JP5903492B2 - 分子診断アッセイデバイス及び使用方法 - Google Patents

分子診断アッセイデバイス及び使用方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5903492B2
JP5903492B2 JP2014530884A JP2014530884A JP5903492B2 JP 5903492 B2 JP5903492 B2 JP 5903492B2 JP 2014530884 A JP2014530884 A JP 2014530884A JP 2014530884 A JP2014530884 A JP 2014530884A JP 5903492 B2 JP5903492 B2 JP 5903492B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lateral flow
zone
flow assay
enzyme
competent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014530884A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2014527183A (ja
Inventor
ウォン,ウィンストン
カオ,スティーヴン,チャン−チー
Original Assignee
クレド バイオメディカル ピーティーイー リミテッド
クレド バイオメディカル ピーティーイー リミテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by クレド バイオメディカル ピーティーイー リミテッド, クレド バイオメディカル ピーティーイー リミテッド filed Critical クレド バイオメディカル ピーティーイー リミテッド
Publication of JP2014527183A publication Critical patent/JP2014527183A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5903492B2 publication Critical patent/JP5903492B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54366Apparatus specially adapted for solid-phase testing
    • G01N33/54386Analytical elements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/78Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
    • G01N21/80Indicating pH value
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/558Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor using diffusion or migration of antigen or antibody
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/58Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving labelled substances
    • G01N33/581Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving labelled substances with enzyme label (including co-enzymes, co-factors, enzyme inhibitors or substrates)
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N2021/752Devices comprising reaction zones
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N2021/757Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated using immobilised reagents
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2333/00Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature
    • G01N2333/90Enzymes; Proenzymes
    • G01N2333/914Hydrolases (3)
    • G01N2333/916Hydrolases (3) acting on ester bonds (3.1), e.g. phosphatases (3.1.3), phospholipases C or phospholipases D (3.1.4)
    • G01N2333/918Carboxylic ester hydrolases (3.1.1)
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2458/00Labels used in chemical analysis of biological material
    • G01N2458/15Non-radioactive isotope labels, e.g. for detection by mass spectrometry

Description

本発明は、分子生物学、分子診断、核酸検査(NAT)、医学及びビオテクノロジーの一般的分野に関わる。本発明は、生物学的サンプル、物質、有機もしくは無機サンプルを排他的でなく包含するサンプルにおいてきわめて低濃度で存在する化学的及び/又は生物学的標的の痕跡を検出もしくはモニタするのに適している。化学的及び/又は生物学的標的の痕跡は、例えばゲノム薬理学、病原体検出及びモニタリング、遺伝的素質の決定、臨床試験のための遺伝的分類、診断学、予後診断、感染症診断及びモニタリング、バイオデフェンス、法医学分析、親子鑑定、動物及び植物交配、食品検査、人物鑑定、遺伝子組み換え生物検査、化学汚染、食品安全、生産チェーンのモニタリング及びトラッキング、及び生産インラインモニタリング/コントロールの分野における看護/現場(site)/興味及び実験室のポイントにおける適用を有する、生物学的/化学的生成物、フラグメントもしくは標的全体、例えば核酸配列、細胞、ウイルス、病原体、化学製品、を包含し得る。
分子診断は、生物学的検出及びモニタリングのためのルーチンの臨床検査室手順であった。様々な生物学的源由来の生物学的サンプルの検体は、通常化学物質の混合物、代謝物、高分子、細胞、ビリオン、生物、及び核酸配列を含む。典型的には、検出及びモニタリングのためには二つの共通する問題、すなわちバックグラウンド干渉と検出限界(LOD)、が存在する。つまり、標的生物学的サンプルは、該生物学的サンプル中の他のバックグラウンド成分と比較して通常きわめて少量で存在する。このような非標的バックグラウンド成分は、下流での検出を干渉し得る。サンプル中に不十分な標的コピーしか存在しない場合、LODは問題となる。そのLOD問題は、分析作業のために高度に複雑化した器具を通常必要とする化学分析におけるLOD問題と同じである。実例は、食品サプライチェーンにおけるビス(n−ブチル)フタレート可塑剤汚染、ミルクにおけるメラミン汚染、土壌もしくは食品におけるカドミウム及び重金属汚染を検出するために質量分析法を使用することを包含する。バックグラウンド干渉は、汚染物質よりも一桁以上高い。例えば、オンサイト分析は、ガスクロマトグラフィー分析計もしくは質量分析計のような装置を有する実験室における広範囲の処理なしには通常難しい。
バックグラウンド干渉は、通常、調製段階中にサンプルを生成することにより解決される。標的は捕捉され、バックグラウンド成分は一回以上の洗浄手順により除去される。典型的な例は、酵素結合免疫吸着法(ELISA)及び様々なクロマトグラフィー方法を包含する。バックグラウンド成分を固定化標識から除去する間、標的を捕捉するのにラテラルフロー(lateral flow)プラットフォームをも使用できる。核酸標的の精製手順の別の例は、精製キットであり、例えばQuiagenのQIAmp DSP DNA Blood Mini Kitである。
核酸のLOD問題は、通常、何よりもまずサンプル標的の増幅により解決される。その増幅は、後に蛍光発光、電気的及び電子的方法、例えばボルタメトリー、電流測定、静電容量測定、もしくはインピーダンス分光法、による検出を可能にする。これら検出もしくは増幅方法において、光を提供するためもしくは電気的/電子的検出を行うため電力が必要とされる。低含量核酸標的によるLOD問題を解決する一例は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を使用してインビトロで核酸標的を増幅することによる。標的配列の存在に関連したシグナルは、蛍光法によりさらに増幅できる。蛍光タグにより標識される各PCRアンプリコンは、当該アンプリコンを検出するのに蛍光ビーコンもしくはプローブを使用する場合、単一励起/測定期間において1000個乃至10000個以上のプロトンを生成できる。別の例は、カンピロバクターのような生体検査であり、そこではヘリコバクター・ピロリ細胞が培養中で増殖し、よって増幅される。またそこでは、細胞の個数が検出閾値を超えた後に、増幅された細胞から分泌されるウレアーゼは検出可能である。さらに別の例は、MRSAのスクリーニングである。この検出方法は、培養培地で増殖及び増幅した細胞のコロニーを識別する。
しかしながら、バックグラウンド干渉及び増幅検出の様々な組み合わせの除去に頼る現行方法は、資源が限られた環境に適応する、豊富で、費用対効果のある、迅速な、使いやすい標的の検出方法に関する要求を満たしていなかった。装置に電力を供給することもしくは培養に温度を提供することにより電流検査を行うための電力源のための条件は、資源に乏しい地域もしくは状態におけるこのテクノロジーへのアクセスを制限してきた。現行方法を実行するのに必要な時間は長い。十分な検出シグナルを生成するため十分な生物学的標的を生成するのに、数時間乃至数日が必要とされる。病原体検出、代謝物定量もしくは核酸配列検出に使用される増幅ステップは、通常高価な実験室機器及びおの機器を動かすために訓練された専門家を必要とする。PCRの場合、不安定な試薬を取り扱うため注意が必要とされ、サンプル間での汚染を避けるため特別な努力が必須である。そのうえさらに、PCRを行うために必要な機器は高価で複雑である。上記の考慮事項はシビアな制限であり、POC(ポイント・オブ・ケア)使用もしくは30分未満の迅速なサンプルから結果までを提供するのを妨げる。本発明は、これら及び他の要求に対する解決策を提供する。
US2011086359号 WO2004092342号
Anal.Chem,2004,V76,P888 Anal.Chem.2009,V81,P1660
概要
分子検出もそくは診断アッセイのための方法及びデバイスが本発明により提供される。ここに開示される方法は、
生物学的、化学的及び物質的なもの(ただしこれらに排他的に限定されない)を包含するサンプルにきわめて低濃度で存在する1個以上の標的を検出もしくはモニタリングするのに適しており、一般に標的の複製または標的のフラグメントもしくは一部の増幅なしで検出を可能にする。本発明の方法及びデバイスは、電源へアクセスする必要のないポイント・オブ・ケア検出になじみやすい。
一態様において本発明は、以下のステップ:
i)
(a)検出ゾーンの上流に位置するサンプルローディングゾーン;
(b)サンプルローディングゾーンと検出ゾーンとの間に位置する報告担体ゾーン(ここで前記報告担体ゾーンは、分析物との複合体を形成可能な報告担体を有し、前記報告担体は担体及び1個以上の有能(proficient)酵素カセットを有する);及び
(c)検出ゾーン(ここで検出ゾーンは分析物のための捕捉成分及びインジケータを有する)、
を包含するクロマトグラフ媒体を有するラテラルフローアッセイデバイスを用意すること;
ii)サンプル適用ゾーンを検査サンプルと接触させること(ここで検査サンプルは、報告担体ゾーンを通り抜け、クロマトグラフ媒体に沿って、サンプルローディングゾーンから検出ゾーンまで、そして検出ゾーンを超えて移動する);及び
iii)基質を検出ゾーンに添加すること(ここで基質は、報告担体を含有する有能酵素分析物の存在下に反応を受ける);及び
iv)検査サンプル中に分析物の存在もしくは不在に対応する検出ゾーン内でインジケータの応答を発生させること、
を実施することにより、分析物を検出する方法を提供する。
別の態様において本発明は、
検出ゾーンの上流に位置するサンプルローディングゾーン;
サンプルローディングゾーンと検出ゾーンとの間に位置する報告担体ゾーン(ここで前記報告担体ゾーンは、分析物との複合体を形成可能な報告担体を有し、前記報告担体は担体及び1個以上の有能酵素カセットを有する);及び
検出ゾーン(ここで検出ゾーンは分析物のための捕捉成分及びインジケータを有し、インジケータは有能酵素の存在下基質の反応を検出し、それにより分析物酵素報告担体複合体の生成物を検出し、そして基質が検出され、それにより分析物の存在を検出する)、
を包含するクロマトグラフ媒体、
を有することにより、分析物を検出するデバイスを提供する。
一態様において本発明は、
ラテラルフローアッセイデバイスは、
サンプルローディングゾーン;
ローディングゾーンの下流に位置する報告担体ゾーン(ここで前記報告担体ゾーンは、分析物との複合体を形成可能な報告担体を有する);
報告担体ゾーンの下流に位置する検出ゾーン(ここで検出ゾーンは捕捉成分及びインジケータを有する);及び
有能酵素のための基質(ここで、検査サンプルはラテラルフローデバイス中を流れるようにした後、基質は検出ゾーンに適用され、酵素及び基質の生成物が検出される)、
を有する多孔質メンブレン、
を有する、分析物を検出するキットを提供する。
いくつかの実施形態において、上に記載した順序でなく、これらのステップを有する方法を実施することも可能である。例えば、
(a)分析物を含むのではないかと疑われるサンプルからの分析物を固定化すること、
(b)固定化した分析物を報告担体と接触させて、報告担体−分析物複合体を形成すること(ここで報告複合体は有能酵素を有する)、
(c)有能酵素のための基質を用意すること、及び
(d)有能酵素補助反応の結果としての変動、例えば反応生成物、を検出し、それにより分析物の存在を検出すること、
が可能である。
この態様の様々な実施形態において、分析物はタンパク質、核酸、細胞、細胞もしくは病原体の一部、病原体、ビリオン、細胞のもしくは細胞外のマトリックスの成分、又は小分子である。この態様の様々な実施形態において、報告担体は抗体もしくは核酸を含む。
この態様のある実施形態において、有能酵素はウレアーゼ、ホスホコリンホスファターゼ、ベータガラクトシダーゼ、キシロースレダクターゼ、シキミ酸デヒドロゲナーゼ、リンゴ酸デヒドロゲナーゼ、ネオプルラナーゼ、サブチリシン、4−フィターゼ、アセチルコリンエステラーゼ、ラッカーゼ、細菌性ロイシルアミノペプチターゼ、トリペプチジル−ペプチダーゼI、凝固因子VIIa、トリプシン、ベータ−フルクトフラノシダーゼであってよい。
この態様の一実施形態において、抗体は非共有結合的相互作用により有能酵素と関係している。あるいは、抗体もしくは核酸は有能酵素と共有結合している。
この態様の追加の実施形態において、当該方法は1個以上の不活性プロ酵素をさらに使用する。プロ酵素とは、酵素の不活性前駆体であり、活性になるには何らかの変化(例えば活性酵素をマスクしているフラグメントの加水分解)を必要とする化合物のグループのいずれかである。
この態様の別の実施形態において、有能酵素の生成物の検出はpH変化の検出による。このpH変化は、pH変化に対応して変色する金ナノ粒子を有してよいpH感受性ヒドロゲルを使用して決定してよい。
この態様のさらなる実施形態において、有能酵素の生成物の検出は比色分析変化による。ここで比色分析変化は、有能酵素補助反応の結果としての変動、例えば染料のプロトン化もしくは脱プロトン化又は銀イオン還元、によるものである。
この態様のなおさらなる実施形態において、有能酵素の生成物の検出は有能酵素補助反応の効果の結果としての沈殿、例えば可溶性成分の沈殿、による。該可溶性成分はBSAを包含するタンパク質、もしくはpH変化により凝集体を形成するpH感受性ポリマーであってよい。pHの変化はポリマーの表面電荷をシフトさせる。表面電荷変動の結果、ポリマー分子の3D構造が変化し、ポリマーの疎水性部分が露出される。ポリマーの疎水性領域の露出はエントロピーを増す。ポリマーのこれらの疎水性部分は、非共有結合的相互作用を形成することになり、よって凝集体を形成する。pH感受性ポリマーの例は、メチルアクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸2−(ジメチルアミノ)エチルエステル、及びN−ヒドロキシメチルアクリルアミドを包含する。
別の態様において本発明は、
(a)サンプルローディングゾーン、
(b)報告担体ゾーン(ここで報告担体ゾーンは、報告担体及び有能酵素を有する)、
(c)有能酵素のための基質の供給源、及び
(d)検出ゾーン(ここで検出ゾーンは捕捉成分を含む)、
を有する分子診断デバイスを提供する。
この態様のいくつかの実施形態において、デバイスは陽性対照ゾーンを有する。
この態様のいくつかの実施形態において、サンプルローディングゾーンはサンプルローディングパッドである。
この態様のいくつかの実施形態において、報告担体ゾーンは結合体パッドである。
この態様のいくつかの実施形態において、検出エリアは多孔質メンブレンを有する。
この態様のいくつかの実施形態において、デバイスは剛性もしくは可撓性の裏当て材を有する。
この態様の様々な実施形態において、報告担体は抗体もしくは核酸を有する。
この態様のある実施形態において、有能酵素は、ウレアーゼ、ホスホコリンホスファターゼ、ベータガラクトシダーゼ、キシロースレダクターゼ、シキミ酸デヒドロゲナーゼ、リンゴ酸デヒドロゲナーゼ、カルボキシルエステラーゼ、
サブチリシン、4−フィターゼ、アセチルコリンエステラーゼ、ラッカーゼ、細菌性ロイシルアミノペプチターゼ、トリペプチジル−ペプチダーゼI、凝固因子VIIa、トリプシン、ベータ−フルクトフラノシダーゼであってよい。本発明のある実施形態において、プロ酵素を使用する場合、当該プロ酵素は上記有能酵素のプロ酵素からなるグループから選択されるプロ酵素であってよい。
この態様の実施形態において、抗体は非共有結合的相互作用により有能酵素と関係している。あるいは、抗体もしくは核酸は有能酵素と共有結合している。
この態様の追加の実施形態において、当該方法は1個以上の不活性プロ酵素をさらに使用する。
この態様の別の実施形態において、有能酵素の生成物の検出はpH変化の検出による。このpH変化は、pH変化に対応して変色する金ナノ粒子を有してよいpH感受性ヒドロゲルを使用して決定してよい。
この態様のさらなる実施形態において、有能酵素の生成物の検出は比色分析変化による。ここで比色分析変化は、有能酵素補助反応の効果、例えば染料のプロトン化もしくは脱プロトン化又は銀イオン還元、によるものである。
この態様のなおさらなる実施形態において、有能酵素の生成物の検出は有能酵素補助反応の変動の結果としての沈殿、例えば可溶性成分の沈殿、による。該可溶性成分はBSAを包含するタンパク質、もしくはpH感受性ポリマーであってよい。pH感受性ポリマーの例は、メチルアクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸2−(ジメチルアミノ)エチルエステル、及びN−ヒドロキシメチルアクリルアミドを包含する
別のさらなる態様において本発明は、
(a)サンプルローディングゾーン、
(b)もし存在するならば、プレ報告担体ゾーン(ここでプレ報告担体ゾーンは、報告担体及び有能酵素を有する)、
(c)有能酵素のための基質の供給源及びプレ報告担体のための報告担体、及び
(d)検出ゾーン(ここで検出ゾーンは捕捉成分を含む)、
を有する分子診断デバイスを提供する。
別のさらなる態様において本発明は、検出ゾーン(ここで検出ゾーンは捕捉成分を含む)を有する分子診断デバイスを提供する。プレ報告担体、報告担体、もしくは基質は順次検出に添加可能であった。
別のさらなる態様において本発明は、検出ゾーン(ここで検出ゾーンは捕捉成分を含む)を有する分子診断デバイスを提供する。プレ報告担体、報告担体及び基質の1種以上を収容する多数の試薬容器に囲まれて検出ゾーンは配置されても、動かされてもよかった。
なお別のさらなる態様において本発明は、上の段落(国際公開の原文の段落0031、0032及び0033)で強調したプロセスの組み合わせを使用する分子診断デバイスを提供する。
Fig.1は、サンプル調製、シグナル担体結合、シグナル担体固定化、過剰な分子の除去及び結果表示を包含する標的検出のための一般的ステップを示す。 Fig.2は核酸検出のための一般的ステップを示す。 Fig.3はラテラルフローデバイスにおける実施を示す。 Fig.4Aはラテラルフローデバイスの一実施形態を示す。 Fig.4Bはラテラルフローデバイスの一実施形態を示す。 Fig.4Cはラテラルフローデバイスの一実施形態を示す。 Fig.4Dはラテラルフローデバイスの一実施形態を示す。 Fig.4Eはラテラルフローデバイスの一実施形態を示す。 Fig.4Fはラテラルフローデバイスの一実施形態を示す。 Fig.4Gはラテラルフローデバイスの一実施形態を示す。 Fig.4Hはラテラルフローデバイスの一実施形態を示す。 Fig.5Aはラテラルフローデバイスの機能の一実施形態を示す。 Fig.5Bはラテラルフローデバイスの機能の一実施形態を示す。 Fig.5Cはラテラルフローデバイスの機能の一実施形態を示す。 Fig.5Dはラテラルフローデバイスの機能の一実施形態を示す。 Fig.5Eはラテラルフローデバイスの機能の一実施形態を示す。 Fig.5Fはラテラルフローデバイスの機能の一実施形態を示す。 Fig.5Gはラテラルフローデバイスの機能の一実施形態を示す。 Fig.5Hはラテラルフローデバイスの機能の一実施形態を示す。 Fig.5Iはラテラルフローデバイスの機能の一実施形態を示す。 Fig.5Jはラテラルフローデバイスの機能の一実施形態を示す。 Fig.5Kはラテラルフローデバイスの機能の一実施形態を示す。 Fig.5Lはラテラルフローデバイスの機能の一実施形態を示す。 Fig.6Aは核酸標的の検出のためのプレ報告担体の一実施形態を示す。 Fig.6Bは核酸標的の検出のためのプレ報告担体の一実施形態を示す。 Fig.6Cは核酸標的の検出のためのプレ報告担体の一実施形態を示す。 Fig.6Dは核酸標的の検出のためのプレ報告担体の一実施形態を示す。 Fig.6Eは核酸標的の検出のためのプレ報告担体の一実施形態を示す。 Fig.6Fは核酸標的の検出のためのプレ報告担体の一実施形態を示す。 Fig.6Gは核酸標的の検出のためのプレ報告担体の一実施形態を示す。 Fig.6Hは核酸標的の検出のためのプレ報告担体の一実施形態を示す。 Fig.6Iは核酸標的の検出のためのプレ報告担体の一実施形態を示す。 Fig.7は陽性の検査結果を有するラテラルフローデバイスを示す。 Fig.8は陰性の検査結果を有するラテラルフローデバイスを示す。詳細な説明 本発明は一般に、検出に先立ち増幅ステップの必要を減らすもしくは取り除くため、じゅうぶんに低い検出限界(LOD)を有するサンプル中の分析物及び標的を検出する方法及びデバイスを提供する。ここに開示の方法は、サンプル純度について軽減された要求を有する著しくより単純なプロセスを提供する。本発明の方法及びデバイスは、サンプル濃縮、精製、標識及び検出を包含する合理化されたサンプル調製プロセスを提供する。
検査サンプル中の分析物の存在を検出するラテラルフロー分子診断デバイスは、
(a)検出ゾーンの上流に位置するサンプルローディングゾーン;
(b)サンプルローディングゾーンと検出ゾーンとの間に位置する報告担体ゾーン(ここで前記報告担体ゾーンは、分析物との複合体を形成可能な報告担体を有する);
(c)有能酵素のための基質;
(d)検出ゾーン(ここで検出ゾーンは分析物のための捕捉成分及び有能酵素のための基質を有し、ここで酵素及び基質の生成物が検出される)、
を包含するクロマトグラフ媒体を有する。
検査サンプル中の分析物の存在を検出するラテラルフロー診断デバイスは、検出ゾーンの下流に陽性対照ゾーンをさらに有してよい。
枕元近くの環境で使用するための核酸検出デバイス開発の試みがなされてきた。いくつかの製品は、臨床検査室の外に検査を持っていくことにより部分的にこの要求を満たしてきた。しかしながらこれらのアプローチは、
(1)増幅ステップ及び関連した装置への依存を除去しない、
(2)検出物質のための貯蔵条件を減らさない、
(3)増幅由来の光学シグナルを読み取る複雑なアナライザへの依存を除去しない、もしくは
(4)電源供給への依存を除去しない。
前記核酸増幅検査の結果としての増幅核酸フラグメントは、サンプル間の相互汚染のリスクを原則的には増加させてきた。
スキャナもしくはアナライザの必要性に取って替わることを求めるラテラルフローデバイスが、例えばUS2011086359、WO2004092342、Anal. Chem,2004,V76,P888、及びAnal.Chem.2009,V81,P1660にも記載されている。しかしながら、これらの方法は複雑なアナライザを必要としないながら、プレ増幅なしでの直接検出のための感受性に欠けるという不利があった。例えば、病原体核酸検出は、十分な感受性を達成するために通常1000コピー以上が必要であり、他のレポートでは検出のためには増幅した標的が最低1000,000,000コピーについての必要条件を記載している。これらの方法は、貯蔵状態に対して敏感である増幅装置及び試薬についての条件を有し;標的核酸の増幅を実施するための専門家を必要とし:同じ増幅機器の繰り返し使用による相互汚染に敏感である。
病原体の存在を検出するラピッドキット、例えばCLO(http://www.medicinenet.eom/helicobacter_pylori/article.htm#2diagnosis)、もあるが、これらの方法は、
(1)生物学的標的を増殖するために長いインキュベーション時間(数時間乃至数日)、
(2)生検を取るための専門家、及び
(3)結果を解釈するための専門家、
を必要とする。
ここに詳しく記載したように、本発明は、検出に先立ち最小限の増幅をするもしくは増幅なしで、生物学的、化学的もしくは物質的標的を包含する、1個以上の標的を検出するための方法及びデバイスを提供する。プレ増幅なしに生物学的標的を直接検出できるようにする安定で豊富な有能酵素システムの使用により、ある程度このことは達成される。核酸検出の場合、標的は複製されないし、デバイス全体が使い捨てなので、相互汚染のリスクは減る。検出時間はかなり減らされ、1時間未満もしくは15分と短いサンプルから結果までの時間を有する。本発明で使用される酵素は好ましくは室温で安定である。いくつかの実施形態において、本発明は、複雑な器具類なしに、したがって本発明をポイント・オブ・ケア(POC)適用になじみやすくする検出を可能にする。
したがって、本発明の方法及びデバイスは、著しく減ったセットアップコスト及びポイント・オブ・ケア検出のための設備要件を提供し、使い捨てキットへ適用しやすい。これらの特徴は、使用前の事前トレーニングなしに消費者もしくは他の人員により直接操作可能な実施形態を考慮している。さらに、本発明の方法及びデバイスは、検出限界(LOD)及び/又は検出時間を向上するように現存するワークフローへ一体化可能である。
定義
本発明は、特定の方法、試薬、化合物、組成物もしくは生物学的システム(それらは当然変化し得る)に限定されないことを理解すべきである。ここで使用する用語は特定の態様を説明する目的だけであり、限定を意図していないことをも理解すべきである。本明細書及び付属の請求項で使用されているように、内容が他に明示しない限り、単数形「a」、「an」及び「the」は複数照応指示を包含する。
ここで使用されるように測定値、例えば量、継続時間その他、を指す場合、用語「約」は具体的な値から±20%もしくは±10%、より好ましくは±5%、なおより好ましくは±1%、及びなおより好ましくは±0.1%のバリエーションを包含することを意味している。このようなバリエーションは開示方法を実施するのに適当である。
他に定義しない限り、ここで使用される全ての技術的及び科学的用語は、本発明が属する技術分野の普通の専門家により共通に理解されているのと同じ意味を有する。ここに記載されたものと類似もしくは同等のいかなる方法及び材料も本発明の検査の実際において使用可能であるが、好ましい材料及び方法はここに記載されている。
「分析物」および「標的」は、検出されるべき化合物を指す。そのような化合物は、細胞、細胞もしくは病原体の一部、病原体、ビリオン、細胞のもしくは細胞外マトリックスの成分、小分子、ペプチド、タンパク質、核酸並びに他の化学的成分を包含可能である。
クロマトグラフ媒体は、検査サンプルがそれを通過可能な様々な材料のいずれのものからできていてよい。例えば、クロマトグラフ媒体は、合成もしくは天然材料、例えば多糖類(例えばセルロース材料、例えば紙及びセルロース誘導体、例えば酢酸セルロース及びニトロセルロース);ポリエーテルスルホン;ポリエチレン;ナイロン;ポリフッ化ビニリデン(PVDF);ポリエステル;ポリプロピレン;シリカ;
ポリマー、例えば塩化ビニル、塩化ビニル−プロピレンコポリマー、及び塩化ビニル−酢酸ビニルコポリマー、を有する無機材料、例えば不活性化アルミナ、珪藻土、MgSO、もしくは多孔質ポリマーマトリックス中に均等に分散された他の無機微細材料;
天然(例えば綿)及び合成(例えばナイロンもしくはレーヨン)の両方の布;多孔質ゲル、例えばシリカゲル、アガロース、デキストラン及びゼラチン;高分子フィルム、例えばポリアクリルアミド;その他、から形成された多孔質メンブレンでよい。ある特定の実施形態において、クロマトグラフ媒体はニトロセルロース及び/又はポリエーテルスルホン材料から形成される。用語「ニトロセルロース」はセルロースの硝酸エステルを指し、これはニトロセルロース単独でも、硝酸及び他の酸、例えば1乃至7個の炭素原子を有する脂肪族刈るボン酸、の混合エステルでもよい、と理解すべきである。
クロマトグラフ媒体の寸法及び形は、当業者により容易に認識されるように通常変化し得る。例えば、多孔質メンブレンストリップは、長さ約10乃至約100ミリメートル、いくつかの実施形態において約20乃至約80ミリメートル、及びいくつかの実施形態において約40乃至約60ミリメートルを有してよい。該メンブレンストリップの幅は、約0.5乃至約20ミリメートル、いくつかの実施形態において約1乃至約15ミリメートル、及びいくつかの実施形態において約2乃至約10ミリメートルの範囲内でよい。同様に、該メンブレンストリップの厚さは通常小さく、透過に基づく検出を可能にさせるのに十分である。例えば、メンブレンストリップは、厚さ約500マイクロメーター未満、いくつかの実施形態において約250マイクロメーター未満、及びいくつかの実施形態において約150マイクロメーター未満を有してよい。
上述のように、サポート材料はクロマトグラフ媒体を担持する。例えば、サポート21は、Fig.3に示されるようにクロマトグラフ媒体に直接隣接して置かれていても、あるいは1個以上の介在層がクロマトグラフ媒体とサポート材料との間に置かれていてもよい。とにかく、サポート材料は通常、クロマトグラフ媒体を担持可能ないかなる材料から形成されていてよい。サポート材料は、光透過性である材料、例えば透明もしくは光学的拡散(例えば半透明)材料、から形成されてよい。また、媒体じゅうを流れる液体がサポート材料を通して漏れないように、サポート材料は液体不浸透性であることが通常望まれる。サポートに適当な材料の例は(ただし限定されない)、ガラス;高分子材料、例えばポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエステル(例えばMylar(登録商標)フィルム)、ポリブタジエン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリカーボネート、エポキシド、メタクリレート、及びポリメラミン;その他を包含する。クロマトグラフ媒体に十分な構造的裏当てを提供するために、サポート材料は、ある最低限の厚さを有するように通常選択される。同様に、サポート8の厚さは典型的には、その光学的特性に悪影響を及ぼすほどには大きくない。よって例えば、サポート材料は厚さ約100乃至約5000マイクロメーター、いくつかの実施形態では約150乃至約2000マイクロメーター、及びいくつかの実施形態では約250乃至約1000マイクロメーター、を有してよい。
当技術分野で周知のように、クロマトグラフ媒体はサポート材料上へ注型されてよく、そこでは得られるラミネートは所望のサイズ及び形にダイカットされてよい。あるいは、クロマトグラフ媒体を例えば接着剤を有するサポート材料に対してラミネートするだけもよい。いくつかの実施形態において、ニトロセルロースもしくはナイロン多孔質メンブレンはフィルムに接着している。
ラテラルフローデバイスは、サンプルローディングゾーンから最も遠方のクロマトグラフ媒体の端である、末端のクロマトグラフ媒体に連接して置かれた吸収性材料をも有する。吸収性材料は、毛細管現象を促進すること、及び液体がクロマトグラフ媒体じゅうを流れるのを補助する。加えて、吸収性材料は、クロマトグラフ媒体全体を通って移動してきた液体を受け止め、且つしたがって「偽陽性」の可能性を減らすのを助けるように、如何なる未反応成分を検出及びコントロール領域から引き離す。本発明で使用してよいいくつかの吸収性材料は(ただし限定されない)、ニトロセルロース、セルロース材料、多孔性ポリエチレンパッド、ガラス繊維ろ紙、その他を包含する。吸収性材料は、デバイスに組み込まれる前に濡れていても乾いていてもよい。予湿法は、何らかの液体の毛管フローを促進するが、ただし典型的に必要ではない。さらに当該技術で周知なように、吸収性材料はウィッキング(wicking)プロセスを補助する界面活性剤で処理してもよい。
サンプルローディングゾーンは、セパレート材料、例えばパッド、により形成してよい。そのようなサンプルパッドを形成するのに使用してよい、いくつかの適当な材料は(ただし限定されない)、ニトロセルロース、セルロース、多孔性ポリエチレンパッド及びガラス繊維ろ紙を包含する。所望により、サンプルローディングゾーンは、該ゾーンに拡散的もしくは非核酸的に付属した1種以上の予備処理試薬を有してもよい。模式化した実施形態において、検査サンプルは、サンプルローディングゾーンから該サンプルローディングゾーンと連絡している報告担体ゾーンまで移動する。報告担体ゾーンはクロマトグラフ媒体上に形成されてよい。あるいはFig.3に示すように、報告担体ゾーンはセパレート材料もしくはパッドから形成される。このような試薬パッドは、検査サンプルが通過可能である、いずれの材料、例えばガラス繊維、から形成されていてもよい。
「インジケータ」は、別の物質の存在、不在もしくは濃度、もしくは2種以上の物質間の反応の程度を、特徴的な変化、特に色における変化、によって示す様々な物質、例えばリトマス、フェノールフタレイン、もしくはブロモチモールブルー、1−ヒドロキシ−4−[1−(2−ヒドロキシエチルスルホニル)フェニルアゾ]―ナフタレン―2−スルホン酸カリウム、及びその他、のいずれか、を意味する。
「サンプル」は、分析物もしくは標的分子を含有することが疑われるいずれかの源を意味する。本発明を使用して検査され得るサンプルの例は(ただし限定されない)、血液、漿液、血漿、尿、唾液、髄液、組織及び組織及び細胞抽出物、細胞培養上清、生検材料、パラフィン包埋組織、土壌、果物、ジュース、油、ミルク、食物、水、等を包含する。サンプルは液体材料、例えばバッファー、抽出溶媒、溶媒、その他、中に浮遊もしくは溶解してもよい。
「報告担体」(reporting carrier)は、標的もしくは分析物と結合し、複合体を形成し、標的もしくは分析物の存在を報告する実体を意味する。報告担体は、タンパク質もしくは核酸又は分析物もしくは標的分子とともに複合体を形成可能な別の部分、を有し得る。報告酵素は有能酵素カセットと関係している、該カセットは酵素と基質の組み合わせを有し得、該組み合わせは標的もしくは分析物が存在する場合に唯一活性である。酵素カセットは報告担体に結合した少なくとも1個の有能酵素を有する。
いくつかの実施形態において、担体は抗体もしくはオリゴヌクレオチドである。
「有能酵素」もしくは「高収率酵素」は、拡散限界に接近する高率で生成物をもたらす酵素を意味する。
「捕捉成分」は一般に、報告担体が同一の標的もしくは分析物との複合体を形成するのをじゃますることなく、標的もしくは分析物を特異的に認識し複合体化する分子を意味する。通常、捕捉成分はクロマトグラフメンブレン上のマトリックスに固定化される。
「プレ報告担体」は通常、報告担体と会合する前の分析物に特異的に結合する分子を意味する。プレ報告担体は通常、有能酵素を含まない。
「有能酵素結合体」(conjugate)は通常、報告担体に結合された有能酵素を意味する。相互作用の性質は、共有結合的もしくは非共有結合的もしくは両者の混成である。
成分及び方法
報告担体
A.担体
報告担体は典型的には2個の成分を有する。その第1の成分は、生物学的、化学的もしくは他のタイプであり得る標的もしくは分析物と特異的複合体を形成可能な担体である。他方の成分は、1個以上の有能酵素カセットである。本発明の実施において使用可能な担体は、標的核酸の少なくとも一部に相補的な配列を有する核酸、抗体、アプタマー、中空でない(solid)もしくは多孔質マイクロ粒子、及び標的の少なくとも一部と相補的な刷り込み構造を有する合成ポリマーを包含する(ただしこれらに限定されない)。中空でない、シェルコア型(shell−core)のもしくは多孔質のマイクロ粒子は、反応パッドへ担体を導く流れの制御を向上させることができる担体の一部であり得る。この制御は、担体のサイズもしくは密度を変更することにより、又はもし粒子が磁気分極し得るならば、磁石駆動粒子移動の効用をもたらすこと、例えば常磁性粒子、により達成可能である。
別の実施形態において、有能酵素を含まないプレ報告担体は、プレ報告担体−分析物複合体、複合体A、を形成する。前記複合体Aは、インモビライザにより捕捉され、固定化され得る。プレ報告担体単独ではインモビライザと結合しない。分析物の存在なしでは、複合体形成はなく、プレ報告担体は流失する。
報告担体は分析物に特異的である。プレ報告担体は、分析物との複合体を形成するのに使用可能であった。3つの成分全てが溶液中に存在する場合、このような会合が可能である。好ましい実施形態において、サンプル溶液がラテラルフローアッセイデバイスに適用される前に、プレ報告担体をサンプル溶液に添加する。分析物プレ報告担体複合体は、報告担体ゾーンに接触するようになり、該ゾーンでは報告担体は複合体との会合(association)を形成する。分析物は検出ゾーンにおける表面捕捉剤により捕捉され、固定化される。分析物及びプレ報告担体の会合は、分析物の固定化を阻害しない。分析物及びプレ報告担体の存在下、前記2成分の複合体は、検出ゾーンにおける分析物及び表面捕捉剤の相互作用により固定化される。複合体と会合している場合、報告担体はその時固定化される。分析物もしくはプレ報告担体分析物複合体が存在しない場合、報告担体は固定化されないし、そして溶剤が動き且つ任意の流れがラテラルフローデバイスを下っていくにつれて報告担体は検出ゾーンを通り越して移動する。
プレ報告担体の目的は多種多様である。一つは、標的分析物への特異性を増すことである。報告担体への酵素の結合(conjugation)は、バックグラウンド非標的の上で標的分析物への結合選択制を最大化する能力を制限し得る。核酸の場合、結合(conjugated)酵素由来の立体障害もしくはクーロン電荷効果が、ハイブリダイゼーションの選択性に影響を及ぼし得る。他の目的は、カスケード結合によるシグナル増幅プロセスを増すことである。一例は、小さな分析物の検出である。分析物の分子サイズが小さすぎる場合、1個の分析物と複合体を形成する報告担体を1個以上有するのは難しい。分析物分子がプレ報告担体と複合体、前記複合体A、を形成した後では、分析物分子当たりの表面積はより大きい。より大きい表面面積及び官能基が複合体A形成の結果として作り出される。追加された表面積及び官能基は、1個以上の報告担体を1個の分析物を有する複合体と会合させる。より多くの報告担体はより多くのシグナルを生成し、従ってシグナル対ノイズ比をさらに改善する。プレ報告担体の使用は、分析物当たりの報告担体特異的結合イベントをより多く生じさせるために、標的表面積を増やす。
別の実施形態は、報告担体デザインの複雑性を減らし、標的分析物の多様性(例えばウイルス遺伝子多型もしくは多重核酸配列標的)を増やす。様々なプレ報告担体の混合物が、各特異的遺伝子型もしくは配列と反応させるために、設計可能である。全てのプレ報告担体は、報告担体に特異的なタグ1個以上を有する。同じ単独タグを使用する場合、報告担体はタグに特異的に結合するが、プレ報告担体どうしに区別はない。種々のタグを使用する場合、異なる報告担体が各タグに対してデザインされるならば、いくつかの標的を別々に分類するのが有用である。
Fig.6A乃至6Iは、核酸標的検出において使用するプレ報告担体の様々な例を示す。例えば、Fig.6B及びFig.6Cに示すように、プレ報告担体はユニークな標的結合領域(例えばI乃至N)を有してよく、各々はユニークなタグを有する(例えばa1乃至a3)。ユニークなタグの各々は異なる報告担体により結合される。このバリエーションの一つの利点は、プレ報告担体(及びしたがって対応する報告担体も)は様々な標的位置で結合することである。これは、プレ報告担体もしくは報告担体が間違った反応スポットに誤って結合することに由来する、誤った陽性のリスクを減らす。Fig.6Dが示す一例では、ユニークな標的結合領域(I乃至N)それぞれは同一タグ(「a」)を保持している。Fig.6E乃至6Fに示すように、各プレ報告担体は、有能酵素結合体を担持する報告担体の単一種を使用する検出により、同じ標的の一部にハイブリダイズ可能である。さらなる例において、同じタグ(「a」)を有する各プレ報告担体は、同じ標的の様々な部分と対照的に、様々な標的に結合可能である(Fig.6G乃至6I)。
「抗体」は、いずれの免疫グロブリンもしくはインタクト分子、並びに本発明の実施において使用してよい特異的エピトープに結合するそれらのフラグメントを意味する。そのような抗体は、抗体全体及びその変異体のポリクローナル、モノクローナル、キメラの、ヒト化、一本鎖、Fab、Fab’、F(ab)’フラグメント及び/又はF(v)部分を包含する(ただしこれらに限定されない)。IgA、IgD、IgE、IgG及びIgMを包含する、全てのアイソタイプはこの用語により網羅され、本発明の実施において使用されてよい。
「抗体フラグメント」は具体的には、抗体の全配列の不完全なもしくは単離した部分意味し、当該部分は親抗体の抗原結合機能を保持しており、本発明においても使用してよい。抗体フラグメントの例は、Fab、Fab’、F(ab’)2及びFvフラグメント;ディアボディ;直鎖抗体;一本鎖抗体分子;抗体フラグメントから形成された多重特異性抗体を包含する。
本発明における使用のためのインタクト「抗体」は、ジスルフィド結合により相互に連絡した少なくとも2本の重(H)鎖及び2本の軽(L)鎖を有する。各重鎖は重鎖可変領域(ここではHVRもしくはHLと略される)及び重鎖定常領域からなる。重鎖定常領域は、3個のドメイン、CHI、CH2及びCH3、からなる。各軽鎖は、軽鎖可変領域(ここではLCVRもしくはVLと略される)及び軽鎖定常領域からなる。軽鎖定常領域は1個のドメインCLからなる。VH及びVL領域はさらに、超可変性の、相補性決定領域(CDR)と名付けられた領域、より保存された領域とともに散在する、フレームワーク領域(FR)と名付けられた領域に細分化可能である。各VH及びVLは3個のCDR及び4個のFRからなり、これらはアミノ末端からカルボキシル末端まで以下の順序で配置される:FR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4。重鎖及び軽鎖の可変領域は、抗原と相互作用する結合ドメインを含む。抗体の定常領域は、免疫システムの様々な細胞及び古典的補体の第1成分(Clq)を包含する、免疫グロブリンの宿主組織もしくは宿主因子への結合を仲介し得る。用語抗体は、結合する能力を保持するインタクト抗体の抗原結合部分を包含する。結合の例は、
(i)Fabフラグメント、VL、VH、CL及びCHIドメインからなる1価のフラグメント;
(ii)F(ab’)2フラグメント、ヒンジ領域でジスルフィド架橋により結合された2個のFabフラグメントを有する2価のフラグメント;
(iii)VH及びCH1ドメインからなるFdフラグメント;
(iv)抗体の単一腕のVL及びVHドメインからなるFvフラグメント;
(v)VHドメインからなるdAbフラグメント (Ward et al., Nature, 341 :544− 546 (1989));及び
(vi)単離された相補性決定領域(CDR)、
を包含する。
「一本鎖抗体」もしくは「一本鎖Fv(scFv)」も本発明において使用してよい。この用語は、Fvフラグメントの2個のドメイン、VL及びVH、の抗体融合分子を意味する。Fvフラグメントの2個のドメイン、VL及びVH、は別々の遺伝子によりコードされるが、これら2個のドメインは組み換え方法を使用し、これら2個のドメインを単一タンパク鎖にできる合成リンカーにより結合可能である。当該鎖においてVL及びVH領域は1価の分子(一本鎖Fv(scFv)として知られる;例えばBird et al, Science, 242:423− 426 (1988);及びHuston et al, Proc Natl Acad Sci USA, 85:5879−5883 (1988)を参照)を形成するペアとなる。このような一本鎖抗体は用語「抗体」フラグメントに含まれる。「抗体」フラグメントは組み換え技術又はインタクト抗体の酵素的もしくは化学的開裂により製造され得る。
「モノクローナル抗体」を本発明において使用してよい。モノクローナル抗体は、単一分子組成物の抗体分子の調製物である。モノクローナル抗体組成物は、単一結合特異性及び特定のエピトープについて親和性を示す。
本発明の実施において使用してよい抗体の特異性についての非限定的例は、特有の抗原に対して特異的なもの;メチル化DNAの検出のためのメチル化特異的抗体;及びリンタンパク質の検出のためのホスホリル化特異性抗体、等を包含する。例えば、ウイルス特異性抗体を、サンプル中のビリオンの存在を検出するのに使用可能である。上に記載した抗体及びフラグメントの全ては、抗体もしくはフラグメントを有能酵素に結合させる基によって修飾してよい。
いくつかの実施形態において、核酸を担体として使用する。核酸を使用するならば、標的核酸の少なくとも一部に相補的な配列を有するオリゴヌクレオチドを使用してよい。核酸を合成する方法は当該技術において周知である。本発明の核酸は、当該核酸を有能酵素に結合させる基によって修飾されてよい。標的に対する担体核酸の選択塩基1個もしくは数個のミスマッチが導入され得る。人為的に導入したミスマッチを利用して、エンタルピー及びエントロピー変化の結果として様々なサンプルにおいて担体の選択性をデザインもしくは加工するように、結合エネルギーを調節可能であった。
天然塩基を有するオリゴヌクレオチドに加えて、ヌクレオチドアナログを有するオリゴヌクレオチド、例えばペプチド核酸(PNA)もしくはロックド(locked)核酸(LNA)、を使用してよい。DNA及びRNAと対照的に、PNAの骨格は、ペプチド結合により結合されたN−(2−アミノエチル)−グリシン繰り返しユニットからなる。ロックド核酸(LNA)は変性したRNAヌクレオチドである。LNAヌクレオチドのリボース部分は、2’酸素及び4’炭素を接続する特別の架橋により修飾されている。架橋は3’−endo(北)立体配置におけるリボースを「ロックし」、これはしばしばAフォーム二重鎖(duplex)において見られる。LNAヌクレオチドは、必要によりオリゴヌクレオチドにおけるDNAもしくはRNA残基と混合可能である。このようなオリゴマーは化学的に合成可能で、商業的に入手可能である。
B.有能酵素もしくは担体酵素
上に記載した担体は、本発明の実施において様々な有能酵素もしくは担体酵素と非共有結合的に会合もしくは共有結合可能である。本発明の実施において特に有用な酵素は、拡散限界に接近する反応速度を特徴とする。本発明の有能酵素は、典型的にはターンオーバー定数10/秒/酵素乃至10以上/秒/酵素を有しえる。
適当な有能酵素もしくは担体酵素の例は、以下のECクラス、オキシドレダクターゼ(EC1)、加水分解酵素(EC3)、リアーゼ(EC4)もしくはリガーゼ(EC6)、又は酵素、酵素類似核酸、又はプロトン濃度を生成する反応を触媒する酵素類似触媒、に包含される(ただしこれらに限定されない)。
このような酵素の例は当該技術において知られている。本発明の実施において有用な酵素の例、それらの特徴及び基質は、以下に示したものを包含する(ただしこれらに限定されない)。
1.ウレアーゼ
EC番号: 3.5.1.5,加水分解酵素
a. ターンオーバー数: 2.97x10−1
b. 基質: 尿素
Ref1: PDB: lfwj.
Ref2: Pearson, M.A. et al, <Kinetic and Structural Characterization of Urease Active Site Variants> Biochemistry, 2000, 39(29) p 8575−8584
2.ホスホコリンホスファターゼ
EC番号: 3.1.3.75 別名ホスホエタノールアミン
Spec: PAO1ゲノム野生型におけるPseudomonas aeruginosa PA5292遺伝子(プラスミド構築におけるトランケーション及びモディフィケーションによる構築)
a. ターンオーバー数: 5−7x10−1
b. 基質: p−ニトロフェニルホスフェート
c. 生成物: p−ニトロフェノール
Ref1: Beassoni, P.R. et al. Current Microbiology, 2006 52(6), p534−539
3.ベータガラクトシダーゼ
EC番号: 3.2.1.23 Kluyveromyces marxianus由来
a. ターンオーバー数: 2.7x10−1
b. 基質: 4−ニトロフェニル−ベータ−D−ガラクトシド
Ref1: OConnell, S. et. al. Applied Biochemistry and Biotechnology 2007 V141(l) pl−13
4. キシロースレダクターゼ
EC番号: 1.1.1.307 Talaromyces emersonii由来
a. ターンオーバー数: 1−3x105−1
b. 基質: D−キシロース, NADPH
Ref1: Fernandes, S, et al. J. Biosci.34(6) 2009 p881−890
5. シキミ酸デヒドロゲナーゼ
EC 1.1.1.25 Escherichia coli
Species: 野生型(シキメート),変異体S22A,Y39F,D107A,S67A,T106A
a. ターンオーバー数: 1x105−1
b. 基質: シキメート,もしくはキネート,もしくはNAD+
Ref1: Lindner, H.A. J. Bio. Chem. 2004 V280, P 7162−7169
6. リンゴ酸デヒドロゲナーゼ
EC番号: 1.1.1.37 Triticum aestivum or Talaromyces emersonii
a. ターンオーバー数 : 1x105−1
b. 基質: NADH
Ref1: Maloney, A.P. et al. Eur. J. Biochem 271 2004 p 3115−3126
7. ネオプルラナーゼ
EC番号: 3.2.1.135 Geobacillus stearothermophilus由来
a. ターンオーバー数: 1x105−1
b. 基質: デンプン(プルラン・フィルム 別名E1204)
Ref1: Zareian, S et al., Enzyme Microb. Technol. 2010 46 p57−63
8. サブチリシン
EC番号: 3.4.21.62 Bacillus sp.由来
a. ターンオーバー数: 1x105−1
b. 基質: Suc−Ala−Ala−Pro−Phe−p−ニトロアニリド
Ref1: Toogood, H.S. Biochem. J. 2000 250, p321−328
9. 4−フィターゼ
EC番号; 3.1.3.26 Aspergillus fumigatus由来
a. ターンオーバー数: 3.5−4.1x105−1
b. 4−ニトロフェニルホスフェートもしくはmyo−イノシトール六リン酸
Ref1: Rodriguez, E. et al. Biochem Biophys Res Commun. 2000 268(2) p373−378
10. アセチルコリンエステラーゼ
EC番号: 3.1.1.7
a. ターンオーバー数: 1.4x105−1
b. 基質: アセチルコリン
Ref1: Rothenberg M.A. et al. J. Biol. Chem. 168 (1) p223−231
11. ラッカーゼ
EC番号: 1.10.3.2 Basidiomycota由来
a. ターンオーバー数: 0.6x 105−1
b. 基質: 2,2’−アジノビス(3−エチルベンゾチアゾリン−6−スルホン酸)
Ref1: Jordaan, J. et. al., Enzyme Microb. Technol. 2004 V34, P635−641
12. 細菌性ロイシルアミノペプチターゼ
EC番号: 3.4.11.10 Fasciola hepatica由来
a. ターンオーバー数: 0.3 x106−1
b. 基質: L−Cys−7−アミド−4−メチルクマリン
Ref1: Acosta, D. et al. Molecular and Biochem. Parasitology 2008, V158(l) p52−64.
13. トリペプチジル−ペプチダーゼI
EC番号: 3.4.14.9 Dictyostelium discoideum由来
a. ターンオーバー数: 0.55 x106−1
b. 基質: Ala−Ala−Phe−p−ニトロアニリド
Ref1: Krimper, R.P. Biochem and Molecular Biology International 1999 47(6) pl079−1088
14. 凝固因子VIIa
EC番号: 3.4.21.21 homo sapiens由来
a. ターンオーバー数: 0.35 x106−1
b. 基質: N−メチルスルホニル−D−Phe−Gly−Arg−p−ニトロアニリド
Ref1: Neuenschwander, P.F. et al. Biochemistry 2002 41 p3364−3371
15. トリプシン
EC番号: 3.4.21.4 Periplaneta Americana由来
a. ターンオーバー数: 0.91x106−1
b. 基質: o−アミノベンゾイル−AGSRGAGQ−(2,3−ジニトロフェニル−エチレンジアミン)
Ref1: Marana, S.R. et al. Biochemical and Biophysical Research Communications 2002 290 p494−497
16. ベータ−フルクトフラノシダーゼ
EC番号:3.2.1.26 Thermotoga neapolitana由来
a. ターンオーバー数: 0.73 x 106−1
b. 基質: スクロース
Ref1: Dipasquale, L. et al. Extremophiles 2009 13 p345−354
分析物検出の感受性及び特異性は、温度ジャンプもしくは勾配を利用することによりさらに向上され得る。もっとも安定な酵素のいくつかは、最適化した活性のため、もしくは酵素を活性化するトリガーとして、より高温を要求する。反応温度はしたがって、その温度において反応が依然として実行可能であるならば室温より高くてよい。温度が最適化領域よりも低い場合、酵素の活性は大きく減ずる。反応汚染物質もしくはサンプル由来のバックグラウンド分子は、最適化ゾーンに温度を上げる前にまず除去もしくは中和可能である。反応汚染物質の一つは、溶液内に溶解した二酸化炭素であり得る、これはpH変化の妨害である。温度上昇は、二酸化炭素の溶解性を減らし、したがって妨害を減らす。温度は、物理的方法、例えば集光型太陽熱発電、により、もしくは発熱式化学的方法、例えば硫酸マグネシウムもしくは塩化カルシウムの溶媒和のエンタルピー変化、により、もしくは電気的方法、例えばヒートポンプ、により上昇可能である。同様に、温度を減ずることにより反応を最適化するために、反応速度を徐々に減ずることも可能である。化学的方法の一例は、硝酸アンモニウムの溶媒和である。電気極性を切り替えることにより温度を減ずるのに、ヒートポンプを使用可能である。いくつかの実施形態において、反応温度は、その間酵素活性を依然として維持している約4℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃乃至約95℃以上であり、あるいは前記温度範囲内の任意の温度である。
上に表示した酵素及び基質システムに加えて、本発明は1個もしくは2個以上の追加のプロ酵素(B、C、Dもしくはそれ以上)を使用可能である。そのような実施形態において、基質としてのプロ酵素Bは報告グループ中の酵素カセットAにより活性化され得る。いったん酵素Bが活性化させると、酵素Bはさらに酵素Cを活性化し得、酵素Cは酵素Dを活性化することになり、そして同様なことが続く。このようにリンクしたシステムにおける有効ターンオーバー定数は、各活性化プロ酵素のターンオーバー定数の倍数である。例えば、各酵素(B、C、Dもしくはそれ以上)のターンオーバー定数は極力低く10もしくは10/秒/酵素であり得る。しかしながら、掛け合わせたターンオーバー数は、10/秒/酵素以上になる。ある例は血液凝固カスケードを包含し、そこでは活性化因子Xaがトロンビンを活性化し、該トロンビンはフィブリノーゲン由来フィブリンを活性化する。活性化したトロンビンは、因子VIIIa及びIXaを介して因子Xaをも活性化する。
C.報告担体の形成
担体は、有能酵素もしくは担体酵素と非共有結合的にもしくは共有結合的に会合可能である。結合の例は、担体としてのキメラタンパク質をクローニングすることもしくは発現すること;化学修飾カルボジイミド−NHS反応の使用、S−Au錯体、トシル−アミン反応、ホルムアルデヒド結合、ジスルフィド結合、分子インプリンティング、及びこれらの方法を使用する部位特異的結合もしくはランダム結合;並びにキメラビオチン−アビジンもしくはトロンビン−ヒルジン会合による非共有結合、を包含する(ただしこれらに限定されない)。
プロセスに関係する2個の分子を結合するのに使用してよいカップリングもしくは架橋化学(しばしば生物結合と呼ばれる)のさらなる例は、当該技術において知られている。普通のカップリング化学は、リシンアミノ酸残基のアミンカップリング(典型的にはアミノ反応性スクシンイミジルエステルにより)及びシステイン残基のスルフヒドリルカップリング(スルフヒドリル反応性マレイミドを介して)を利用する。他の結合は、環付加反応もしくは「クリックケミストリー」により生成可能である。例えばBioconjugation Techniques, Greg. T. Hermanson, Academic Press, 1996; “Advances in Bioconjugation”, Kalia, J. and Raines, R.T., Current Organic Chemistry, 14: 138−147 (2010)を参照。
あるいは、もし2個のタンパク質を結合するならば、担体は標準の分子生物学及びタンパク質精製技術を使用する融合タンパク質として作られてよい。いったん所望の融合タンパク質をコードする配列が調製されたら、その配列はいずれの適当なベクターもしくはレプリコンにクローン化可能である。多数のクローニングベクターが当業者に知られており、適切なクローニングベクターをどれにするかは選択の問題である。クローニングのための組み換えDNAベクター及び形質転換可能な宿主細胞の例は、バクテリオファージ(E. coli)、pBR322(E. coli)、pACYC177(E. coli)、pKT230(グラム陰性菌)、pGV1106(グラム陰性菌)、pLAFR1(グラム陰性菌)、pME290(非E. coliグラム陰性菌)、pHV14(E. coli及びBacillus subtilis)、pBD9(Bacillus)、pIJ61(Streptomyces)、pUC6(Streptomyces)、YIp5(Saccharomyces)、YCp19(Saccharomyces)及びウシパピローマウイルス(哺乳類細胞)を包含する。Sambrook et al,supra;DNA Cloning,supra;B. Perbal,supraを参照。プロモータ、リボソーム結合部位(細菌発現のため)及び、任意にはオペレータ(ここではまとめて「制御」エレメントと呼ぶ)の制御下、遺伝子を配置可能であり、その結果所望のタンパク質をコードするDNA配列は、この発現構築を含むベクターにより宿主細胞中のRNAに転写される。コード配列は、シグナルペプチドもしくはリーダー配列を含有してもしなくてもよい。リーダー配列は翻訳後プロセシングにおいてホストにより除去可能である。例えば米国特許第4,431,739号;第4,425,437号;第4,338,397号を参照。
それから発現ベクターは、適切な宿主細胞を形質転換するのに使用される。多くの哺乳類細胞株が当該技術において知られており、当該細胞株は、
American Type Culture Collection (ATCC)から入手可能な不死化細胞株、例えばチャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、HeLa細胞、サル腎臓(COS)細胞、ヒト肝細胞癌細胞(例えばHepG2)、メイディン・ダービーウシ腎臓(MDBK)細胞、並びにその他、を包含する(ただしこれらに限定されない)。同様に、細菌性ホスト、例えばE. coli、Bacillus subtilis及びStreptococcus spp.にも当該発現構築物を使用できる。本発明で有用な酵母ホストは、Saccharomyces cerevisiae、Candida albicans、Candida maltosa、Hansenula polymorpha、Kluyveromyces fragilis、Kluyveromyces lactis、Pichia guillerimondii、Pichia pastoris、Schizosaccharomyces pombe及びYarrowia lipolyticaを包含する(ただしこれらに限定されない)。バキュロウイルス発現ベクターによる用途のための昆虫細胞は、Aedes aegypti、Autographa californica、Bombyx mori、Drosophila melanogaster、Spodoptera fmgiperda及びTrichoplusia niを包含する(ただしこれらに限定されない)。
捕捉成分
捕捉成分は、報告担体−標的複合体を捕捉するためメンブレンの表面に固定化可能である。捕捉分子は、報告担体が同じ標的分子との複合体形成するのを妨げることなく、標的との複合体を認識及び形成する。標的と複合体を形成した報告担体だけが、捕捉成分によって固定化される。Fig.1に示すように、報告担体−標的捕捉成分の固定化は、サンドイッチ構造の形成という結果になる。構造の一部ではない報告担体は可溶性であり、例えばラテラルフローフォーマットにおいて、液体の流れもしくは洗浄により除去される。洗浄溶液を使用する場合、pH約8乃至約9.5を有するバッファーが好ましい。プロトン生成酵素及び基質を使用する場合、バッファーの緩衝能力は予期されるpH変化以下でなければならない。典型的洗浄バッファー溶液は、濃度約0.03mM乃至約0.1mMを有する。トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(トリス)及びリン酸塩を有する水性、アルコール水性及び塩類バッファーは、適当な緩衝溶液の比限定的な例である。一般に、捕捉成分はタンパク質もしくは核酸である。捕捉成分は、当該技術において知ら得た方法を使用してクロマトグラフ媒体の表面に固定化可能である。例えばNakanishi et al., Current Proteomics, 5: 161−197 (2008)を参照。表面に核酸を固定化する方法も知られている。例えばWu et al, J. Biomater. Sci. Polymer. Edn., 19: 725−753 (2008)を参照。一度の検査で、多様な標的を検出するため、捕捉成分及び報告担体の多様なタイプを使用してよい。例えば多様な標的は、多様な核酸もしくは核酸及び非核酸の組み合わせ、例えばタンパク質標的、であり得る。当該技術において知られている、共有結合的及び非共有結合的両方の、多くの固定化方法のいずれも、本発明の実施において使用してよい。
一般的検出方法
Fig.1は、サンプル調製、標的への報告担体の結合、シグナル担体−標的固定化、過剰な試薬の洗い流し及び結果の表示を伴う、一般的標的検出のための様々なステージを示す。
サンプル調製:
第1のステップとして、本発明の方法及びデバイスで使用するため、サンプルを調製する。当業者により理解されるように、このステージ内での可能なステップは、実施及び標的分子タイプにより変化する。このステージにおいて使用されるステップの例は、標的分子の濃度を改善する方法、細胞からの核酸抽出及びサンプルの精製、を包含する(ただしこれらに限定されない)。いくつかの実施形態において、サンプル(例えば血液もしくは尿のような液体サンプル)の適用前に広範囲にわたるサンプル調製は必要ない。
報告担体を結合:
Fig.1に示すように、このステップは酵素カセットを含有する報告担体を使用する。報告担体は、関係する標的分子との複合体を形成する。
報告担体を固定化:
捕捉成分のインモビライザアレイを、生物学的標的を捕捉するのに使用する。Fig.1に示すように、報告担体との複合体中にある標的のインモビライザ捕捉において、インモビライザ−生物学的標的報告担体のサンドイッチ構造が形成される。様々な実施形態において、様々な標的分子のためのアレイにおいて、多様なインモビライザ(もしくは捕捉成分)を有することが可能である。
過剰な分子を洗い流す:
この任意ステップは、他の分子、過剰なサンプル、報告担体もしくはインモビライザアレイによって捕捉されない他の分子、を洗い流す。毛細管現象により洗浄溶液が検出ゾーン及び対照ゾーン、もし存在するなら、を通り検査ストリップの末端の吸収性パッドまで移動するように、洗浄溶液を検出ゾーンの上流に適用する。任意洗浄溶液の量は、検査ストリップのサイズ及び検査の性質に依存し、当技術の熟練者によって容易に決定される。
結果を表示する:
このステージにおける固定化報告担体は、試薬、通常は基質と混合される。基質は担体における有能酵素もしくは高収率酵素と反応し、急速に観察可能な生成物を形成する。生成物の形成を促進するため、すなわち反応カスケードを形成するように、1個以上の酵素をも添加してよい。酵素及び試薬の選択に依存して、様々な検出方法が利用可能である。その方法は、例えば数ある中でpH変化、変色、変色の密度もしくは発光、を包含する(ただしこれらに限定されない)。基質は典型的には、スプレー、ペインティング、スポイドもしくは注ぐものによりクロマトグラフ検査ストリップに適用される。
Fig.2は核酸検査における本発明の適用を説明する。核酸標的分子に適用されるときの全般的ワークフローは、Fig.1におけるものと同様である。
サンプル調製:
この適用のために、サンプル調製は、ルーチンのステップ、例えば核酸抽出、サンプル濃縮、RNA抽出及びヌクレアーゼ阻害、を包含可能である。いくつかの適用ために、DNA、例えばゲノムDNA、のサイズを、例えば当該方法における使用前にせん断により、分解する必要がある。
報告担体を結合:
この適用において、高有能もしくは高収率酵素を合成ポリヌクレオチドに結合し、報告担体もしくは酵素カセットを形成する。いくつかの実施形態において、核酸標的についてポリヌクレオチド1個以上が存在可能である。報告担体におけるポリヌクレオチドは、標的核酸をハイブリダイズされる。
報告担体を固定化:
Fig.2に示すように、インモビライザアレイは、標的核酸に特異的なポリヌクレオチド1個以上を有し得る。二者が適合したら、インモビライザは標的核酸とハイブリダイズして、報告担体−標的−インモビライザの複合体を形成する。この複合体の形成は、適所に報告担体をロックする。報告担体中のポリヌクレオチド及びインモビライザの選択は、一本鎖ヌクレオチド変異、メチル化もしくは標的の配列決定、を包含する(ただしこれらに限定されない)種々の応用に使用可能である。
過剰な分子を洗い流す:
このステージにおいて、結合した報告担体−標的複合体を残し、過剰な分子及び酵素カセットを洗い流す。
シグナルを表示する:
報告担体を次いで基質試薬と反応させて、観察可能な生成物を形成する。いくつかの実施形態において、追加の酵素1個以上を反応を促進するために添加可能である。
ラテラルフロープラットフォーム
Fig.3はラテラルフロープラットフォームにおける本発明の実施を説明する。もっとも最適な性能のためのプラットフォームの様々なセクションにおいて様々な成分の配置に関して様々なサンプルタイプによって実施は変化し得る、ということ理解されよう。Fig.3において、サンプルパッド1は結合体パッド2の上流にあり、結合体パッド2はクロマトグラフメンブレン3の上流にあり、クロマトグラフメンブレン3は検出ゾーン(検査ライン)4の上流にあり、検出ゾーン4はコントロールゾーン(コントロールライン)5の上流にあり、コントロールゾーン5は吸収性パッド6の上流にある。デバイス全体はサポート材料8の上である。
ラテラル―フローの他の形態と同様に、サンプルはサンプルパッドでデバイスに進入し、裏当て材の先端のメンブレンに沿って移動することにより最終的に吸収性パッドに到達する。報告担体は結合体パッドに堆積可能であり、インモビライザアレイはセンス及びコントロールラインに存在可能である。よういに理解されるように、コントロール及びセンスラインの順序は違っていてよく、いくつかの実施形態においては多種多様なセンスラインが存在可能である。基質試薬及び追加の酵素(もし必要ならば)もコントロール及びセンスラインに存在可能である。
サンプルが結合体パッドを通って移動するにつれ、報告担体の複合体及び標的が形成される。サンプル最前部がセンスラインに到達したとき、報告担体との複合体を形成した標的は、アレイに固定化される。次いでモニター可能な十分な生成物を形成する反応が起こる。もし固定化プローブ(捕捉成分)がサンプル中の標的とマッチしないならば、サンプル核酸は、検出ラインに最低濃度の酵素を残して、メンブレンを通って流れる。コントロールラインは、デバイスにおいて陽性対照としてふるまう。陽性対照は検査ストリップが機能していることを証明し、それにより偽の陰性検査結果を最小化する。
Fig.7は陽性検査結果を説明する。検出ゾーン4は、分析物−報告担体複合体が検出ゾーンに捕捉されたことを示す酵素の存在を示す。陽性インジケータ応答は、検出ゾーンを通り越した検査サンプルの移動後に検査ストリップに添加される基質の結果である。コントロールゾーン5は、非複合化報告担体が検査デバイスの長さを移動し、コントロールゾーンで捕捉されたことを示す酵素の存在をも示しており、非複合化報告担体の存在を立証する酵素基質の適用後のインジケータにおける変化をもたらす。
Fig.8は、検出ゾーンで分析物報告担体複合体が形成も捕捉もされなかった場合の陰性検査結果を説明する。コントロールゾーンにおいて示された陽性応答は、検査ストリップが適正に機能していたこと、及び酵素と報告担体が存在し有効であることを証明する。
本発明を実施するための具体的態様についての以下の実施例は、説明目的にのみ提供するのであり、本発明の範囲を限定する意図は全くない。
実施例1:ラテラルフローデバイスの実施形態
Fig.4は、本発明の実施において使用可能なラテラルフローデバイスの様々な実施形態を示す。サンプルローディングゾーン1を備える。矢印で示された方向の流れは、報告担体ローディングゾーン2にみられる報告担体7とサンプルとの相互作用という結果になる。検出ゾーン4は捕捉成分(上向きの塗りつぶした矢印)及び表示結果材料、例えば基質、及び必要ならば、さらにシグナルを増幅するための追加のプロ酵素を含む。陽性コントロールゾーン5を備えていてもよい。そこをサンプルが通過する支持台(supporting scaffold)マトリックスは、もし存在するなら、多孔質マトリックスもしくは分枝ポリマーの化学的コーティングもしくはメンブレンであり得る。Fig.4B乃至4Dに示すように、支持台マトリックスは中空でない非多孔質裏当て8の上に載せてよく、裏当ては可撓性もしくは多孔質でよい。いくつかの実施形態において、検出ゾーン1は、インモビライザアレイ8の1タイプ(例えば抗体、抗原、核酸等)もしくはインモビライザアレイの多様なタイプ含有してよい。インモビライザアレイは、検出ゾーン4a、4b及び4cにおける様々な空間位置に置かれてよい。Fig.4Eは、インモビライザアレイに不活性プロ酵素9が存在可能であることを説明する。プロ酵素は、活性化された場合、システムに高い総合ターンオーバーをもたらし得る。さらなる実施形態において、インモビライザアレイの近隣の支持台マトリックスは、pH感受性材料、例えば10を有するpH感受性ヒドロゲル、例えば金ナノ粒子10aを有してよい。このようなpH感受性材料は、その触媒活性がpH変化となる酵素の反応を検出するのに使用してよい。Fig.4G及び4Hに示すように、本発明を実施するのに使用可能な表面pH感受性表示分子の例は、アクリジンオレンジ、シアニン、リポソーム、蛍光標識デキストラン11もしくは可溶性分子、例えばBSA12、を包含する。
実施例2:ラテラルフローデバイスの実施形態の操作
Fig.5は本発明の様々な実施形態の操作を説明する。サンプル標的13は、サンプルローディングゾーン1に導入可能である(ステップA)。矢印で示した方向のラテラルフローは、サンプル標的13を報告担体7と接触させる(ステップB)。さらにラテラルフローは、サンプル標的及び報告担体14の複合体を検出ゾーン5へ運ぶ(ステップC)。検出ゾーンにおける捕捉成分(上向きの塗りつぶした矢印)及び表示結果材料は、サンプル標的及び報告担体15の複合体を固定化する(ステップD及び4−E)。様々な実施形態において、捕捉成分は変異体の単数もしくはクラスターでよい(ステップDとEにおける上向きの矢印を比較せよ)。捕捉成分並びにサンプル標的及び報告担体の固定化複合体に沿ったラテラルフローは、過剰な材料、例えば非結合報告担体、非結合サンプル標的及び類似物、を除去し、洗浄ステップとして役立つ(ステップF)。ステップGにおいて、酵素基質及び他の可溶性分子はインモビライザアレイゾーンに適用可能である。様々な実施形態において、酵素は基質を生成物17、18に変換する単一有能酵素であり得る。または多様な結合プロ酵素19を使用可能である。ステップJ乃至Lに多くの可能な表示オプションを示す。例えば、反応生成物17の検出は、ヒドロゲル、例えば金ナノ粒子10、10b、21、22を含有するpH感受性ヒドロゲル、の色の変化によって表示可能である(ステップJ)。他の表示オプションは、色変化(例えば銀還元)11、23、24に依存してよい(ステップK)。別の実施形態では、可溶性分子、例えばBSA,のpH感受性沈殿を視覚化12、25のために使用してよい(ステップL)。
本開示の好ましい実施形態において、デバイスは、任意のラテラルフローユニットである。デバイス全体は極めて低コスト、形態可能で、器具不要、且つ高感度である。デバイスは、明瞭な態様により特徴づけられる。一つは酵素が結合体に結合されていることであり、もう一つはインジケータが検出ゾーンにプリントされもしくは固定化されていることである。酵素反応由来の生成物は、インジケータと反応して、検出ゾーンにおいて視覚的相違を与える。
インジケータはpH感受性でよく、インジケータのプロトン化状態が変化した場合、色もしくは蛍光を変化させる。実施形態の一つにおいて、pHインジケータは担体メンブレン、例えば酢酸セルロース、と反応した。別の実施形態において、pHインジケータはプロトン透過性プラスチックにカプセル化される(“Full−range optical pH sensor based on imaging techniques”, Capel−Cuevas, S., Cuellar, M.P., de Orbe−Paya, I., Pegalajar, M.C., Capitan−Vallvey, L.F., Analytica Chimica Acta, 681 (2010) 71−81)。いずれの場合も、pHインジケータのメンブレンへの堆積は、ラテラルフローデバイスにおいて結合体結合を妨げなかった。
好ましい実施形態において、インジケータは、ラインもしくはゾーンを形成するため結合体パッドの下流のメンブレンにプリントされもしくはスプレーされる。各ラインもしくはゾーンは、インジケータなしのメンブレンの緩衝領域により、インジケータの他のラインもしくはゾーンから分離されている。緩衝領域は、異なるライン/ゾーン間での交差反応を防止するために固定化バッファー成分の層をも含有可能である。
一実施形態において、ブロモチモールブルー2.1mg; 塩化トリドデシルメチルアンモニウム(TDMAC)2.8mg;セバシン酸ジオクチル(DOS)19.6mg;エチレングリコール19.6mg及びテトラヒドロフラン(THF)1mlを混合して、染料(ブロモチモールブルー)を調製する。エアブラシガンを使用して、インジケータ−ポリマー溶液をメンブレンにスプレー塗布した。エアブラシスプレーガンはIwataにより製造されたHigh Performance C PLUS Airbrushである。ラテラルフローストリップ上のコントロール/検査ラインの領域のみがポリマー/インジケータによりコートされた。スプレー後、ストリップ全体を使用前16時間デシケータに放置した。
好ましい実施形態において、pHインジケータはポリマー、例えばセルロース(US4,029,597)、と共有結合可能であった。一実施形態において、pH感受性染料は、染料分子とセルロースの共有結合化学のためのヒドロキシスルホニル末端基により特別にデザインされる。pH感受性染料分子は、室温で硫酸で処理され、末端スルホエステル基を形成する。その後、硫酸中の染料溶液を脱イオン水で希釈し、水酸化ナトリウムで中和する。この段階で溶液に酢酸セルロースを添加する。5分後炭酸ナトリウムを、さらに5分後水酸化ナトリウムを溶液に添加する。強アルカリ性条件下スルホエステル基はビニルスルホン末端基を形成し、酢酸セルロースは加水分解して末端ヒドロキシル基を有するセルロースを形成する。同じアルカリ性条件下、染料分子上のビニルスルホン基はセルロースのヒドロキシル基と反応してpHインジケータ染料とセルロースとの間に共有結合を形成する。最終反応生成物を脱イオン水で洗浄する。pH感受性セルロースを溶媒に溶解し、10重量%溶液を調製する。水溶液が好ましい。ラテラルフローデバイス上にpHインジケータ染料を固定化するため、インジケータ溶液をニトロセルロースメンブレンにスプレー塗布する。
カルボキシルエステラーゼのための好ましい基質溶液は、以下の組成を有する:
10mMヘキサン酸アリル
0.1mMトリスpH8.5
5%イソプロパノール。
基質はヘキサン酸アリルである。加水分解において、ヘキサン酸アリル一分子は、ヘキサン酸1個及び2−プロエノール1個を生成する。反応の開始pHは、pH8.5の0.1mMトリスにより規定される。基質溶液の緩衝能力は、50マクロモル未満である。pH8.5の総合プロトンバランスは、プロトン余剰を生み出し、加水分解の結果としてpH値は減少する。
加水分解の結果としてのpH変化は、例えば上記のようなブロモチモールブルーのインジケータを青から黄色に変える原因となる。
好ましい実施形態において、デバイスは空気中の二酸化炭素(これは溶液pHを次第にpH6.5に動かす)から保護される。保護は、ラミネート化もしくはハウジングによりなされる。
好ましい担体は、直径約10nm乃至約500nmを有するマイクロ粒子である。好ましくは、該粒子は直径約10 nm乃至約100nmを有する。好ましい粒子はラテックスもしくは金による。粒子は、有能酵素が結合可能もしくは複合化可能な材料でコートされている。好ましいコーティングはストレプトアビジンである。好ましい粒子は、ストレプトアビジンコーティングを有する20nm金粒子である。好ましい酵素はカルボキシルエステラーゼである。カルボキシルエステラーゼのための好ましい基質は、pH8の0.1mMトリスバッファー中の酪酸フェネチル、及び5%イソプロパノール中0.1mMトリスpH8.5バッファー中10mMヘキサン酸アリルである。
好ましい粒子組成物は、以下のプロトコルによりストレプトアビジンでコートされた40nmInnovacoat金粒子である。
1.pH7.4のリン酸バッファー中のストレプトアビジン0.2mg/mLを調製。
2.Innovacoat金キット(http://www.innovabiosciences.com/gold-conjugation-kits/innovacoat-gold.html)(20OD40nm)由来反応バッファー42μLを,
ストレプトアビジン12μLと混合。
3.混合部45μLをInnovacoat金の一部に移す。
4.キット中のクエンチャー5μLにより停止する前に、室温で10分間インキュベート。
5.粒子を遠心沈殿し、上清を除去。
6.100μLPBSバッファーで再浮遊させる。
7.ステップ5を繰り返す。
8.50μLPBSに再浮遊させ、最終0.1%BSA及び0.01%(20K MW)ポリエチレングリコールに添加する。
9.ビオチニル化抗体(約12μg/mL)1μL、ビオチニル化カルボキシルエステラーゼ(約7μg/mL)2μL、ストレプトアビジン変性Innovacoat金2μLを混合し、報告担体即ち結合体を形成。
本発明の具体的態様を記載及び説明したが、このような態様は本発明の説明についてのみ考慮されるべきであり、添付の請求項によって解釈されるような発明を限定するものとして考慮すべきではない。
本明細書中に引用した出版物及び特許出願は、その全体を本願の参照として取り入れられる。
上述の発明は理解を明瞭にする目的で図及び実施例によりいくらか詳しく説明したが、添付の請求項の精神もしくは範囲から逸脱しなければある変更及び修正を加えることができることは、本発明の開示に照らせば当業者には明らかであろう。

Claims (58)

  1. 検査サンプル中の分析物を検出する方法であって、当該方法は、
    i)
    (a)検出ゾーンの上流に位置するサンプルローディングゾーン;
    (b)プレ報告担体ゾーンであって、報告担体と有能酵素とを有する前記プレ報告担体ゾーン;
    (c)サンプルローディングゾーンと検出ゾーンとの間に位置する報告担体ゾーンであって、前記報告担体ゾーンは、分析物との複合体を形成可能な報告担体を有し、前記報告担体は担体及び1個以上の有能酵素カセットを有する報告担体ゾーン;及び
    (d)検出ゾーンであって、分析物のための捕捉成分及びインジケータを有する検出ゾーン、
    を包含するクロマトグラフ媒体を有するラテラルフローアッセイデバイスを用意するステップ;
    ii)プレ報告担体を検査サンプルに添加するステップ;
    iii)サンプルローディングゾーンを検査サンプルと接触させるステップであって、検査サンプルは、報告担体ゾーンを通り抜け、クロマトグラフ媒体に沿って、サンプルローディングゾーンから検出ゾーンまで、そして検出ゾーンを超えて移動するステップ;及び
    iv)基質を検出ゾーンに添加するステップであって、基質は、報告担体を含有する有能酵素分析物の存在下に反応を受けるステップ;及び
    v)検査サンプル中に分析物の存在もしくは不在に対応する検出ゾーン内でインジケータの応答を発生させるステップ、
    を有する、方法。
  2. ラテラルフローデバイスはさらに、検出ゾーンの下流にコントロールゾーンを有し、コントロールゾーンは報告担体のための捕捉成分及びインジケータを有する、請求項1に記載の方法であって;
    基質をコントロールゾーンに添加する(ここで基質は、報告担体を含有する有能酵素分析物の存在下に反応を受ける);及び
    報告担体の存在もしくは不在に対応するコントロールゾーン内でインジケータの応答を発生させる、
    方法。
  3. さらに反応温度を維持することを有する、請求項1に記載の方法。
  4. 分析物がタンパク質である;
    分析物が小分子である;もしくは
    分析物が核酸である、請求項1に記載の方法。
  5. 有能酵素結合体が抗体を有する;
    有能酵素結合体が核酸を有する;もしくは
    有能酵素結合体が、ウレアーゼ、ホスホコリンホスファターゼ、ベータガラクトシダーゼ、キシロースレダクターゼ、シキミ酸デヒドロゲナーゼ、リンゴ酸デヒドロゲナーゼ、カルボキシルエステラーゼ、ネオプルラナーゼ、サブチリシン、4−フィターゼ、アセチルコリンエステラーゼ、ラッカーゼ、細菌性ロイシルアミノペプチターゼ、トリペプチジル−ペプチダーゼI、凝固因子VIIa、トリプシン、ベータ−フルクトフラノシダーゼからなるグループから選択される有能酵素を有する、請求項1に記載の方法。
  6. 酵素活性をまだ維持しながら、反応温度は約4℃、約95℃、もしくはそれ以上に維持される、請求項3に記載の方法。
  7. 抗体が有能酵素と非共有結合的に相互作用して、有能酵素結合体を形成する;
    抗体が有能酵素と共有結合して、有能酵素結合体を形成する、
    請求項5に記載の方法。
  8. 核酸が有能酵素と共有結合して、有能酵素結合体を形成する、請求項5に記載の方法。
  9. 検出ゾーンに1個以上の不活性プロ酵素をさらに用意する、請求項1に記載の方法。
  10. 有能酵素補助反応の効果をモニタリングすることにより有能酵素結合体の活性を検出する;
    有能酵素補助反応の効果はプロトン放出である、請求項1に記載の方法。
  11. プロトン放出がpH変化を引き起こし;
    メンブレン上に固定されるpH感受性1−ヒドロキシ−4−[1−(2−ヒドロキシエチルスルホニル)フェニルアゾ]―ナフタレン―2−スルホン酸カリウムインジケータポリマーを使用して前記pH変化を求める;もしくは
    pH感受性酢酸セルロース結合染料を使用して前記pH変化を求める、請求項10に記載の方法。
  12. 有能酵素結合体の活性を比色分析変化により検出する;
    有能酵素結合体の活性を蛍光発光により検出する;もしくは
    有能酵素結合体の活性を電気化学的方法により検出する、請求項1に記載の方法。
  13. 前記比色分析変化は銀イオン還元によるものである、請求項12に記載の方法。
  14. 有能酵素結合体の活性を可溶性成分の沈殿により検出する;
    前記可溶性成分はタンパク質もしくはpH感受性ポリマーである;
    前記タンパク質はBSAである;及び/又は
    前記pH感受性ポリマーはメチルアクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸2−(ジメチルアミノ)エチルエステル、及びN−ヒドロキシメチルアクリルアミドからなるグループから選択される、請求項1に記載の方法。
  15. クロマトグラフ媒体の末端に吸収性パッドをさらに有する、請求項1に記載の方法。
  16. 基質はヘキサン酸アリルであり、有能酵素はカルボキシルエステラーゼである、請求項1に記載の方法。
  17. 検出ゾーンの上流に位置するサンプルローディングゾーン;
    プレ報告担体ゾーンであって、報告担体と有能酵素とを有する前記プレ報告担体ゾーン;
    サンプルローディングゾーンと検出ゾーンとの間に位置する報告担体ゾーンであって、前記報告担体ゾーンは、分析物との複合体を形成可能な報告担体を有し、前記報告担体は担体及び1個以上の有能酵素カセットを有する前記報告担体ゾーン;及び
    検出ゾーンであって、前記検出ゾーンは分析物のための捕捉成分及びインジケータを有し、インジケータは有能酵素の存在下基質の反応を検出し、それにより分析物の存在を検出する検出ゾーン、
    を包含するクロマトグラフ媒体、
    を有する、検査サンプル内の分析物の存在を検出するラテラルフローアッセイデバイス。
  18. コントロールゾーンをさらに有する、請求項17に記載のラテラルフローアッセイデバイスであって、
    コントロールゾーンは報告担体のための捕捉成分及び有能酵素の存在下基質の反応を検出するためのインジケータを有し;
    酵素報告担体複合体及び基質の生成物が検出され、それにより報告担体の存在を検出する、
    ラテラルフローアッセイデバイス。
  19. 有能酵素結合体が抗体を有する;
    有能酵素結合体が核酸を有する;もしくは
    有能酵素結合体が、ウレアーゼ、ホスホコリンホスファターゼ、ベータガラクトシダーゼ、キシロースレダクターゼ、シキミ酸デヒドロゲナーゼ、リンゴ酸デヒドロゲナーゼ、カルボキシルエステラーゼ、ネオプルラナーゼ、サブチリシン、4−フィターゼ、アセチルコリンエステラーゼ、ラッカーゼ、細菌性ロイシルアミノペプチターゼ、トリペプチジル−ペプチダーゼI、凝固因子VIIa、トリプシン、ベータ−フルクトフラノシダーゼからなるグループから選択される有能酵素を有する、請求項17に記載のラテラルフローアッセイデバイス。
  20. 抗体が有能酵素と非共有結合的に相互作用して、有能酵素結合体を形成する、請求項17に記載のラテラルフローアッセイデバイス。
  21. 核酸が有能酵素と共有結合して、有能酵素結合体を形成する、請求項17に記載のラテラルフローアッセイデバイス。
  22. 検出ゾーンに1個以上の不活性プロ酵素をさらに用意する、請求項17に記載のラテラルフローアッセイデバイス。
  23. 有能酵素補助反応の効果をモニタリングすることにより有能酵素結合体の活性を検出する;
    インジケータがpH感受性インジケータである;
    pH感受性インジケータが1−ヒドロキシ−4−[1−(2−ヒドロキシエチルスルホニル)フェニルアゾ]―ナフタレン―2−スルホン酸カリウムである;及び/又は
    pH感受性インジケータが酢酸セルロース結合染料である、請求項17に記載のラテラルフローアッセイデバイス。
  24. 報告担体ゾーンは結合体パッドを有する、請求項17に記載のラテラルフローアッセイデバイス。
  25. サンプルローディングゾーンはサンプルローディングパッドを有する、請求項17に記載のラテラルフローアッセイデバイス。
  26. 剛性もしくは可撓性の裏当て材をさらに有する、請求項17に記載のラテラルフローアッセイデバイス。
  27. 抗体は非共有結合的相互作用により有能酵素と会合している、請求項17に記載のラテラルフローアッセイデバイス。
  28. 抗体もしくは核酸は有能酵素と共有結合している、請求項17に記載のラテラルフローアッセイデバイス。
  29. 1個以上の不活性プロ酵素の供給源をさらに有する、請求項17に記載のラテラルフローアッセイデバイス。
  30. 検出ゾーンはpH変化の検出により有能酵素の生成物を検出する;
    検出ゾーンは比色分析変化により有能酵素の生成物を検出する;
    検出ゾーンは蛍光発光により有能酵素の生成物を検出する;
    検出ゾーンは電気化学的方法により有能酵素の生成物を検出する;
    検出ゾーンは有能酵素結合体の生成物を可溶性成分の沈殿により検出する、請求項17に記載のラテラルフローアッセイデバイス。
  31. pH感受性ヒドロゲルを使用してpH変化を求める、請求項30に記載のラテラルフローアッセイデバイス。
  32. 比色分析変化は銀イオン還元によるものである、請求項31に記載のラテラルフローアッセイデバイス。
  33. 可溶性成分はタンパク質もしくはpH感受性ポリマーである;又は
    前記タンパク質はBSAである、請求項17に記載のラテラルフローアッセイデバイス。
  34. pH感受性ポリマーはメチルアクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸2−(ジメチルアミノ)エチルエステル、及びN−ヒドロキシメチルアクリルアミドからなるグループから選択される、請求項33に記載のラテラルフローアッセイデバイス。
  35. クロマトグラフ媒体の末端に吸収性パッドをさらに有する、請求項17に記載のラテラルフローアッセイデバイス。
  36. 基質はヘキサン酸アリルであり、有能酵素はカルボキシルエステラーゼである、請求項17に記載のラテラルフローアッセイデバイス。
  37. 検査サンプル内の分析物の存在を検出するラテラルフローアッセイキットであって、
    サンプルローディングゾーン;
    プレ報告担体ゾーンであって、報告担体と有能酵素とを有する前記プレ報告担体ゾーン;
    ローディングゾーンの下流に位置する報告担体ゾーンであって、分析物との複合体を形成可能な報告担体を有する前記報告担体ゾーン;
    報告担体ゾーンの下流に位置する検出ゾーンであって、捕捉成分及びインジケータを有する前記検出ゾーン;及び
    有能酵素のための基質であって;検査サンプルはラテラルフローデバイス中を流れるようにした後、前記基質は検出ゾーンに適用され、酵素及び基質の生成物が検出される前記基質、
    を有する多孔質メンブレンを有するラテラルフローアッセイデバイスを有する、ラテラルフローアッセイキット。
  38. コントロールゾーンをさらに有する、請求項37に記載のラテラルフローアッセイキットであって、
    コントロールゾーンは報告担体のための捕捉成分及び有能酵素の存在下基質の反応を検出するためのインジケータを有し;
    酵素報告担体複合体及び基質の生成物が検出され、それにより報告担体の存在を検出する、
    ラテラルフローアッセイキット。
  39. 有能酵素結合体が抗体を有する;
    有能酵素結合体が核酸を有する;もしくは
    有能酵素結合体が、ウレアーゼ、ホスホコリンホスファターゼ、ベータガラクトシダーゼ、キシロースレダクターゼ、シキミ酸デヒドロゲナーゼ、リンゴ酸デヒドロゲナーゼ、カルボキシルエステラーゼ、ネオプルラナーゼ、サブチリシン、4−フィターゼ、アセチルコリンエステラーゼ、ラッカーゼ、細菌性ロイシルアミノペプチターゼ、トリペプチジル−ペプチダーゼI、凝固因子VIIa、トリプシン、ベータ−フルクトフラノシダーゼからなるグループから選択される有能酵素を有する、請求項37に記載のラテラルフローアッセイキット。
  40. 抗体が有能酵素と非共有結合的に相互作用して、有能酵素結合体を形成する、請求項37に記載のラテラルフローアッセイキット。
  41. 核酸が有能酵素と共有結合して、有能酵素結合体を形成する、請求項37に記載のラテラルフローアッセイキット。
  42. 検出ゾーンに1個以上の不活性プロ酵素をさらに用意する、請求項37に記載のラテラルフローアッセイキット。
  43. 有能酵素補助反応の効果をモニタリングすることにより有能酵素結合体の活性を検出する、請求項37に記載のラテラルフローアッセイキット。
  44. インジケータがpH感受性インジケータである;
    前記pH感受性インジケータが1−ヒドロキシ−4−[1−(2−ヒドロキシエチルスルホニル)フェニルアゾ]―ナフタレン―2−スルホン酸カリウムである;
    インジケータがpH感受性酢酸セルロース結合染料である、請求項37に記載のラテラルフローアッセイキット。
  45. 報告担体ゾーンは結合体パッドを有する、請求項37に記載のラテラルフローアッセイキット。
  46. サンプルローディングゾーンはサンプルローディングパッドを有する、請求項37に記載のラテラルフローアッセイキット。
  47. 剛性もしくは可撓性の裏当て材をさらに有する、請求項37に記載のラテラルフローアッセイキット。
  48. 抗体は非共有結合的相互作用により有能酵素と会合している、請求項37に記載のラテラルフローアッセイキット。
  49. 抗体もしくは核酸は有能酵素と共有結合している、請求項37に記載のラテラルフローアッセイキット。
  50. 1個以上の不活性プロ酵素の供給源をさらに有する、請求項37に記載のラテラルフローアッセイキット。
  51. 検出ゾーンはpH変化の検出により有能酵素の生成物を検出する、請求項37に記載のラテラルフローアッセイキット。
  52. pH感受性ヒドロゲルを使用して前記pH変化を求める、請求項51に記載のラテラルフローアッセイキット。
  53. 検出ゾーンは比色分析変化により有能酵素の生成物を検出する;
    検出ゾーンは蛍光発光により有能酵素の生成物を検出する;
    検出ゾーンは電気化学的方法により有能酵素の生成物を検出する;
    検出ゾーンは有能酵素結合体の生成物を可溶性成分の沈殿により検出する、請求項37に記載のラテラルフローアッセイキット。
  54. 比色分析変化は銀イオン還元によるものである、請求項53に記載のラテラルフローアッセイキット。
  55. 可溶性成分はタンパク質もしくはpH感受性ポリマーである;もしくは
    タンパク質はBSAである、請求項53に記載のラテラルフローアッセイキット。
  56. pH感受性ポリマーはメチルアクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸2−(ジメチルアミノ)エチルエステル、及びN−ヒドロキシメチルアクリルアミドからなるグループから選択される、請求項55に記載のラテラルフローアッセイキット。
  57. クロマトグラフ媒体の末端に吸収性パッドをさらに有する、請求項36に記載のラテラルフローアッセイデバイス。
  58. 基質はヘキサン酸アリルであり、有能酵素はカルボキシルエステラーゼである、請求項36に記載のラテラルフローアッセイデバイス。
JP2014530884A 2011-09-16 2012-09-14 分子診断アッセイデバイス及び使用方法 Active JP5903492B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161535874P 2011-09-16 2011-09-16
US61/535,874 2011-09-16
PCT/US2012/055542 WO2013040435A2 (en) 2011-09-16 2012-09-14 Molecular diagnostic assay device and method of use

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014527183A JP2014527183A (ja) 2014-10-09
JP5903492B2 true JP5903492B2 (ja) 2016-04-13

Family

ID=47883995

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014530884A Active JP5903492B2 (ja) 2011-09-16 2012-09-14 分子診断アッセイデバイス及び使用方法

Country Status (11)

Country Link
US (4) US20150168394A1 (ja)
EP (1) EP2745114B1 (ja)
JP (1) JP5903492B2 (ja)
CN (1) CN103858009B (ja)
AU (1) AU2012308326B2 (ja)
CA (1) CA2846247A1 (ja)
HK (1) HK1198839A1 (ja)
IL (1) IL231514B (ja)
SG (1) SG11201400677PA (ja)
TW (1) TWI585207B (ja)
WO (1) WO2013040435A2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160081313A (ko) * 2014-12-31 2016-07-08 주식회사 사람들 흡수된 액체의 성분분석이 가능한 흡수패드

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010070146A1 (en) * 2008-12-19 2010-06-24 Danisco A/S Process for production of an enzyme product
CN103140755B (zh) 2010-07-22 2016-03-16 哈希公司 用于碱度分析的芯片上实验室
US8808981B2 (en) * 2011-05-06 2014-08-19 Jhpiego Corporation Point-of care, medical condition screening kit
EP2641975A1 (en) * 2012-03-21 2013-09-25 Vircell, S.L. Device for detection of analytes in affinity bioassays
US9180449B2 (en) 2012-06-12 2015-11-10 Hach Company Mobile water analysis
USD768872S1 (en) 2012-12-12 2016-10-11 Hach Company Cuvette for a water analysis instrument
US9689854B2 (en) 2013-06-25 2017-06-27 National Tsing Hua University Food safety detection device and manufacturing method for the same
US9612203B2 (en) 2013-06-25 2017-04-04 National Tsing Hua University Detection device and manufacturing method for the same
EP2835645B1 (en) * 2013-08-08 2015-10-07 Sartorius Stedim Biotech GmbH Lateral flow membrane and immunoassay device
EP3042195A4 (en) * 2013-09-04 2017-10-25 Credo Biomedical Pte Ltd. Assay test device, kit and method of using
US20170023555A1 (en) * 2014-04-11 2017-01-26 Credo Biomedical Pte Ltd. Devices and kits for measuring biological results
WO2016024213A2 (en) * 2014-08-14 2016-02-18 Koninklijke Philips N.V. Systems and methods for tracking and identifying infection transmission
SG11201701046RA (en) * 2014-08-30 2017-03-30 Agency Science Tech & Res A test strip for paper-based assay
TWI550270B (zh) * 2014-09-30 2016-09-21 國立清華大學 食品安全檢測裝置及其製造方法
TWI561819B (en) * 2014-10-31 2016-12-11 Univ Nat Tsing Hua Three dimensional detection device and manufacturing method for the same
CN104730258B (zh) * 2015-03-12 2017-06-09 罗阳 一种便携式血型系统检测试纸及其检测方法
TWI570241B (zh) * 2015-09-01 2017-02-11 國立清華大學 微生物檢測裝置之製造方法、微生物檢測方法、微生物檢測套組及裝置
US11397152B1 (en) 2015-09-30 2022-07-26 Recursion Pharmaceuticals, Inc. Device and method of measuring animal urine
US10274433B1 (en) * 2015-09-30 2019-04-30 Vium, Inc. Device and method of measuring animal health
CN105319214B (zh) * 2015-11-30 2018-10-09 四川大学华西第二医院 一种用于椎管内麻醉的脑脊液检测装置
US10222307B2 (en) 2016-05-18 2019-03-05 Credo Biomedical Pte Ltd. Mixing and transfer device for materials used in biological and biochemical assays
WO2018058077A1 (en) * 2016-09-23 2018-03-29 University Of Florida Research Foundation, Inc. System and method for urinary catheter bacterial detection
US11547997B2 (en) 2017-04-07 2023-01-10 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Integrated diagnostic devices having embedded biomolecular computing systems and uses thereof
GB2571763A (en) * 2018-03-08 2019-09-11 Sumitomo Chemical Co Enzyme-amplified lateral flow device
US20220163520A1 (en) * 2019-03-19 2022-05-26 Indian Council Of Medical Research Apparatus, method and kit for detection of von willebrand factor and factor viii
WO2023279061A1 (en) * 2021-07-02 2023-01-05 Rt Microfluidics, Inc. Pathogen testing device
TWI809588B (zh) * 2021-12-07 2023-07-21 南臺學校財團法人南臺科技大學 免疫層析檢測裝置

Family Cites Families (61)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5622871A (en) 1987-04-27 1997-04-22 Unilever Patent Holdings B.V. Capillary immunoassay and device therefor comprising mobilizable particulate labelled reagents
US4029597A (en) 1969-03-14 1977-06-14 E. Merck A. G. Non-bleeding indicators and dyes therefor used in pH determination process
US3990850A (en) * 1976-01-06 1976-11-09 Akzona Incorporated Diagnostic test card
US4299916A (en) * 1979-12-26 1981-11-10 Syva Company Preferential signal production on a surface in immunoassays
US4517288A (en) * 1981-01-23 1985-05-14 American Hospital Supply Corp. Solid phase system for ligand assay
US4461829A (en) * 1981-09-14 1984-07-24 Miles Laboratories, Inc. Homogeneous specific binding assay element and lyophilization production method
US4463090A (en) 1981-09-30 1984-07-31 Harris Curtis C Cascade amplification enzyme immunoassay
US5073484A (en) 1982-03-09 1991-12-17 Bio-Metric Systems, Inc. Quantitative analysis apparatus and method
US4503143A (en) 1982-08-20 1985-03-05 Btc Diagnostics Limited Partnership Enzyme immunoassay with two-part solution of tetramethylbenzidine as chromogen
DE3370349D1 (en) * 1982-11-19 1987-04-23 Ciba Geigy Ag Reactive dyes, their preparation and their use
US4687732A (en) * 1983-06-10 1987-08-18 Yale University Visualization polymers and their application to diagnostic medicine
US4657853A (en) 1984-09-14 1987-04-14 E. I. Du Pont De Nemours And Company Immunoassays utilizing covalent conjugates of polymerized enzyme and antibody
US4916056A (en) 1986-02-18 1990-04-10 Abbott Laboratories Solid-phase analytical device and method for using same
JPH0814582B2 (ja) * 1986-02-20 1996-02-14 富士写真フイルム株式会社 免疫反応物定量用多層分析要素
CA1303983C (en) 1987-03-27 1992-06-23 Robert W. Rosenstein Solid phase assay
ATE86386T1 (de) 1987-04-29 1993-03-15 Celltech Ltd Vorrichtung fuer bindungstest.
US5641639A (en) * 1987-04-29 1997-06-24 Celltech Therapeutics Limited Binding assay device
US5120643A (en) 1987-07-13 1992-06-09 Abbott Laboratories Process for immunochromatography with colloidal particles
IT1223295B (it) * 1987-08-14 1990-09-19 Boehringer Biochemia Srl Dispositivo e metodo immunodiagnostico
US4956302A (en) 1987-09-11 1990-09-11 Abbott Laboratories Lateral flow chromatographic binding assay device
US5374524A (en) 1988-05-10 1994-12-20 E. I. Du Pont De Nemours And Company Solution sandwich hybridization, capture and detection of amplified nucleic acids
US4981785A (en) * 1988-06-06 1991-01-01 Ventrex Laboratories, Inc. Apparatus and method for performing immunoassays
AU2684488A (en) 1988-06-27 1990-01-04 Carter-Wallace, Inc. Test device and method for colored particle immunoassay
US5279937A (en) * 1992-04-30 1994-01-18 Detechnology Canada Use of macroglobulins to improve the signal-to-background ratio in affinity binding assays
EP0648334A4 (en) * 1992-07-02 1996-11-20 Quidel Corp IMMUNOASSAY USING DYE-COMPLEXED ENZYME CONJUGATES.
EP0611966A1 (en) 1993-02-19 1994-08-24 Bayer Corporation Method, composition and device for measuring the ionic strength or specific gravity of a test sample
US5416003A (en) 1993-04-14 1995-05-16 Litmus Concepts, Inc. Reporter enzyme release technology: methods of assaying for the presence of aspartic proteases and other hydrolytic enzyme activities
US5409664A (en) 1993-09-28 1995-04-25 Chemtrak, Inc. Laminated assay device
US20010051350A1 (en) 1995-05-02 2001-12-13 Albert Nazareth Diagnostic detection device and method
US20040110167A1 (en) * 1995-07-13 2004-06-10 Gerdes John C. Lateral flow system for nucleic acid detection
EP0762123B1 (en) * 1995-09-08 2001-12-05 Fujirebio Inc. Immunoassay device and immunoassay method using the same
JP3284896B2 (ja) * 1995-09-08 2002-05-20 富士レビオ株式会社 酵素免疫アッセイ装置及び方法
JP3775799B2 (ja) 1996-02-08 2006-05-17 アンブリ・リミテッド 酵素検出バイオセンサー
US5710005A (en) 1996-10-29 1998-01-20 Biocode, Inc. Analyte detection with a gradient lateral flow device
US6306642B1 (en) 1997-11-24 2001-10-23 Quidel Corporation Enzyme substrate delivery and product registration in one step enzyme immunoassays
WO2000031538A1 (en) * 1998-11-23 2000-06-02 Praxsys Biosystems, Inc. Improved lateral flow assays
US20010019821A1 (en) 1999-03-31 2001-09-06 Smith Jack V. Method for manufacturing and detecting and normalizing HIV for rapid analysis
GB2365526B (en) 2000-07-31 2003-12-03 Cambridge Life Sciences Assay apparatus for measuring the amount of an analyte in a biological or environmental sample
ATE327509T1 (de) * 2000-10-14 2006-06-15 Alex M Saunders Auf liganden basierendes lösungs-assay für niedrig konzentrierte analyten
WO2002033408A1 (en) * 2000-10-17 2002-04-25 Besst-Test Aps Assay for directly detecting an inflammatory indicator in a body fluid sample
US6565808B2 (en) 2001-05-18 2003-05-20 Acon Laboratories Line test device and methods of use
US6759190B2 (en) 2002-06-15 2004-07-06 Acon Laboratories, Inc. Test strip for detection of analyte and methods of use
SI1535068T1 (sl) 2002-08-13 2010-07-30 N Dia Inc Naprave in postopki za odkrivanje amnijske tekočine v vaginalnih izločkih
US7300802B2 (en) 2003-04-25 2007-11-27 Biodigit Laboratories Corp. Membrane strip biosensor system for point-of-care testing
CA2537529A1 (en) * 2003-09-02 2005-03-10 Expressive Constructs, Inc. Signal amplification using a synthetic zymogen
EP1664781B1 (en) 2003-09-22 2013-05-08 Quidel Corporation Devices for the detection of multiple analytes in a sample
US7632687B2 (en) 2004-03-23 2009-12-15 Quidel Corporation Hybrid phase lateral flow assay
US7094528B2 (en) * 2004-06-30 2006-08-22 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Magnetic enzyme detection techniques
US7504235B2 (en) 2005-08-31 2009-03-17 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Enzyme detection technique
US20070231794A1 (en) 2005-09-21 2007-10-04 Combimatrix Corporation Process to detect binding events on an electrode microarray using enzymes
US7816122B2 (en) 2005-10-18 2010-10-19 Idexx Laboratories, Inc. Lateral flow device with onboard reagents
AU2007207241B2 (en) * 2006-01-19 2012-07-26 Lattec I/S A novel dry stick device construction and method for determining an analyte in a sample using said dry stick device
GB2436616A (en) * 2006-03-29 2007-10-03 Inverness Medical Switzerland Assay device and method
CN200962110Y (zh) * 2006-04-27 2007-10-17 艾博生物医药(杭州)有限公司 改进的直观符号显示标本检测结果的装置
US7591978B2 (en) 2006-08-10 2009-09-22 Inverness Medical Switzerland Gmbh Solid phase test device for sialidase assay
US7935538B2 (en) * 2006-12-15 2011-05-03 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Indicator immobilization on assay devices
GB2452076A (en) * 2007-08-23 2009-02-25 Mologic Ltd Detection of enzymes by detecting binding of substrate recognition molecules to modified substrates
US20110086359A1 (en) * 2008-06-10 2011-04-14 Rapid Pathogen Screening, Inc. Lateral flow assays
CN101769919B (zh) * 2009-01-06 2013-01-16 深圳大学 免疫层析检测装置及其检测方法
WO2010107654A2 (en) 2009-03-16 2010-09-23 Abaxis, Inc. Split flow device for analyses of specific-binding partners
JP5414424B2 (ja) * 2009-08-31 2014-02-12 シスメックス株式会社 目的物質の検出方法、及び目的物質を検出するためのクロマトグラフィー用試験キット

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160081313A (ko) * 2014-12-31 2016-07-08 주식회사 사람들 흡수된 액체의 성분분석이 가능한 흡수패드
KR101673723B1 (ko) * 2014-12-31 2016-11-07 주식회사 사람들 흡수된 액체의 성분분석이 가능한 흡수패드

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013040435A2 (en) 2013-03-21
WO2013040435A3 (en) 2013-05-23
CA2846247A1 (en) 2013-03-21
TW201317361A (zh) 2013-05-01
CN103858009B (zh) 2016-05-18
HK1198839A1 (zh) 2015-06-12
US10598656B2 (en) 2020-03-24
IL231514A0 (en) 2014-04-30
SG11201400677PA (en) 2014-06-27
CN103858009A (zh) 2014-06-11
US20150010904A1 (en) 2015-01-08
US20150168394A1 (en) 2015-06-18
EP2745114A2 (en) 2014-06-25
EP2745114B1 (en) 2018-10-17
US20150017639A1 (en) 2015-01-15
EP2745114A4 (en) 2015-03-18
JP2014527183A (ja) 2014-10-09
TWI585207B (zh) 2017-06-01
AU2012308326A1 (en) 2014-03-13
IL231514B (en) 2019-12-31
US20130089858A1 (en) 2013-04-11
AU2012308326B2 (en) 2018-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5903492B2 (ja) 分子診断アッセイデバイス及び使用方法
Wu et al. Digital single virus electrochemical enzyme-linked immunoassay for ultrasensitive H7N9 avian influenza virus counting
Marazuela et al. Fiber-optic biosensors–an overview
Gooding Biosensor technology for detecting biological warfare agents: Recent progress and future trends
US8029985B2 (en) Amplified bioassay
Lim et al. The potential of electrochemistry for the detection of coronavirus-induced infections
CN102272600A (zh) 用于使用核苷酸缀合物的免疫测定的方法和设备
Luan et al. A POCT colorimetric aptasensor for streptomycin detection using porous silica beads-enzyme linked polymer aptamer probes and exonuclease-assisted target recycling for signal amplification
Zhang et al. Single molecule fluorescent colocalization of split aptamers for ultrasensitive detection of biomolecules
JP2012070756A (ja) 平板導波管を用いる酵素活性の定量
CN110218818B (zh) 一种登革病毒基因片段sers检测试剂盒及其制备方法
WO2019084458A1 (en) HIGHLY SPECIFIC DOSINGS
Larkin et al. Dual-readout sandwich immunoassay for device-free and highly sensitive anthrax biomarker detection
Zhang et al. Peptide-modified nanochannel system for carboxypeptidase B activity detection
US20100279278A1 (en) Methods of detecting one or more bioterrorism target agents
Muguruma Plasma-polymerized films for biosensors II
US20110200986A1 (en) Bio-assay using liquid crystals
Le Goff et al. Enhanced colorimetric detection on porous microarrays using in situ substrate production
JP2002530089A (ja) 胞子発芽に基づく分析系
Pundir et al. Activation of polyvinyl chloride sheet surface for covalent immobilization of oxalate oxidase and its evaluation as inert support in urinary oxalate determination
Vo-Dinh Biosensors and biochips
US20110151439A1 (en) System and method for the rapid identification of biological and chemical analytes
Yalcin et al. Nanobiosensor and food pathogen interaction mechanisms.
Bosch et al. Optical chemical biosensors for high throughput screening of drugs
Kuramitz et al. Multiplexed assay for proteins based on sequestration electrochemistry using the protein binding electroactive magnetic microbeads

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140815

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140815

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150511

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150616

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150916

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151104

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160129

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160301

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160314

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5903492

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250