JP4668005B2 - 分析システム - Google Patents

Description

本発明は、分析システムに関し、特に、機能性タンパク質と、機能性タンパク質に特異的に結合する結合物質との結合状態の変化を表す指標を求める分析システムに関する。

従来、溶媒中の粒子のブラウン運動を散乱光から検出し、その散乱光に基づいて粒度分布を求める動的散乱光法（光子相関法）を用いた粒度分布測定装置が知られている（たとえば、非特許文献１参照）。

上記非特許文献１には、粒度分布測定装置による機能性タンパク質の評価方法が開示されており、粒子径が０．６ｎｍ〜６０００ｎｍまでの幅広い範囲での測定が可能である。この非特許文献１に開示された粒度分布測定装置による評価方法は、レクチン（機能性タンパク質）と、レクチンに特異的に結合する糖（結合物質）との結合前と結合後の粒度分布を動的散乱光法（光子相関法）により求め、求められた粒度分布の変化によってレクチンが糖との結合状態にあるか否かを評価する方法である。

発明協会公開技報公技番号２００３−５０１６８７号

しかしながら、非特許文献１に開示された従来の粒度分布測定装置を用いたレクチン（機能性タンパク質）の評価方法では、機能性タンパク質（レクチン）が結合物質（糖）と結合したか否かしか分からないため、結合状態の変化などについて知ることが困難である。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、機能性タンパク質の結合状態の変化を分析することが可能な分析システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記目的を達成するために、この発明の一の局面による分析システムは、機能性タンパク質と機能性タンパク質に特異的に結合する結合物質とを収容して反応させるための検出セルに光を照射するための光源と、検出セルから散乱光を検出するための検出器と、検出器で検出された散乱光の強度に基づいて、機能性タンパク質と結合物質との結合状態の変化を表す指標を求めるための制御部とを備え、制御部は、散乱光の強度と、自己相関関数の値とに基づいて、指標を求め、自己相関関数Ｇ（Δｔ）は、時間ｔにおける散乱光の強度Ｉ（ｔ）と、時間ｔから所定時間Δｔ経過後の散乱光の強度Ｉ（ｔ＋Δｔ）とにより、以下の式を満たすように定義され、
Ｇ（Δｔ）＝＜Ｉ（ｔ）×Ｉ（ｔ＋Δｔ）＞／＜Ｉ（ｔ）＞ ^２
検出器が散乱光の強度を検出可能な最小サンプル時間をｔ１とした場合、制御部は、散乱光の強度と、自己相関関数Ｇ（Δｔ）（０．９５×Ｇ（ｔ１）≦Ｇ（Δｔ）≦１．０５×Ｇ（ｔ１））の値とに基づいて、指標を求める。

この一の局面による分析システムでは、上記のように、検出セルから散乱光を検出するための検出器と、検出器で検出された散乱光の強度に基づいて、機能性タンパク質と結合物質との結合状態の変化を表す指標を求めるための制御部とを設けることによって、制御部により求められた機能性タンパク質と結合物質との結合状態の変化を表す指標に基づいて機能性タンパク質の結合状態の変化を分析することができる。なお、本発明における自己相関関数Ｇ（Δｔ）は、粒子（機能性タンパク質）がブラウン運動により位置を変える場合に、ある基準時間の粒子の位置から時間の変化に伴って粒子の位置が変化していく際の時間毎の粒子の重なりの度合いを時間の関数として表したものであり、Δｔ＝０では粒子が完全に重なるので、自己相関関数Ｇ（０）＝１となり、時間が経つにつれて粒子の重なり度合いは少なくなるため、自己相関関数Ｇ（Δｔ）は０に向かって減衰する上記した式のような関数になる。本願発明者は、機能性タンパク質の粒子径のバラツキなどに起因して光学的ノイズが発生する場合に粒子の散乱光の強度が増加する一方、自己相関関数Ｇ（Δｔ）のｔ＝０近傍の値が光学的ノイズがある場合に低下するということを考慮して、散乱光の強度と自己相関関数Ｇ（Δｔ）の値とを組み合わせることによって、正確に機能性タンパク質の結合状態の変化を表す指標を求めることができることを見出した。また、０．９５×Ｇ（ｔ１）≦Ｇ（Δｔ）≦１．０５×Ｇ（ｔ１）の範囲の自己相関関数Ｇ（Δｔ）は、機能性タンパク質の粒子径のバラツキなどによる光学的なノイズが主な要因となって低下するｔ＝０近傍の自己相関関数Ｇ（Δｔ）であるので、この自己相関関数の値Ｇ（Δｔ）（０．９５×Ｇ（ｔ１）≦Ｇ（Δｔ）≦１．０５×Ｇ（ｔ１））と、光学的なノイズに起因して上昇する散乱光の強度とを組み合わせることによって、より正確に機能性タンパク質の結合状態の変化を表す指標を求めることができる。

上記一の局面による分析システムにおいて、好ましくは、指標は、結合速度を反映する指標、結合力を反映する指標、および、親和性を反映する指標からなるグループより選択される少なくとも１つの指標である。このように結合速度を反映する指標を用いれば、結合速度が増加している場合には、機能性タンパク質と結合物質との結合が途中の段階であると判断（分析）することができるとともに、結合速度が一定である場合には、機能性タンパク質と結合物質との結合が終了したと判断（分析）することができるので、結合速度を反映する指標に基づいて、容易に、機能性タンパク質と結合物質との結合状態の変化を分析することができる。また、結合力を反映する指標を用いれば、十分な結合物質が存在する条件下において、所定の濃度の機能性タンパク質の結合力が増加する場合には、所定の濃度の機能性タンパク質が結合物質と活発に結合していると判断（分析）することができるので、結合力を反映する指標に基づいて、容易に、機能性タンパク質と結合物質との結合状態の変化を分析することができる。また、親和性を反映する指標を用いれば、機能性タンパク質が複数の結合物質の中のいずれの結合物質と容易に結合するのかを判断（分析）することができるので、親和性を反映する指標に基づいて、容易に、機能性タンパク質と結合物質との結合状態の変化を分析することができる。

上記一の局面による分析システムにおいて、好ましくは、制御部は、機能性タンパク質と結合物質との反応状態が異なる複数のポイントにおいて検出された散乱光の強度に基づいて、機能性タンパク質と結合物質との結合状態の変化を表す指標を求める。このように構成すれば、機能性タンパク質と結合物質との反応状態が異なる複数のポイントにおいて検出された散乱光の強度（複数散乱光強度）を取得することにより、結合物質に機能性タンパク質を加えて反応を行う場合には、異なる反応時間において検出された複数の散乱光強度を取得することができる。また、十分な結合物質の存在する条件で機能性タンパク質を段階的に加えて反応を行う場合には、機能性タンパク質の添加量が異なる状態で検出された複数の散乱光強度を取得することができる。また、第１の結合物質と機能性タンパク質とを反応させ、その第１の結合物質および機能性タンパク質に、第１の結合物質と機能性タンパク質との結合を解離させるとともに、機能性タンパク質と競合反応を示す第２の結合物質を段階的に加えて反応を行う場合には、第２の結合物質の添加量が異なる状態で検出された複数の散乱光強度を取得することができる。

上記一の局面による分析システムにおいて、好ましくは、散乱光は後方散乱光である。このように構成すれば、後方散乱光からは感度の高い信号を得られるため、検出器が検出セルから後方散乱光を検出することによって、その後方散乱光に基づいて結合物質に結合する機能性タンパク質の結合状態の変化を表す指標を求めることができるので、信頼性の高いデータを得ることができる。

上記一の局面による分析システムにおいて、好ましくは、自己相関関数Ｇ（Δｔ）の値は、時間ｔから検出器が散乱光の強度を検出可能な最小サンプル時間ｔ１経過後の自己相関関数の値Ｇ（ｔ１）である。このように構成すれば、Δｔ＝ｔ１のときの自己相関関数の値Ｇ（ｔ１）は、機能性タンパク質の粒子径のバラツキなどによる光学的なノイズが主な要因となって低下するｔ＝０近傍の自己相関関数Ｇ（Δｔ）であるので、検出器が散乱光の強度を検出可能な最小サンプル時間ｔ１経過後の自己相関関数の値Ｇ（ｔ１）と、散乱光の強度とを組み合わせることによって、より正確に機能性タンパク質の結合状態の変化を表す指標を求めることができる。

上記一の局面による分析システムにおいて、好ましくは、制御部は、指標として、散乱光の強度と、自己相関関数Ｇ（Δｔ）の値との積を求める。このように構成すれば、光学的なノイズに起因して増加した散乱光の強度に、光学的なノイズに起因して減少した自己相関関数Ｇ（Δｔ）の値を掛け合わせることによって、光学的なノイズに起因して増加した散乱光の強度のうちの光学的なノイズによる増加分を相殺することができる。その結果、より正確に、機能性タンパク質の結合状態の変化を表す指標を求めることができる。

上記散乱光の強度と自己相関関数Ｇ（Δｔ）の値との積に基づいて指標を求める分析システムにおいて、好ましくは、散乱光の強度は、時間ｔから所定時間の間に検出された複数の散乱光の強度の平均値である。このように構成すれば、検出時点の直後の時点で散乱光の強度が外部からのごみなどによる光学的なノイズにより特異的に上昇した場合でも、検出時点から所定の時間分の複数の散乱光の強度の平均値を求めることにより、その特異的に上昇した散乱光の強度を捉えることができる。その結果、自己相関関数Ｇ（Δｔ）と、散乱光の強度の平均値との積を求めることによって、より正確に機能性タンパク質の結合状態の変化を表す指標を求めることができる。

上記散乱光の強度と自己相関関数Ｇ（Δｔ）の値との積に基づいて指標を求める分析システムにおいて、好ましくは、分析結果を出力するための出力部をさらに備え、制御部は、機能性タンパク質と結合物質との反応時間に対する散乱光の強度と自己相関関数Ｇ（Δｔ）の値との積をプロットしたグラフを出力部に表示する。このように構成すれば、機能性タンパク質と結合物質との反応時間の経過に対する、散乱光の強度と自己相関関数Ｇ（Δｔ）の値との積の推移を表示することができるので、そのグラフに基づいて反応時間に対する機能性タンパク質と結合物質との結合状態を知ることができる。

上記散乱光の強度と自己相関関数Ｇ（Δｔ）の値との積に基づいて指標を求める分析システムにおいて、好ましくは、分析結果を出力するための出力部をさらに備え、制御部は、十分な結合物質の存在する条件下で、複数の濃度に設定された機能性タンパク質を混在させたときの機能性タンパク質の濃度に対する散乱光の強度と自己相関関数Ｇ（Δｔ）の値との積をプロットしたグラフを出力部に表示する。このように構成すれば、機能性タンパク質の各濃度に対する、散乱光の強度と自己相関関数Ｇ（Δｔ）の値との積を表示することができるので、そのグラフに基づいて機能性タンパク質の濃度に対する機能性タンパク質と結合物質との結合状態を知ることができる。

上記散乱光の強度と自己相関関数Ｇ（Δｔ）の値との積に基づいて指標を求める分析システムにおいて、好ましくは、分析結果を出力するための出力部をさらに備え、制御部は、機能性タンパク質および結合物質を混在させた条件下で、機能性タンパク質と結合物質との結合を解離させる複数の濃度に設定された阻害糖を添加したときの阻害糖の濃度に対する散乱光の強度と自己相関関数Ｇ（Δｔ）の値との積をプロットしたグラフを出力部に表示する。このように構成すれば、阻害糖の添加量に対する、散乱光の強度と自己相関関数Ｇ（Δｔ）の値との積を表示することができる。その結果、検出セルに収容される機能性タンパク質が、結合物質または阻害糖のいずれに容易に結合するのかを示したグラフを表示することができるので、そのグラフに基づいて阻害糖の濃度に対する機能性タンパク質と結合物質との結合状態を知ることができる。

上記一の局面による分析システムにおいて、好ましくは、検出セルに照射される光源からの光を集光するとともに、集光する光の焦点位置を移動することが可能なレンズ部をさらに備えている。このように構成すれば、検出セルに濃度が高い機能性タンパク質および結合物質が収容された場合に、レンズにより集光される光の焦点位置を光源側にすることによって、機能性タンパク質および結合物質に散乱される散乱光の強度を抑制することができる。また、検出セルに濃度が低い機能性タンパク質および結合物質が収容された場合に、レンズにより集光される光の焦点位置を光源側とは反対側に設定することによって、機能性タンパク質および結合物質に散乱される散乱光の強度を増大させることができる。これらの結果、検出セルに収容される機能性タンパク質および結合物質の濃度に依存せずに、検出器により、適切な散乱光の強度を検出することができる。

上記一の局面による分析システムにおいて、好ましくは、光源と、検出器とを有する分析装置と、制御部を有するとともに、分析装置に通信可能に接続されるコンピュータとを備え、コンピュータの制御部は、検出器で検出された散乱光の強度を受信して、受信した散乱光の強度に基づいて、機能性タンパク質と結合物質との結合状態の変化を表す指標を求める。このように構成すれば、機能性タンパク質の結合状態の変化を表す指標を求めることが可能な分析システムを、分析装置とコンピュータとにより構築することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態による機能性タンパク質分析システムの全体構成を示した斜視図であり、図２は、図１に示した一実施形態による機能性タンパク質分析システムの分析装置のブロック図である。図３〜図８は、図１に示した一実施形態による機能性タンパク質分析システムの構成を説明するための図である。まず、図１〜図８を参照して、本発明の一実施形態による機能性タンパク質分析システム１の構成について説明する。

本発明の一実施形態による機能性タンパク質分析システム１は、溶媒中でブラウン運動をする機能性タンパク質および機能性タンパク質に特異的に結合する結合物質から検出される散乱光強度に基づいて、機能性タンパク質と結合物質との結合状態の変化を表す指標を求めるシステムである。なお、本実施形態による分析システム１では、機能性タンパク質としては糖鎖と特異的に結合するレクチン（ガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶ、マンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡ）が用いられるとともに、結合物質としては糖（ラクトース所有ポリマー、グルコース所有ポリマー）が用いられる。本実施形態による分析システム１は、図１に示すように、分析装置２と、分析装置２にＵＳＢケーブル３を介して接続されるパーソナルコンピュータ（ＰＣ）４とから構成されている。なお、分析装置２とパーソナルコンピュータ４とを無線により通信可能に構成してもよい。

図１に示した分析装置２は、機能性タンパク質および結合物質を含む測定用試料を収容して反応させる検出セル５（図３参照）にレーザー光を照射することによって、検出セル５に収容される測定用試料から散乱光強度を検出するとともに、その散乱光強度に基づいて求められる後述する自己相関関数Ｇ２（τ）を取得する機能を有している。なお、本実施形態では、検出セル５に収容される測定用試料に照射されるレーザー光が、レーザー光の進行方向とは反対方向に反射される後方散乱光を用いて、散乱光強度を検出している。この分析装置２は、図２に示すように、レーザー２１と、複数のミラー２２と、減衰器２３と、可動レンズ２４と、測定部２５と、遮光板２６と、吸収器２７と、集光光学部２８と、光ファイバ２９と、光ファイバカプラ３０と、アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）３１と、コリレータ３２と、制御部３３と、レーザー駆動回路３４とを備えている。

レーザー２１は、測定用試料が収容される検出セル５にレーザー光を照射するために設けられている。このレーザー２１から照射されるレーザー光は、Ｈｅ−Ｎｅレーザー光であり、６３３（ｎｍ）の周波数を有している。また、複数のミラー２２は、レーザー２１から照射されるレーザー光が測定部２５に保持される検出セル５に向かって進行するように所定の位置に設置されている。

減衰器２３は、レーザー２１から照射されるレーザー光の光量を調整する機能を有している。具体的には、検出セル５に収容される測定用試料が高濃度である場合や、測定用試料に収容される機能性タンパク質の粒子径にバラツキがある場合には、検出セル５の収容される測定用試料から取得される散乱光強度が大きくなるため、減衰器２３による減衰量を増加させてレーザー２１から照射されるレーザー光の光量を抑制する。また、検出セル５に収容される測定用試料が低濃度である場合や、測定用試料に含まれる粒子が非常に小さい場合には、検出セル５の収容される測定用試料から取得される散乱光強度が小さくなるため、減衰器２３による減衰量を減少させてレーザー２１から照射されるレーザー光の光量を増大している。

ここで、本実施形態では、図４および図５に示すように、可動レンズ２４は、レーザー２１から照射されるレーザー光を、検出セル５に収容される測定用試料に集光するために設けられている。そして、この可動レンズは、検出セル５に向かって進行するレーザー光の進行方向に沿った方向（図４および図５のＡ方向）に移動可能に設けられている。これにより、検出セル５に濃度が高い測定用試料が収容された場合に、図４に示すように、可動レンズ２４をレーザー２１側に移動させることにより、可動レンズ２４により集光されるレーザー光の焦点位置を検出セル５の可動レンズ２４側にすることが可能となる。その結果、散乱される後方散乱光の強度を抑制することが可能となる。また、検出セル５に濃度が低い測定用試料が収容された場合に、図５に示すように、可動レンズ２４を検出セル５側に移動させることにより、可動レンズ２４により集光されるレーザー光の焦点位置を検出セル５の後述する吸収器２７（図２参照）側にすることが可能となる。その結果、散乱される後方散乱光の強度を増大させることが可能となる。したがって、検出セル５に収容される測定用試料の濃度に依存せずに、アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）３１により、散乱光の強度を検出することが可能となる。また、可動レンズ２４は、レーザー光の進行方向とは反対方向に反射された散乱光（後方散乱光）を平行光にする機能も有している。これにより、測定用試料から得られた散乱光を後述する集光光学部２８に導いている。

測定部２５には、図１および図２に示すように、測定用試料が収容される検出セル５を保持するためのセル保持孔２５１ａを含む、セル設置部２５１が設けられている。また、測定部２５には、測定時に、セル設置部２５１のセル保持孔２５１ａに保持される検出セル５に外部からの光が入射しないように蓋部２５２（図１参照）が開閉可能に設けられている。したがって、測定時に、セル保持孔２５１ａに測定用試料が収容される検出セル５を保持させるとともに、蓋部２５２を閉めることによって、セル設置部２５１の内部は外部からの光が遮断された状態となる。これにより、外部からの光が遮断された条件下で測定を行うことが可能となる。また、図２に示すように、測定部２５と可動レンズ２４との間には、測定部２５の蓋部２５２の開閉動作と連動するように移動する遮光板２６が設けられている。この遮光板２６は、測定部２５の蓋部２５２が開けられた状態では、レーザー２１から照射されるレーザー光が検出セル５に入射するのを遮断するように配置されるとともに、測定部２５の蓋部２５２が閉じられた状態では、レーザー光が検出セル５に入射するようにレーザー光の光路上から取り除かれるように構成されている。

吸収器２７は、検出セル５に収容される測定用試料に反射されずに透過した光を吸収するように、検出セル５が保持される測定部２５を挟んで可動レンズ２４に対向するように配置されている。これにより、検出セル５に収容される測定用試料に散乱された後方散乱光のみを可動レンズ２４側の方向に進行させることが可能となる。

集光光学部２８は、検出セル５に収容される測定用試料に照射されるとともに反射した散乱光（後方散乱光）を光ファイバ２９に導くために設けられている。また、光ファイバ２９は、集光光学部２８によって導かれた散乱光を、光ファイバカプラ３０を介して、アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）３１に伝搬するために設けられている。

アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）３１は、検出セル５に収容される測定用試料にレーザー光を照射することにより取得された散乱光（アナログ信号）を検知して、その検知した散乱光をＡ／Ｄ変換部３１ａにより電気信号（デジタル信号）に変換する機能を有している。そして、変換された電気信号（デジタル信号）は、散乱光強度データとして経過時間毎に後述する制御部３３のＲＡＭ３３３に格納されるとともに、後述するコリレータ３２に送信される。また、アバランシェ・フォトダイオード３１は、検知した散乱光を増幅する機能も有しており、測定用試料から検知された散乱光が微弱な信号であっても、その微弱な信号を増幅することが可能である。

ここで、本実施形態では、コリレータ３２は、図６および図７に示すように、アバランシェ・フォトダイオード３１により検知された経過時間毎の散乱光強度データに基づいて以下の式（１）で定義される自己相関関数Ｇ２（τ）を出力する機能を有している。
Ｇ２（τ）＝＜Ｉ（ｔ）×Ｉ（ｔ＋τ）＞／＜Ｉ（ｔ）＞^２・・・（１）

なお、上記式（１）で定義される自己相関関数Ｇ２（τ）は、時間ｔにおける散乱光強度データＩ（ｔ）および時間ｔからの経過時間τ（μｓｅｃ）をパラメータとする関数である。そして、自己相関関数Ｇ２（τ）は、検出セル５に収容される機能性タンパク質がブラウン運動により位置を変える場合に、ある基準時間の機能性タンパク質の位置から時間の変化に伴って機能性タンパク質の位置が変化していく際の時間毎の機能性タンパク質の重なりの度合いを時間の関数として表したものであり、τ＝０では機能性タンパク質が完全に重なるので、自己相関関数Ｇ２（０）＝１となり、時間が経つにつれて機能性タンパク質の重なり度合いは少なくなるため、自己相関関数Ｇ２（τ）は０に向かって減衰する上記した式（１）のような関数になる。

また、自己相関関数Ｇ２（τ）は、溶媒中をブラウン運動する粒子の大きさを評価するものとして用いられている。検出セル５に収容される機能性タンパク質および結合物質が結合していない状態または結合の初期段階では、機能性タンパク質および結合物質は分子量の小さい粒子となり、溶媒中で活発にブラウン運動を行う。このため、活発にブラウン運動を行う分子量の小さい粒子に照射されたレーザー光は、この粒子のブラウン運動に起因して、激しく揺らいだ散乱光強度データとしてアバランシェ・フォトダイオード３１により検出される。これに対して、検出セル５に収容される機能性タンパク質および結合物質が結合した状態または結合の完了段階では、機能性タンパク質および結合物質は分子量の大きい粒子となり、溶媒中で緩やかにブラウン運動を行う。このため、緩やかにブラウン運動を行う分子量の大きい粒子に照射されたレーザー光は、この粒子のブラウン運動に起因して、緩やかに揺らいだ散乱光強度データとしてアバランシェ・フォトダイオード３１により検出される。これにより、分子量の小さい粒子に関する自己相関関数Ｇ２（τ）は、急速に低下（減衰）するとともに、分子量の大きい粒子に関する自己相関関数Ｇ２（τ）は、緩やかに低下（減衰）する。

また、コリレータ３２は、０．５μｓｅｃ（最小サンプル時間）毎にアバランシェ・フォトダイオード３１により検知された散乱光強度データを取得して、上記式（１）により定義される自己相関関数Ｇ２（τ）を出力する。そして、本実施形態では、図６および図７に示した自己相関関数Ｇ２（τ）の時間ｔから０．５μｓｅｃ（最小サンプル時間）経過後の自己相関関数Ｇ２（τ）の値Ｇ２（０．５）を含む、時間経過毎の値が取得される。

制御部３３は、図２に示すように、レーザー駆動回路３４を介して、レーザー２１を制御することにより、レーザー２１を発振させるとともにレーザー光を出射させる機能を有している。この制御部３３は、ＲＯＭ３３１と、ＣＰＵ３３２と、ＲＡＭ３３３と、入出力インターフェイス３３４とから構成されている。

また、ＲＯＭ３３１には、オペレーティングシステム、分析装置２の分析動作を制御するための制御プログラム、および、制御プログラムの実行に必要なデータ（レーザー２１を発振させるための制御信号など）が格納されている。また、ＣＰＵ３３２は、ＲＯＭ３３１に格納される制御プログラムをＲＡＭ３３３にロードしたり、ＲＯＭ３３１から直接実行したりするために設けられている。これにより、ＣＰＵ３３２が、制御プログラムを実行することにより、分析装置２の分析動作の制御を行うことが可能となる。そして、ＣＰＵ３３２が処理したデータは、入出力インターフェイス３３４を介して、分析装置２の各部、または、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）４（図８参照）へと送信される。ＣＰＵ３３２の処理に必要なデータは、分析装置２の各部、または、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）４から入出力インターフェイス３３４を通じて受信される。たとえば、ＣＰＵ３３２により呼び出されたＲＯＭ３３１に記憶された制御信号は、入出力インターフェイス３３４およびレーザー駆動回路３４を介して、レーザー２１に送信される。また、ＣＰＵ３３２は、アバランシェ・フォトダイオード３１により検知された経過時間毎の散乱光強度データと、コリレータ３２により取得された時間経過毎の自己相関関数Ｇ２（τ）の値とをＲＡＭ３３３に記憶する機能も有している。

パーソナルコンピュータ（ＰＣ）４は、分析装置２からＵＳＢケーブル３を介して送信された散乱光強度データと自己相関関数Ｇ２（τ）とを受信して、受信した散乱光強度データと自己相関関数Ｇ２（τ）とに基づいて、機能性タンパク質と糖との結合状態の変化を表す指標（結合速度を反映する指標、結合力を反映する指標、親和性を反映する指標）を求めるために設けられている。パーソナルコンピュータ４は、図１および図８に示すように、本体部４１と、入力部４２と、表示部４３とから構成されている。

本体部４１は、図８に示すように、ＲＯＭ４１１と、ＣＰＵ４１２と、ＲＡＭ４１３と、ハードディスク４１４と、入出力インターフェイス４１５と、画像出力インターフェイス４１６とを含む制御部４１ａと、読出装置４１ｂとから構成されており、それらの間はバス４１７によってデータ通信可能に接続されている。

ここで、本実施形態では、制御部４１ａは、分析装置２の入出力インターフェイス３３４（図２参照）を介して送信された散乱光強度データと、時間ｔから０．５（μｓｅｃ）経過後の自己相関関数Ｇ２（τ）の値Ｇ２（０．５）との積に基づいて、機能性タンパク質と結合物質との結合状態の変化を表す指標を求める機能を有している。

制御部４１ａのＲＯＭ４１１は、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなどにより構成されている。また、ＣＰＵ４１２は、ＲＡＭ４１３にロードされた後述するハードディスク４１４にインストールされる機能性タンパク質を分析する分析用アプリケーションプログラム４１４ａを実行するために設けられている。また、ＲＡＭ４１３は、ＳＲＡＭまたはＤＲＡＭなどにより構成されており、ＲＯＭ４１１および後述するハードディスク４１４に記憶されているコンピュータプログラムや分析用アプリケーションプログラム４１４ａの読み出しに用いられる。また、ＲＡＭ４１３は、ハードディスク４１４にインストールされる分析用アプリケーションプログラム４１４ａを実行する場合に、ＣＰＵ４１２の作業領域として利用される。

ハードディスク４１４は、オペレーティングシステム、後述する機能性タンパク質を分析するための分析用アプリケーションプログラム４１４ａがインストールされるとともに、分析用アプリケーションプログラム４１４ａの実行に必要なデータ（散乱光強度データ、自己相関関数Ｇ２（τ））が格納されている。

ここで、パーソナルコンピュータ４のハードディスク４１４にインストールされる分析用アプリケーションプログラム４１４ａについて説明する。この分析用アプリケーションプログラム４１４ａは、分析装置２のアバランシェ・フォトダイオード３１により検知された経過時間毎の散乱光強度データから得られる平均散乱光強度データＩ（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）と、コリレータ３２により取得される自己相関関数Ｇ２（τ）の値Ｇ２（０．５）（ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ）との積で定義される下記の式（２）を満たすＩ２を用いて、機能性タンパク質と結合物質との結合状態の変化を表す指標を求めるプログラムである。
Ｉ２＝Ｉ×Ｇ２（０．５）・・・（２）

なお、上記式（２）で用いられるＩは、所定時間ｔ（ｓｅｃ）から所定時間ｔ＋１（ｓｅｃ）までの間に複数取得される散乱光強度データの平均値であり、アバランシェ・フォトダイオード３１により検知される経過時間毎の散乱光強度データに基づいて、分析用アプリケーションプログラム４１４ａにより算出される。また、上記式（２）のＧ２（０．５）は、図６および図７に示した所定時間ｔから０．５μｓｅｃ経過後の自己相関関数Ｇ２（τ）の値である。

また、入出力インターフェイス４１５は、たとえば、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ−２３５Ｃなどのシリアルインターフェイスや、ＳＣＳＩ、ＩＤＥ、ＩＥＥＥ１２８４などのパラレルインターフェイス、および、Ｄ／Ａ変換器、Ａ／Ｄ変換器などからなるアナログインターフェイスなどから構成されている。この入出力インターフェイス４１５には、入力部４２が接続されている。また、入出力インターフェイス４１５は、分析装置２の制御部３３の入出力インターフェイス３３４にＵＳＢケーブル３を介して接続されており、分析装置２で検出された散乱光強度データと自己相関関数Ｇ２（τ）とをパーソナルコンピュータ４に入力することが可能である。また、画像出力インターフェイス４１６は、ＬＣＤ（液晶表示装置）またはＣＲＴなどにより構成される表示部４３に接続されており、ＣＰＵ４１２から与えられた画像データに応じた映像信号を表示部４３に出力するように構成されている。

また、読出装置４１ｂは、フレキシブルディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブなどにより構成されており、可搬型記録媒体６に記憶されたコンピュータプログラムまたはデータを読み出すことが可能である。これにより、たとえば、読出装置４１ｂを用いて可搬型記録媒体６から分析用アプリケーションプログラム４１４ａを読み出し、その読み出された分析用アプリケーションプログラム４１４ａをハードディスク４１４にインストールすることが可能である。なお、分析用アプリケーションプログラム４１４ａやその他のパーソナルコンピュータ４で用いられるコンピュータプログラムは、可搬型記録媒体６によって提供されるのみならず、本実施形態によるパーソナルコンピュータ４と通信可能に接続された外部のＰＣなどから電気通信回線（有線、無線を問わない）を通じて提供されることも可能である。たとえば、分析用アプリケーションプログラム４１４ａがインターネット上のサーバコンピュータのハードディスク内に格納されており、このサーバコンピュータに本実施形態によるパーソナルコンピュータ４が電気通信回線を通じてアクセスするとともに分析用アプリケーションプログラム４１４ａをダウンロードして、このダウンロードした分析用アプリケーションプログラム４１４ａをハードディスク４１４にインストールすることも可能である。また、ハードディスク４１４には、たとえば、米マイクロソフト社が製造販売するＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）などのグラフィカルユーザインターフェイス環境を提供するオペレーティングシステムがインストールされている。なお、本実施形態による分析用アプリケーションプログラム４１４ａは、上記したオペレーティングシステム上で動作する。

入力部４２は、ユーザが入力部４２を使用することにより、パーソナルコンピュータ４にデータを入力することが可能なように構成されている。

また、本実施形態では、表示部４３は、画像出力インターフェイス４１６から入力された映像信号に従って、画像（画面）を表示するために設けられている。具体的には、表示部４３は、結合速度を反映する指標として機能性タンパク質と結合物質との反応時間に対する上記式（２）で定義されるＩ２をプロットしたグラフを表示する機能を有している。また、表示部４３は、結合力を反映する指標として十分な結合物質の存在する条件下で、複数の濃度に設定された機能性タンパク質を混在させたときの機能性タンパク質の濃度に対する上記式（２）で定義されるＩ２をプロットしたグラフを表示する機能も有している。さらに、表示部４３は、親和性を反映する指標として機能性タンパク質および結合物質を混在させた条件下で、機能性タンパク質と結合物質との結合を解離させる複数の濃度に設定された阻害糖を添加したときの阻害糖の濃度に対する上記式（２）で定義されるＩ２をプロットしたグラフを表示する機能も有している。

図９は、図１に示した一実施形態による機能性タンパク質分析システムの分析装置の制御部による機能性タンパク質の測定フローを示したフローチャートである。次に、図９を参照して、本発明の一実施形態による機能性タンパク質分析システム１の分析装置２の制御部３３による機能性タンパク質の測定フローについて詳細に説明する。

まず、分析装置２の電源を入れると、分析装置２の制御部３３からレーザー駆動回路３４に制御信号が送られ、レーザー２１が発振し、レーザー光が出射される。レーザー２１の発振が安定すると、制御部３３は、測定スタンバイになったことをパーソナルコンピュータ４に送信し、パーソナルコンピュータ４のＣＰＵ４１２は、表示部４３に画像インターフェイス４１６を介して測定スタンバイになったことを表示する。次に、検出セル５に機能性タンパク質と機能性タンパク質に特異的に結合する結合物質とを入れ、混合した後、測定部２５の蓋部２５２を開け、検出セル５を測定部２５のセル保持孔２５１ａにセットし、蓋部２５２を閉める。このとき、蓋部２５２を開けた状態では、遮光板２６がレーザー光の光路を遮断し、蓋部２５２を閉めた状態では、遮光板２６がレーザー光の光路から取り除かれ、レーザー光は検出セル５に照射される。そして、検出セル５からの散乱した後方散乱光は、アバランシェ・フォトダイオード３１で受光され、アバランシェ・フォトダイオード３１は、散乱光強度に対する電気信号をＡ／Ｄ変換部３１ａに出力する。その後、Ａ／Ｄ変換部３１ａは、電気信号をＡ／Ｄ変換し、散乱光強度データを時間単位毎に出力し、コリレータ３２に送る。

次に、ステップＳ１において、分析装置２の制御部３３のＣＰＵ３３２は、パーソナルコンピュータ４から測定開始信号を受信したか否かを判断する。そして、ステップＳ１において、パーソナルコンピュータ４から測定開始信号を受信していないと判断した場合には、測定開始信号を受信するまで上記判断が繰り返される。一方、ステップＳ１において、パーソナルコンピュータ４から測定開始信号を受信したと判断した場合には、ステップＳ２において、分析装置２のＣＰＵ３３２は、アバランシェ・フォトダイオード３１から出力された散乱光強度データおよびコリレータ３２から出力された自己相関関数Ｇ２（τ）をＲＡＭ３３３に保存する。なお、ＲＡＭ３３３に保存される散乱光強度データと自己相関関数Ｇ２（τ）とは、機能性タンパク質と結合物質との反応時間の経過毎に順番に格納される。

次に、ステップＳ３において、散乱光強度データと自己相関関数Ｇ２（τ）とが、分析装置２のＣＰＵ３３２により、入出力インターフェイス３３４を介して、パーソナルコンピュータ４に送信される。そして、ステップＳ４において、分析装置２のＣＰＵ３３２は、パーソナルコンピュータ４から測定終了信号を受信したか否かを判断する。そして、ステップＳ４において、パーソナルコンピュータ４から測定終了信号を受信していないと判断した場合には、測定終了信号を受信するまで、上記したステップＳ２およびステップＳ３の処理が繰り返される。一方、ステップＳ４において、測定終了信号を受信したと判断した場合には、ステップＳ５において、分析装置２のＣＰＵ３３２は、パーソナルコンピュータ４へのデータ（散乱光強度データおよび自己相関関数Ｇ２（τ））の送信を停止して、データ送信フローの処理を終了する。

図１０は、図１に示した一実施形態による機能性タンパク質分析システムのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）の制御部による結合速度グラフの表示フローを示したフローチャートである。次に、図１０を参照して、本発明の一実施形態による機能性タンパク質分析システム１のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）４の制御部４１ａによる結合速度グラフの表示フローについて詳細に説明する。

まず、測定部２５のセル保持孔２５１ａに検出セル５をセットすることにより、測定開始準備が整う。そして、ステップＳ１１において、パーソナルコンピュータ４の制御部４１ａのＣＰＵ４１２は、表示部４３に表示されたスタートキーがＯＮ（クリック）されたか否かを判断する。そして、ステップＳ１１において、スタートキーがＯＮされていないと判断した場合には、スタートキーがＯＮされるまで、ステップＳ１１の判断を繰り返す。一方、ステップＳ１１において、スタートキーがＯＮされたと判断した場合には、ステップＳ１２において、測定開始信号を分析装置２に送信する。次に、パーソナルコンピュータ４のＣＰＵ４１２は、ステップＳ１３において、分析装置２から送信されるデータ（散乱光強度データおよび自己相関関数Ｇ２（τ））を受信したか否かの判断をする。そして、ステップＳ１３において、分析装置２からデータを受信していないと判断した場合には、データを受信するまで、ステップＳ１３の判断が繰り返される。一方、ステップＳ１３において、分析装置２からデータを受信したと判断した場合には、ステップＳ１４において、分析装置２から送信された散乱光強度データと自己相関関数Ｇ２（τ）とをハードディスク４１４に保存する。次に、ステップＳ１５において、ＣＰＵ４１２は、表示部４３に表示されたストップキーがＯＮ（クリック）されたか否かの判断をする。そして、ステップＳ１５において、ストップキーがＯＮされていないと判断した場合には、ストップキーがＯＮされるまで、上記ステップＳ１４の処理およびステップＳ１５の判断が繰り返される。一方、ステップＳ１５において、ストップキーがＯＮされたと判断した場合には、ステップＳ１６において、測定終了信号を分析装置２に送信する。次に、ステップＳ１７において、パーソナルコンピュータ４のＣＰＵ４１２は、ハードディスク４１４から自己相関関数Ｇ２（τ）（０．５μｓｅｃにおける自己相関関数データＧ２（０．５）（ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ））と、散乱光強度データとを呼び出す。この際、本実施形態では、検出時の時間ｔから１ｓｅｃ間に検知された複数の散乱光強度データの平均値Ｉ（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を算出する。

次に、ステップＳ１８において、ＣＰＵ４１２は、算出された平均散乱光強度データＩと呼び出された自己相関関数データＧ２（０．５）とに基づいて、反応時間毎の上記式（２）で定義されるＩ２を求め、ハードディスク４１４に保存する。そして、ステップＳ１９において、パーソナルコンピュータ４のＣＰＵ４１２は、ハードディスク４１４に保存された反応時間毎のＩ２を呼び出し、反応時間に対するＩ２のグラフ（結合速度グラフ（図１１および図１２参照））を作成する。その後、ステップＳ２０において、ＣＰＵ４１２は、結合速度グラフを画像出力インターフェイス４１６を介して表示部４３に表示して、機能性タンパク質の結合速度グラフを表示フローの処理を終了する。

次に、上記した本発明の一実施形態の機能性タンパク質分析システム１の分析用アプリケーションプログラム４１４ａにより取得されたＩ２（＝Ｉ×Ｇ２（０．５））を用いて、機能性タンパク質と結合物質との結合状態の変化を観察するために行った実験について説明する。この実験では、機能性タンパク質と結合物質との結合状態を示す指標として、結合速度を反映する指標、結合力を反映する指標、および、親和性を反映する指標を、Ｉ２により評価した。以下、詳細に説明する。

［結合速度を反映する指標を求める実験］
上記した本発明の一実施形態の結合速度を反映する指標を求めるために行った実験について説明する。この実験では、結合物質に機能性タンパク質を加えて、機能性タンパク質を加えた時間から所定時間経過するまで、上記式（２）で定義されるＩ２をプロットしたグラフを作成することにより、実施例１および２と、比較例１および２とによる機能性タンパク質と結合物質との結合速度を評価した。なお、実施例１および２と、比較例１および２とでは、それぞれ、１０ｍＭＴｒｉｓ−ＨＣｌ、１５０ｍＭＮａＣｌおよび２０ｍＭＣａＣｌ_２（ｐＨ７．５）からなる緩衝液が用いられた。

（実施例１）
１０ｐｍｏｌのラクトース所有ポリマーおよびグルコース所有ポリマーに、１μｍｏｌのガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶを加え、１５ｓｅｃ間隔毎に上記式（２）で定義されるＩ２をプロットしたグラフ（図１１参照）を作成してパーソナルコンピュータ（ＰＣ）４（図１参照）の表示部４３に表示した。

（実施例２）
１０ｐｍｏｌのラクトース所有ポリマーおよびグルコース所有ポリマーに、１μｍｏｌのマンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡを加え、１５ｓｅｃ間隔毎に上記式（２）で定義されるＩ２をプロットしたグラフ（図１２参照）を作成してパーソナルコンピュータ（ＰＣ）４（図１参照）の表示部４３に表示した。

（比較例１）
１０ｐｍｏｌのラクトース所有ポリマーおよびグルコース所有ポリマーに、１μｍｏｌのガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶを加え、１５ｓｅｃ間隔毎に制御部４１ａにより求められる平均散乱光強度データＩ（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）をプロットしたグラフを作成した。この結果を図１３に示す。

（比較例２）
１０ｐｍｏｌのラクトース所有ポリマーおよびグルコース所有ポリマーに、１μｍｏｌのマンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡを加え、１５ｓｅｃ間隔毎に制御部４１ａにより求められる平均散乱光強度データＩ（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）をプロットしたグラフを作成した。この結果を図１４に示す。

上記図１１に示されるように、実施例１によるラクトース所有ポリマーおよびグルコース所有ポリマーに加えられたガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶは、ラクトース所有ポリマーについてのＩ２が上昇していることが分かった。一方、ガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶは、グルコース所有ポリマーについてのＩ２が上昇していないことが分かった。このように、ガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶは、ラクトース所有ポリマーにのみＩ２の特異的な増加が観察され、添加直後から約２ｍｉｎ間にかけてＩ２の増加を示した後、ほぼ一定の値を示した。これにより、添加直後から約２ｍｉｎ間にかけてガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶとラクトース所有ポリマーとが結合して、その後ガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶとラクトース所有ポリマーとの結合が終了したと考えられる。

上記図１２に示されるように、実施例２によるラクトース所有ポリマーおよびグルコース所有ポリマーに加えられたマンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡは、グルコース所有ポリマーについてのＩ２が上昇していることが分かった。一方、マンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡは、ラクトース所有ポリマーについてのＩ２が上昇していないことが分かった。このように、マンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡは、グルコース所有ポリマーにのみＩ２の特異的な増加が観察され、添加後約１ｍｉｎ〜約３ｍｉｎ間にかけてＩ２の増加が観察された。これにより、添加後約１ｍｉｎ〜約３ｍｉｎ間にかけてマンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡとグルコース所有ポリマーとが結合して、その後マンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡとグルコース所有ポリマーとの結合が終了したと考えられる。また、図１１に示したラクトース所有ポリマーに対するガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶのＩ２の推移と、図１２に示したグルコース所有ポリマーに対するマンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡのＩ２の推移とを比較すると、ラクトース所有ポリマーに対するガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶのＩ２は、添加直後から増加しているのに対して、グルコース所有ポリマーに対するマンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡのＩ２は、添加後約１ｍｉｎから増加しているのが観察された。これにより、機能性タンパク質（ガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶ、マンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡ）の種類によって、結合し始める早さが異なることを示していると考えられる。

図１５は、図１に示した一実施形態による機能性タンパク質分析システムの表示部に表示されるマンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡとガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶとの所定時間ｔにおける自己相関関数Ｇ２（τ）の値Ｇ２（０．５）を経過時間毎にプロットしたグラフである。図１５を参照して、マンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡおよびガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶのＧ２（０．５）の値が経過時間とともに減少していることが分かる。機能性タンパク質と結合物質とが共存している状態であれば、機能性タンパク質と結合物質との間には化学的な平衡状態が生じる。このため、機能性タンパク質と結合物質とが平衡状態では、機能性タンパク質と結合物質との競争反応（結合反応および解離反応）により、アバランシェ・フォトダイオード３１で検出される散乱光強度データは、競争反応による光学的ノイズを含んだ状態で検出されて、自己相関関数Ｇ２（τ）の値が経過時間とともに小さくなると考えられる。

上記図１３に示されるように、比較例１によるラクトース所有ポリマーおよびグルコース所有ポリマーに加えられたガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶは、ラクトース所有ポリマーについてのＩ（平均散乱光強度データ）が上昇していることが分かった。一方、ガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶは、グルコース所有ポリマーについてのＩ（平均散乱光強度データ）が上昇していないことが分かった。この結果、ガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶは、ラクトース所有ポリマーにのみＩ（平均散乱光強度データ）の特異的な増加が観察された。しかしながら、図１３に示したラクトース所有ポリマーに対するガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶのＩ（平均散乱光強度データ）の推移には、上記した競争反応（結合反応および解離反応）に伴って検出される光学的ノイズが加味されていない。それに対して、図１１に示した実施例１および２では競争反応に伴って検出される光学的ノイズが加味されているので、ガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶとラクトース所有ポリマーとの反応を正確に分析することが可能であると考えられる。

上記図１４に示されるように、比較例２によるラクトース所有ポリマーおよびグルコース所有ポリマーに加えられたマンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡは、グルコース所有ポリマーについてのＩ（平均散乱光強度データ）が上昇していることが分かった。一方、マンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡは、ラクトース所有ポリマーについてのＩ（平均散乱光強度データ）が上昇していないことが分かった。この結果、マンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡは、グルコース所有ポリマーにのみＩ（平均散乱光強度データ）の特異的な増加が観察された。しかしながら、グルコース所有ポリマーに対するマンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡのＩ（平均散乱光強度データ）の推移は、約１ｍｉｎから約１０ｍｉｎにかけて上昇するとともに、その後約１ｍｉｎ間減少して、約１１ｍｉｎ以降上昇しており、Ｉ（平均散乱光強度データ）が安定している個所を確認することができなかった。このため、マンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡとグルコース所有ポリマーとの反応が終了したのか否かについては判断できなかった。これは、上記した競争反応（結合反応および解離反応）が頻繁に起きたために、競争反応に伴う光学的ノイズがＩ（平均散乱光強度データ）の推移に表れて、マンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡとグルコース所有ポリマーとの反応が終了してもＩ（平均散乱光強度データ）が安定しないためだと考えられる。

このように、実施例１および２では、機能性タンパク質（ガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶ、マンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡ）に特異的に結合する結合物質（ラクトース所有ポリマー、グルコース所有ポリマー）を収容した検出セル５に機能性タンパク質（ガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶ、マンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡ）が添加された後、所定時間毎に検出セル５からの散乱光をアバランシェ・フォトダイオード３１で検出することにより、アバランシェ・フォトダイオード３１で検出された散乱光の強度に基づいて機能性タンパク質と結合物質との結合速度を反映する指標をパーソナルコンピュータ４の制御部４１ａで求めることが可能である。

［結合力を反映する指標を求める実験］
上記した本発明の一実施形態の結合力を反映する指標を求めるために行った実験について説明する。この実験では、ラクトース所有ポリマーに、ガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶを段階的に添加していき、上記式（２）で定義されるＩ２をプロットしたグラフを作成することにより、実施例３による機能性タンパク質と結合物質との結合力を評価した。なお、実施例３では、１０ｍＭＴｒｉｓ−ＨＣｌ、１５０ｍＭＮａＣｌおよび２０ｍＭＣａＣｌ_２（ｐＨ７．５）からなる緩衝液が用いられた。

（実施例３）
１０ｐｍｏｌのラクトース所有ポリマーに、１０ｐｍｏｌを最小量とするガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶを倍量ずつ（１０、２０、４０、８０、１６０、３２０、６４０、１２８０、２５６０、３８４０（ｐｍｏｌ））添加して、添加後５分後に測定し、上記式（２）で定義されるＩ２をプロットしたグラフ（図１６参照）を作成してパーソナルコンピュータ（ＰＣ）４（図１参照）の表示部４３に表示した。なお、結合速度を反映する指標を求める実験において、上記したように、添加直後から約２ｍｉｎ間で、ガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶとラクトース所有ポリマーとの結合が終了していることから、十分に反応が進んでいる添加５分後に測定した。

上記図１６を参照して、十分な糖（１０ｐｍｏｌのラクトース所有ポリマー）の存在下では、約３２０ｐｍｏｌ〜約６４０ｐｍｏｌのガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶを添加した場合にＩ２の増加が観察された。このように、十分な糖の存在下では、約３２０ｐｍｏｌ〜約６４０ｐｍｏｌの濃度のガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶが活発に糖（ラクトース所有ポリマー）と結合すると考えられる。

このように、実施例３では、機能性タンパク質（ガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶ）に特異的に結合する結合物質（ラクトース所有ポリマー）を収容した検出セル５に機能性タンパク質（ガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶ）が段階的に添加された後、機能性タンパク質の添加量毎に検出セル５からの散乱光をアバランシェ・フォトダイオード３１で検出することにより、アバランシェ・フォトダイオード３１で検出された散乱光の強度に基づいて機能性タンパク質と結合物質との結合力を反映する指標をパーソナルコンピュータ４の制御部４１ａで求めることが可能である。

［親和性を反映する指標を求める実験］
上記した本発明の一実施形態の親和性を反映する指標を求めるために行った実験について説明する。この実験では、機能性タンパク質に結合物質を加えた状態で、結合物質と機能性タンパク質との結合を解離させる阻害糖（マンノースおよびグルコース）を段階的に添加していき、上記式（２）で定義されるＩ２をプロットしたグラフを作成することにより、実施例４による機能性タンパク質と結合物質との親和性を評価した。なお、実施例４では、１０ｍＭＴｒｉｓ−ＨＣｌ、１５０ｍＭＮａＣｌおよび２０ｍＭＣａＣｌ_２（ｐＨ７．５）からなる緩衝液が用いられた。

（実施例４）
１０ｐｍｏｌのグルコース所有ポリマーに、１μｍｏｌのマンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡを加え１０分以上静置させた反応液に、０．１μｍｏｌを最小量とする阻害糖（マンノースおよびグルコース）をそれぞれ倍量ずつ（０．１、０．２、０．４、０．８、１．６、３．２、６．４、１２．８（μｍｏｌ））添加して、添加後５分後に測定し、上記式（２）で定義されるＩ２をプロットしたグラフ（図１７参照）を作成してパーソナルコンピュータ（ＰＣ）４（図１参照）の表示部４３に表示した。なお、結合速度を反映する指標を求める実験において、上記したように、添加直後から約３ｍｉｎ間で、マンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡとグルコース所有ポリマーとの結合が終了していることから、十分に反応が進んでいる添加５分後に測定した。

上記図１７を参照して、マンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡは、少量（約０μｍｏｌ〜約３μｍｏｌ）の阻害糖（マンノース）に対してＩ２の減少が観察された。したがって、少量の阻害糖でＩ２の減少が観察されれば、機能性タンパク質は阻害糖と高い親和性を示すと考えられるので、本実施形態のマンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡは、マンノースに対して高い親和性を示していると考えられる。つまり、約０μｍｏｌ〜約３μｍｏｌの少量のマンノースを加えた場合に、マンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡとマンノースとが結合し始めると考えられる。

このように、実施例４では、機能性タンパク質（マンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡ）に特異的に結合する結合物質（グルコース所有ポリマー）と機能性タンパク質（マンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡ）とを収容した検出セル５に、結合物質と機能性タンパク質との結合を解離させる阻害糖（マンノース）が段階的に添加された後、阻害糖の添加量毎の検出セル５からの散乱光をアバランシェ・フォトダイオード３１で検出することにより、アバランシェ・フォトダイオード３１で検出された散乱光の強度に基づいて機能性タンパク質と結合物質との親和性を反映する指標をパーソナルコンピュータ４の制御部４１ａで求めることが可能である。

本実施形態では、上記のように、アバランシェ・フォトダイオード３１で検出された散乱光強度データと、コリレータ３２により算出される自己相関関数Ｇ２（τ）とに基づいて、機能性タンパク質と結合物質との結合状態の変化を表す指標Ｉ２を求めるための分析用アプリケーションプログラム４１４ａをハードディスク４１４にインストールすることによって、分析用アプリケーションプログラム４１４ａにより求められたＩ２に基づいて機能性タンパク質の結合状態の変化を分析することができる。

また、本実施形態では、散乱光強度データと自己相関関数Ｇ２（τ）の値Ｇ２（０．５）との積により求められるＩ２を用いれば、図１１および図１２に示したグラフから、結合速度が増加している場合には、機能性タンパク質（ガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶ）と結合物質（ラクトース所有ポリマー）との結合が途中の段階であると判断（分析）することができるとともに、結合速度が一定である場合には、機能性タンパク質（ガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶ）と結合物質（ラクトース所有ポリマー）との結合が終了したと判断（分析）することができるので、Ｉ２に基づいて、容易に、機能性タンパク質と結合物質との結合状態の変化を分析することができる。また、図１６に示したグラフから、十分（１０ｍｏｌ）な結合物質（ラクトース所有ポリマー）が存在する条件下において、約３２０ｐｍｏｌ〜約６４０ｐｍｏｌの濃度の機能性タンパク質（ガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶ）のＩ２が増加する場合には、その濃度の機能性タンパク質が結合物質と活発に結合していると判断（分析）することができるのでＩ２に基づいて、容易に、機能性タンパク質と結合物質との結合状態の変化を分析することができる。また、図１７に示したグラフから、機能性タンパク質（マンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡ）が２つの阻害糖（マンノースおよびグルコース）の中のいずれの阻害糖（マンノース）と容易に結合するのかを判断（分析）することができるのでＩ２に基づいて、容易に、機能性タンパク質と結合物質（阻害糖）との結合状態の変化を分析することができる。

また、本実施形態では、コリレータ３２が、τ＝０．５μｓｅｃでの自己相関関数の値Ｇ２（０．５）を取得することによって、τ＝０のときの自己相関関数の値Ｇ２（０．５）は、検出セル５に収容される機能性タンパク質の粒子径のバラツキなどによる光学的なノイズ主な要因となって低下するτ＝０近傍の自己相関関数Ｇ２（τ）であるので、アバランシェ・フォトダイオード３１が散乱光強度を検出可能な最小時間（最小サンプル時間）０．５μｓｅｃ経過後の自己相関関数の値Ｇ２（０．５）と、平均散乱光強度データＩとを組み合わせることによって、正確に機能性タンパク質の結合状態の変化を表す指標を求めることができる。

また、本実施形態では、パーソナルコンピュータ４のハードディスク４１４にインストールされる分析用アプリケーションプログラム４１４ａが、平均散乱光強度データＩと、自己相関関数の値Ｇ２（０．５）との積に基づいて、Ｉ２を求めることによって、光学的なノイズに起因して増加した散乱光の強度に、光学的なノイズに起因して減少した自己相関関数の値Ｇ２（０．５）を掛け合わせることによって、光学的なノイズに起因して増加した散乱光の強度のうちの光学的なノイズによる増加分を相殺することができる。その結果、より正確に、機能性タンパク質の結合状態の変化を表す指標を求めることができる。

また、本実施形態では、時間ｔ（ｓｅｃ）から時間ｔ＋１（ｓｅｃ）の間に検出された複数の散乱光強度の平均値である平均散乱光強度データＩを用いてＩ２を算出することによって、検出時点の直後の時点で散乱光の強度が外部からのごみなどによる光学的なノイズにより特異的に上昇した場合でも、検出時点から１ｍｉｎ間の複数の散乱光の強度の平均値を求めることにより、その特異的に上昇した散乱光の強度を捉えることができる。その結果、自己相関関数の値Ｇ２（０．５）と、平均散乱光強度データＩとの積を求めることによって、より正確に機能性タンパク質の結合状態の変化を表す指標を求めることができる。

なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、パーソナルコンピュータ４の制御部４１ａは、アバランシェ・フォトダイオード３１により検出される散乱光強度データと、コリレータ３２により算出される自己相関関数Ｇ２（τ）とを用いて、結合速度を反映する指標、結合力を反映する指標、および、親和性を反映する指標を求める例を示したが、本発明はこれに限らず、結合速度を反映する指標、結合力を反映する指標、および、親和性を反映する指標のうちいずれか１つだけを求めてもよい。

また、上記実施形態では、アバランシェ・フォトダイオード３１により検出される散乱光強度データと、コリレータ３２により算出される自己相関関数Ｇ２（τ）との積により算出したＩ２を指標とする例を示したが、本発明はこれに限らず、散乱光強度データと自己相関関数Ｇ２（τ）との積以外の方法で、散乱光強度データおよび自己相関関数Ｇ２（τ）に基づいて算出したものを指標として用いてもよい。

また、上記実施形態では、分析装置にＵＳＢケーブル（通信回線）を通じてパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を接続させることにより、分析装置のアバランシェ・フォトダイオードで検出された散乱光強度データ、および、コリレータで算出された自己相関関数Ｇ２（τ）を送信して、パーソナルコンピュータのＣＰＵにより、受信した散乱光強度データおよび自己相関関数Ｇ２（τ）に基づいてＩ２を求める例を示したが、本発明はこれに限らず、分析装置側で、散乱光強度データおよび自己相関関数Ｇ２（τ）に基づいてＩ２を求めるようにしてもよい。

本発明の一実施形態による機能性タンパク質分析システムの全体構成を示した斜視図である。 図１に示した一実施形態による機能性タンパク質分析システムの分析装置のブロック図である。 図１に示した一実施形態による機能性タンパク質分析システムに用いられる検出セルの斜視図である。 図１に示した一実施形態による機能性タンパク質分析システムの分析装置の可動レンズを示した模式図である。 図１に示した一実施形態による機能性タンパク質分析システムの分析装置の可動レンズを示した模式図である。 図１に示した一実施形態による機能性タンパク質分析システムの分析装置のコリレータによって出力されるＣｏｎＡについての自己相関関数を示したグラフである。 図１に示した一実施形態による機能性タンパク質分析システムの分析装置のコリレータによって出力されるＣＥＬ−ＩＶについての自己相関関数を示したグラフである。 図１に示した一実施形態による機能性タンパク質分析システムのコンピュータのブロック図である。 図１に示した一実施形態による機能性タンパク質分析システムの分析装置の制御部による機能性タンパク質の測定フローを示したフローチャートである。 図１に示した一実施形態による機能性タンパク質分析システムのパーソナルコンピュータの制御部による結合速度グラフの表示フローを示したフローチャートである。 グルコース所有ポリマーおよびラクトース所有ポリマーとガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶとの反応時間に対してＩ２がプロットされた実施例１によるグラフである。 グルコース所有ポリマーおよびラクトース所有ポリマーとマンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡとの反応時間に対してＩ２がプロットされた実施例２によるグラフである。 ラクトース所有ポリマーおよびラクトース所有ポリマーとガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶとの反応時間に対してＩがプロットされた比較例１によるグラフである。 ラクトース所有ポリマーおよびグルコース所有ポリマーとマンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡとの反応時間に対してＩがプロットされた比較例２によるグラフである。 マンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡとガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶとの所定時間ｔにおける自己相関関数Ｇ２（τ）の値Ｇ２（０．５）を経過時間毎にプロットしたグラフである。 十分なラクトース所有ポリマーが存在する条件下でガラクトース特異性レクチンＣＥＬ−ＩＶを添加したときのＩ２がプロットされた実施例３によるグラフである。 マンノース・グルコース特異性レクチンＣｏｎＡに対して、種々の濃度の阻害糖（グルコース、マンノース）を添加した場合のＩ２をプロットした実施例４によるグラフである。

符号の説明

１ 機能性タンパク質分析システム（分析システム）
２ 分析装置
４ コンピュータ
５ 検出セル
２１ 光源（レーザー）
２４ 可動レンズ（レンズ部）
３１ アバランシェ・フォトダイオード（検出器）
３２ コリレータ
４１ａ 制御部
４３ 表示部（出力部）

Claims (12)

1. 機能性タンパク質と前記機能性タンパク質に特異的に結合する結合物質とを収容して反応させるための検出セルに光を照射するための光源と、
   前記検出セルから散乱光を検出するための検出器と、
   前記検出器で検出された前記散乱光の強度に基づいて、前記機能性タンパク質と前記結合物質との結合状態の変化を表す指標を求めるための制御部とを備え、
   前記制御部は、前記散乱光の強度と、自己相関関数の値とに基づいて、前記指標を求め、
   前記自己相関関数Ｇ（Δｔ）は、時間ｔにおける散乱光の強度Ｉ（ｔ）と、前記時間ｔから所定時間Δｔ経過後の散乱光の強度Ｉ（ｔ＋Δｔ）とにより、以下の式を満たすように定義され、
   Ｇ（Δｔ）＝＜Ｉ（ｔ）×Ｉ（ｔ＋Δｔ）＞／＜Ｉ（ｔ）＞ ^２
   前記検出器が前記散乱光の強度を検出可能な最小サンプル時間をｔ１とした場合、
   前記制御部は、前記散乱光の強度と、前記自己相関関数Ｇ（Δｔ）（０．９５×Ｇ（ｔ１）≦Ｇ（Δｔ）≦１．０５×Ｇ（ｔ１））の値とに基づいて、前記指標を求める、分析システム。
2. 前記指標は、結合速度を反映する指標、結合力を反映する指標、および、親和性を反映する指標からなるグループより選択される少なくとも１つの指標である、請求項１に記載の分析システム。
3. 前記制御部は、前記機能性タンパク質と前記結合物質との反応状態が異なる複数のポイントにおいて検出された散乱光の強度に基づいて、前記機能性タンパク質と前記結合物質との結合状態の変化を表す指標を求める、請求項１または２に記載の分析システム。
4. 前記散乱光は後方散乱光である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の分析システム。
5. 前記自己相関関数Ｇ（Δｔ）の値は、前記時間ｔから前記検出器が散乱光の強度を検出可能な最小サンプル時間ｔ１経過後の自己相関関数の値Ｇ（ｔ１）である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の分析システム。
6. 前記制御部は、前記指標として、前記散乱光の強度と、前記自己相関関数Ｇ（Δｔ）の値との積を求める、請求項１〜５のいずれか１項に記載の分析システム。
7. 前記散乱光の強度は、前記時間ｔから所定時間の間に検出された複数の散乱光の強度の平均値である、請求項６に記載の分析システム。
8. 分析結果を出力するための出力部をさらに備え、
   前記制御部は、前記機能性タンパク質と前記結合物質との反応時間に対する前記散乱光の強度と前記自己相関関数Ｇ（Δｔ）の値との積をプロットしたグラフを前記出力部に表示する、請求項６または７に記載の分析システム。
9. 分析結果を出力するための出力部をさらに備え、
   前記制御部は、十分な結合物質の存在する条件下で、複数の濃度に設定された前記機能性タンパク質を混在させたときの前記機能性タンパク質の濃度に対する前記散乱光の強度と前記自己相関関数Ｇ（Δｔ）の値との積をプロットしたグラフを前記出力部に表示する、請求項６または７に記載の分析システム。
10. 分析結果を出力するための出力部をさらに備え、
    前記制御部は、前記機能性タンパク質および前記結合物質を混在させた条件下で、前記機能性タンパク質と前記結合物質との結合を解離させる複数の濃度に設定された阻害糖を添加したときの前記阻害糖の濃度に対する前記散乱光の強度と前記自己相関関数Ｇ（Δｔ）の値との積をプロットしたグラフを前記出力部に表示する、請求項６または７に記載の分析システム。
11. 前記検出セルに照射される前記光源からの光を集光するとともに、集光する光の焦点位置を移動することが可能なレンズ部をさらに備える、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の分析システム。
12. 前記光源と、前記検出器とを有する分析装置と、
    前記制御部を有するとともに、前記分析装置に通信可能に接続されるコンピュータとを備え、
    前記コンピュータの制御部は、前記検出器で検出された前記散乱光の強度を受信して、受信した前記散乱光の強度に基づいて、前記機能性タンパク質と前記結合物質との結合状態の変化を表す指標を求める、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の分析システム。

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