JP6397822B2 - デバイスおよびアミノアシドパシーの検出のためにデバイスを用いる方法 - Google Patents
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Description
本発明は、NIH補助金番号HHSN268201200360Pの下で保健福祉長官(Secretary of Health and Human Services)および国立衛生研究所(NIH)によって代表される合衆国政府からの支援によって共同で行われた。合衆国政府は、本発明に一定の権利を有する。
本願は、アメリカ合衆国を指定する国際出願であり、2012年10月17日に出願された米国仮出願第61/714,870号および2013年3月11日に出願された米国仮出願第61,776,371号に対する優先権を主張する米国特許法第120条の下で出願された。これらの出願は、それらの全体が本明細書中に参考として援用される。
本発明は、一般に、体液サンプル中のアミノ酸の存在もしくは非存在を定量および同定するデバイスに関する。いくつかの実施形態において、本発明は、体液サンプル中のアミノ酸の存在、非存在、もしくは量を検出することによってアミノアシドパシー(aminoacidopathy)を有する被験体を診断することに関する。いくつかの実施形態において、上記デバイスは、1種もしくはそれより多くのアミノ酸の検出および/もしくは定量のために体液サンプルを必要とするのみの、試薬なしバイオセンサーである。
多くの代謝障害(例えば、高アンモニア血症およびアミノアシドパシー)は、代謝調節、プロセスおよびクリアランスに関する酵素の機能不全に起因する、特定の代謝産物の慢性的な上昇によって特徴付けられる。これら高レベルの代謝産物は、十分に規定された分析法を使用して血漿レベルを測定することによって生化学的に評価され得、各疾患の総合的症状を定義する特異的組織毒性を生じ得る。どんなことがグルコースおよび糖脳病で例えば起こったかの類似の様式で、リアルタイムで特定の血漿代謝産物を検出し得るセンサーを開発することは、非常に有用で便利である。ポイントオブケアセンサーは、特定の代謝産物の即時の血中レベル評価を行うこと、代謝障害の管理、処置および追跡調査を容易にすることを可能にする。米国における代謝障害および内分泌障害の有病率の最近の予測から、人口のうちの少なくとも5%が内分泌障害を患っており、米国在住者のうちの4700万人超がメタボリックシンドロームを有することが明らかにされている。非常に多くのひとが患っていることおよびヘルスケアコストに対する大きな影響の他にも、これら疾患の管理は、患者の薬物療法、分析モニタリング、および追跡調査に関して困難かつ高価であるのみならず、多くの症例において、不要な手順および入院をも生じる。糖尿病もしくは高コレステロール血症のような特定の障害において重大な進歩があったにも関わらず、より低い有病率を有する他のものの進歩は、遅れている。例えば、高アンモニア血症およびアミノアシドパシーを有する患者の新たな診断もしくは治療の解決を得ることにおいては、進歩はそれほどない。現在のところ、代謝産物レベルをモニターすることは、特別な質量分析機器を備えた病院で行われなければならず、従って、これら患者がクリーゼ(crisis)の出現を有するたびに、その対応する代謝産物の上昇に関連しようと関連しまいと、彼らは、特別な検査が行われるために通院する必要がある。従って、患者のクオリティー・オブ・ライフおよび資金管理両方の観点から、リアルタイムでこれら代謝産物を検出および定量し得るデバイスを開発することは、極めて有利である。
本発明は、アミノアシドパシーが体液(ヒトおよび非ヒト血液サンプルを含む)中のアミノ酸のレベルもしくは量を同定することによって同定および/もしくは特徴付けられ得るという認識を包含する。いくつかの実施形態において、本言及は、体液を本明細書で開示されるデバイスに接触させることによって、体液中のアミノ酸の量、存在、もしくは非存在を同定することに関する。いくつかの実施形態において、本明細書で開示される方法は、上記体液中に1種もしくはそれより多くのアミノ酸が存在するか否か、もしくはどの程度存在するかを同定または定量する前に、上記体液と、いかなる試薬も外部刺激とも接触させる工程を包含しない。
特定の実施形態では、例えば以下が提供される:
(項目1)
バイオセンサーであって、該バイオセンサーは、
少なくとも1つの導電性支持体であって、該導電性支持体は、ヒドロゲルに結合されており、該ヒドロゲルは、少なくとも1種の電子メディエーター、少なくとも1種の還元剤、および少なくとも1種の代謝酵素もしくはその機能的フラグメントを含み、ここで該ヒドロゲルは、アルギネートを含む、導電性支持体;ならびに
該少なくとも1つの導電性支持体に作動可能に接続された電流計および/もしくは電圧計、
を備える、バイオセンサー。
(項目2)
前記バイオセンサーは、少なくとも3つの導電性支持体を備える、項目1に記載のバイオセンサー。
(項目3)
前記少なくとも1つの導電性支持体は、銀もしくは塩化銀のワイヤである、項目1または2に記載のバイオセンサー。
(項目4)
前記少なくとも1つの導電性支持体は、ロイシンデヒドロゲナーゼ、チロシンデヒドロゲナーゼ、フェニルアラニンデヒドロゲナーゼ、ロイシンオキシドレダクターゼ、チロシンモノオキシゲナーゼ、アラニンデヒドロゲナーゼ、もしくはグルタミン酸デヒドロゲナーゼ;またはこれらの機能的フラグメントから選択される代謝酵素のうちの少なくとも1種もしくは組み合わせを備える、項目1〜3のいずれか1項に記載のバイオセンサー。
(項目5)
前記バイオセンサーは、少なくとも第1の導電性支持体および第2の導電性支持体を備え、ここで該第1の導電性支持体は、ヒドロゲルに結合されており、該ヒドロゲルは、少なくとも1種の電子メディエーター、少なくとも1種の還元剤、および少なくとも1種の代謝酵素もしくはその機能的フラグメントを含み、ここで該第1の導電性支持体および該第2の導電性支持体は、その間に電圧を印加するために、前記電圧計および/もしくは電流計に作動可能に接続されている、項目1〜4のいずれか1項に記載のバイオセンサー。
(項目6)
前記少なくとも1つの導電性支持体は、電気陰性のもしくはアニオン性の化学成分を含む、項目1〜5のいずれか1項に記載のバイオセンサー。
(項目7)
前記少なくとも1種のヒドロゲルは、トレハロースを含む、項目1〜6のいずれか1項に記載のバイオセンサー。
(項目8)
前記バイオセンサーは、以下:(i)ウリカーゼもしくはその機能的フラグメント;(ii)デキストランもしくはその誘導体を含むヒドロゲル;(iii)細菌細胞;(iv)電気泳動用に構成された電子双極子;および(v)3,4−DHB、のうちの1もしくはそれより多くを含まない、項目1〜7のいずれか1項に記載のバイオセンサー。
(項目9)
前記バイオセンサーは、4℃での貯蔵で約16日間後に、少なくとも70%生物学的に活性である、項目1〜8のいずれか1項に記載のバイオセンサー。
(項目10)
前記バイオセンサーは、4℃での貯蔵で約30日間後に、少なくとも70%生物学的に活性である、項目1〜9のいずれか1項に記載のバイオセンサー。
(項目11)
前記バイオセンサーは、UV光への曝露にも、該バイオセンサーへの外部からのいずれかの刺激の添加にも、機能的に依存しない、項目1〜10のいずれか1項に記載のバイオセンサー。
(項目12)
前記少なくとも1種の酵素もしくはその機能的フラグメントは、細菌種に由来し、前記ヒドロゲルの中に固定化される、項目1〜11のいずれか1項に記載のバイオセンサー。
(項目13)
前記少なくとも1種の酵素もしくはその機能的フラグメントは、好熱性細菌種に由来し、前記ヒドロゲルの中に固定化される、項目1〜12のいずれか1項に記載のバイオセンサー。
(項目14)
前記少なくとも1種の酵素もしくはその機能的フラグメントは、配列番号1もしくは配列番号2への少なくとも約70%の配列同一性を含む、項目1〜13のいずれか1項に記載のバイオセンサー。
(項目15)
前記少なくとも1種の酵素は、好熱性細菌細胞から得られるフェニルアラニンデヒドロゲナーゼもしくはその機能的フラグメントであり;ここで前記ヒドロゲルは、トレハロースを含み、該ヒドロゲルのアルギネート濃度は、前記少なくとも1つの導電性支持体に結合される全体積のうちの約1%〜約3% w/vであり;そして該導電性支持体は、前記電圧計および/もしくは電流計に作動可能に接続された状態で銀および塩化銀を含むワイヤを備える、項目1〜14のいずれか1項に記載のバイオセンサー。
(項目16)
前記アルギネートは、以下の式:
を有するブロックポリマーを含み、ここでmおよびnは、任意の正の整数であるブロックポリマーを含む、項目1〜15のいずれか1項に記載のバイオセンサー。
(項目17)
前記バイオセンサーの前記少なくとも1つの導電性支持体は、セルロースもしくはその誘導体を含む膜によって覆われていない、項目1〜16のいずれか1項に記載のバイオセンサー。
(項目18)
前記少なくとも1種の電子メディエーターは、チオニン、o−フェニレンジアミン、メチレンブルー、およびトルイジンブルーから選択される、項目1〜17のいずれか1項に記載のバイオセンサー。
(項目19)
前記少なくとも1種の還元剤は、NAD + もしくはFAD + から選択される、項目1〜18のいずれか1項に記載のバイオセンサー。
(項目20)
バイオセンサーであって、該バイオセンサーは、
少なくとも1つの導電性支持体であって、該導電性支持体は、少なくとも1つのヒドロゲルに結合され、該ヒドロゲルは、少なくとも1種の電子メディエーター、少なくとも1種の還元剤、および少なくとも1種の代謝酵素もしくはその機能的フラグメントを含み;ここで該少なくとも1種の酵素もしくはその機能的フラグメントは、Geobacillus thermoglucosidiasus由来のフェニルアラニンデヒドロゲナーゼに対して少なくとも70%相同である、少なくとも1つの導電性支持体、ならびに
該少なくとも1つの導電性支持体に作動可能に接続される電流計および/もしくは電圧計、
を備える、バイオセンサー。
(項目21)
前記酵素もしくはその機能的フラグメントは、配列番号1に対して少なくとも70%相同であるか、または配列番号1の機能的フラグメントに対して少なくとも70%相同である、項目1〜20のいずれかに記載のバイオセンサー。
(項目22)
前記酵素もしくはその機能的フラグメントは、細菌細胞以外の種に由来するのではない、項目1〜20のいずれかに記載のバイオセンサー。
(項目23)
少なくとも1つのコンピューターストレージメモリに作動可能に接続された状態にある、項目1〜22のいずれか1項に記載のバイオセンサーを含むシステム。
(項目24)
体液サンプルをさらに含む、項目23に記載のシステム。
(項目25)
電気回路によって前記少なくとも1つの導電性支持体に作動可能に接続された状態にあるデジタルディスプレイをさらに備え、該電気回路は、前記電圧計および/もしくは電流計からの電流および/もしくは電圧の差の測定値に対応する電気シグナルを該デジタルディスプレイに運び得、ここで該デジタルディスプレイは、前記少なくとも1種の代謝酵素がそのアミノ酸基質の酸化を触媒するために十分な期間にわたって該少なくとも1つの導電性支持体がサンプルと接触した状態にある場合に、該サンプル中のアミノ酸の濃度値を表示するように構成されている、項目23または24のいずれか1項に記載のシステム。
(項目26)
前記少なくとも1つのコンピューターストレージメモリと作動可能に接続された状態にあるコンピュータープロセッサをさらに備える、項目23〜25のいずれか1項に記載のシステム。
(項目27)
前記代謝酵素は、前記ヒドロゲル内に固定化されたフェニルアラニンデヒドロゲナーゼであり、該ヒドロゲルのアルギネート濃度は、前記少なくとも1つの導電性支持体に結合された総体積のうちの約1%〜約3% w/vである、項目23〜26のいずれか1項に記載のシステム。
(項目28)
電気回路の中に構成された電圧計および/もしくは電流計ならびにディスプレイを含むバイオセンサーを備えるキットであって、該電気回路は、少なくとも1つの除去可能な導電性支持体と接触すると、該電圧計および/もしくは電流計が少なくとも1つの導電性支持体と作動可能な連絡状態にあるように閉じられ、該導電性支持体は、ヒドロゲルを含み;ここで該ヒドロゲルは、少なくとも1種の電子メディエーター、少なくとも1種の還元剤、少なくとも1種の代謝酵素もしくはその機能的フラグメント、およびアルギネートを含む、キット。
(項目29)
1または複数の導電性支持体を備える複数の試験ストリップであって、ここで該1または複数の導電性支持体は、アルギネートを含むヒドロゲルを含む、試験ストリップ、
体液のコントロールサンプルもしくは参照サンプル、
閾値を含むデータのセット、および
指示のセット、
のうちの少なくとも1つをさらに含み、該指示のセットもしくは該データのセットは、必要に応じて、電子媒体を通じて遠隔からアクセス可能である、項目28に記載のキット。
(項目30)
少なくとも第1の電極および第2の電極を含む固体支持体を備えるキットであって、ここで該第1の電極は、ヒドロゲルを含み、該ヒドロゲルは、少なくとも1種の電子メディエーター、少なくとも1種の還元剤、および少なくとも1種の代謝酵素もしくはその機能的フラグメントを含み;ここで該第2の電極は、コントロール電極もしくは参照電極である、キット。
(項目31)
前記固体支持体は、前記第1の電極および第2の電極に結合された試験ストリップである、項目30に記載のキット。
(項目32)
体液サンプル中のアミノ酸の濃度を決定もしくは同定する方法であって、該方法は、体液サンプルを、項目1〜22のいずれかに記載のバイオセンサーもしくは項目23〜27のいずれかに記載のシステム;または本明細書で開示される任意の試験ストリップに接触させる工程;および該サンプル中のアミノ酸の量を決定する工程、を包含する、方法。
(項目33)
前記体液サンプルは、被験体由来の血液もしくは血清を含む、項目32に記載の方法。
(項目34)
被験体の体液サンプル中の1種もしくはそれより多くのアミノ酸の濃度を定量する方法であって、該方法は、体液サンプルを、項目1〜22のいずれかに記載のバイオセンサー、もしくは項目23〜27のいずれかに記載のシステム;または本明細書で開示される任意の試験ストリップに接触させる工程を包含する、方法。
(項目35)
前記方法は、前記定量もしくは同定する工程によって得られた濃度値と、1もしくはそれより多くの代謝疾患と関連する閾値とを比較する工程をさらに包含する、項目32〜34のいずれかに記載の方法。
(項目36)
前記接触させる工程は、被験体の前記体液サンプルを、項目1〜22のいずれかに記載のバイオセンサーもしくは項目23〜27のいずれかに記載のシステム;または本明細書で開示される任意の試験ストリップに、前記代謝酵素もしくはその機能的フラグメントによる該体液サンプル中の少なくとも1種のアミノ酸の酸化を可能にするために十分な期間にわたって曝す工程を包含する、項目32〜35のいずれかに記載の方法。
(項目37)
前記方法は、前記体液サンプルを前記少なくとも1つの導電性支持体に接触させる前に、該体液サンプルを何の外部刺激にも試薬にも曝す工程を包含しない、項目32〜36のいずれかに記載の方法。
(項目38)
前記体液サンプルは、被験体由来の血液もしくは血清を含む、項目34〜37のいずれかに記載の方法。
(項目39)
前記体液サンプルは、尿を含まない、項目32〜37のいずれかに記載の方法。
(項目40)
被験体における代謝疾患を診断する方法であって、該方法は、
(a)体液サンプルを、項目1〜22のいずれかに記載のバイオセンサーもしくは項目23〜27のいずれかに記載のシステム;または本明細書で開示される任意の試験ストリップに接触させる工程;
(b)該サンプル中のアミノ酸の該1もしくはそれより多くの濃度値を定量する工程;
(c)該サンプル中のアミノ酸の該1もしくはそれより多くの濃度値と、健康な範囲にあると同定されたアミノ酸濃度の閾値とを比較する工程;ならびに
(d)該サンプル中のアミノ酸の1もしくはそれより多くの濃度値が該閾値を超えるかまたは下回る場合に、該被験体が代謝疾患を有すると同定する工程、
を包含する、方法。
(項目41)
前記代謝疾患は、フェニルケトン尿症、高アンモニア血症、およびメープルシロップ尿症のうちの少なくとも1つもしくは組み合わせから選択される、項目40に記載の方法。
(項目42)
治療への患者応答を決定する方法であって、該方法は、
(a)体液サンプルを、項目1〜22のいずれかに記載のバイオセンサーもしくは項目23〜27のいずれかに記載のシステム;または本明細書で開示される任意の試験ストリップに接触させる工程;
(b)1種もしくはそれより多くのアミノ酸の濃度値を定量する工程;
(c)該1種もしくはそれより多くの濃度値と、代謝疾患と関連する1もしくはそれより多くの閾値とを比較する工程、
を包含する、方法。
(項目43)
固体支持体、ならびに該固体支持体に結合した少なくとも第1の電極および第2の電極を含む試験ストリップであって、ここで該第1の電極は、ヒドロゲルを含み、該ヒドロゲルは、少なくとも1種の電子メディエーター、少なくとも1種の還元剤、少なくとも1種の代謝酵素もしくはその機能的フラグメント、およびアルギネートを含み;ここで該第2の電極は、コントロール電極もしくは参照電極である、試験ストリップ。
(項目44)
前記試験ストリップは、電圧計および/もしくは電流計、ならびにデジタルディスプレイを含む携行式デバイス用に適合されており、その結果、該試験ストリップが該デバイスに接触している場合、該第1の電極および第2の電極は、該電圧計および/もしくは電流計、ならびに該デジタルディスプレイを含む閉じた電気回路に作動可能に接続されるようになり、そして体液サンプルと接触すると、該少なくとも1種の代謝酵素もしくはその機能的フラグメントは、アミノ酸の酸化を触媒して、該体液サンプル中のアミノ酸の濃度値に対応して該第1の電極に電流を生じ、このような濃度値は、該携行式デバイスのディスプレイで読み取り可能である、項目44に記載の試験ストリップ。
(項目45)
項目1〜22のいずれかに記載のバイオセンサーもしくは項目23〜27のいずれかに記載のシステム;または少なくとも1つの電極を含む本明細書で開示される任意の試験ストリップを製造する方法であって、該方法は、前記少なくとも1つの電極と、少なくとも1種の電子メディエーター、少なくとも1種の還元剤、少なくとも1種の代謝酵素もしくはその機能的フラグメント、およびアルギネートを含む溶液とを接触させる工程;その後、該少なくとも1つの電極と、約150μMもしくはそれ未満の濃度を有する塩化カルシウム溶液とを接触させる工程
を包含する、方法。
(項目46)
前記方法は、前記電極と、約100μMもしくはそれ未満の塩化カルシウム濃度を有する塩化カルシウム溶液とを接触させる工程を包含する、項目45に記載の方法。
本発明の方法および他の局面に関する種々の用語は、本明細書および特許請求の範囲全体を通じて使用される。このような用語は、別段示されなければ、当該分野でのそれらの通常の意味が示されるものとする。他の具体的に定義される用語は、本明細書で提供される定義と一致した様式で解釈されるものとする。
1.上記電極と電気的に接続した状態にあり、上記電極間に、上記作用電極の表面で上記メディエーターの還元型の拡散律速電極酸化(electro−oxidation)を引き起こすために十分な電位差を供給し得る電源;および
2.上記電極と電気的に接続した状態にあり、上記の電位差が印加されている、上記メディエーターの還元型の酸化によって生じた拡散律速電流を測定し得る少なくとも1つの計器(例えば、電圧計および/もしくは電流計)。
1.上記メディエーターの還元型の酸化速度が、上記作用電極の表面への上記メディエーターの還元型の拡散速度によって左右される。
2.上記生じた電流は、上記作用電極の表面において上記メディエーターの還元型の酸化によって制限される。
いくつかの実施形態において、本明細書で開示されるバイオセンサー、システムもしくは試験ストリップは、1もしくはそれより多くの電極を含む。いくつかの実施形態において、上記1もしくはそれより多くの電極は、上記代謝酵素もしくはその機能的フラグメントとその1種もしくはそれより多くの基質との間の反応によって生成される電流バリエーションを伝える。いくつかの実施形態において、上記1種もしくはそれより多くの基質は、1種もしくはそれより多くのアミノ酸である。いくつかの実施形態において、上記電極は、金属を含む。いくつかの実施形態において、上記電極は、金属が沈積される炭素足場を含む。いくつかの実施形態において、上記電極は、カーボンナノチューブの炭素足場を含む。
上記ヒドロゲルは、水の中で膨潤するが、溶解しない架橋されたポリマー物質であり得る。上記ヒドロゲルが、それ自体の重量の少なくとも約1〜約10倍、および一実施形態では、少なくとも約100倍の液体を吸収でき得ることは、想定される。上記バイオセンサーにおける使用に選択されたヒドロゲルは、官能化の方法に直接依存するはずである。上記ヒドロゲルが生体適合性であり得ることは想定される。いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲルは、アルギン酸ナトリウムを含む。いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲルは、約0.1%〜約5% w/v アルギネートを含む。いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲルは、約0.1%〜約4% w/v アルギネートを含む。いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲルは、約0.1%〜約3% w/v アルギネートを含む。いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲルは、約0.1%〜約2% w/v アルギネートを含む。いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲルは、約0.1%〜約1% w/v アルギネートを含む。いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲルは、約0.1%〜約1% w/v アルギネートを含む。いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲルは、約0.2%〜約1% w/v アルギネートを含む。いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲルは、アルギン酸ナトリウムを含む。いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲルは、約0.3%〜約1% w/v アルギネートを含む。いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲルは、約0.4%〜約1% w/v アルギネートを含む。いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲルは、約0.5%〜約1% w/v アルギネートを含む。いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲルは、約0.6%〜約1% w/v アルギネートを含む。いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲルは、約0.7%〜約1% w/v アルギネートを含む。いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲルは、約0.8%〜約1% w/v アルギネートを含む。いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲルは、約0.9%〜約1% w/v アルギネートを含む。いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲルは、約1.0%〜約3.0% w/v アルギネートを含む。いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲルは、約1.0%〜約2.0% w/v アルギネートを含む。いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲルは、約1.0%〜約1.5% w/v アルギネートを含む。いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲルは、約1%、約2%、もしくは約3% w/v アルギネートを含む。いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲルは、アルギン酸ナトリウムを含む。上記アルギネートは、バルク形態、またはモノマー、Gブロック、Mブロック、および/もしくはGMブロックの反復パターン(repitive pattern)において使用されるアルギネートのいずれかの個々のポリマーであり得る。いくつかの実施形態において、上記アルギネートは、以下の式:
いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲルは、メディエーターを含む。いくつかの実施形態において、上記メディエーターは、上記電極に電子を輸送するのを促進する。いくつかの実施形態において、上記メディエーターは、上記電極に結合される。いくつかの実施形態において、上記メディエーターは、上記ヒドロゲルの中に埋め込まれる。いくつかの実施形態において、上記ヒドロゲルは、以下から選択されるメディエーターのうちの1種もしくは組み合わせを含む:メディエーター 2−アクリルアミド−2−メチルプロパノール(methylpropanel)、スルホン酸IV、エタクリル酸(ethacrylic acid)、2−スルホエチルメタクリレート、および2−プロペン−1−スルホン酸。米国特許第4,254,222号(1981; Owen)および米国特許第4,351,899号(1982; Owen)は、β−ヒドロキシブチレートのアッセイ(ここで3−ヒドロキシブチレートは、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD+)の存在下でβ−ヒドロキシブチレートデヒドロゲナーゼ(HBDH)によってアセト酢酸へと酸化される)を開示する。この反応から生成された還元型NADHは、続いて、テトラゾリウム色素と反応して、着色したホルマザン化合物を形成する。色の移り変わりの程度および強度は、サンプル溶液中のβ−ヒドロキシブチレートの濃度に相関する。米国特許第5,510,245号(1996; Magers)および米国特許第5,326,697号(1994; Magers)は、リポアミドデヒドロゲナーゼ(LADH)およびチオール感受性インジケーター色素(例えば、エルマン試薬)に基づく還元経路を利用する改善されたカロリメトリック法(calorimetric method)を開示する。NADH(β−ヒドロキシブチレートデヒドロゲナーゼ酵素反応から生成される)は、リポアミドデヒドロゲナーゼ(LADH)およびD,L−リポアミドと相互作用して、チオール化合物(6,8−ジメルカプトオクタアミド(6,8−dimercaptooctamide))を形成し得ることが見出された。次いで、上記6,8−ジメルカプトオクタアミドは、チオール応答性インジケーター色素(例えば、エルマン試薬)と相互作用する。反応の際に、上記チオール感受性インジケーター色素は、血液サンプル中で3−ヒドロキシブチレートのレベルを測定するために使用され得る検出可能な色の移り変わりを受ける。3−ヒドロキシブチレートに関する比色法は、不十分な安定性、血中のアスコルベート、グルタチオンなどのような共存する種に由来する妨害、ならびに不十分な感度および精度という欠点を有する。NAD依存性およびNADP依存性酵素は、多くが臨床的価値がある基質(例えば、グルコース、D−3−ヒドロキシブチレート、ラクテート、エタノール、およびコレステロール)を有する限りにおいて非常に重要である。これら基質および他の分析物を検出するための電流測定電極は、酵素のこのクラスを組みこんで、還元型補因子NADHおよびNADPHの媒介された酸化を介して上記電極と電気的連絡を確立することによって設計され得る。NAD依存性およびNADP依存性酵素は、一般に、細胞内オキシドレダクターゼである。上記オキシドレダクターゼは、これらが作用する基質のドナー基が何であるかに従って、さらに分類される。オキシドレダクターゼのカテゴリーはまた、上記酵素によって利用されるアクセプターのタイプに従って分類される。関連する酵素は、アクセプターとしてNAD+もしくはNADP+を有する。これら酵素は、一般に、それらの活性部位内にスルフヒドリル基を有するので、チオール反応性試薬(例えば、ヨードアセテート)によって不可逆的に阻害され得る。不可逆的インヒビターは、しばしば、酵素活性に必須である特定のアミノ酸残基と共有結合を形成することを通じて、安定な化合物を形成する。米国特許第6,541,216号(2003; Wilsey et al.)は、電流測定器を使用して、血中ケトン体を検査するためのバイオセンサーおよび方法を開示する。上記試験ストリップは、サンプル中のβ−ヒドロキシブチレートと反応性であり、電気出力シグナル(これは、上記サンプル溶液中のβ−ヒドロキシブチレートの濃度に関連する)を生成する試薬を有する。この方法における試薬は、メディエーターとしてフェリシアン化塩、β−ヒドロキシブチレートの酸化を触媒するように機能する第1の酵素としてβ−ヒドロキシブチレートデヒドロゲナーゼ、上記第1の酵素に対応する補因子としてNAD+、および上記補因子(NADH)の還元型の酸化を触媒するように機能する第2の酵素としてジアホラーゼを含む。上記メディエーターの酸化型は、上記第2の酵素から電子を受け取って、上記電極表面で電気シグナルを生成する。上記電気シグナルは、β−ヒドロキシブチレートの濃度レベルに関連する。米国特許第6,736,957号(2004; Forrow et al.)および研究論文(N.J. Forrow et.al, Biosensors & Bioelectronics, 2005, 20, 1617−1625)は、細胞内デヒドロゲナーゼ酵素の活性部位にあるチオール基に不可逆的に結合しないNAD+およびNADPのメディエーター化合物の発見に基づく、β−ヒドロキシブチレートの電流測定バイオセンサーを開示する。これらメディエーター化合物(例えば、1,10−フェナントロリンキノン(1,10−PQ)(これは、それらの電気化学的測定システムにおいて電子メディエーターとして使用される))は、NAD依存性およびNADP依存性の酵素から構築される電流測定電極における安定性および応答を増大させ得る。その乾燥試薬は、1,10−フェナントロリンキノン(1,10−PQ)、β−ヒドロキシブチレートデヒドロゲナーゼおよび補因子としてのNAD+を含む。このセンサーは、血液サンプル中のβ−ヒドロキシブチレートの濃度レベルに対して信頼性のあるかつ感度の高い応答を示す。メルドラブルー(MB)はまた、上記システムにおいてメディエーターとして研究されたが、MBは、MBによるβ−ヒドロキシブチレートデヒドロゲナーゼ酵素活性の阻害および試験ストリップの長期間安定性が不十分であったことから、それらの電気化学的試験システムにおいて十分に機能しないことがわかった。
(酵素)
いずれか1種もしくはそれより多くの代謝酵素は、本発明とともに使用されるように選択され得る。本明細書で開示されるバイオセンサー、システムもしくは試験ストリップで個々にもしくは組み合わせて使用され得る代謝酵素としては、フェニルアラニンデヒドロゲナーゼ、ヒスチジンアンモニアリアーゼ、ヒスチジンオキシダーゼ(mistidine oxidase)、フェニルアラニンリアーゼ、グルタミン酸デヒドロゲナーゼのいずれの細菌クローンが挙げられる。いくつかの実施形態において、上記酵素は、以下で開示される酵素、または全長酵素もしくはこのような酵素をコードする核酸に対して少なくとも70%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、もしくは99%相同であるそれらそれぞれの機能的フラグメントのうちのいずれか1種もしくは組み合わせから選択される。
アミノ酸測定デバイスには多くの形態がある;1つの一般的タイプは、酵素ベースの試験ストリップを介して血液サンプルを受容する携行式電子機器によって表される。これらシステムを使用するにあたって、患者は、例えば、血液サンプルを得るために指もしくは代わりの身体部位を刺し得、上記ストリップは、上記計器ハウジングの中の試験ストリップ開口部に挿入され、上記サンプルは、上記試験ストリップに適用され、上記計器における電子機器が、上記試験ストリップにおける酵素反応によって生成された電流をアミノ酸濃度値に変換する。
本発明は、PKU、メープルシロップ尿症、もしくは高アンモニア血症を有する被験体の臨床転帰を診断もしくは予後予測するための方法に関し、上記方法は、本明細書で開示されるセンサー、システム、もしくは試験ストリップと、上記被験体由来の体液サンプルとを接触させる工程、および上記サンプル中のアミノ酸レベルを定量する工程;および上記サンプル中のアミノ酸レベルと、上記体液中で正常アミノ酸レベルと考えられる閾値とを比較する工程を包含する。いくつかの実施形態において、上記方法は、少なくとも1つのアミノアシドパシーを有すると疑われるか、または以前にそうと診断された被験体の臨床転帰を診断もしくは予後予測するための方法に関する。いくつかの実施形態において、上記方法は、PKU、メープルシロップ尿症、もしくは高アンモニア血症のうちの少なくとも1つを有すると疑われるか、または以前にそうと診断された被験体の臨床転帰を診断もしくは予後予測するための方法に関する。
いくつかの実施形態において、本開示に従うキットは、体液サンプル中のアミノ酸濃度を定量するために使用され得る。
2つのバイオセンサーを、2種の異なるグルタミン酸デヒドロゲナーゼ(その両方を、販売業者、Sigma−Aldrich(登録商標)から購入した)を使用して作製した。Proteus sp.(CAS 9029−11−2)由来のL−グルタミン酸デヒドロゲナーゼ(NADP)を、使用前に1×PBS中で水和した。ウシ肝臓由来のL−グルタミン酸デヒドロゲナーゼ、タイプIII(CAS Number 9029−12−3, 凍結乾燥粉末, >20単位/mg タンパク質)を、使用前に1×PBS中で水和した。
ヒドロゲルマトリクスを製作するために(図5中に見える模式図)、以下を含む1×リン酸緩衝化生理食塩水中に1mL ストック溶液を調製した:
a.40単位のグルタミン酸デヒドロゲナーゼ(ここで1単位は、アンモニウムイオンの存在下でpH7.3、25℃で1分間あたり1.0μモルのα−ケトグルタル酸をL−グルタミン酸に還元する)
b.20mLの0.05M トルイジンブルー
c.5mM β−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(還元型二カリウム塩)
d.褐藻由来の1% 重量/体積 アルギン酸ナトリウム。
この概念を試験するために、類似の実験設定を、図3および図4で開示した設定を使用して、溶液中でグルタミン酸を検出するためにグルタミン酸デヒドロゲナーゼで行った。カーボンスクリーン印刷電極および銀/塩化銀(図4)参照電極から構成される3電極システムを、グルタミン酸デヒドロゲナーゼおよびNAD+の溶液に曝した。次いで、種々の濃度のグルタミン酸を上記溶液に添加し、生成した電流を測定した。図6は、100μMの溶液中のグルタミン酸の添加および経時的なサンプル中のグルタミン酸のその後の検出を示す。そうしたところ、この電流応答、ならびに濃度の変化の結果は、グルタミン酸濃度に相関した。図7は、これら実験の結果を示す。グルタミン酸は、1μM〜100μMの範囲で検出可能であり、その検出された電流と上記サンプル中のアミノ酸の濃度との間には高度の相関があった。図7の結果は、経時的に検出される平均電流は、溶液中のアミノ酸の濃度に直線的に関連することを示す。
PKUを診断するために長期間の待ち時間があるという欠点に対処するために、血糖値測定器に類似のセンサーは、検出時間および患者のクオリティー・オブ・ライフを大いに改善する。アンモニアおよび種々のアミノ酸に関するこのタイプのセンサーの開発は、現在行われている最中である。調査されるべき第1の代謝産物は、フェニルアラニンである。フェニルアラニンの高い血清レベルは、一般に、アミノアシドパシー、フェニルケトン尿症と関連する。フェニルアラニンの濃度を決定するために、酵素ベースの電流測定電気化学的センサーを使用する。試験される特異的酵素は、フェニルアラニンデヒドロゲナーゼである。
クローニングした遺伝子を、発現ベクターにサブクローニングする前に、確認のために配列決定する。タンパク質を、ニッケルアフィニティークロマトグラフィーを使用して(Hisタグ化バージョン)、もしくは熱による望ましくないタンパク質の沈殿によって(タグ化していないバージョン)、精製する。酵素活性を、必要であれば、部位指向性変異誘発によって改善して、基質に対する親和性もしくは安定性を増大させる。このような改変は、デヒドロゲナーゼ酵素ファミリーの他のメンバーで行われた結晶学的および生化学的研究に基づいて行われる。本発明者らは、フェニルアラニンデヒドロゲナーゼおよびグルタミン酸デヒドロゲナーゼの各々の2バージョンを、それぞれ、G.thermoglucosidiasiusおよびThermus thermophilus生物から単離および精製する。精製は、例えば、細胞培養物を回収し、上記細胞を溶解し、その細胞溶解物を、Hisタグ化タンパク質配列に対して親和性を有するニッケルタグ化カラムに流し、続いて、標準的溶離を行った後で、完了し得る。
デヒドロゲナーゼは、一級アミンを切断し、それによってアンモニアを生成することによって、一般にアミノ酸に影響を及ぼす。これらの酵素に対する補因子は、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD+)である。触媒事象の間に、NAD+は、NADHに還元される。これは、NADHが電気化学を使用して検出され得る還元剤であることから有利である。この反応が特定の電圧の下で露出した電極上で行われる場合、NADHは、電流を生じる電極へと電子を遊離する。そこで、この電流の大きさは、フェニルアラニンの濃度に相関し得る。
a.40単位のフェニルアラニンデヒドロゲナーゼ
b.20mLの0.05M トルイジンブルー(メディエーター)
c.5mM β−ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(還元型二カリウム塩)
d.褐藻由来の1% 重量/体積 アルギン酸ナトリウム。
アニオンフィルターの増強のためのいくつかの候補を同定した。そのうちの各々は、電極を妨害し得るいかなるアニオンにも反発するように、負電荷を含む。2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)は、上記酵素、補因子および架橋剤とともに溶液中でのラジカル重合を介して重合され得る、永久的な負電荷を有するスルホン酸含有モノマーである。他の適切なアニオン性モノマー候補としては、メタクリル酸、2−スルホエチルメタクリレート、および2−プロペン−1−スルホン酸が挙げられる。酵素活性は、各組成に関してポテンショスタットでの電流検出を通じて、他のヒドロゲル構成要素に関して確認される。
ポリエチレングリコールジメタクリレート(PEGDA)もしくたテトラエチレングリコールジアクリレート(TEGDA)は、上記アニオン性およびメディエーターポリマーにおいて選択肢的な架橋剤として使用され、分子量カットオフフィルターおよび上記酵素およびその補因子のための固定化機構として働くヒドロゲルを作り出す。
体液(例えば、血液サンプルもしくは血漿)中のフェニルアラニンの量を測定するための唯一の方法に依存するのではなく、上記デバイスの他の実施形態は、種々のヒドロゲルおよび上記の構成要素での電極表面改変のために同じ沈積化学現象を利用して行われる。フェニルアラニンデヒドロゲナーゼは、フェニルアラニンアンモニア−リアーゼ(PAL)(配列番号7もしくは配列番号7に少なくとも70%相同であるその機能的フラグメント)の固定化を用いた実施形態において置換され得る。この酵素は、フェニルアラニンの反応を触媒し、ケイ皮酸およびアンモニアを生成する。ケイ皮酸は、FeおよびKOHの存在下で青色を生じることから、分光光度計で測定され得る。過酸化水素の存在下でのアンモニア放出は、ヒドロゲルで被覆された電極への電子の移動を生じる。上記の方法に類似した電子の移動による流れは、上記作用電極によって検出され得る(図14に示される電極に類似)。
上記ヒドロゲルがアニオンおよび分子量カットオフフィルターとして作用する能力は、フェニルアラニンレベルを乏血小板血漿および全血から測定することによって検証される。フェニルアラニンは、一定の濃度範囲を達成するために試験される血清に添加され、次いで、ヒドロゲル被覆電極に直接添加される。以前に行われたように、フェニルアラニン濃度は、ポテンショスタットを使用する電流検出によって測定される。全ての電流測定による濃度測定値は、正確度を検証するために、タンデム質量分析による分析に対して比較される。
当業者は、慣用的な実験のみを使用して、本明細書で記載される発明の具体的実施形態に対する多くの均等物を認識するか、または確かめ得る。本発明の範囲は、上記の説明に限定されるとは意図されず、むしろ以下の特許請求の範囲に記載される。
Claims (19)
- バイオセンサーであって、該バイオセンサーは、
少なくとも1つの導電性支持体であって、該導電性支持体は、ヒドロゲルに結合されており、該ヒドロゲルは、少なくとも1種の電子メディエーター、少なくとも1種の還元剤、および少なくとも1種の代謝酵素もしくはその機能的フラグメントを含み、ここで該ヒドロゲルは、アルギネートを含む、導電性支持体;ならびに
該少なくとも1つの導電性支持体に作動可能に接続された電流計および/もしくは電圧計
を備え、
該少なくとも1つの導電性支持体は、ロイシンデヒドロゲナーゼ、チロシンデヒドロゲナーゼ、フェニルアラニンデヒドロゲナーゼ、ロイシンオキシドレダクターゼ、チロシンモノオキシゲナーゼ、アラニンデヒドロゲナーゼ、もしくはグルタミン酸デヒドロゲナーゼ;またはこれらの機能的フラグメントから選択される代謝酵素のうちの少なくとも1種もしくは組み合わせを備え、
該少なくとも1種の代謝酵素は、好熱性細菌由来である、バイオセンサー。 - 前記少なくとも1種の代謝酵素もしくはその機能的フラグメントは、Geobacillus thermoglucosidiasus由来のフェニルアラニンデヒドロゲナーゼに対して少なくとも70%相同である、請求項1に記載のバイオセンサー。
- 前記バイオセンサーは、少なくとも第1の導電性支持体および第2の導電性支持体を備え、ここで該第1の導電性支持体は、ヒドロゲルに結合されており、該ヒドロゲルは、少なくとも1種の電子メディエーター、少なくとも1種の還元剤、および少なくとも1種の代謝酵素もしくはその機能的フラグメントを含み、ここで該第1の導電性支持体および該第2の導電性支持体は、その間に電圧を印加するために、前記電圧計および/もしくは電流計に作動可能に接続されている、請求項1または2のいずれかに記載のバイオセンサー。
- 前記少なくとも1種のヒドロゲルは、トレハロースを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載のバイオセンサー。
- 前記バイオセンサーは、以下:(i)ウリカーゼもしくはその機能的フラグメント;(ii)デキストランもしくはその誘導体を含むヒドロゲル;(iii)細菌細胞;(iv)電気泳動用に構成された電子双極子;および(v)3,4−DHB、のうちの1もしくはそれより多くを含まない、請求項1〜4のいずれか1項に記載のバイオセンサー。
- 前記バイオセンサーは、4℃での貯蔵で約16日間後に、少なくとも70%生物学的に活性である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のバイオセンサー。
- 前記バイオセンサーは、4℃での貯蔵で約30日間後に、少なくとも70%生物学的に活性である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のバイオセンサー。
- 前記バイオセンサーは、UV光への曝露にも、該バイオセンサーへの外部からのいずれかの刺激の添加にも、機能的に依存しない、請求項1〜7のいずれか1項に記載のバイオセンサー。
- 前記少なくとも1種の代謝酵素もしくはその機能的フラグメントは、配列番号1もしくは配列番号2への少なくとも約70%の配列同一性を含むか、または配列番号1もしくは配列番号2の機能的フラグメントに対して少なくとも70%相同である、請求項1〜8のいずれか1項に記載のバイオセンサー。
- 前記アルギネートは、以下の式:
を有するブロックポリマーを含み、
ここで、前記少なくとも1種の電子メディエーターは、チオニン、o−フェニレンジアミン、メチレンブルー、およびトルイジンブルーから選択され、および/または
ここで、前記少なくとも1種の還元剤は、NAD+もしくはFAD+から選択される、請求項1〜9のいずれか1項に記載のバイオセンサー。 - 少なくとも1つのコンピューターストレージメモリに作動可能に接続された状態にある、請求項1〜10のいずれか1項に記載のバイオセンサーを含むシステム。
- 電気回路によって前記少なくとも1つの導電性支持体に作動可能に接続された状態にあるデジタルディスプレイをさらに備え、該電気回路は、前記電圧計および/もしくは電流計からの電流および/もしくは電圧の差の測定値に対応する電気シグナルを該デジタルディスプレイに運び得、ここで該デジタルディスプレイは、前記少なくとも1種の代謝酵素がそのアミノ酸基質の酸化を触媒するために十分な期間にわたって該少なくとも1つの導電性支持体がサンプルと接触した状態にある場合に、該サンプル中のアミノ酸の濃度値を表示するように構成されている、請求項11に記載のシステム。
- 電気回路の中に構成された請求項1〜12のいずれかに記載のバイオセンサーを備えるキットであって、該電気回路は、少なくとも1つの除去可能な導電性支持体と接触すると、電圧計および/もしくは電流計が少なくとも1つの導電性支持体と作動可能な連絡状態にあるように閉じられている、キット。
- 被験体の体液サンプル中の1種もしくはそれより多くのアミノ酸の濃度を定量する方法であって、該方法は、体液サンプルを、請求項1〜10のいずれかに記載のバイオセンサー、もしくは請求項11もしくは12のいずれかに記載のシステム;または任意の試験ストリップに接触させる工程を包含し、該試験ストリップは、
少なくとも1つの導電性支持体であって、該導電性支持体は、ヒドロゲルに結合されており、該ヒドロゲルは、少なくとも1種の電子メディエーター、少なくとも1種の還元剤、および少なくとも1種の代謝酵素もしくはその機能的フラグメントを含み、ここで該ヒドロゲルは、アルギネートを含む、導電性支持体;ならびに
該少なくとも1つの導電性支持体に作動可能に接続された電流計および/もしくは電圧計
を備え、
該少なくとも1つの導電性支持体は、ロイシンデヒドロゲナーゼ、チロシンデヒドロゲナーゼ、フェニルアラニンデヒドロゲナーゼ、ロイシンオキシドレダクターゼ、チロシンモノオキシゲナーゼ、アラニンデヒドロゲナーゼ、もしくはグルタミン酸デヒドロゲナーゼ;またはこれらの機能的フラグメントから選択される代謝酵素のうちの少なくとも1種もしくは組み合わせを備え、
該少なくとも1種の代謝酵素は、好熱性細菌由来である、方法。 - 前記接触させる工程は、被験体の前記体液サンプルを、請求項1〜10のいずれかに記載のバイオセンサーもしくは請求項11もしくは12に記載のシステム;または請求項14に記載の任意の試験ストリップに、前記代謝酵素もしくはその機能的フラグメントによる該体液サンプル中の少なくとも1種のアミノ酸の酸化を可能にするために十分な期間にわたって曝す工程を包含し、前記方法は、前記定量もしくは同定する工程によって得られた濃度値と、1もしくはそれより多くの代謝疾患と関連する閾値とを比較する工程をさらに包含する、請求項14に記載の方法。
- 前記方法は、前記体液サンプルを前記少なくとも1つの導電性支持体に接触させる前に、該体液サンプルを何の外部刺激にも試薬にも曝す工程を包含しない、請求項14または15のいずれかに記載の方法。
- 前記体液サンプルは、被験体由来の血液もしくは血清を含むか;または前記体液サンプルは、尿を含まない、請求項14〜16のいずれかに記載の方法。
- 被験体におけるフェニルケトン尿症、高アンモニア血症、およびメープルシロップ尿症のうちの少なくとも1つもしくは組み合わせを診断する方法において使用するためのバイオセンサー、システムもしくは試験ストリップであって、該方法は、
(a)体液サンプルを、該バイオセンサーもしくは該システム;または該試験ストリップに接触させる工程;
(b)該サンプル中のアミノ酸の1もしくはそれより多くの濃度値を定量する工程;
(c)該サンプル中のアミノ酸の該1もしくはそれより多くの濃度値と、健康な範囲にあると同定されたアミノ酸濃度の閾値とを比較する工程;ならびに
(d)該サンプル中のアミノ酸の1もしくはそれより多くの濃度値が該閾値を超えるかまたは下回る場合に、該被験体がフェニルケトン尿症、高アンモニア血症、およびメープルシロップ尿症のうちの少なくとも1つもしくは組み合わせを有すると同定する工程、
を包含し、該バイオセンサーは、請求項1〜10のいずれかに記載のバイオセンサーであり、該システムは、請求項11もしくは12のいずれかに記載のシステムであり、または該試験ストリップは、
少なくとも1つの導電性支持体であって、該導電性支持体は、ヒドロゲルに結合されており、該ヒドロゲルは、少なくとも1種の電子メディエーター、少なくとも1種の還元剤、および少なくとも1種の代謝酵素もしくはその機能的フラグメントを含み、ここで該ヒドロゲルは、アルギネートを含む、導電性支持体;ならびに
該少なくとも1つの導電性支持体に作動可能に接続された電流計および/もしくは電圧計
を備え、
該少なくとも1つの導電性支持体は、ロイシンデヒドロゲナーゼ、チロシンデヒドロゲナーゼ、フェニルアラニンデヒドロゲナーゼ、ロイシンオキシドレダクターゼ、チロシンモノオキシゲナーゼ、アラニンデヒドロゲナーゼ、もしくはグルタミン酸デヒドロゲナーゼ;またはこれらの機能的フラグメントから選択される代謝酵素のうちの少なくとも1種もしくは組み合わせを備え、
該少なくとも1種の代謝酵素は、好熱性細菌由来である、
任意の試験ストリップである、バイオセンサー、システムもしくは試験ストリップ。 - 固体支持体、ならびに該固体支持体に結合した少なくとも第1の電極および第2の電極を含む試験ストリップであって、ここで該第1の電極は、ヒドロゲルを含み、該ヒドロゲルは、少なくとも1種の電子メディエーター、少なくとも1種の還元剤、少なくとも1種の代謝酵素もしくはその機能的フラグメント、および少なくとも1種のアルギネートポリマーを含み;ここで該第2の電極は、コントロール電極もしくは参照電極であり、
前記試験ストリップは、電圧計および/もしくは電流計、ならびにデジタルディスプレイを含む携行式デバイス用に適合されており、その結果、該試験ストリップが該デバイスに接触している場合、該第1の電極および第2の電極は、該電圧計および/もしくは電流計、ならびに該デジタルディスプレイを含む閉じた電気回路に作動可能に接続されるようになり、そして体液サンプルと接触すると、該少なくとも1種の代謝酵素もしくはその機能的フラグメントは、アミノ酸の酸化を触媒して、該体液サンプル中のアミノ酸の濃度値に対応して該第1の電極に電流を生じ、このような濃度値は、該携行式デバイスのディスプレイで読み取り可能であり
該少なくとも1種の代謝酵素もしくはその機能的フラグメントは、ロイシンデヒドロゲナーゼ、チロシンデヒドロゲナーゼ、フェニルアラニンデヒドロゲナーゼ、ロイシンオキシドレダクターゼ、チロシンモノオキシゲナーゼ、アラニンデヒドロゲナーゼ、もしくはグルタミン酸デヒドロゲナーゼ;またはこれらの機能的フラグメントから選択され、
該少なくとも1種の代謝酵素は、好熱性細菌由来である、
試験ストリップ。
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