JP2024510408A - エポキシ系樹脂に付着した生化学プローブ - Google Patents
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2333/00—Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature
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-
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2800/00—Detection or diagnosis of diseases
- G01N2800/26—Infectious diseases, e.g. generalised sepsis
Abstract
本発明は、生物学的および化学的アッセイを実施するための固体基材を製作するための方法、およびその方法により製作される固体基材を対象とする。
Description
関連出願の相互参照
本出願は、2021年1月17日に出願の米国特許仮出願第63/288,018号および2021年3月4日に出願の米国特許仮出願第63/155,472号の利益を主張するものであり、これらの文献の内容は全体が本明細書に組み込まれる。
本出願は、2021年1月17日に出願の米国特許仮出願第63/288,018号および2021年3月4日に出願の米国特許仮出願第63/155,472号の利益を主張するものであり、これらの文献の内容は全体が本明細書に組み込まれる。
連邦政府の支援による研究または開発に関する宣言
適用外。
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適用外。
適用外。
本発明は、生物学的および化学的アッセイを実施するための固体基材を製作するための方法、およびその方法により製作される固体基材を対象とする。特に、マルチプレックスバイオアッセイで使用するための固体基材を対象とする。
生物学的および化学的分析用のアレイは、官能化エポキシ樹脂などの樹脂材料を含む表面を有する固体基材にプローブ分子を付着させることにより作出されてもよい。アレイを使用することにより、核酸およびタンパク質などの多数の生体分子を非常に少ない試料体積で迅速にスクリーニングすることが可能になる。例えば、バーコード付きマイクロビーズと呼ばれる、識別可能な標識および/またはマーキングを有するマイクロスフェアまたはマイクロビーズとして公知である粒子は、疾患関連標的、毒素関連標的、および遺伝子関連標的などを識別するための並列マルチプレックス分析に使用されている。マイクロビーズは、それらの表面に、1つまたは複数の特定の標的分子に対する親和性および/または相互作用能力を有する1つまたは複数のプローブ分子にコンジュゲートされた樹脂コーティングを有する。各プローブ分子は、一意に識別可能なようにコード化された個別のビーズに付着している。アッセイでは、マイクロビーズを試料と接触させると、試料中の様々な標的分子は、対応するプローブ分子がコンジュゲートされているマイクロビーズに結合する。バーコードにより標的の識別が可能になる。
マイクロビーズアッセイは、現在、生物学的アッセイおよび診断における重要なツールである。マイクロビーズに基づく技術は、高度並列定量マルチパラメーターアッセイを実施するための洗練された汎用性の高い手法である。マイクロビーズに基づく技術は、試料中の核酸およびタンパク質を検出および定量化するための様々な技法の基礎を形成する。
プローブ分子を付着させるコーティング材料としては、エポキシ系樹脂が使用されている。しかしながら、プローブ分子をエポキシ系樹脂の表面に付着させるには、最初に樹脂の表面を官能化しなければならない追加ステップが必要である。米国特許第9,255,922号明細書には、プローブ分子を付着させたエポキシ系樹脂でコーティングされた、マイクロビーズまたはマイクロペレットなどの基材が開示されている。この特許には、エポキシ系樹脂は疎水性であるため、多数の生物学的応用に制限があり、プローブ分子の樹脂への効率的な付着を可能にする前に、エポキシ系樹脂を追加の官能性モノマーで修飾しなければならないことが教示されている。したがって、エポキシ系樹脂が形成された後(またはエポキシ系樹脂の形成中に)、生体分子プローブがエポキシ系樹脂の表面に効率的に付着できるように、エポキシ系樹脂を追加の官能性モノマーと接触させてエポキシ系樹脂を官能化する必要がある。エポキシ樹脂を官能性モノマーと接触させるこの追加のステップには、労力および時間がかかる。
当技術分野では、生体分子プローブを効率的に付着させることができるエポキシ系樹脂でコーティングされた基材を製作するための簡易な方法が必要とされている。本発明者らは、思いもよらぬことであったが、エポキシ系樹脂を最初に追加の官能性モノマーで官能化する必要なく、生体分子プローブを、エポキシ系樹脂でコーティングされた基材に効率的に付着させることができることを発見した。
本発明のこうしたおよび他の特徴ならびに利点は、本開示の残りの部分、特に以下の好ましい実施形態の詳細な記載から明らかになるであろう。以下の好ましい実施形態ではすべて、本発明の原理が例を用いて説明されている。
本出願におけるあらゆる参考文献の引用は、そのような参考文献が本出願に対する先行技術であると解釈されるべきではない。
本発明は、生物学的分析用の基材および生物学的分析用の基材を製作するための方法を対象とする。生物学的分析用の基材は、重合樹脂に直接結合された生体分子プローブを有するエポキシ系樹脂を含む。
生物学的分析用の基材は、
(i)エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を準備すること、および
(ii)生体分子プローブがエポキシ系樹脂に直接結合するように、エポキシ系樹脂と生体分子プローブを接触させること
により調製される。
(i)エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を準備すること、および
(ii)生体分子プローブがエポキシ系樹脂に直接結合するように、エポキシ系樹脂と生体分子プローブを接触させること
により調製される。
本発明は、試料中の分析物の存在をアッセイする方法をも対象とする。この方法は、エポキシ系樹脂に直接結合された生体分子プローブを有するエポキシ系樹脂を含む表面を有する基材と試料を接触させることであって、生体分子プローブが、分析物に特異性をもって結合する、接触させること、を含む。
本発明は、生物学的分析用の基材および生物学的分析用の基材を製作するための方法を対象とする。生物学的分析用の基材は、エポキシ系樹脂に直接結合された生体分子プローブを有するエポキシ系樹脂を含む。
「エポキシ系樹脂に直接結合された生体分子プローブ」および類似の語句は、本明細書で使用される場合、最初にエポキシ系樹脂を、エポキシ系樹脂と共有結合的に反応する別の試薬と接触させることなく、生体分子プローブを樹脂と単に接触させることにより、生体分子プローブを樹脂に付着させることを意味する。生体分子プローブは、エポキシ系樹脂に受動的に付着してもよく、エポキシ系樹脂に共有結合で付着してもよい。
生物学的分析用の基材は、
(i)エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を準備すること、および
(iii)生体分子プローブがエポキシ系樹脂に直接結合するように、エポキシ系樹脂と生体分子プローブを接触させること
により調製される。
(i)エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を準備すること、および
(iii)生体分子プローブがエポキシ系樹脂に直接結合するように、エポキシ系樹脂と生体分子プローブを接触させること
により調製される。
一実施形態では、基材はエポキシ系樹脂である。
一実施形態では、基材は、エポキシ系樹脂でコーティングされた固体支持体である。エポキシ系樹脂をコーティングすることができる例示的な固体支持体材料としては、これらに限定されないが、ガラス、ポリマー、ラテックス、元素金属、金属複合体、合金、ケイ素、炭素、およびそれらのハイブリッドを含む粒子、ビーズ、および表面が挙げられる。
一実施形態では、生体分子プローブをエポキシ系樹脂と接触させる前に、エポキシ系樹脂の部分を重合させる。
好適なエポキシ系樹脂としては、これらに限定されないが、EPON SU-8、EPON 1001F、1002F、1004F、1007F、1009F、2002、および2005(NC、FayettevilleのHexion Specialty Chemicalsから市販されている)が挙げられる。EPON SU-8およびEPON 1002Fが好ましい樹脂である。
SU-8は、光硬化性エポキシ系樹脂である。SU-8は、(クロロメチル)オキシランと4,4-(1-メチルエチリデン)ビスフェノールとのホルムアルデヒドポリマーである(CAS:28906-96-9)。SU-8は、約8個の平均エポキシド基官能価を有するポリマー固体エポキシノボラック樹脂である。SU-8エポキシ樹脂の構造は以下の通りである。
SU-8は、Hexion Specialty Chemicalsから、EPON SU-8という商品名で、SU-8および光酸発生剤を含む溶液として市販されている。
1002Fは、光硬化性エポキシ樹脂(CAS:25036-25-3)である。1002Fは、2,2’-[(1-メチルエチリデン)ビス(4,1-フェニレンオキシメチレン)]ビス(オキシラン)との、フェノール、4,4’-(1-メチルエチリデン)ビス-ポリマーであり、Hexion Specialty Chemicalsから、EPON 1002Fという商品名で、1002Fおよび光酸発生剤を含む溶液として市販されている。
好適な生体分子プローブとしては、これらに限定されないが、脂質、多糖、アミノ酸、ポリペプチド、オリゴペプチド、ペプチド、抗体およびそれらの断片、ポリヌクレオチド(一本鎖および二本鎖のDNAおよびRNAを含む)、より短いオリゴヌクレオチド、アプタマー、レクチン、アビジン、ストレプトアビジン、ビオチン、ならびにポリエチレングリコールが挙げられる。好ましくは、生体分子プローブは、ポリペプチド、オリゴペプチド、ペプチド、ポリヌクレオチド、またはより短いオリゴヌクレオチドである。一実施形態では、生体分子は抗体である。一実施形態では、生体分子プローブは、例えばローダミンなどの合成分子である。例示的な生体分子プローブとしては、SDMA、ADMA、T4、コルチゾール、プロゲステロン、および酵素(例えば、膵リパーゼなどのリパーゼ)が挙げられる。
理論に束縛されるものではないが、生体分子プローブは、生体分子のアミン基、チオール基、またはヒドロキシル基と樹脂のエポキシ基との反応により、エポキシ系樹脂に結合すると考えられる。また、生体分子プローブは、エポキシ系樹脂に受動的に結合してもよい。「受動的に結合する」という語句は、本明細書で使用される場合、ファンデルワールス(Vander Walls)相互作用、疎水性相互作用、親水性相互作用、または水素結合相互作用などの非共有結合相互作用による結合を意味する。
エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材は、これらに限定されないが、単独の薄膜または別の固体表面に接着された薄膜、マイクロビーズ、マイクロ粒子、マイクロペレット、マイクロウェハ、常磁性ビーズ、バーコードなどの識別特徴を含むマイクロ粒子、常磁性マイクロ粒子、バーコードを含む常磁性マイクロ粒子、およびニッケルバーコードを含むビーズであってもよい。
エポキシ系樹脂を生体分子と単に接触させることにより、生体分子プローブをエポキシ樹脂に直接結合させる。
一実施形態では、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を生体分子プローブの溶液に添加して接触混合物を準備することにより、生体分子プローブがエポキシ系樹脂と接触させられる。一実施形態では、生体分子プローブの溶液は水溶液である。一実施形態では、生体分子プローブの溶液は緩衝化水溶液である。一実施形態では、生体分子プローブの溶液は、ジメチルスルホキシド(DMSO)溶液である。
好ましい実施形態では、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材が生体分子プローブの溶液に添加されて接触混合物を準備する前に、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材がDMSOで洗浄される。一実施形態では、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材が、生体分子プローブの溶液と接触させられて接触混合物を準備する直前に、DMSOで洗浄される。思いもよらぬことであったが、エポキシ樹脂が生体分子プローブと接触させられる前にエポキシ系樹脂をDMSOと接触させることにより、エポキシ樹脂に結合する生体分子プローブの個数にばらつきが少なく、生体分子プローブに結合する試料中の分析物の存在を検出するために使用されるシグナルにばらつきが少ない生物学的分析用の基材がもたらされることを発見した。思いもよらぬことであったが、エポキシ樹脂が生体分子プローブと接触させられる前に、エポキシ系樹脂をDMSOと接触させることにより、より良好なシグナルを呈する生物学的分析用の基材がもたらされることを見出した。
この方法では、生体分子プローブをエポキシ系樹脂に直接結合させることにより、有利なことに、(i)生体分子プローブをエポキシ系樹脂に結合させる前にエポキシ樹脂を別の分子と反応させることまたは(ii)重合前に別の分子をエポキシ樹脂に混合することにより、エポキシ系樹脂を官能化しなければならない追加のステップが回避される。この方法は、この追加のステップを回避することにより、有利なことに、より迅速であり、より安価であり、エラーまたはばらつきが潜在的に発生し得るステップが除外される。
生体分子プローブの溶液を使用して、生体分子プローブを、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材と接触させる場合、溶液中の生体分子プローブの濃度は、約0.05mg/mL~約5mg/mL、好ましくは約0.01mg/mL~約3.0mg/mL、より好ましくは約0.15~約2.5mg/mLの範囲であり、例えば、約1.5mg/mLである。
接触混合物中の、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材の濃度は、約5万~約500万個基材/mL、好ましくは約10万~約300万個基材/mLの範囲である。一実施形態では、生体分子プローブはペプチドであり、接触混合物中の、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材の濃度は、約10万~約300万個基材/mLの範囲であり、例えば、約200万個基材/mLである。一実施形態では、生体分子プローブは抗体であり、接触混合物中の、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材の濃度は、約10万~約180万個基材/mLの範囲であり、例えば、約100万個基材/mLである。
生体分子プローブの溶液を、典型的には、生体分子プローブがエポキシ系樹脂に結合するのに十分な時間にわたって、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材と接触させられる。典型的には、生体分子プローブの溶液は、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材と、少なくとも約4時間、好ましくは少なくとも約8時間、より好ましくは少なくとも約10時間接触させられる。一実施形態では、分子プローブは、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材と約4時間~約18時間接触させられる。
接触混合物(つまり、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材および生体分子プローブの溶液)は、生体分子プローブがエポキシ系樹脂に結合するのに十分な温度に維持される。一実施形態では、接触混合物は、約4℃~約65℃、好ましくは約15℃~約30℃、より好ましくは約18℃~27℃の温度に維持される。一実施形態では、接触混合物を撹拌して、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材の表面が生体分子プローブの溶液と十分に接触することを保証する。
一実施形態では、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材および生体分子プローブの溶液を接触させて生体分子プローブをエポキシ系樹脂に結合させた後、生物学的プローブの溶液を除去し、得られた生体分子官能基化基材を、pHが約7.4のリン酸緩衝生理食塩水(PBS)中の約1%ウシ血清アルブミン(BSA)(IA、AnkenyのProliant Biologicalsから市販されている)、約0.05%Tween-20(MO、St. LouisのSigma Aldrichから市販されている)、および0.05%プロクリン950(MO、St. LouisのSigma Aldrichから市販されている)の混合物で洗浄する。好適なPBS溶液は、約1.8mMリン酸二水素ナトリウム(MO、St. LouisのSigma Aldrichから市販されている)、約8.4mMリン酸一水素ナトリウム(MO、St. LouisのSigma Aldrichから市販されている)、および約145mM塩化ナトリウム(OH、SalonのAmrescoから市販されている)を含む。一実施形態では、生体分子官能化基材を、少なくとも約200μLの洗浄溶液で少なくとも3回洗浄する。一実施形態では、生体分子官能化基材を、約200μL~約1,000μLの洗浄溶液で少なくとも3回洗浄する。
好適な緩衝剤としては、これらに限定されないが、リン酸塩、TRIS、HEPES、MES、EPPS、Bis-TRIS、Bis-TRISプロパン、PIPES、ADA、MOPS、MOPSO、ACES、BES、トリシン、TES、Gly-Gly、DIPSO、無機緩衝剤、有機緩衝剤、酢酸系およびクエン酸系緩衝剤が挙げられる。
次いで、得られた洗浄生体分子官能化基材を、アッセイで使用するために、pHが約7.4のPBS中の約1%BSA、約0.05%Tween-20、約0.05%プロクリン950の溶液に添加することができる。
本方法の第1の態様では、生体分子プローブは、抗体、酵素(例えば、ストレプトアビジンおよびアビジン)、または抗体の一部(例えば、Fc断片およびFAB断片)などのタンパク質であり、生体分子プローブの溶液は水溶液である。本方法の第1の態様の一実施形態では、生体分子プローブの溶液は、約100mMの2-(N-モルホリノ)エタンスルホン酸(MES)および約140mMのグアニジン-HClで約pH5.5に緩衝化された水溶液である。本方法の第1の態様の一実施形態では、生体分子プローブの溶液は、約100mMの3-[4-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン-1-イル]プロパン-1-スルホン酸(EPPS)および140mMのグアニジン-HClで約pH8に緩衝化された水溶液である。
本方法の第1の態様の一実施形態では、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を、生体分子プローブの溶液と接触させる前に、約0.05%Tween-20を含むPBS溶液で洗浄する。本方法の第1の態様の一実施形態では、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を、生体分子プローブの溶液と接触させる前に、約0.05%Tween-20を含む少なくとも約200μLのPBS溶液で少なくとも3回洗浄する。本方法の第1の態様の一実施形態では、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を、生体分子プローブの溶液と接触させる前に、約0.05%Tween-20を含む約200μL~約1,000μLのPBS溶液で少なくとも3回洗浄する。
本方法の第1の態様の好ましい実施形態では、次いで、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を、生体分子プローブの溶液と接触させる前に、DMSOでさらに洗浄する。本方法の第1の態様の一実施形態では、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を、少なくとも約200μLの洗浄溶液で少なくとも3回洗浄する。本方法の第1の態様の一実施形態では、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を、生体分子プローブの溶液と接触させる前に、約200μL~約1,000μLのDMSOで少なくとも3回洗浄する。
本方法の第1の態様の一実施形態では、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材および生体分子プローブの溶液を接触させて生体分子プローブをエポキシ系樹脂に付着させた後、生物学的プローブの溶液を除去し、得られた生体分子官能基化基材を、pHが約7.4のPBS中の約1%BSA、約0.05%Tween-20、および約0.05%プロクリン950の混合物で洗浄する。一実施形態では、生体分子官能化基材を、少なくとも約200μLの洗浄溶液で少なくとも3回洗浄する。一実施形態では、生体分子官能化基材を、約200μL~約1,000μLの洗浄溶液で少なくとも3回洗浄する。
次いで、得られた洗浄生体分子官能化基材を、アッセイで使用するために、pHが約7.4のPBS中の約1%BSA、約0.05%Tween-20、約0.05%プロクリン950の溶液に添加することができる。
本方法の第1の態様の一実施形態では、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を、SU-8エポキシ系ネガ型フォトレジスト(CA、Santa Fe SpringsのApplied BioCodeから市販されている)でコーティングされたバーコード付き磁気ビーズなどのバーコード付き磁気ビーズである。
本方法の第2の態様では、生体分子プローブは、システイン残基を有するペプチドであり、生体分子プローブの溶液は、DMSO中の溶液である。本方法の第2の態様の一実施形態では、溶液は、約1%Tween-20を含むDMSOである。本方法の第2の態様の一実施形態では、ペプチド濃度は、約0.2mM~約1mMペプチドの範囲であり、例えば約0.5mMである。
本方法の第2の態様の一実施形態では、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を、生体分子プローブの溶液と接触させる前に、約1%Tween-20を含むDMSO溶液で洗浄する。本方法の第2の態様の一実施形態では、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を、生体分子プローブの溶液と接触させる前に、約1%Tween-20を含む少なくとも約200μLのDMSO溶液で少なくとも3回洗浄する。本方法の第2の態様の一実施形態では、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を、生体分子プローブの溶液と接触させる前に、約1%Tween-20を含む約200μL~約1,000μLのDMSO溶液で少なくとも3回洗浄する。
本方法の第2の態様の一実施形態では、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材および生体分子プローブの溶液を接触させて、生体分子プローブをエポキシ系樹脂に結合させた後、生物学的プローブの溶液を除去し、得られた生体分子官能化基材を、pHが約7.4のPBS中の約1%BSA、約0.05%Tween-20、および約0.05%プロクリン950の混合物で洗浄する。一実施形態では、生体分子官能化基材を、少なくとも約200μLの洗浄溶液で少なくとも3回洗浄する。一実施形態では、生体分子官能化基材を、約200μL~約1,000μLの洗浄溶液で少なくとも3回洗浄する。
次いで、得られた洗浄生体分子官能化基材を、アッセイで使用するために、pHが約7.4のPBS中の約1%BSA、約0.05%Tween-20、約0.05%プロクリン950の溶液に添加することができる。
本方法の第2の態様の一実施形態では、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材は、SU-8エポキシ系ネガ型フォトレジスト(CA、Santa Fe SpringsのApplied BioCodeから市販されている)でコーティングされたバーコード付き磁気ビーズなどのバーコード付き磁気ビーズである。
理論に束縛されるものではないが、本方法の第2の態様は、生体分子プローブのチオール基とエポキシ系樹脂のエポキシド基とを反応させることを含む。このシステイン残基は、ペプチド配列のいずれの場所に存在してもよい。システインは、PEGリンカーなどのリンカーによりペプチドから離間されていてもよい。PEGは、ディスクリートPEG(discreet PEG)を使用することなどにより、規定の長さにすることができる。dPEG(Quanta Biodesign、Plain City、OHから市販されている)は、特に好適なPEGである。PEGリンカーを用いてシステイン残基をタンパク質に連結する方法は当技術分野で公知である。例えば、I.Hamley、PEG-Peptide Conjugates、Biomacromolecules、15巻:1543~59頁、2014年を参照されたい。他のリンカーおよびスペーサーとしては、ベータ-アラニン、4-アミノ酪酸(GABA)、(2-アミノエトキシ)酢酸(AEA)、5-アミノ吉草酸(Ava)、6-アミノヘキサン酸(Ahx)、トリオキサトリデカン-コハク酸(Ttds)、およびペプチドが挙げられる。
一実施形態では、ペプチドは、N末端アセチル化(Ac)またはC末端アミド化によりN末端およびC末端がキャッピングされている。生体分子プローブが抗体である場合、ジチオスレイトール(DTT)、トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)、またはβ-メルカプトエタノール(BME)などの還元試薬を使用して抗体を還元して、エポキシ系樹脂との結合のために抗体のヒンジ領域のチオール基を接近可能にすることにより、チオール基を介して抗体をエポキシ系樹脂に結合させることができる。
一実施形態では、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材は、SU-8樹脂およびトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネートなどの光酸発生剤をγ-ブチロラクトンまたはシクロペンタノンなどの溶媒中に含む溶液、例えば、EPON SU-8(NC、FayettevilleのHexion Specialty Chemicalsから市販されている)で支持体をコーティングすることにより調製する。次いで、支持体を加熱して溶媒を除去し、支持体上に固体エポキシ系樹脂のコーティングを残す。固体エポキシ系樹脂の厚さは、数百ミクロン厚であってもよい。典型的には、固体エポキシ系樹脂の厚さは、約1nm~約3mmの範囲である。次いで任意選択で、固体エポキシ系樹脂の部分をUV光の照射により重合して、重合エポキシ系樹脂を得る。一実施形態では、重合エポキシ系樹脂上にパターンが残るように、UV光を照射する前に固体エポキシ系樹脂の上部にフォトマスクを配置する。一実施形態では、支持体を、固体エポキシ系樹脂から分離する。
一実施形態では、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材は、1002F樹脂およびトリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネートなどの光酸発生剤をγ-ブチロラクトンまたはシクロペンタノンなどの溶媒中に含む溶液、例えば、EPON 1002F(NC、FayettevilleのHexion Specialty Chemicalsから市販されている)で支持体をコーティングすることにより調製する。次いで、支持体を加熱して溶媒を除去し、支持体上に固体エポキシ系樹脂のコーティングを残す。固体エポキシ系樹脂の厚さは、数百ミクロン厚であってもよい。典型的には、固体エポキシ系樹脂の厚さは、約1nm~約3mmの範囲である。次いで任意選択で、固体エポキシ系樹脂の部分をUV光の照射により重合して、重合エポキシ系樹脂を得る。一実施形態では、重合エポキシ系樹脂上にパターンが残るように、UV光を照射する前に固体エポキシ系樹脂の上部にフォトマスクを配置する。一実施形態では、支持体を、固体エポキシ系樹脂から分離する。
一実施形態では、試料は糞便試料である。一実施形態では、アッセイされる分子(つまり、分析物)は、例えば、回虫、鞭虫、鉤虫、条虫、またはイヌ糸状虫、または寄生虫Giardiaなどの腸内寄生虫により生成されるタンパク質であり、生体分子プローブは、タンパク質に対する抗体である。一実施形態では、抗体は、糞便内抗原に特異的である。一実施形態では、生体分子プローブは、回虫由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体、鞭虫由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体、鉤虫由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体、条虫由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体、イヌ糸状虫由来の抗原に特異的に結合する抗体、およびGiardia由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体からなる群から選択される。
鉤虫由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体の例は、米国特許第9,239,326号明細書および第8,895,294号明細書に開示されている。回虫由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体の例は、米国特許第8,097,261号明細書;第9,212,220号明細書;第9,103,823号明細書;第8,105,795号明細書;および第8,895,294号明細書に開示されている。鞭虫由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体の例は、米国特許第8,367,808号明細書および第8,895,294号明細書に開示されている。条虫由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体の例は、米国特許出願公開第2020/0102378号明細書に開示されている。Giardia由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体の例は、H.Stibbs、Monoclonal antibody-based enzyme immunoassay for Giardia lamblia antigen in human stool、J.Clin.Microbiol.、(11巻):2582~2588頁、1989年11月およびH.Stibbsら、Identification of Giardia lamblia-specific antigens in infected human and gerbil feces by western immunoblotting、J.Clin.Microbiol.、(10巻):2340~6頁、1990年10月に開示されている。
一実施形態では、試料は、対象からの血液試料であり、分析物は、感染性病原体により生成されるタンパク質に対する対象の免疫応答により生成される抗体であり、生体分子プローブは、その抗体に特異的に結合することが可能なタンパク質、ポリペプチド、またはオリゴペプチドである。Ehrlichia canis、Ehrlichia chaffeensis、およびEhrlichia ewingiiを含むEhrlichia属の細菌に感染した動物の循環抗体に特異的に結合することが可能なタンパク質、ポリペプチド、またはオリゴペプチドは、米国特許第7,087,372号明細書;第7,407,770号明細書;第7,445,788号明細書;第7449,191号明細書;第7,842,473号明細書;第7,888,054号明細書;第8,980,274号明細書;第7,183,060号明細書;第7,744,872号明細書;第8,409,817号明細書;第9,850,295号明細書;第8,158,751号明細書、および第9,605,032号明細書に開示されている。Anaplasma phagocytophylumおよびAnaplasma platysを含むAnaplasma属の細菌に感染した動物の循環抗体に特異的に結合することが可能なタンパク質、ポリペプチド、またはオリゴペプチドは、米国特許第6,964,855号明細書;第7,439,321号明細書;第8,303,959号明細書;第6,306,402号明細書;第6,204,252号明細書;第8,093,088号明細書、および第9,120,857号明細書に開示されている。Borrelia burgdorferiを含むBorrelia属の細菌に感染した動物の循環抗体に特異的に結合することが可能なタンパク質、ポリペプチド、またはオリゴペプチドは、米国特許第6,719,983号明細書;第6,740,744号明細書;第6,475,492号明細書、および第6,660,274号明細書に開示されている。
一実施形態では、分析物は、ライム病を引き起こすBorrelia burgdorferiにより生成されるタンパク質に対する対象の応答から生じる抗体であり、生体分子プローブは、Borrelia burgdorferiにより生成されるタンパク質またはタンパク質の一部である。
一実施形態では、試料は、対象からの血液試料であり、分析物は代謝産物であり、生体分子プローブは、代謝産物に特異的に結合することが可能な抗体である。
一実施形態では、分析物は、対称性ジメチルアルギニン(SDMA)である。SDMAに特異的に結合する抗体は、米国特許第8,481,690号明細書に開示されている。
一実施形態では、試料は、対象からの血液試料であり、分析物は、感染した対象の血液中に存在する病原体起源の抗原であり、生体分子プローブは、その抗原に対する抗体である。一実施形態では、分析物は、イヌ糸状虫(Dirofilaria immitis)に由来する循環抗原に特異的に結合する抗体である。イヌ糸状虫(Dirofilaria immitis)に由来する循環抗原に特異的に結合する抗体は、米国特許第4,839,275号明細書に開示されている。
一実施形態では、生物学的アッセイ用の基材は、
(i)シリコン/アルミニウムウェハを準備すること、
(ii)シリコン/アルミニウムウェハを、第1の溶媒に溶解した第1のエポキシ系樹脂の第1の溶液でコーティングして、第1のエポキシ系樹脂コーティングでコーティングされたシリコン/アルミニウムウェハを準備すること、
(iii)第1のエポキシ系樹脂コーティングでコーティングされたシリコン/アルミニウムウェハを加熱して、第1の溶媒の少なくとも部分を除去して、第1の固体エポキシ系樹脂コーティングでコーティングされたシリコン/アルミニウムウェハを準備すること、
(iv)第1の固体エポキシ系樹脂コーティング上にニッケルバーコードを堆積させて、第1の固体エポキシ樹脂コーティングおよびニッケルバーコードを有するシリコン/アルミニウムウェハを準備すること、
(v)ニッケルバーコードを、第2の溶媒に溶解した第2のエポキシ系樹脂の第2の溶液でコーティングして、第1のエポキシ系樹脂コーティングおよび第2のエポキシ系樹脂コーティングでコーティングされたシリコン/アルミニウムウェハを準備すること、
(vi)第1の固体エポキシ系樹脂コーティングおよび第2のエポキシ系樹脂コーティングを有するシリコン/アルミニウムウェハを加熱して、第2の溶媒の少なくとも部分を除去して、第1の固体エポキシ系樹脂コーティングおよび第2の固体エポキシ系樹脂コーティングでコーティングされたシリコン/アルミニウムウェハを準備することであり、
ニッケルバーコードは、第1の固体エポキシ系樹脂コーティングと第2の固体エポキシ系樹脂コーティングとの間に存在する、準備すること、
(vii)任意選択で、第1の固体エポキシ系樹脂コーティングおよび第2の固体エポキシ系樹脂コーティングの少なくとも部分を重合させて、第1の固体エポキシ系樹脂、ニッケルバーコード、および第2の固体エポキシ系樹脂コーティングで層化されたシリコン/アルミニウムウェハを準備し、第1の固体エポキシ系樹脂コーティングおよび第2の固体エポキシ系樹脂コーティングの少なくとも部分は重合されていること、
(viii)第1のエポキシ系樹脂コーティング、ニッケルバーコード、および第2のエポキシ系樹脂コーティングでコーティングされたシリコン/アルミニウムウェハからシリコン/アルミニウムウェハを分離して、バーコード付き磁気ビーズを準備すること、
(iv)生体分子がエポキシ系樹脂に直接結合するように、バーコード付き磁気ビーズを生体分子と接触させること
を含む方法により調製される。
(i)シリコン/アルミニウムウェハを準備すること、
(ii)シリコン/アルミニウムウェハを、第1の溶媒に溶解した第1のエポキシ系樹脂の第1の溶液でコーティングして、第1のエポキシ系樹脂コーティングでコーティングされたシリコン/アルミニウムウェハを準備すること、
(iii)第1のエポキシ系樹脂コーティングでコーティングされたシリコン/アルミニウムウェハを加熱して、第1の溶媒の少なくとも部分を除去して、第1の固体エポキシ系樹脂コーティングでコーティングされたシリコン/アルミニウムウェハを準備すること、
(iv)第1の固体エポキシ系樹脂コーティング上にニッケルバーコードを堆積させて、第1の固体エポキシ樹脂コーティングおよびニッケルバーコードを有するシリコン/アルミニウムウェハを準備すること、
(v)ニッケルバーコードを、第2の溶媒に溶解した第2のエポキシ系樹脂の第2の溶液でコーティングして、第1のエポキシ系樹脂コーティングおよび第2のエポキシ系樹脂コーティングでコーティングされたシリコン/アルミニウムウェハを準備すること、
(vi)第1の固体エポキシ系樹脂コーティングおよび第2のエポキシ系樹脂コーティングを有するシリコン/アルミニウムウェハを加熱して、第2の溶媒の少なくとも部分を除去して、第1の固体エポキシ系樹脂コーティングおよび第2の固体エポキシ系樹脂コーティングでコーティングされたシリコン/アルミニウムウェハを準備することであり、
ニッケルバーコードは、第1の固体エポキシ系樹脂コーティングと第2の固体エポキシ系樹脂コーティングとの間に存在する、準備すること、
(vii)任意選択で、第1の固体エポキシ系樹脂コーティングおよび第2の固体エポキシ系樹脂コーティングの少なくとも部分を重合させて、第1の固体エポキシ系樹脂、ニッケルバーコード、および第2の固体エポキシ系樹脂コーティングで層化されたシリコン/アルミニウムウェハを準備し、第1の固体エポキシ系樹脂コーティングおよび第2の固体エポキシ系樹脂コーティングの少なくとも部分は重合されていること、
(viii)第1のエポキシ系樹脂コーティング、ニッケルバーコード、および第2のエポキシ系樹脂コーティングでコーティングされたシリコン/アルミニウムウェハからシリコン/アルミニウムウェハを分離して、バーコード付き磁気ビーズを準備すること、
(iv)生体分子がエポキシ系樹脂に直接結合するように、バーコード付き磁気ビーズを生体分子と接触させること
を含む方法により調製される。
一実施形態では、第1の溶媒に溶解した第1のエポキシ系樹脂の第1の溶液は、第2の溶媒に溶解した第2のエポキシ系樹脂の第2の溶液と同じである。
一実施形態では、シリコン/アルミニウムウェハを水酸化ナトリウムと接触させることにより、シリコン/アルミニウムウェハを、第1の固体エポキシ樹脂、ニッケルバーコード、および第2の固体エポキシ樹脂コーティングから分離する。
本発明は、試料中の分析物の存在をアッセイする方法をも対象とする。この方法は、エポキシ系樹脂に直接結合された生体分子プローブを有するエポキシ系樹脂を含む表面を有する基材と試料を接触させることであって、生体分子プローブが、分析物に特異性をもって結合する、接触させること、を含む。
「分析物に特異性をもって結合する」、「特異的に結合する」、「特異性を有する」、「分析物に特異的な」という語句および類似の語句は、本明細書で使用される場合、当技術分野で認識されている意味、つまり、生体分子プローブが認識し、他の非特異的分子に結合するよりも高い親和性で分析物(または分析物のクラス)に結合することを意味する。例えば、抗原に対して生じ、他の非特異的分子よりも効率的にその抗原に結合する抗体は、その抗原に特異的に結合すると記述することができる。結合特異性は、例えば、酵素結合免疫吸着検定法(ELISA)、ラジオイムノアッセイ(RIA)、またはウェスタンブロットアッセイなどの当技術分野で公知の方法を使用して試験することができる。
一実施形態では、試料は糞便試料である。一実施形態では、分析物は腸内寄生虫により生成されるタンパク質であり、生体分子プローブは腸内寄生虫により生成されるタンパク質に対する抗体である。一実施形態では、腸内寄生虫により生成されるタンパク質に対する抗体は、回虫由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体、鞭虫由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体、鉤虫由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体、条虫由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体、イヌ糸状虫由来の抗原に特異的に結合する抗体、およびGiardia由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体からなる群から選択される。
一実施形態では、試料は、対象からの血液試料であり、分析物は、感染性病原体により生成されるタンパク質に対する対象の免疫応答により生成される抗体であり、生体分子プローブは、その抗体に特異的に結合することが可能なタンパク質、ポリペプチド、またはオリゴペプチドである。
一実施形態では、分析物は、ライム病を引き起こすBorrelia burgdorferiにより生成されるタンパク質に対する対象の応答から生じる抗体であり、生体分子プローブは、Borrelia burgdorferiにより生成されるタンパク質またはタンパク質の一部である。
一実施形態では、試料は、対象からの血液試料であり、分析物は代謝産物であり、生体分子プローブは、代謝産物に特異的に結合することが可能な抗体である。一実施形態では、分析物は、対称性ジメチルアルギニン(SDMA)である。
一実施形態では、試料は、対象からの血液試料であり、分析物は、感染した対象の血液中に存在する病原体起源の抗原であり、生体分子プローブは、その抗原に対する抗体である。一実施形態では、分析物は、イヌ糸状虫(Dirofilaria immitis)に由来する循環抗原に特異的に結合する抗体である。
本発明は、本発明の幾つかの態様を説明することが意図されている実施例に開示されている特定の実施形態により範囲が限定されるものではなく、機能的に等価なあらゆる実施形態は本発明の範囲内にある。実際、当業者であれば、本明細書に図示および記載されているものに加えて、本発明に種々の改変があることは明らかであろう。またそのような改変は、添付の特許請求の範囲内に含まれることが意図されている。当業者の知識の範囲内であると考えられる現在公知であるかまたは後に開発されるすべての均等物の置換を含む本発明のそのような変形型、および配合の変更または実験設計の軽微な変更は、本明細書に組み込まれる本発明の範囲内に入るとみなされるべきである。
生体分子プローブとバーコード付き磁気ビーズとの受動的カップリング
バーコード付き磁気ビーズ(BMB)は、エポキシ系ネガ型フォトレジストであるSU-8(CA、Santa Fe SpringsのApplied BioCode Corp.から市販されている)から製造される。モノクローナル抗体またはタンパク質などの生体分子プローブとBMBとのカップリングは、以下の手順に従ってBMB表面に生体分子プローブを吸収させることにより達成した。
バーコード付き磁気ビーズ(BMB)は、エポキシ系ネガ型フォトレジストであるSU-8(CA、Santa Fe SpringsのApplied BioCode Corp.から市販されている)から製造される。モノクローナル抗体またはタンパク質などの生体分子プローブとBMBとのカップリングは、以下の手順に従ってBMB表面に生体分子プローブを吸収させることにより達成した。
最終濃度が約0.15~2.5mg/mL抗体(典型的には、約1.5mg/mL)のモノクローナル抗体の溶液を、約100mM MES(MO、St. LouisのSigma Aldrichから市販されている)および約140mMグアニジン-HCl(MO、St. LouisのSigma Aldrichから市販されている)を含むpHが約5.5の水性緩衝液で、または約100mM EPPS(MO、St. LouisのSigma Aldrichから市販されている)および約140mMグアニジン-HClを含むpHが約8の水性緩衝液で調製して、抗体コーティング溶液を得た。
十分な量のBMBを、BMB洗浄緩衝液(約1.8mMリン酸二水素ナトリウム(MO、St. LouisのSigma Aldrichから市販されている)、約8.4mMリン酸一水素ナトリウム(MO、St. LouisのSigma Aldrichから市販されている)、約145mM塩化ナトリウム(OH、SalonのAmresco LLCから市販されている)、および約0.05%Tween-20(MO、St. LouisのSigma Aldrichから市販されている)、約pH7.4)に懸濁して、約10万~180万個BMB/mL(典型的には、抗体の場合は約100万個/mL)の最終濃度を得た。BMBをBMB洗浄緩衝液で3回洗浄した。すべてのBMB洗浄(このステップおよびその後のステップの)は以下のように進めた。
まず、BMBを含むチューブを磁気スタンドに置き、1~10分間にわたってBMBが磁石に接着することを可能にする。次いで、上清を注意深く吸引除去してから、BMBの元の懸濁物体積(約200μL~約1,000μL)とほぼ等しい体積の洗浄緩衝液にBMBを再懸濁する。こうしたステップを合計3回繰り返して、BMBペレットを得る。
BMBを洗浄緩衝液で洗浄した後、元の懸濁物体積とほぼ等しい体積のDMSO(MO、St. LouisのSigma Aldrichから市販されている)でBMBを3回洗浄して、DMSOで洗浄されたBMBのペレットを得た。
コーティング反応:DMSO洗浄後、抗体コーティング溶液(最終濃度が約1.5mg/mL)を、DMSOで洗浄されたBMB(最終濃度が約100万個BMB/mL)と直ちに一緒にし、混合しながら室温(18~27℃)で4~18時間インキュベートした。インキュベーションが完了した後、抗体カップリングBMBを、アッセイ緩衝液(約1.8mMリン酸二水素ナトリウム(MO、St. LouisのSigma Aldrichから市販されている)、約8.4mMリン酸一水素ナトリウム(MO、St. LouisのSigma Aldrichから市販されている)、および約145mM塩化ナトリウム(OH、SalonのAmresco LLCから市販されている)中の、約1%BSA(IA、AnkenyのProliant biologicalsから市販されている)、約0.05%Tween-20(MO、St. LouisのSigma Aldrichから市販されている)、および約0.05%プロクリン950(MO、St. LouisのSigma Aldrichから市販されている)、約pH7.4)で3回洗浄した。
次いで、抗体カップリングBMBを、アッセイで使用するための所望の最終濃度でアッセイ緩衝液に懸濁する。
チオール基を介した生体分子プローブとバーコード付き磁気ビーズとのカップリング
チオール基を含むモノクローナル抗体またはタンパク質などの生体分子プローブと、エポキシ系樹脂でコーティングされたバーコード付き磁気ビーズ(BMB)とのカップリングは、以下の手順に従って生体分子プローブをBMB表面に吸収させることにより達成される。
チオール基を含むモノクローナル抗体またはタンパク質などの生体分子プローブと、エポキシ系樹脂でコーティングされたバーコード付き磁気ビーズ(BMB)とのカップリングは、以下の手順に従って生体分子プローブをBMB表面に吸収させることにより達成される。
約1%Tween-20(MO、St. LouisのSigma Aldrichから市販されている)を含むDMSO(MO、St. LouisのSigma Aldrichから市販されている)中の最終ペプチド濃度が約0.02~約1mM(典型的には、約0.1mM)のペプチド溶液を調製して、ペプチドコーティング溶液を得た。この実施例に使用したペプチドは、アセチル化-Cys(dPEG12)[ペプチド]-アミドであり、このペプチドは25個アミノ酸残基のオリゴペプチドであり、dPEG12はディスクリートPEG12である。アセチル化-Cys(dPEG12)[ペプチド]-アミドは、MA、GardnerのNew England Peptideから特注合成物として提供された。
本方法での使用に好適なBMBは、エポキシ系ネガ型フォトレジストであるSU-8(CA、Santa Fe SpringsのApplied BioCode Corp.から市販されている)から製造されたBMBである。
約10万~300万個BMB/mL(典型的には、約200万個/mL)の最終濃度を下に記載のコーティング反応に提供するのに十分な量のBMBを、約200μL~約1,000μLの体積のBMB洗浄緩衝液(DMSO中約1%Tween-20)に懸濁した。BMBを、下に記載のようにDMSO中約1%Tween-20で3回洗浄した。すべてのBMB洗浄(このステップおよびその後のステップの)は以下のように進めた。
まず、BMBを含むチューブを磁気スタンドに置き、1~10分間にわたってBMBが磁石に接着することを可能にした。上清を注意深く吸引除去してから、BMBの元の懸濁物体積とほぼ等しい体積の洗浄緩衝液にBMBを再懸濁した。こうしたステップを合計3回繰り返して、BMBペレットを得た。
BMBを洗浄緩衝液で洗浄したら直ぐに、洗浄BMBをペプチドコーティング溶液と一緒にし、混合しながら室温(18~27℃)で約4時間インキュベートした。4時間のインキュベーション後、ペプチドカップリングBMBを、一定体積のアッセイ緩衝液(約1.8mMリン酸二水素ナトリウム、約8.4mMリン酸一水素ナトリウム、および約145mM塩化ナトリウム中の約1%BSA、約0.05%Tween-20、および約0.05%プロクリン950、約pH7.4)で3回洗浄した。
次いで、抗体カップリングBMBを、アッセイで使用するための所望の最終濃度でアッセイ緩衝液に懸濁する。
還元ジスルフィド連結システインから生成されるチオール基を介した生体分子プローブとバーコード付き磁気ビーズとのカップリング
モノクローナル抗体などの巨大分子は、モノクローナル抗体を、ジチオスレイトール(DTT)、トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)、または2-メルカプトエタノール(BME)などの還元試薬と反応させて、ジスルフィド連結システイン側鎖がBMBの表面への結合に接近可能になるようにジスルフィド連結システイン側鎖を還元することにより、チオール基を介してカップリングすることができる。
モノクローナル抗体などの巨大分子は、モノクローナル抗体を、ジチオスレイトール(DTT)、トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)、または2-メルカプトエタノール(BME)などの還元試薬と反応させて、ジスルフィド連結システイン側鎖がBMBの表面への結合に接近可能になるようにジスルフィド連結システイン側鎖を還元することにより、チオール基を介してカップリングすることができる。
還元抗体をBMBのエポキシ基に共有結合でカップリングするために、抗体を還元緩衝液(50mMリン酸ナトリウム(MO、St. LouisのSigma Aldrichから市販されている)、75mM塩化ナトリウム(OH、SalonのAmresco LLCから市販されている)、2mM EDTA(MO、St. LouisのSigma Aldrichから市販されている)、および5mM DTT(MA、WalthamのThermo Fisher Scientificから市販されている)、約pH約7.4)で約5mg/mLの濃度に希釈することにより、還元抗体コーティング溶液を調製した。得られた溶液を18~27℃で約0.5時間インキュベートした。
還元後、還元抗体を、50mMリン酸ナトリウム(MO、St. LouisのSigma Aldrichから市販されている)、75mM塩化ナトリウム(OH、SalonのAmrescoから市販されている)、および2mM EDTA(MO、St. LouisのSigma Aldrichから市販されている)を含むpHが約7.4の溶液へと、G25 Zebaスピン脱塩カラム(MA、WalthamのThermo Fisher Scientificから市販されている)を製造業者の説明書に従って使用して交換した。抗体溶液を約0.5mg/mLの濃度に調整し、得られた溶液を、DMSOで洗浄されたBMBに直ちに添加した。
DMSOで洗浄されたBMBを、まず、約10~180万個BMB/mL(典型的には、抗体の場合は約100万個/mL)の最終濃度を下に記載のコーティング反応に提供するのに十分な量のBMBを、約200μL~約1,000μLの体積の洗浄緩衝液(約1.8mMリン酸二水素ナトリウム、約8.4mMリン酸一水素ナトリウム、約145nMナトリウム、および約0.05%Tween-20、約pH7.4)に懸濁することにより調製した。BMBを、下に記載のように洗浄緩衝液で3回洗浄した。
すべてのBMB洗浄(このステップおよびその後のステップ)は以下の通りに進めた:まず、BMBを含むチューブを磁気スタンドに置き、1~10分間にわたってBMBが磁石に接着することを可能にする。次いで、上清を注意深く吸引除去してから、BMBの懸濁に使用した元の体積とほぼ等しい体積の洗浄緩衝液にBMBを再懸濁する。こうしたステップを3回繰り返して、BMBペレットを得る。
BMBを洗浄緩衝液で洗浄した後、元の懸濁物体積とほぼ等しい体積のDMSO(MO、St. LouisのSigma Aldrichから市販されている)でBMBを3回洗浄して、DMSOで洗浄されたBMBのペレットを得た。次いで、BMBを元の懸濁物体積とほぼ等しい体積のDMSOに懸濁し、混合しながら18~27℃で約4時間インキュベートした。インキュベーション後、BMBを含むチューブを磁気スタンドに置き、1~10分間にわたってBMBが磁石に接着することを可能にした。次いで、上清を注意深く吸引除去して、DMSOで洗浄されたBMBペレットを得た。
本方法での使用に好適なBMBは、エポキシ系ネガ型フォトレジストであるSU-8(CA、Santa Fe SpringsのApplied BioCode Corp.から市販されている)から製造されたBMBである。
DMSO洗浄後、抗体コーティング溶液(最終濃度が約0.5mg/mL)を、DMSOで洗浄されたBMB(最終濃度が約100万個BMB/mL)と直ちに一緒にし、混合しながら室温(18~27℃)で約18時間インキュベートした。
インキュベーションが完了した後、BMBを含むチューブを磁気スタンドに置き、1~10分間にわたってBMBが磁石に接着することを可能にした。次いで、上清を注意深く吸引除去し、BMBを、元の懸濁物体積とほぼ等しい体積の洗浄緩衝液(約1.8mMリン酸二水素ナトリウム、約8.4mMリン酸一水素ナトリウム、約145mM塩化ナトリウム、および約0.05%Tween-、約pH7.4)に再懸濁し、得られた溶液を18~27℃で約15分間インキュベートした。
インキュベーションが完了した後、BMBを含むチューブを磁気スタンドに置き、1~10分間にわたってBMBが磁石に接着することを可能にした。次いで、上清を注意深く吸引除去し、BMBを、元の懸濁物体積とほぼ等しい体積のアッセイ緩衝液に再懸濁した。アッセイ緩衝液:pHが7.4の約1.8mMリン酸二水素ナトリウム、約8.4mMリン酸一水素ナトリウム、および約145nM塩化ナトリウム中の、約1%BSA、約0.05%Tween-20、および約0.05%プロクリン950。得られた懸濁物を、混合しながら18~27℃で約30分間インキュベートした。次いで、抗体カップリングBMBを、元の懸濁物体積とほぼ等しい体積のアッセイ緩衝液で3回洗浄した。
次いで、抗体カップリングBMBを、アッセイで使用するための最終所望濃度でアッセイ緩衝液に懸濁した。
ローダミンとバーコード付き磁気ビーズとのカップリング:
物質:
物質:
BMBのDMSO洗浄:
磁気ラック上の1mL遠心分離チューブに、保管緩衝液に懸濁した0.5mLのBMBを添加して、100,000個BMB/mLの濃度を得た。
磁気ラック上の1mL遠心分離チューブに、保管緩衝液に懸濁した0.5mLのBMBを添加して、100,000個BMB/mLの濃度を得た。
本方法での使用に好適なBMBは、エポキシ系ネガ型フォトレジストであるSU-8(CA、Santa Fe SpringsのApplied BioCode Corp.から市販されている)から製造されたBMBである。BMBを、塩化ナトリウム(0.8%)、塩化カリウム(0.02%)、リン酸水素二ナトリウム(0.144%)、リン酸二水素カリウム(0.024%)、Tween-20(0.05%)、およびプロクリン-950(0.1%)を含む保管緩衝液中に準備する。
液体をピペットで遠心分離チューブの各々から除去し、次いで約0.5mLのDMSO(MO、St. LouisのSigma Aldrichから市販されている)を各チューブに添加した。チューブを10秒間激しくボルテックスし、磁気ラックに戻し、1分間静置し、DMSOをピペットで除去した。この洗浄手順をさらに2回繰り返した。次いで、約0.5mLのDMSOを各チューブに添加し、チューブを激しくボルテックスし、室温で4時間ミキサー上に置いておいた。
ローダミン-リサミンによるコーティング:
4時間混合した後、チューブを取り出して磁石スタンドに置き、1分間静置し、DMSOをピペットで除去し、約0.5mLの約150mM EPPS緩衝液、約pH9.0をチューブに添加した。次いで、EPPS緩衝液中にBMBを含むチューブを10秒間激しくボルテックスし、磁石スタンドに戻し、EPPS緩衝液をピペットで除去した。この洗浄手順をさらに2回繰り返した。洗浄が完了した後、約0.5mLのEPPS緩衝液を各チューブに添加し、チューブをボルテックスした。次いで、約10.0μMローダミン-リサミン(DMSO中0.3mg/mL溶液9μL)またはスルホ-ローダミン(対照、DMSO中2.8mg/mL溶液1.2μL)をEPPS緩衝液中のエポキシ系BMBに添加した。BMBの懸濁物を、室温で約22時間にわたって逆さまに回転させ、光から保護した。この時間の後、コーティングされたBMBを磁気スタンドに置き、溶媒をピペットで除去した。コーティングされたBMBを、約1.8mMリン酸二水素ナトリウム、約8.4mMリン酸一水素ナトリウム、約145nM塩化ナトリウム、および約0.05%Tween-20の約1.0mLの溶液を用いて短時間ボルテックスして洗浄し、続いて溶媒を除去した。このプロセスを5回繰り返した。最後に、約1.8mMリン酸二水素ナトリウム、約8.4mMリン酸一水素ナトリウム、約145nM塩化ナトリウム、および約0.05%Tween-20の約1.0mLの溶液を、コーティングされたBMBに添加して、約50,000個BMB/mLの最終濃度を得た。次いで、得られた懸濁物中の約5.0μLのBMBを、96ウェルプレートのウェルに添加して、最終計数を約250個BMB/ウェルにした。約1.8mMリン酸二水素ナトリウム、約8.4mMリン酸一水素ナトリウム、約145nM塩化ナトリウム、および約0.05%Tween-20の約200μLの溶液を各ウェルに添加して、アッセイで使用するためのBMBの懸濁物を得た。
4時間混合した後、チューブを取り出して磁石スタンドに置き、1分間静置し、DMSOをピペットで除去し、約0.5mLの約150mM EPPS緩衝液、約pH9.0をチューブに添加した。次いで、EPPS緩衝液中にBMBを含むチューブを10秒間激しくボルテックスし、磁石スタンドに戻し、EPPS緩衝液をピペットで除去した。この洗浄手順をさらに2回繰り返した。洗浄が完了した後、約0.5mLのEPPS緩衝液を各チューブに添加し、チューブをボルテックスした。次いで、約10.0μMローダミン-リサミン(DMSO中0.3mg/mL溶液9μL)またはスルホ-ローダミン(対照、DMSO中2.8mg/mL溶液1.2μL)をEPPS緩衝液中のエポキシ系BMBに添加した。BMBの懸濁物を、室温で約22時間にわたって逆さまに回転させ、光から保護した。この時間の後、コーティングされたBMBを磁気スタンドに置き、溶媒をピペットで除去した。コーティングされたBMBを、約1.8mMリン酸二水素ナトリウム、約8.4mMリン酸一水素ナトリウム、約145nM塩化ナトリウム、および約0.05%Tween-20の約1.0mLの溶液を用いて短時間ボルテックスして洗浄し、続いて溶媒を除去した。このプロセスを5回繰り返した。最後に、約1.8mMリン酸二水素ナトリウム、約8.4mMリン酸一水素ナトリウム、約145nM塩化ナトリウム、および約0.05%Tween-20の約1.0mLの溶液を、コーティングされたBMBに添加して、約50,000個BMB/mLの最終濃度を得た。次いで、得られた懸濁物中の約5.0μLのBMBを、96ウェルプレートのウェルに添加して、最終計数を約250個BMB/ウェルにした。約1.8mMリン酸二水素ナトリウム、約8.4mMリン酸一水素ナトリウム、約145nM塩化ナトリウム、および約0.05%Tween-20の約200μLの溶液を各ウェルに添加して、アッセイで使用するためのBMBの懸濁物を得た。
各ウェルの蛍光を、マイクロプレートリーダー(市販のリーダー、CA、Santa Fe SpringsのApplied BioCode Corp.)を使用して測定した。
ローダミン-リサミンでコーティングされたエポキシBMBは、マイクロプレートリーダーにおいて顕著な蛍光を示し、ローダミンプローブがエポキシ系BMB表面に効率的にコーティングされたことを示した。反応性アミン官能基を有していないスルホ-ローダミン対照と共にインキュベートしたエポキシ系BMBは、観察可能な蛍光を一切示さなかった。これは、エポキシ系BMB表面へのローダミンプローブの非特異的結合が非常に低いことを実証しており、ローダミン-リサミンが、第一級アミン官能基を介してエポキシ系表面と特異的に反応していることを示す。アミン官能化小分子は、エポキシ系BMB表面に共有結合で結合させることが可能であると結論付けることができる。
アミン含有ペプチドとバーコード付き磁気ビーズとのカップリング:
物質:
物質:
BMBのDMSO洗浄:
磁気ラック上の1mL遠心分離チューブに、保管緩衝液に懸濁した約0.2mLのBMBを添加して、100,000個BMB/mLの濃度を得た。
磁気ラック上の1mL遠心分離チューブに、保管緩衝液に懸濁した約0.2mLのBMBを添加して、100,000個BMB/mLの濃度を得た。
本方法での使用に好適なBMBは、エポキシ系ネガ型フォトレジストであるSU-8(CA、Santa Fe SpringsのApplied BioCode Corp.から市販されている)から製造されたBMBである。BMBは、塩化ナトリウム(0.8%)、塩化カリウム(0.02%)、リン酸水素二ナトリウム(0.144%)、リン酸二水素カリウム(0.024%)、Tween-20(0.05%)、およびプロクリン-950(0.1%)を含む保管緩衝液中に準備する。
液体をピペットで遠心分離チューブの各々から除去し、次いで約0.2mLのDMSO(MO、St. LouisのSigma Aldrichから市販されている)を各チューブに添加した。チューブを10秒間激しくボルテックスし、磁気ラックに戻し、1分間静置し、DMSOをピペットで除去した。この洗浄手順をさらに2回繰り返した。次いで、約0.2mLのDMSOを各チューブに添加し、チューブを激しくボルテックスし、室温で4時間ミキサー上に置いておいた。
4時間混合した後、チューブを取り出して磁石スタンドに置き、1分間静置し、DMSOをピペットで除去し、約0.2mLの約150mM EPPS緩衝液、約pH9.0をチューブに添加した。次いで、EPPS緩衝液中にBMBを含むチューブを10秒間激しくボルテックスし、磁石スタンドに戻し、EPPS緩衝液をピペットで除去した。この洗浄手順をさらに2回繰り返した。
ビオチン-ライムペプチドおよびライム-Alexafluor555の両方の約0.1mM溶液を、1.0mMストック溶液から調製した。各ペプチドは複数のリジン残基を有するが、システイン残基または他のチオール基を有しない。約200μLのビオチン-ライムペプチド溶液、ライム-Alexafluor555溶液、またはEPPS緩衝液のみを含む対照を、BMBを含むチューブに添加した。得られたBMB懸濁物を、室温で約2時間にわたって逆さまに回転させ、光から保護した。この時間の後、BMBを含むチューブを磁気ラックに置き、溶媒をピペットで除去した。次いで、BMBを、約1.8mMリン酸二水素ナトリウム、約8.4mMリン酸一水素ナトリウム、約145nM塩化ナトリウム、および約0.05%Tween-20の約0.2mLの溶液を用いて短時間ボルテックスして洗浄し、続いて溶媒を除去した。このプロセスを2回繰り返した。
約200μLのSA-PE(ストレプトアビジンフィコエリトリン)含有溶液(8μg/mL SA-PE、SA-PE(MD、PasadenaのMoss Inc.から1mg/mL溶液として市販されている)をマルチプレックスアッセイ緩衝液:1.8mMリン酸二水素ナトリウム、8.4mMリン酸一水素ナトリウム、145nM塩化ナトリウム、約0.05%Tween-20、1%ウシ血清アルブミン、0.05%プロクリン950で希釈することにより得た)をBMBに添加し、ビーズを約10分間インキュベートした。インキュベーション後、上清を除去し、BMBを、約1.8mMリン酸二水素ナトリウム、約8.4mMリン酸一水素ナトリウム、約145nM塩化ナトリウム、および約0.05%Tween-20、約pH7.4の約0.2mLの溶液を用いて短時間ボルテックスして洗浄し、続いて溶媒を除去した。このプロセスを5回繰り返した。最後に、約1.8mMリン酸二水素ナトリウム、約8.4mMリン酸一水素ナトリウム、約145nM塩化ナトリウム、および約0.05%Tween-20、約pH7.4の約0.4mLの溶液を、コーティングされたBMBに添加して、約50,000個BMB/mLの最終濃度を得た。5.0μLの得られたBMB懸濁物を96ウェルプレートのウェルに添加して、最終計数を約250個BMB/ウェルとし、約1.8mMリン酸二水素ナトリウム、約8.4mMリン酸一水素ナトリウム、約145nM塩化ナトリウム、および約0.05%Tween-20の約200μLの溶液を各ウェルに添加して、アッセイで使用するためのBMB懸濁物を得た。
各ウェルの蛍光を、マイクロプレートリーダー(市販のリーダー、CA、Santa Fe SpringsのApplied BioCode Corp.)を使用して測定した。
ビオチン-ライムペプチドおよびライム-Alexafluor555ペプチドでコーティングされたBMBは両方とも、マイクロプレートリーダーにおいて顕著な蛍光を示し、ペプチドがBMB表面に効率的にコーティングされたことを示した。対照で観察された蛍光の欠如は、SA-PE分析物のBMB表面への非特異的結合が非常に低いことを実証しており、ビオチン-ライムペプチドおよびライム-Alexafluor555ペプチドが、ペプチドのリジン残基に含まれる第一級アミン官能基を介してエポキシ表面と特異的に反応することを示す。リジン(アミン官能基)含有ペプチドを、エポキシBMB表面に共有結合で結合させることが可能であると結論付けることができる。
クエン酸緩衝液洗浄後のバーコード付き磁気ビーズを使用したアッセイ:
生体分子プローブとバーコード付き磁気ビーズとのカップリング
磁気ラック上の1mL遠心分離チューブに、保管緩衝液に懸濁した約0.2mL(体積は、約0.1mLから約500mLまで変化させることができる)のBMBを添加して、約100,000個BMB/mLの濃度を得た(濃度は、100,000個BMB/mL~約300万個BMB/mLの範囲であってもよい)。
生体分子プローブとバーコード付き磁気ビーズとのカップリング
磁気ラック上の1mL遠心分離チューブに、保管緩衝液に懸濁した約0.2mL(体積は、約0.1mLから約500mLまで変化させることができる)のBMBを添加して、約100,000個BMB/mLの濃度を得た(濃度は、100,000個BMB/mL~約300万個BMB/mLの範囲であってもよい)。
本方法での使用に好適なBMBは、エポキシ系ネガ型フォトレジストであるSU-8(CA、Santa Fe SpringsのApplied BioCode Corp.から市販されている)から製造されたBMBである。BMBは、塩化ナトリウム(0.8%)、塩化カリウム(0.02%)、リン酸水素二ナトリウム(0.144%)、リン酸二水素カリウム(0.024%)、Tween-20(0.05%)、およびプロクリン-950(0.1%)を含む保管緩衝液中に準備する。
液体をピペットで遠心分離チューブの各々から除去し、次いで約0.2mLのDMSO(MO、St. LouisのSigma Aldrichから市販されている)を各チューブに添加した。チューブを10秒間激しくボルテックスし、磁気ラックに戻し、1分間静置し、DMSOをピペットで除去した。この洗浄手順をさらに2回繰り返した。一実施形態では、次いで、約0.2mLのDMSOを各チューブに添加し、チューブを激しくボルテックスし、室温で4時間ミキサー上に置いておいた。この室温での4時間の混合は任意選択である。
混合後、チューブを取り出して磁石スタンドに置き、1分間静置し、DMSOをピペットで除去し、約0.2mLの約150mM EPPS緩衝液、約pH9.0をチューブに添加した。次いで、EPPS緩衝液中にBMBを含むチューブを10秒間激しくボルテックスし、磁石スタンドに戻し、EPPS緩衝液をピペットで除去した。この洗浄手順をさらに2回繰り返した。EPPSで最終洗浄した後、BMBを、下のパート(A)および(B)にそれぞれ記載のようにペプチドまたは抗体でコーティングし、各ペプチドおよび抗体を、異なるバーコードのBMBと一緒にした。
(A)ペプチドによるBMBのコーティング
Anaplasma属、Ehrlichia属、またはBorrelia属に対する患者抗体に特異的に結合可能なペプチド(生化学的プローブ)(例えば、上に記載のAnaplasma phagocytophylum、Anaplasma platys、Ehrlichia canis、Ehrlichia ewingii、またはBorrelia burgdorferiのタンパク質配列に由来するペプチド)は、N末端システインを有するがPEGリンカーを有しないBorrelia属由来のペプチドを除いて、上に記載のようにPEG12リンカーを介して各ペプチドのN末端にシステインを連結させたものを合成した。約200μLの各ペプチドの約0.1mM溶液を、EPPS洗浄BMBを含むチューブに添加した。得られたBMB懸濁物を、室温で約2時間にわたって逆さまに回転させ、光から保護した。この時間の後、BMBを含むチューブを磁気ラックに置き、溶媒をピペットで除去した。次いで、BMBを、約1.8mMリン酸二水素ナトリウム、約8.4mMリン酸一水素ナトリウム、約145nM塩化ナトリウム、および約0.05%Tween-20の約0.2mLの溶液を用いて短時間ボルテックスして洗浄し、続いて溶媒を除去した。このプロセスを2回繰り返した。
Anaplasma属、Ehrlichia属、またはBorrelia属に対する患者抗体に特異的に結合可能なペプチド(生化学的プローブ)(例えば、上に記載のAnaplasma phagocytophylum、Anaplasma platys、Ehrlichia canis、Ehrlichia ewingii、またはBorrelia burgdorferiのタンパク質配列に由来するペプチド)は、N末端システインを有するがPEGリンカーを有しないBorrelia属由来のペプチドを除いて、上に記載のようにPEG12リンカーを介して各ペプチドのN末端にシステインを連結させたものを合成した。約200μLの各ペプチドの約0.1mM溶液を、EPPS洗浄BMBを含むチューブに添加した。得られたBMB懸濁物を、室温で約2時間にわたって逆さまに回転させ、光から保護した。この時間の後、BMBを含むチューブを磁気ラックに置き、溶媒をピペットで除去した。次いで、BMBを、約1.8mMリン酸二水素ナトリウム、約8.4mMリン酸一水素ナトリウム、約145nM塩化ナトリウム、および約0.05%Tween-20の約0.2mLの溶液を用いて短時間ボルテックスして洗浄し、続いて溶媒を除去した。このプロセスを2回繰り返した。
(B)抗体によるBMBのコーティング
感染動物の血液中を循環している、イヌ糸状虫(Dirofilaria immitis)由来の抗原に特異的に結合可能な、およそ10mg/mLの濃度の抗体(生化学プローブ)約200μL(抗体濃度は、約1.5mg/mL~約12.0mg/mLの範囲であってもよい)を、上に記載のように、BMBを含むチューブに添加した。得られたBMB懸濁物を、室温で約2時間にわたって逆さまに回転させ、光から保護した。この時間の後、BMBを含むチューブを磁気ラックに置き、溶媒をピペットで除去した。次いで、BMBを、約1.8mMリン酸二水素ナトリウム、約8.4mMリン酸一水素ナトリウム、約145nM塩化ナトリウム、および約0.05%Tween-20の約0.2mLの溶液を用いて短時間ボルテックスして洗浄し、続いて溶媒を除去した。このプロセスを2回繰り返した。
感染動物の血液中を循環している、イヌ糸状虫(Dirofilaria immitis)由来の抗原に特異的に結合可能な、およそ10mg/mLの濃度の抗体(生化学プローブ)約200μL(抗体濃度は、約1.5mg/mL~約12.0mg/mLの範囲であってもよい)を、上に記載のように、BMBを含むチューブに添加した。得られたBMB懸濁物を、室温で約2時間にわたって逆さまに回転させ、光から保護した。この時間の後、BMBを含むチューブを磁気ラックに置き、溶媒をピペットで除去した。次いで、BMBを、約1.8mMリン酸二水素ナトリウム、約8.4mMリン酸一水素ナトリウム、約145nM塩化ナトリウム、および約0.05%Tween-20の約0.2mLの溶液を用いて短時間ボルテックスして洗浄し、続いて溶媒を除去した。このプロセスを2回繰り返した。
アッセイ:
上記の(A)または(B)に記載の生体分子プローブでコーティングされたBMB(アッセイ緩衝液(PBS中1.0%BSA、0.05%Tween、0.05%プロクリン950)中65,000個BMB/mL)を混合して、マルチプレックスBMB混合物を構築した。マルチプレックスBMB混合物をアッセイ緩衝液でさらに希釈して、500個BMB/mLの各生体分子プローブの濃度を達成した。
上記の(A)または(B)に記載の生体分子プローブでコーティングされたBMB(アッセイ緩衝液(PBS中1.0%BSA、0.05%Tween、0.05%プロクリン950)中65,000個BMB/mL)を混合して、マルチプレックスBMB混合物を構築した。マルチプレックスBMB混合物をアッセイ緩衝液でさらに希釈して、500個BMB/mLの各生体分子プローブの濃度を達成した。
約100μLのこの希釈マルチプレックスBMB混合物を、Integra自動ピペット(NH、HudsonのIntegra Biosciences Corp.から市販されている)を使用して、96ウェルプレートの各ウェルに添加した(つまり、1生体分子プローブ当たり約50個のビーズ)。BMBを、300μLのPBS中0.05%Tween-20に10秒間浸漬し、405-TSプレートウォッシャー(BioTek(登録商標)、Winooski、VTから市販されている)を用いて5回洗浄した。最終洗浄後、過剰な上清(およそ30μL)をプレートに残した。
50μLの試料(血清または血漿、ニート)を、96ウェルプレートの各ウェルのBMBに添加した。次いで、プレートをプレートミキサー上に置き、1000rpmで30分間混合した。30分間インキュベーションした後、BMBを、300μLのPBS中0.05%Tween-20に10秒間浸漬して洗浄した。
PBS中1.0%BSA、0.05%Tween、0.05%プロクリン950中の各ビオチン化ペプチド(2.0μg/mL、つまり、生体分子プローブとして使用したものと同じペプチド)またはビオチン化抗イヌ糸状虫抗体(1.0μg/mL)の50μLを96ウェルプレートの各ウェルに添加した。次いで、プレートをプレートミキサー上に置き、15分間混合した。15分間インキュベーションした後、BMBを、300μLのPBS中0.05%Tween-20に10秒間浸漬して洗浄した。
50μLのSA-PE、8.0μg/mL(MOSS Inc.、Pasadena、MDから市販されている。カタログ番号SAPERP01)を、96ウェルプレートの各ウェルに添加した。次いで、プレートをプレートミキサー上に置き、10分間混合した。10分間インキュベーションした後、BMBを、300μLのPBS中0.05%Tween-20に10秒間浸漬して洗浄した。
次いで、得られたBMBを、2つの手順のいずれかで処理した。
第1の手順では、96ウェルプレートの各ウェルに、
(i)約200μLの緩衝液(Applied BioCode Inc.、Santa Fe Springs、CAから市販されている。カタログ番号44-D0004-500)(標準読取り緩衝液)
を添加した。
(i)約200μLの緩衝液(Applied BioCode Inc.、Santa Fe Springs、CAから市販されている。カタログ番号44-D0004-500)(標準読取り緩衝液)
を添加した。
第2の手順では、96ウェルプレートの各ウェルに、
(ii)クエン酸ナトリウム三塩基性二水和物(0.485M)、クエン酸(0.015M)、塩化ナトリウム(0.1M)、プロクリン950(0.5mL/L)を含むクエン酸塩緩衝液、pH6.1~6.3の溶液約200μL(クエン酸塩読取り緩衝液)。
を添加した。
(ii)クエン酸ナトリウム三塩基性二水和物(0.485M)、クエン酸(0.015M)、塩化ナトリウム(0.1M)、プロクリン950(0.5mL/L)を含むクエン酸塩緩衝液、pH6.1~6.3の溶液約200μL(クエン酸塩読取り緩衝液)。
を添加した。
イオン強度は、ビーズの表面に形成される免疫複合体の安定性を可能にする重要な要因である。理論に束縛されるものではないが、安定化効果は、溶液を解離にとって不利なものにする高塩濃度によるものであると考えられる。クエン酸塩以外の高イオン強度の塩も有効であるが、最低濃度は約0.5Mであることが必要である。しかしながら、他の塩は、周囲温度より低い温度で溶液から析出するため、製造または輸送には理想的ではない。有利には、クエン酸塩緩衝液の混合物は、冷蔵条件で保管または輸送しても溶液中に溶解したままである。
各ウェルの蛍光を、BioCode(登録商標)2500アナライザー(CA、Santa Fe SpringsのApplied BioCode Corp.から市販されている)を使用して決定した。
96ウェルプレート(つまり、12縦列(1~12)および8横列(A~H)を有するプレート)の各ウェルにおける各試料の蛍光強度を決定した。図1は、標準読取り緩衝液を使用した場合(図1A)およびクエン酸塩読取り緩衝液を使用した場合(図1B)に観察されたシグナル強度を示す。実験では、96ウェルプレート(つまり、12縦列(1~12)および8横列(A~H)を有するプレート)の各ウェルに、同一のBMB(つまり、上に記載のように、すべてがビーズに結合)を満たし、シグナルを縦列1(つまり、ウェル1A~1H)から縦列12(つまり、ウェル12A~12H)まで読み取った。96ウェルプレートのすべてのセル(つまり、セル1A~12H)の蛍光を読み取る時間は、およそ37分間かかる。図1Aから理解できるように、標準読取り緩衝液(クエン酸塩を含まない緩衝液)を使用する場合、つまり手順(i)の場合、読取りサイクルを開始してから読取りサイクルを終了するまで(およそ37分間)、シグナル強度が徐々に減少する。対照的に、図1Bから理解できるように、クエン酸塩読取り緩衝液を使用する場合、つまり手順(ii)の場合、読取りサイクルが開始してから読取りサイクルが終了するまで(約37分間)、シグナル強度の低下は観察されなかった。このシグナル強度の減少は、図1Aおよび図1BのX軸に「AP」、「Aph」、および「Apl」と表記されている3つのAnaplasma属由来ペプチドの各々に特異的な抗体のアッセイでは、標準読取り緩衝液などのクエン酸塩非含有緩衝液を使用した場合に読取りサイクル中に生じたが、クエン酸塩読取り緩衝液などのクエン酸塩含有緩衝液を使用した場合には生じなかった。
図1は、蛍光を読み取る前にBMBをクエン酸塩緩衝液と接触させると、有利なことに、他の緩衝液と比較して時間の関数としての蛍光減少が回避されることを示している。
Ehrlichia canis、Ehrlichia ewingiiに由来するペプチドに特異的な抗体のアッセイにおいて、およびBorrelia burgdorferiのアッセイにおいて(非表示)、時間の関数としてのシグナル強度に対する標準読取り緩衝液およびクエン酸塩読取り緩衝液の効果は同様であることが観察された。
引用されたすべての参考文献の開示は全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
Claims (62)
- 生物学的分析用の基材を製作する方法であって、
(i)エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を準備すること、および
(ii)前記生体分子プローブが前記エポキシ系樹脂に直接結合するように、前記エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材と生体分子プローブを接触させること
を含む方法。 - 前記生体分子プローブは、脂質、多糖、アミノ酸、ポリペプチド、オリゴペプチド、ペプチド、抗体およびそれらの断片、ポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、アプタマー、レクチン、アビジン、ストレプトアビジン、ビオチン、ならびにポリエチレングリコールからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記生体分子プローブは抗体である、請求項2に記載の方法。
- 前記エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材は、薄膜、マイクロビーズ、マイクロ粒子、マイクロペレット、マイクロウェハ、常磁性ビーズ、バーコードを含むマイクロ粒子、常磁性マイクロ粒子、バーコードを含むマイクロ粒子、バーコードを含む常磁性マイクロ粒子、およびニッケルバーコードを含むビーズからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を、前記生体分子プローブの溶液と接触させて接触混合物を準備することにより、前記生体分子プローブが前記エポキシ系樹脂と接触させられる、請求項1に記載の方法。
- 前記溶液は水溶液である、請求項5に記載の方法。
- 前記水溶液は、約100mM MESおよび約140mMグアニジン-HClで約pH5.5に緩衝化されている、請求項6に記載の方法。
- 前記水溶液は、約100mM EPPSおよび約140mMグアニジン-HClで約pH8に緩衝化されている、請求項6に記載の方法。
- 前記溶液はDMSO溶液である、請求項5に記載の方法。
- 前記DMSO溶液は、約1%Tween-20を含む、請求項9に記載の方法。
- 前記溶液中の前記生体分子プローブの濃度は、約0.05mg/mL~約5mg/mLの範囲である、請求項5に記載の方法。
- 前記接触混合物中の前記エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材の濃度は、約5万~約500万個基材/mLの範囲である、請求項5に記載の方法。
- 前記生体分子プローブが、前記エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材と少なくとも約4時間接触させられる、請求項1に記載の方法。
- 前記生体分子プローブが、前記エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材と約4時間~約18時間接触させられる、請求項13に記載の方法。
- 前記接触混合物は、約15℃~約30℃の温度に維持される、請求項5に記載の方法。
- 前記エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材が、前記生体分子プローブと接触させられる前に、DMSOで洗浄される、請求項1に記載の方法。
- 前記DMSOは、約1%Tween-20を含む、請求項16に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法により調製された生物学的分析用の基材。
- エポキシ系樹脂に直接結合された生体分子プローブを有する前記エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を含む生物学的分析用の基材。
- 生物学的分析用の基材を製作する方法であって、
(i)(a)約100mM MESおよび約140mMグアニジン-HClで約pH5.5に緩衝化された水溶液、ならびに(b)約100mM EPPSおよび140mMグアニジン-HClで約pH8に緩衝化された水溶液からなる群から選択される溶媒で生体分子プローブの溶液を準備することであり、
前記生体分子プローブの濃度は、約0.05mg/mL~約5mg/mLの範囲である、準備すること、
(ii)エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を準備すること、
(iii)前記エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を、0.05%Tween-20を含むリン酸緩衝生理食塩水(PBS)溶液で洗浄して、エポキシ系樹脂を含む表面を有するPBSで洗浄された基材を準備すること、
(iv)前記エポキシ系樹脂を含む表面を有するPBSで洗浄された基材をDMSOで洗浄して、エポキシ系樹脂を含む表面を有するDMSOで洗浄された基材を準備すること、
(v)前記エポキシ系樹脂を含む表面を有するDMSOで洗浄された基材を、前記生体分子プローブの前記溶液と一緒にすることであり、前記エポキシ系樹脂に前記生体分子プローブが直接結合される、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を準備し、前記エポキシ系樹脂を含む表面を有するDMSOで洗浄された基材の濃度は、約5万~約500万個基材/mLの範囲である、一緒にすること、ならびに
(vi)前記エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を洗浄することであり、前記生体分子プローブが約1%BSA、約0.05%Tween-20、および約0.05%プロクリン950を含むpHが約7.4のPBSを伴う前記エポキシ系樹脂に直接結合される、洗浄すること
を含む方法。 - 前記生体分子プローブは抗体である、請求項20に記載の方法。
- 生物学的分析用の基材を製作するための方法であって、
(i)約1%Tween-20を含むDMSOで生体分子プローブの溶液を準備することであり、
前記生体分子プローブの濃度は、約0.05mg/mL~約5mg/mLの範囲である、準備すること、
(ii)エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を準備すること、
(iii)前記エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を、約1%Tween-20を含むDMSOで洗浄して、エポキシ系樹脂を含む表面を有するDMSOで洗浄された基材を準備すること、
(iv)前記エポキシ系樹脂を含む表面を有するDMSOで洗浄された基材を、前記生体分子プローブの前記溶液と一緒にすることであり、前記エポキシ系樹脂に前記生体分子プローブが直接結合される、エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を準備し、前記エポキシ系樹脂を含む表面を有するDMSOで洗浄された基材の濃度は、約5万~約500万個基材/mLの範囲である、一緒にすること、ならびに
(v)前記エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材を洗浄することであり、前記生体分子プローブが約1%BSA、0.05%Tween-20、および0.05%プロクリン950を含むpHが約7.4のPBSを伴う前記エポキシ系樹脂に直接結合される、洗浄すること
を含む方法。 - 前記生体分子プローブはシステイン残基を含む、請求項22に記載の方法。
- 前記抗体は、回虫由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体、鞭虫由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体、鉤虫由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体、条虫由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体、イヌ糸状虫由来の抗原に特異的に結合する抗体、およびGiardia由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体からなる群から選択される、請求項3に記載の方法。
- 前記抗体は、回虫由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体、鞭虫由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体、鉤虫由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体、条虫由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体、イヌ糸状虫由来の抗原に特異的に結合する抗体、およびGiardia由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体からなる群から選択される、請求項21に記載の方法。
- 前記生体分子プローブは、感染性病原体により発現されるタンパク質、前記感染性病原体により発現される前記タンパク質の一部、感染性病原体により発現されるタンパク質に由来するペプチドもしくは組換えタンパク質、または前記感染性病原体により発現される前記タンパク質の変異体である、請求項2に記載の方法。
- 前記生体分子プローブは、Ehrlichia属、Anaplasma属、およびBorrelia属からなる群から選択される属の細菌に対して対象により生成される抗体に特異的に結合することができる、請求項28に記載の方法。
- 前記生体分子プローブは、Ehrlichia canis、Ehrlichia chaffeensis、Ehrlichia ewingii、Anaplasma phagocytophylum、Anaplasma platys、およびBorrelia burgdorferiからなる群から選択される細菌に対して前記対象により生成される抗体に特異的に結合することができる、請求項29に記載の方法。
- 前記生体分子プローブは、Dirofilaria immitisに対して対象により生成される抗体と特異的に結合することができる、請求項28に記載の方法。
- 前記生体分子プローブは、Dirofilaria immitisの抗原に特異的に結合することができる抗体である、請求項3に記載の方法。
- 前記生体分子プローブは、代謝産物に対する抗体に特異的に結合することができる、請求項28に記載の方法。
- 前記代謝産物はSDMAである、請求項33に記載の方法。
- 試料中の分析物の存在をアッセイするための方法であって、エポキシ系樹脂に直接結合された生体分子プローブを有する前記エポキシ系樹脂を含む表面を有する基材と前記試料を接触させることであり、前記生体分子プローブは、前記分析物に特異性をもって結合する、接触させること、を含む、方法。
- 前記試料は糞便試料である、請求項35に記載の方法。
- 前記分析物は、腸内寄生虫により発現される抗原であり、前記生体分子プローブは、前記腸内寄生虫により生成される前記抗原に対する抗体である、請求項35に記載の方法。
- 前記腸内寄生虫により生成される前記抗原に対する前記抗体は、回虫由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体、鞭虫由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体、鉤虫由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体、条虫由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体、イヌ糸状虫由来の抗原に特異的に結合する抗体、およびGiardia由来の糞便内抗原に特異的に結合する抗体からなる群から選択される、請求項37に記載の方法。
- 前記試料は、対象からの血液試料である、請求項35に記載の方法。
- 前記分析物は、感染性病原体により生成されるタンパク質に対する対象の免疫応答により生成される抗体であり、前記生体分子プローブは、前記感染性病原体により生成される前記タンパク質、前記タンパク質の一部、または前記感染性病原体により生成される前記タンパク質の変異体である、請求項35に記載の方法。
- 前記生体分子プローブは、Ehrlichia属、Anaplasma属、およびBorrelia属から選択される群からの細菌に対して前記対象により生成される抗体に特異的に結合することができる、請求項40に記載の方法。
- 前記生体分子プローブは、Ehrlichia canis、Ehrlichia chaffeensis、Ehrlichia ewingii、Anaplasma phagocytophylum、Anaplasma platys、およびBorrelia burgdorferiから選択される群からの細菌に対して前記対象により生成される抗体に特異的に結合することができる、請求項41に記載の方法。
- 前記生体分子プローブは、Dirofilaria immitisに対して前記対象により生成される抗体に特異的に結合することができる、請求項40に記載の方法。
- 前記生体分子プローブは、代謝産物に対する抗体に特異的に結合することができる、請求項40に記載の方法。
- 前記代謝産物はSDMAである、請求項44に記載の方法。
- 分析物は、病原体起源の抗原、前記抗原の断片、または前記病原体起源の抗原の変異体であり、前記生体分子プローブは、前記抗原に特異的な抗体である、請求項39に記載の方法。
- 前記病原体はDirofilaria immitisである、請求項46に記載の方法。
- 試料中の分析物の存在をアッセイする方法であって、
(a)前記分析物と生化学プローブとの複合体を第1の緩衝溶液中で形成することであり、前記複合体がシグナルをもたらす、形成すること、
(b)前記第1の緩衝溶液を第2の緩衝溶液に置き換えること、および
(c)前記シグナルの強度を読み取ること
を含む方法。 - 前記第1の緩衝溶液は第1のイオン強度を有し、前記第2の緩衝溶液は第2のイオン強度を有し、前記第2のイオン強度は前記第1のイオン強度よりも高い、請求項48に記載の方法。
- 前記第2のイオン強度は、少なくとも0.4Mである、請求項49に記載の方法。
- 前記第2のイオン強度は、少なくとも0.5Mである、請求項49に記載の方法。
- 前記第2のイオン強度は、少なくとも0.6Mである、請求項49に記載の方法。
- 第2の緩衝液はクエン酸塩緩衝液である、請求項48に記載の方法。
- 前記クエン酸塩緩衝液は、少なくとも0.5Mのイオン強度を有する、請求項53に記載の方法。
- 前記クエン酸塩緩衝液は、クエン酸ナトリウム三塩基性二水和物、クエン酸、塩化ナトリウム、プロクリン950を含み、約5.5~約7.0の範囲のpHを有する、請求項53に記載の方法。
- 前記pHは、約pH6.0~約6.5の範囲である、請求項55に記載の方法。
- 前記pHは、約pH6.1~約6.3の範囲である、請求項56に記載の方法。
- クエン酸ナトリウム三塩基性二水和物の濃度は約0.485Mであり、クエン酸の濃度は約0.015Mであり、塩化ナトリウムの濃度は約0.1Mであり、プロクリン950の濃度は約0.5mL/Lである、請求項55に記載の方法。
- 前記分析物は、Anaplasma属、Ehrlichia属、またはBorrelia属のタンパク質配列に由来するペプチドである、請求項48に記載の方法。
- 前記ペプチドは、Anaplasma phagocytophylum、Anaplasma platys、Ehrlichia canis、Ehrlichia ewingii、またはBorrelia burgdorferiのタンパク質配列に由来するペプチドである、請求項57に記載の方法。
- 前記分析物が、イヌ糸状虫(Dirofilaria immitis)由来の抗原に特異的に結合することが可能な抗体である、請求項48に記載の方法。
- 生体分子プローブは、エポキシ系樹脂に結合されている、請求項48に記載の方法。
- 前記生化学プローブはポリペプチドまたはタンパク質であり、前記分析物は、前記生化学プローブに特異的に結合可能な抗体であり、前記試料は、患者から得られる、請求項48に記載の方法。
- 前記生化学プローブは抗体であり、前記分析物は、前記生化学プローブに特異的に結合可能な抗原であり、前記試料は、患者から得られる、請求項48に記載の方法。
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