嗅覚受容体が脂質二重膜に再構成され、ゲルが外気に触れた匂いセンサ素子(検出装置、検出デバイス)が形成された。
The creation procedure is shown below (numbers correspond to the numbers in A of FIG. 15).
(I) 1% agarose stored at 4 ° C. was previously warmed to 98 ° C. for 5 minutes or more.
(II) The gel was removed from 98 ° C., allowed to cool for about 10 minutes, and returned to room temperature.
(III) An applied voltage of +60 mV was applied to the device.
(IV) 4.2 μL of oil was added to both wells of the device.
(V) 21 μL of OR8 buffer was added to the well on the signal electrode side (buffer side, second region).
(VI) 21 μL of 1% agarose was added to the well on the opposite side (gel side, first region).
(VII) 5 μL of OR8 buffer was added to the well on the buffer side.
(VIII) 5 μL of 1% agarose was added to the well on the gel side.
(IX) 5 μL of OR8 buffer was added to the well on the buffer side.
(X) 5 μL of 1% agarose was added to the well on the gel side.
(XI) 4 μL of OR8 buffer was added to the well on the buffer side (total buffer volume: 35 μL).
(XII) 5 μL of 1% agarose was added to the well on the gel side.
(XIII) 4 μL of 1% agarose was added to the gel-side well (total gel volume: 40 μL).
(XIV) The olfactory receptor was reconstituted into a lipid bilayer, and an odor sensor element (detection device, detection device) in which the gel touched the outside air was formed.

得られた脂質二重膜の領域の顕微鏡写真及びその模式図は、図15のBに示す。   A micrograph and a schematic diagram of the region of the obtained lipid bilayer membrane are shown in FIG.

(3)信号ステップの電流値分布
測定方法は以下に示す条件と同様に行い、各測定結果において確認される信号の電流値を横軸、その回数を縦軸にとり、測定結果全体の分布図を得た。
・印加電圧60mV
・サンプリングレート1000〜5000Hz
・ベッセルフィルター(ローパスフィルター)200〜1000Hz
・計測温度:室温
・計測時間 0分〜2時間
(3) Current value distribution of signal step The measurement method is the same as the following conditions. The current value of the signal confirmed in each measurement result is plotted on the horizontal axis and the number of times is plotted on the vertical axis. Obtained.
・ Applied voltage 60mV
・ Sampling rate 1000-5000Hz
・ Bessel filter (low-pass filter) 200-1000Hz
・ Measurement temperature: Room temperature ・ Measurement time 0 minutes to 2 hours

結果は図16に示す。得られた電流値の変化のうち、数百pAの電流値変化も見受けられたが、概ね数〜20pAの範囲内で頻繁に見られることが確認された。類似の系で実験している先行研究の報告では数百pAレベルの電流値の変化は観測されないか、もしくはシグナルとしては処理されないことから、本実施形態の系は想定されるイオンチャネル以外に起因する電流変化を含んでいる可能性を有するが、主たる電流範囲は想定されるシグナルに該当すると考える。   The results are shown in FIG. Among the obtained changes in current value, a change in current value of several hundred pA was also observed, but it was confirmed that the current value was frequently observed in the range of several to 20 pA. In the reports of previous studies conducted in similar systems, changes in the current value of several hundred pA level are not observed or processed as signals. Therefore, the system of this embodiment is caused by other than the assumed ion channel. However, the main current range is considered to correspond to the assumed signal.

(4)オクテノールガスの有無による電流値変化の分布
6.55Mのオクテノール溶液を1μL濾紙に滴下し、デバイスの横約5mm離れた位置に設置した。匂い分子の気体(ガス)に曝露している間に、以下の条件にてイオン電流を測定した:
・印加電圧60mV
・サンプリングレート1000〜5000Hz
・ベッセルフィルター(ローパスフィルター)200〜1000Hz
・計測温度:室温
・計測時間 0分〜2時間
(4) Distribution of current value change depending on presence / absence of octenol gas A 6.55 M octenol solution was dropped on a 1 μL filter paper and placed at a position about 5 mm away from the device. During exposure to the odorous molecule gas, the ion current was measured under the following conditions:
・ Applied voltage 60mV
・ Sampling rate 1000-5000Hz
・ Bessel filter (low-pass filter) 200-1000Hz
・ Measurement temperature: Room temperature ・ Measurement time 0 minutes to 2 hours

対照としてオクテノール無しの場合も測定した。結果は図17に示す。測定結果は、数〜20pA程度の電流値変化が測定され、オクテノール無しの場合、イオンチャネル閉状態が長く、0pA付近を中央として電流値変化が分布しているのに対して、オクテノールガスに曝露した場合は、イオンチャネル開状態が確認され、約15pA付近にもピーク(下向き黒矢印)が出現していた。   As a control, measurement was also performed without octenol. The results are shown in FIG. The measurement result shows that a current value change of about several to 20 pA is measured, and when there is no octenol, the ion channel closed state is long and the current value change is distributed around 0 pA in the center, whereas in the octenol gas When exposed, an open state of the ion channel was confirmed, and a peak (downward black arrow) also appeared in the vicinity of about 15 pA.

(5)嗅覚受容体複合体、標的物質の存在の有無による電流発生への影響
上記(4)に準じた方法にしたがって、嗅覚受容体複合体(OR)の有無、OR無リポソーム若しくはOR有リポソームの有無、オクテノールの有無での信号ステップ検出頻度分布を計測した。結果を図18に示す。表に示すように、嗅覚受容体複合体有及びオクテノール有の場合にのみ頻繁に信号が確認された。
(6)オクテノールとその類似物質との比較
(5) Influence on current generation by presence / absence of olfactory receptor complex and target substance According to the method according to (4) above, presence / absence of olfactory receptor complex (OR), OR-free liposome or OR-containing liposome The signal step detection frequency distribution with and without octenol was measured. The results are shown in FIG. As shown in the table, signals were frequently confirmed only when the olfactory receptor complex was present and octenol was present.
(6) Comparison between octenol and its similar substances

上記(4)に準じた方法にしたがって、標的物質としてオクテノール、対照物質としてオクテノールの類似物質であるゲラニオール、3−オクタノン、3−オクタノールを用いて、信号ステップ検出頻度(検出された信号数を計測した時間で割った値)を計測した。本発明の検出装置による標的物質に対する応答性を検討した。その結果を図19に示す。標的としているオクテノールにのみ特異的に応答していることが分かった。   According to the method according to (4) above, signal step detection frequency (measured number of detected signals) using octenol as target substance and geraniol, 3-octanone, 3-octanol, which are similar to octenol as control substance Value divided by the time taken). The response to the target substance by the detection apparatus of the present invention was examined. The result is shown in FIG. It turned out that it responds specifically only to the target octenol.

(7)検出装置におけるハイドロゲルの収縮及び給水の検討
ハイドロゲルの乾燥による収縮を防止する目的で、ゲル用ウェルに給水溝(ウォーターサーバー)を併設したデバイスを作製して、評価試験をした。すなわち、厚さ4mmのアクリル板上に略円柱状(底面の直径が約3mm)のウェルを穿ち、当該ウェルの上部の周囲に外壁(中間壁)を立てるように、底面がドーナツ形をした柱状の給水溝(外側の直径が約7mm。ウェルと給水溝との間にできた外壁(中間壁)にはスリットが略等間隔で4箇所に設けられ、給水溝はスリットを介してウェルと連通している。)を切削して、モデルデバイスを作製した。図20には、ウェルに40μLの1%アガロースゲルを設置し、アガロースゲルが外壁(中間壁)の4箇所のスリットを介して計70μLの水と接している場合(給水有りの場合)と、同じモデルデバイスに同じアガロースゲルを設置して給水をしない場合(給水無しの場合)とにおける、アガロースゲルの収縮についての比較結果を示す。少なくとも30分間以内では、給水無しの場合(25℃、湿度約20%にて)に0.2mg/分の減少率を呈した。一方、給水有りの場合には0.04mg/分の減少率(水の蒸発による減少率は別途測定の上、その効果を除いて算出した。)となり、乾燥によるゲル収縮が給水によって低減されたことが確認できた。
(7) Hydrogel Shrinkage and Water Supply Examination in Detection Device For the purpose of preventing shrinkage due to drying of the hydrogel, a device having a water supply groove (water server) attached to the gel well was prepared and evaluated. That is, a columnar shape with a bottom having a donut shape so that an outer wall (intermediate wall) stands around the top of the well by drilling a substantially cylindrical well (bottom diameter is about 3 mm) on a 4 mm thick acrylic plate. Water supply groove (outer diameter is about 7 mm. The outer wall (intermediate wall) formed between the well and the water supply groove is provided with slits at four positions at approximately equal intervals, and the water supply groove communicates with the well through the slit. To make a model device. In FIG. 20, when 40 μL of 1% agarose gel is installed in a well and the agarose gel is in contact with a total of 70 μL of water through four slits on the outer wall (intermediate wall) (when water is supplied), The comparison result about the shrinkage | contraction of an agarose gel in the case where the same agarose gel is installed in the same model device and water is not supplied (when water is not supplied) is shown. Within at least 30 minutes, a decrease rate of 0.2 mg / min was exhibited without water supply (at 25 ° C. and humidity of about 20%). On the other hand, in the case of water supply, the rate of decrease was 0.04 mg / min (the rate of decrease due to water evaporation was calculated by removing the effect after separate measurement), and gel shrinkage due to drying was reduced by water supply. I was able to confirm.

給水溝を有するダブルウェルチャンバーは以下のとおりに作製した。厚さ4mmのアクリル板にドリルでダブルウェルチャンバーを穿ち、ダブルウェルチャンバーのウェル同士の間に隔壁を収納するための溝と、ダブルウェルチャンバーの一方のウェルの周囲に給水溝と、を形成した。ダブルウェルチャンバーの直径は4mm、溝の長さは6mm、幅は0.45mm、深さ3mmであった。隔壁には、直径600μmの貫通孔を1箇所設け、隔壁を収納するための溝に隔壁を収納した。各ウェルの底部にスルーホールを形成し、各スルーホール内にAg/AgClペーストを充填して各ウェルの底部に電極を形成し、給水溝を有するダブルウェルチャンバーを作製した。
上記に準じた方法にしたがって、ダブルウェルチャンバーに給水溝を設け、アガロースゲルは7箇所で水と接している系を用いて、給水の有無で脂質二重膜の維持時間に差があるか顕微鏡観察にて評価した結果を図21に示す。給水有無にかかわらず脂質二重膜は顕微鏡観察で確認できる限りではどちらも1時間近く維持していた。給水溝を設けたデバイスでの電気計測による脂質二重膜維持時間の評価結果を図22に示す。評価基準は図22に示したとおりである。給水の有無にかかわらず、印加電圧が上昇するに従い、電気計測上での脂質二重膜の維持時間は減少傾向にある。
以上のように、別の独立した発明の一形態として、脂質二重膜を利用した検出装置に用いられるチャンバー(セル)であって、基板と、当該基板上に穿設されたダブルウェルと、当該ダブルウェルの一方のウェルの上部の周囲に設けられた外壁(中間壁)と、当該外壁の周囲に穿設された給水部(給水溝)と、を備え、当該外壁に連通孔(スリット)が設けられていること、を特徴とする脂質二重膜検出装置用チャンバー、を提供することができた。なお、本段落以外に表れた構成は適宜本形態に流用することができる。
A double well chamber having a water supply groove was prepared as follows. A double well chamber was drilled in a 4 mm thick acrylic plate, and a groove for accommodating a partition wall between wells of the double well chamber and a water supply groove around one well of the double well chamber were formed. . The double well chamber had a diameter of 4 mm, a groove length of 6 mm, a width of 0.45 mm, and a depth of 3 mm. The partition wall was provided with one through hole having a diameter of 600 μm, and the partition wall was stored in a groove for storing the partition wall. A through hole was formed at the bottom of each well, and an Ag / AgCl paste was filled in each through hole to form an electrode at the bottom of each well, thereby producing a double well chamber having a water supply groove.
According to the method according to the above, a double well chamber is provided with a water supply groove, and the agarose gel is in contact with water at 7 locations. The result evaluated by observation is shown in FIG. Regardless of whether water was supplied or not, both lipid bilayers were maintained for nearly 1 hour as long as they could be confirmed by microscopic observation. FIG. 22 shows the evaluation results of the lipid bilayer maintenance time by electrical measurement with a device provided with a water supply groove. The evaluation criteria are as shown in FIG. Regardless of the presence or absence of water supply, as the applied voltage increases, the lipid bilayer maintenance time on electrical measurement tends to decrease.
As described above, as another embodiment of the independent invention, a chamber (cell) used in a detection device using a lipid bilayer, a substrate, a double well drilled on the substrate, An outer wall (intermediate wall) provided around the upper portion of one well of the double well and a water supply portion (water supply groove) drilled around the outer wall, and a communication hole (slit) in the outer wall It was possible to provide a chamber for a lipid bilayer membrane detection device, characterized in that In addition, the structure which appeared except this paragraph can be diverted to this form suitably.

10…第1の領域、11…第2の領域、12…標的物質、13…ハイドロゲル、14…脂質溶液、16…水系媒体、18…自己支持性フィルム、20…脂質二重膜、21…電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... 1st area | region, 11 ... 2nd area | region, 12 ... Target substance, 13 ... Hydrogel, 14 ... Lipid solution, 16 ... Aqueous medium, 18 ... Self-supporting film, 20 ... Lipid bilayer, 21 ... electrode

Claims (13)

気体状の被検試料に含まれる標的物質を検出するための検出装置であって、
被検試料と直接接触するハイドロゲルが配置された第1の領域と、
脂質二重膜と、
前記脂質二重膜を介して前記第1の領域と隣接している第2の領域であって、脂質二重膜形成性の脂質溶液/水系媒体が配置された、第2の領域と、
前記第1の領域と前記第2の領域との間に電圧を印加し、かつ、これらの領域間に流れる電流を測定する測定手段と
を具備し、
前記脂質二重膜が、前記脂質二重膜を貫通する開閉できる透孔を有し、
前記電流は前記透孔を介して流れ、該電流の流れ方が、前記被検試料中に前記標的物質が含まれる場合と含まれない場合とで異なり、
前記透孔が前記脂質二重膜に保持された嗅覚受容体複合体のイオンチャンネルであり、前記嗅覚受容体複合体が標的物質を認識可能な、昆虫の嗅覚受容体と前記昆虫と同種の昆虫の嗅覚受容体共受容体とから形成される嗅覚受容体複合体である、検出装置。
A detection device for detecting a target substance contained in a gaseous test sample,
A first region in which a hydrogel that is in direct contact with the test sample is disposed;
A lipid bilayer;
A second region adjacent to the first region via the lipid bilayer, wherein the lipid bilayer-forming lipid solution / aqueous medium is disposed;
Measuring means for applying a voltage between the first region and the second region and measuring a current flowing between these regions;
The lipid bilayer membrane has a through-hole that can be opened and closed through the lipid bilayer membrane,
The current flows through the through-hole, and the flow of the current differs depending on whether or not the target substance is included in the test sample.
The olfactory receptor complex is an ion channel of the olfactory receptor complex held in the lipid bilayer membrane, and the olfactory receptor complex can recognize a target substance. An olfactory receptor complex formed from an olfactory receptor co-receptor.
前記標的物質がオクテノールである、請求項1に記載の検出装置。   The detection device according to claim 1, wherein the target substance is octenol. 前記ハイドロゲルがアガロースである、請求項1又は2に記載の検出装置。   The detection device according to claim 1, wherein the hydrogel is agarose. 前記脂質溶液が、DOPC:DOPEの重量比が3:1の組成を有する脂質溶液である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の検出装置。   The detection apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the lipid solution is a lipid solution having a composition in which the weight ratio of DOPC: DOPE is 3: 1. 前記嗅覚受容体複合体が標的物質を認識可能な、蚊科昆虫の嗅覚受容体と、前記昆虫と同種の昆虫の嗅覚受容体共受容体とから形成される嗅覚受容体複合体である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の検出装置。   The olfactory receptor complex is an olfactory receptor complex formed from a mosquito insect olfactory receptor capable of recognizing a target substance and an insect olfactory receptor co-receptor of the same kind as the insect. Item 5. The detection device according to any one of Items 1 to 4. 前記嗅覚受容体複合体がネッタイシマカ(Aedes aegypti)の嗅覚受容体OR8と、ネッタイシマカの嗅覚受容体共受容体とから形成される嗅覚受容体複合体である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の検出装置。   The olfactory receptor complex is an olfactory receptor complex formed from an olfactory receptor OR8 of Aedes aegypti and an olfactory receptor co-receptor of Aedes aegypti. The detection device according to 1. 前記検出装置が、ダブルウェルチャンバーを備え、前記第1の領域及び前記第2の領域がそれぞれ前記ダブルウェルチャンバーの各ウェルである、請求項1〜6のいずれか1項に記載の検出装置。   The detection device according to any one of claims 1 to 6, wherein the detection device includes a double well chamber, and the first region and the second region are each well of the double well chamber. 気体状の被検試料中に含まれる標的物質を検出するための検出方法であって、
請求項1〜7のいずれか一項に記載の検出装置を用意する工程と、
前記被検試料を前記検出装置に曝露し、前記検出装置の前記第1の領域と前記第2の領域との間に電圧を印加し、これらの領域間に流れる電流を測定する工程と、
測定された電流の値に基づき、前記被検試料中に前記標的物質が含まれるか否かを判断する工程と
を含む、検出方法。
A detection method for detecting a target substance contained in a gaseous test sample,
Preparing the detection device according to any one of claims 1 to 7,
Exposing the test sample to the detection device, applying a voltage between the first region and the second region of the detection device, and measuring a current flowing between these regions;
And determining whether or not the target substance is contained in the test sample based on the measured current value.
前記標的物質がオクテノールである、請求項8に記載の検出方法。   The detection method according to claim 8, wherein the target substance is octenol. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の検出装置を製造する方法であって、
前記第1の領域と前記第2の領域と前記測定手段とを備えるデバイスを用意する工程と、
前記脂質溶液、前記嗅覚受容体複合体が組み込まれたプロテオリポソームを含む前記水系媒体、及び、前記ハイドロゲルを用意する工程と、
前記ハイドロゲルを加熱溶融し、前記第1の領域に添加し、ゲル化させる工程と、
前記脂質溶液及び前記水系媒体を前記第2の領域に添加し、前記ハイドロゲルとの界面に前記脂質二重膜を形成させる工程と、
を含む、製造方法。
A method for manufacturing the detection device according to any one of claims 1 to 7,
Providing a device comprising the first region, the second region, and the measuring means;
Preparing the lipid solution, the aqueous medium containing proteoliposomes incorporating the olfactory receptor complex, and the hydrogel;
Heating and melting the hydrogel, adding to the first region and gelling;
Adding the lipid solution and the aqueous medium to the second region to form the lipid bilayer at the interface with the hydrogel;
Manufacturing method.
前記ハイドロゲルを用意する工程がさらに、前記脂質二重膜を形成させるため、前記第1の領域にも前記脂質溶液を添加することを含む、請求項10に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 10, wherein the step of preparing the hydrogel further includes adding the lipid solution to the first region in order to form the lipid bilayer membrane. 前記第1の領域に添加された前記脂質溶液を除くことをさらに含む、請求項11に記載の製造方法。   The production method according to claim 11, further comprising removing the lipid solution added to the first region. 前記嗅覚受容体複合体が、前記嗅覚受容体及び前記嗅覚受容体共受容体を共発現させた細胞から精製された嗅覚受容体複合体である、請求項10〜12のいずれか一項に記載の製造方法。
13. The olfactory receptor complex according to claim 10, wherein the olfactory receptor complex is an olfactory receptor complex purified from a cell in which the olfactory receptor and the olfactory receptor co-receptor are coexpressed. Manufacturing method.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019239360A1 (en) * 2018-06-13 2019-12-19 Kralicek Andrew Vladimir Biosensor device and methods
JP2020041947A (en) * 2018-09-12 2020-03-19 株式会社東芝 Chemical sensor and method for detecting target material
JP2021060253A (en) * 2019-10-04 2021-04-15 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所 Measuring instrument and measuring method of target using the same
WO2021176447A1 (en) * 2020-03-02 2021-09-10 Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Ltd. Receptor-based biosensors
JP2021148504A (en) * 2020-03-17 2021-09-27 株式会社東芝 Molecule detection device and molecule detection method
WO2023068192A1 (en) * 2021-10-22 2023-04-27 国立大学法人神戸大学 Artificial biomembrane containing membrane protein

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008537106A (en) * 2005-03-23 2008-09-11 アイシス イノベーション リミテッド Delivery of molecules to the lipid bilayer
US20110059544A1 (en) * 2008-05-07 2011-03-10 Seung-Hun Hong Olfactory receptor-functionalized transistors for highly selective bioelectronic nose and biosensor using the same
JP2012081405A (en) * 2010-10-10 2012-04-26 Kanagawa Acad Of Sci & Technol Method for forming lipid bilayer membrane, and apparatus for the same
JP2012191904A (en) * 2011-03-17 2012-10-11 Tokyo Electron Ltd Chemical substance detection sensor and chemical substance detection method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008537106A (en) * 2005-03-23 2008-09-11 アイシス イノベーション リミテッド Delivery of molecules to the lipid bilayer
US20110059544A1 (en) * 2008-05-07 2011-03-10 Seung-Hun Hong Olfactory receptor-functionalized transistors for highly selective bioelectronic nose and biosensor using the same
JP2012081405A (en) * 2010-10-10 2012-04-26 Kanagawa Acad Of Sci & Technol Method for forming lipid bilayer membrane, and apparatus for the same
JP2012191904A (en) * 2011-03-17 2012-10-11 Tokyo Electron Ltd Chemical substance detection sensor and chemical substance detection method

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NOBUKAWA ET AL.: "AGAROSE GEL-AIR INTERFACE ENABLES DIRECT CHEMICAL VAPOR SENNSING THROUGH ARTIFICIAL LIPID BILAYER SY", 19TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON MINIATURIZED SYSTEMS FOR CHEMISTRY AND LIFE SCIENCES(MICROTAS 2015), JPN7020002666, 2015, pages 1577 - 1579, ISSN: 0004458725 *
三澤宣雄 竹内昌治: "匂いロボット〜ロボットに鼻があったなら〜昆虫の嗅覚をロボットの匂いセンサへ", AROMA RESEARCH, vol. 18, no. 2, JPN7020002667, 28 May 2017 (2017-05-28), JP, pages 10 - 15, ISSN: 0004338843 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019239360A1 (en) * 2018-06-13 2019-12-19 Kralicek Andrew Vladimir Biosensor device and methods
CN112424594A (en) * 2018-06-13 2021-02-26 新西兰植物与食品研究所 Biosensor device and method
US20210255184A1 (en) * 2018-06-13 2021-08-19 The New Zealand Institute For Plant And Food Research Limited Biosensor Device and Methods
JP2021527806A (en) * 2018-06-13 2021-10-14 ザ・ニュージーランド・インスティチュート・フォー・プラント・アンド・フード・リサーチ・リミテッド Biosensor devices and methods
EP3807627A4 (en) * 2018-06-13 2022-11-09 The New Zealand Institute for Plant and Food Research Limited Biosensor device and methods
JP7457224B2 (en) 2018-06-13 2024-03-28 センティアン・バイオ・リミテッド Biosensor devices and methods
JP2020041947A (en) * 2018-09-12 2020-03-19 株式会社東芝 Chemical sensor and method for detecting target material
JP2021060253A (en) * 2019-10-04 2021-04-15 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所 Measuring instrument and measuring method of target using the same
WO2021176447A1 (en) * 2020-03-02 2021-09-10 Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Ltd. Receptor-based biosensors
JP2021148504A (en) * 2020-03-17 2021-09-27 株式会社東芝 Molecule detection device and molecule detection method
JP7242599B2 (en) 2020-03-17 2023-03-20 株式会社東芝 MOLECULAR DETECTION DEVICE AND MOLECULAR DETECTION METHOD
WO2023068192A1 (en) * 2021-10-22 2023-04-27 国立大学法人神戸大学 Artificial biomembrane containing membrane protein

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