JP7178623B2 - detector - Google Patents

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Description

本開示は、試料中のインフルエンザウイルスを検出する検出装置に関する。 The present disclosure relates to detection devices for detecting influenza virus in samples.

従来、試料中の被検出物質を検出する技術として、蛍光法が広く用いられている(例えば、特許文献1を参照)。特許文献1では、まず、蛍光物質で標識された抗体(以下、標識化抗体という)が結合された被検出物質を、金属層を含むセンサ部上に固定化された抗体(以下、固定化抗体)を介してセンサ部上に結合させる。そして、センサ部に励起光を照射することにより、金属層にプラズモンを励起し、プラズモンにより増強した光電場を生じさせる。このとき、増強した光電場(以下、増強電場)内において標識化抗体の蛍光物質から生じる蛍光の量を測定することにより、被検出物質の量を検出することができる。 Conventionally, a fluorescence method has been widely used as a technique for detecting a substance to be detected in a sample (see Patent Document 1, for example). In Patent Document 1, first, a substance to be detected to which an antibody labeled with a fluorescent substance (hereinafter referred to as a labeled antibody) is bound is immobilized on a sensor portion including a metal layer (hereinafter referred to as an immobilized antibody ) onto the sensor part. Then, by irradiating the sensor section with excitation light, plasmons are excited in the metal layer to generate an optical electric field enhanced by the plasmons. At this time, the amount of the substance to be detected can be detected by measuring the amount of fluorescence generated from the fluorescent substance of the labeled antibody in the enhanced optical field (hereinafter referred to as the enhanced electric field).

なお、特許文献1では、固定化抗体として、断片化された抗体(以下、断片化抗体)が用いられている。これにより、通常の抗体を用いる場合よりも蛍光物質と金属層との距離が短くなり、増強電場を効率よく利用して光信号を検出することができる。 In addition, in Patent Document 1, a fragmented antibody (hereinafter referred to as a fragmented antibody) is used as the immobilized antibody. As a result, the distance between the fluorescent substance and the metal layer becomes shorter than when using a normal antibody, and the enhanced electric field can be efficiently used to detect optical signals.

また、特許文献2及び特許文献3は、インフルエンザウイルスに結合する抗体を開示している。 In addition, Patent Documents 2 and 3 disclose antibodies that bind to influenza viruses.

特開2010-043934号公報JP 2010-043934 A 米国特許出願公開第2014/0302063号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2014/0302063 特開2018-58811号公報JP 2018-58811 A

しかしながら、空気中を浮遊するインフルエンザウイルス濃度は微量であるため、上述した従来技術では、例えば、ウイルスウイルス空気中から補集されたインフルエンザウイルスを検出することが難しい。 However, since the concentration of influenza viruses floating in the air is very small, it is difficult for the above-described conventional technology to detect, for example, influenza viruses collected from the air.

そこで、本開示は、微量のインフルエンザウイルスを検出することができる検出装置を提供する。 Accordingly, the present disclosure provides a detection device capable of detecting minute amounts of influenza virus.

本開示の一態様に係る検出装置は、A型インフルエンザウイルスの核内タンパク質に特異的に結合する性質を有する第1のVHH抗体が固定され、励起光が照射されることによって表面プラズモンを生じさせる金属微細構造体と、前記A型インフルエンザウイルスの核内タンパク質と特異的に結合する性質を有し、蛍光物質で標識された第2のVHH抗体と、前記A型インフルエンザウイルスの核内タンパク質を含み得る試料とを、前記金属微細構造体に導入する導入部と、前記第2のVHH抗体及び前記試料が導入された前記金属微細構造体に、前記励起光を照射する光照射部と、前記励起光の照射により前記蛍光物質から生じる蛍光に基づき、前記A型インフルエンザウイルスの核内タンパク質を検出する検出部と、を備え、前記第1のVHH抗体は、N末端からC末端へFR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4の順に配列される構造ドメインを有し、FRは、フレームワーク領域を示し、CDRは、相補性決定領域を示し、前記第1のVHH抗体において、前記CDR1は、配列番号1に示されるアミノ酸配列を含み、前記CDR2は、配列番号2に示されるアミノ酸配列を含み、前記CDR3は、配列番号3に示されるアミノ酸配列を含み、前記第2のVHH抗体は、N末端からC末端へFR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4の順に配列される構造ドメインを有し、前記第2のVHH抗体において、前記CDR1は、配列番号4に示されるアミノ酸配列を含み、前記CDR2は、配列番号5に示されるアミノ酸配列を含み、前記CDR3は、配列番号6に示されるアミノ酸配列を含む。 In the detection device according to one aspect of the present disclosure, a first VHH antibody having a property of specifically binding to an intranuclear protein of influenza A virus is immobilized, and surface plasmons are generated by irradiation with excitation light. A metal microstructure, a second VHH antibody that has a property of specifically binding to the influenza A virus nuclear protein and is labeled with a fluorescent substance, and the influenza A virus nuclear protein. an introduction unit for introducing a sample to be obtained into the metal microstructure; a light irradiation unit for irradiating the metal microstructure into which the second VHH antibody and the sample have been introduced with the excitation light; a detection unit that detects the intranuclear protein of the influenza A virus based on the fluorescence generated from the fluorescent substance by light irradiation, wherein the first VHH antibody is composed of FR1, CDR1, Having structural domains arranged in the order FR2, CDR2, FR3, CDR3, FR4, wherein FR denotes framework regions, CDR denotes complementarity determining regions, and in said first VHH antibody, said CDR1 is , comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, wherein said CDR2 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, said CDR3 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3, and said second VHH antibody comprises having structural domains arranged in the order of FR1, CDR1, FR2, CDR2, FR3, CDR3, FR4 from N-terminus to C-terminus, wherein said CDR1 has the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 in said second VHH antibody wherein said CDR2 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:5 and said CDR3 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:6.

なお、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能なCD-ROMなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。 In addition, these general or specific aspects may be realized by a system, method, integrated circuit, computer program, or a recording medium such as a computer-readable CD-ROM. and any combination of recording media.

本開示によれば、微量のインフルエンザウイルスを検出することができる。 According to the present disclosure, minute amounts of influenza virus can be detected.

図1は、実施の形態1における検出システムの概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a detection system according to Embodiment 1. FIG. 図2は、実施の形態1に係る検出装置の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a detection device according to Embodiment 1. FIG. 図3Aは、実施の形態1におけるセンサセルの検出領域の斜視図である。3A is a perspective view of a detection region of a sensor cell according to Embodiment 1. FIG. 図3Bは、実施の形態1における金属微細構造体の拡大断面図である。3B is an enlarged cross-sectional view of the metal microstructure according to Embodiment 1. FIG. 図4は、実施の形態1における金属微細構造体上のSAMを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a SAM on a metal microstructure according to Embodiment 1. FIG. 図5は、実施の形態1に係る検出装置の動作を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing the operation of the detection device according to Embodiment 1. FIG. 図6は、実施の形態2における金属微細構造体上のSAMを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a SAM on a metal microstructure according to Embodiment 2. FIG. 図7は、実施例2におけるVHH抗体のNPに対する競合性を評価するための規格化NP結合量を示すグラフである。7 is a graph showing the normalized NP binding amount for evaluating the competitiveness of VHH antibodies for NP in Example 2. FIG. 図8は、実施例3におけるVHH抗体の固定化量を示すグラフである。8 is a graph showing the amount of immobilized VHH antibody in Example 3. FIG. 図9は、実施例4におけるVHH抗体とIgG抗体との固定化量を示すグラフである。9 is a graph showing the amount of immobilized VHH antibody and IgG antibody in Example 4. FIG. 図10は、実施例5におけるInfluenza A H1N1 (A/Puerto Rico/8/34/Mount Sinai) Nucleoproteinを抗原として用いて逐次反応のサンドイッチAssayを行った場合の表面増強蛍光(SEF)の検出結果を示すグラフである。FIG. 10 shows the surface-enhanced fluorescence (SEF) detection results when a sequential sandwich assay was performed using Influenza A H1N1 (A/Puerto Rico/8/34/Mount Sinai) Nucleoprotein in Example 5 as an antigen. It is a graph showing. 図11は、実施例5におけるInfluenza A H1N1 (A/California/07/2009) Nucleoproteinを抗原として用いて逐次反応のサンドイッチAssayを行った場合のSEFの検出結果を示すグラフである。11 is a graph showing the results of detection of SEF when a sequential sandwich assay was performed using Influenza A H1N1 (A/California/07/2009) Nucleoprotein as an antigen in Example 5. FIG. 図12は、実施例5におけるInfluenza A H3N2 (A/Switzerland/9715293/2013) Nucleoproteinを抗原として用いて逐次反応のサンドイッチAssayを行った場合のSEFの検出結果を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the detection results of SEF when a sequential sandwich assay was performed using Influenza A H3N2 (A/Switzerland/9715293/2013) Nucleoprotein in Example 5 as an antigen. 図13は、実施例5におけるInfluenza A H7N9 (A/Shanghai/2/2013) Nucleoproteinを抗原として用いて逐次反応のサンドイッチAssayを行った場合のSEFの検出結果を示すグラフである。13 is a graph showing the results of detection of SEF when a sequential sandwich assay was performed using Influenza A H7N9 (A/Shanghai/2/2013) Nucleoprotein in Example 5 as an antigen. FIG. 図14は、実施例6におけるInfluenza A H1N1 (A/Puerto Rico/8/34/Mount Sinai) Nucleoproteinを抗原として用いて事前混合反応のサンドイッチAssayを行った場合のSEFの検出結果を示すグラフである。14 is a graph showing the detection results of SEF when a pre-mixed reaction sandwich assay was performed using Influenza A H1N1 (A/Puerto Rico/8/34/Mount Sinai) Nucleoprotein in Example 6 as an antigen. . 図15は、比較例1における固定化抗体及び標識化抗体にIgG抗体を使用して逐次反応のサンドイッチAssayを行った場合のSEFの検出結果を示すグラフである。15 is a graph showing the results of SEF detection when sequential sandwich assays were performed using IgG antibodies as the immobilized antibody and the labeled antibody in Comparative Example 1. FIG.

(本開示の基礎となった知見)
特許文献1に記載の断片化抗体を、例えば、固定化抗体及び標識化抗体として用いた蛍光法では、固定化抗体を介して金属層を含むセンサ部に結合される標識物質とセンサ部上の増強磁場発生面との距離が、通常の抗体を介して結合させる場合に比べて短くなる。これにより、特許文献1に記載の従来技術では、金属消光を効果的に防止することができ、かつ、増強された磁場を効率よく利用することができる。しかしながら、特許文献1に記載の従来技術では、低濃度の被検出物質を検出することが難しい。本発明者らは、この原因が抗体の断片化による抗原捕捉能の低下にあることを発見した。断片化抗体は、抗体分子の一部である。具体的には、断片化抗体は、タンパク質分解酵素により通常の抗体を消化して得られる。また、断片化抗体は、被検出物質と特異的に結合可能な抗原決定基を少なくとも1つ有している。つまり、断片化抗体は、抗体を断片化するため、通常の抗体よりも抗原捕捉能が低下する。したがって、断片化抗体を固定化抗体及び標識化抗体として用いると、固定化抗体が被検出物質を捕捉する能力が低いため、低濃度の被検出物質を検出することが難しくなる、つまり、検出感度の低下を招く。
(Findings on which this disclosure is based)
In the fluorescence method using the fragmented antibody described in Patent Document 1, for example, as an immobilized antibody and a labeled antibody, the labeling substance bound to the sensor part including the metal layer via the immobilized antibody and the sensor part The distance to the enhanced magnetic field generation surface is shorter than when binding via a normal antibody. As a result, in the prior art described in Patent Document 1, metal quenching can be effectively prevented, and the enhanced magnetic field can be efficiently used. However, with the conventional technique described in Patent Document 1, it is difficult to detect a low-concentration substance to be detected. The present inventors discovered that the reason for this is the reduction in antigen-capturing ability due to antibody fragmentation. A fragmented antibody is a portion of an antibody molecule. Specifically, fragmented antibodies are obtained by digesting normal antibodies with protease. A fragmented antibody also has at least one antigenic determinant that can specifically bind to a substance to be detected. In other words, since fragmented antibodies fragment antibodies, their antigen-capturing ability is lower than that of normal antibodies. Therefore, when a fragmented antibody is used as an immobilized antibody and a labeled antibody, the ability of the immobilized antibody to capture the substance to be detected is low, making it difficult to detect a substance to be detected at a low concentration. lead to a decline in

特許文献2及び特許文献3に記載の抗体は、VHH抗体を含む、又は、VHH抗体により構成される抗体であり、インフルエンザウイルスと結合する。VHH抗体は、ラクダ科動物(ラマ、アルパカ等)が有する重鎖抗体の可変領域である。つまり、VHH抗体は、天然起源のシングルドメイン抗体である。VHH抗体は、通常のIgG抗体よりも低分子であり(つまり、サイズが小さく)、構造安定性が高く、相補性決定領域の1つであるCDR3領域が長いという特徴を有する。そのため、VHH抗体は、IgG抗体を断片化して得られる断片化抗体よりも、抗原捕捉能が高い。このようなVHH抗体の中でも特許文献3に記載のVHH抗体は、A型インフルエンザウイルスの核内タンパク質に対する高い反応性を有することが知られている。 The antibodies described in Patent Documents 2 and 3 are antibodies containing VHH antibodies or composed of VHH antibodies, and bind to influenza virus. VHH antibodies are variable regions of heavy chain antibodies possessed by camelids (llamas, alpacas, etc.). Thus, VHH antibodies are naturally occurring single domain antibodies. VHH antibodies are characterized by having a lower molecular weight (that is, smaller size) than ordinary IgG antibodies, high structural stability, and a long CDR3 region, which is one of the complementarity determining regions. Therefore, VHH antibodies have a higher antigen-capturing ability than fragmented antibodies obtained by fragmenting IgG antibodies. Among such VHH antibodies, the VHH antibody described in Patent Document 3 is known to have high reactivity with the intranuclear protein of influenza A virus.

ところで、被検出物質に基づく蛍光を表面プラズモンによって増強して検出する表面増強蛍光法において、固定化抗体及び標識化抗体としてVHH抗体を用いることにより、当該蛍光法における検出感度の低下を低減することができる。このとき、固定化抗体及び標識化抗体として、同一のVHH抗体を用いると、効果的に抗原をサンドイッチすることが難しい。 By the way, in the surface-enhanced fluorescence method in which the fluorescence based on the substance to be detected is enhanced by surface plasmon and detected, the decrease in the detection sensitivity in the fluorescence method can be reduced by using the VHH antibody as the immobilized antibody and the labeled antibody. can be done. At this time, if the same VHH antibody is used as the immobilized antibody and the labeled antibody, it is difficult to sandwich the antigen effectively.

そこで、本開示の一態様に係る検出装置は、A型インフルエンザウイルスの核内タンパク質に特異的に結合する性質を有する第1のVHH抗体が固定され、励起光が照射されることによって表面プラズモンを生じさせる金属微細構造体と、前記A型インフルエンザウイルスの核内タンパク質と特異的に結合する性質を有し、蛍光物質で標識された第2のVHH抗体と、前記A型インフルエンザウイルスの核内タンパク質を含み得る試料とを、前記金属微細構造体に導入する導入部と、前記第2のVHH抗体及び前記試料が導入された前記金属微細構造体に、前記励起光を照射する光照射部と、前記励起光の照射により前記蛍光物質から生じる蛍光に基づき、前記A型インフルエンザウイルスの核内タンパク質を検出する検出部と、を備え、前記第1のVHH抗体は、N末端からC末端へFR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4の順に配列される構造ドメインを有し、FRは、フレームワーク領域を示し、CDRは、相補性決定領域を示し、前記第1のVHH抗体において、前記CDR1は、配列番号1に示されるアミノ酸配列を含み、前記CDR2は、配列番号2に示されるアミノ酸配列を含み、前記CDR3は、配列番号3に示されるアミノ酸配列を含み、前記第2のVHH抗体は、N末端からC末端へFR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4の順に配列される構造ドメインを有し、前記第2のVHH抗体において、前記CDR1は、配列番号4に示されるアミノ酸配列を含み、前記CDR2は、配列番号5に示されるアミノ酸配列を含み、前記CDR3は、配列番号6に示されるアミノ酸配列を含む。 Therefore, in the detection device according to one aspect of the present disclosure, the first VHH antibody having the property of specifically binding to the intranuclear protein of influenza A virus is immobilized, and surface plasmons are generated by irradiation with excitation light. a metal microstructure to be produced, a second VHH antibody that has the property of specifically binding to the influenza A virus nuclear protein and is labeled with a fluorescent substance, and the influenza A virus nuclear protein. and a sample that can contain the introduction unit for introducing into the metal microstructure, a light irradiation unit for irradiating the excitation light to the metal microstructure into which the second VHH antibody and the sample have been introduced; a detection unit that detects the intranuclear protein of the influenza A virus based on the fluorescence generated from the fluorescent substance by irradiation with the excitation light, wherein the first VHH antibody is composed of FR1, Having structural domains arranged in the order of CDR1, FR2, CDR2, FR3, CDR3, FR4, FR indicates a framework region, CDR indicates a complementarity determining region, and in the first VHH antibody, CDR1 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, said CDR2 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, said CDR3 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3, said second VHH antibody has structural domains arranged in the order FR1, CDR1, FR2, CDR2, FR3, CDR3, FR4 from N-terminus to C-terminus, wherein in said second VHH antibody said CDR1 is shown in SEQ ID NO: 4 comprising an amino acid sequence, wherein said CDR2 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:5 and said CDR3 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:6.

この構成によれば、第1のVHH抗体及び第2のVHH抗体がそれぞれ異なるアミノ酸配列を含む相補性決定領域を有し、第1のVHH抗体及び第2のVHH抗体は、A型インフルエンザウイルスの核内タンパク質(以下、NP)の異なる部位に結合することができる。そのため、第1のVHH抗体と第2のVHH抗体とで、NPを効果的にサンドイッチすることができる。これにより、本開示の一態様に係る検出装置は、NPの捕捉性能が高まるため、金属微細構造体を用いた表面蛍光増強法によるNPの検出感度が向上する。したがって、本開示の一態様に係る検出装置は、上記の構成を有することにより、微量のA型インフルエンザウイルスを高感度に検出することができる。 According to this configuration, the first VHH antibody and the second VHH antibody each have a complementarity determining region containing different amino acid sequences, and the first VHH antibody and the second VHH antibody are of influenza A virus. It can bind to different sites of nuclear proteins (hereafter NP). Therefore, NP can be effectively sandwiched between the first VHH antibody and the second VHH antibody. As a result, the detection device according to an aspect of the present disclosure improves the NP trapping performance, thereby improving the NP detection sensitivity by the surface fluorescence enhancement method using the metal microstructure. Therefore, the detection device according to one aspect of the present disclosure can detect a small amount of influenza A virus with high sensitivity by having the above configuration.

例えば、本開示の一態様に係る検出装置は、前記A型インフルエンザウイルスは、A型インフルエンザウイルスの亜型である、H1N1型、H3N2型、及び、H7N9型の少なくとも1種類であってもよい。 For example, in the detection device according to an aspect of the present disclosure, the influenza A virus may be at least one of H1N1, H3N2, and H7N9, which are subtypes of influenza A virus . .

このように、本開示の一態様に係る検出装置は、複数種類のA型インフルエンザの亜型を検出することができるため、A型インフルエンザウイルスを高精度に検出することができる。 In this way, the detection device according to one aspect of the present disclosure can detect a plurality of influenza A subtypes, and thus can detect influenza A virus with high accuracy.

例えば、本開示の一態様に係る検出装置は、前記第1のVHH抗体において、前記FR1は、配列番号7に示されるアミノ酸配列を含み、前記FR2は、配列番号8に示されるアミノ酸配列を含み、前記FR3は、配列番号9に示されるアミノ酸配列を含み、前記FR4は、配列番号10に示されるアミノ酸配列を含んでもよい。 For example, in the detection device according to one aspect of the present disclosure, in the first VHH antibody, the FR1 contains the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7, and the FR2 contains the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8. , the FR3 may comprise the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:9, and the FR4 may comprise the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:10.

この構成によれば、例えば、第1のVHH抗体がSAMのリンカー分子に結合された場合、つまり、SAMに固定化された場合、上記のFRのいずれかのFR中のリジン残基のアミノ基がリンカー分子中のカルボキシル基と結合する。また、リジン残基は、CDR中には存在せず、FR中に存在しており、かつ、立体構造的にCDRとは離れた配置となっているため、第1のVHH抗体がSAMに固定化されても、第1のVHH抗体は、抗原捕捉能を維持することができる。 According to this configuration, for example, when the first VHH antibody is bound to the SAM linker molecule, that is, when immobilized on the SAM, the amino group of the lysine residue in any of the above FRs binds to the carboxyl group in the linker molecule. In addition, since the lysine residue does not exist in the CDR but exists in the FR and is sterically separated from the CDR, the first VHH antibody is fixed to the SAM. The first VHH antibody can retain its antigen-capturing ability even when modified.

例えば、本開示の一態様に係る検出装置は、前記第2のVHH抗体において、前記FR1は、配列番号11に示されるアミノ酸配列を含み、前記FR2は、配列番号12に示されるアミノ酸配列を含み、前記FR3は、配列番号13に示されるアミノ酸配列を含み、前記FR4は、配列番号14に示されるアミノ酸配列を含んでもよい。 For example, in the detection device according to one aspect of the present disclosure, in the second VHH antibody, the FR1 contains the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 11, and the FR2 contains the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12. , the FR3 may comprise the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 13, and the FR4 may comprise the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 14.

この構成によれば、第2のVHH抗体は、CDRの立体構造(例えば、ループ構造)を安定的に維持することができる。そのため、CDRは、抗原捕捉能を発揮することができる。 According to this configuration, the second VHH antibody can stably maintain the CDR conformation (eg, loop structure). Therefore, the CDRs can exert antigen-trapping ability.

例えば、本開示の一態様に係る検出装置は、前記金属微細構造体の表面には、リンカー分子及び非リンカー分子を含む自己組織化単分子膜(SAM:Self-Assembled Monolayer)が形成されており、前記第1のVHH抗体は、前記リンカー分子を介して前記金属微細構造体に固定されていてもよい。 For example, in the detection device according to one aspect of the present disclosure, a self-assembled monolayer (SAM) containing linker molecules and non-linker molecules is formed on the surface of the metal microstructure. , the first VHH antibody may be immobilized on the metal microstructure via the linker molecule.

この構成によれば、金属微細構造体の表面に、リンカー分子及び非リンカー分子を含むSAMが形成される。したがって、第2のVHH抗体及び蛍光物質がSAMに付着することを非リンカー分子によって抑制しつつ、リンカー分子によって第1のVHH抗体を固定することができる。つまり、第1のVHH抗体の固定化量を維持しつつ、非特異吸着を低減することが可能となる。 According to this configuration, a SAM containing linker molecules and non-linker molecules is formed on the surface of the metal microstructure. Therefore, the first VHH antibody can be immobilized by the linker molecule while the non-linker molecule prevents the second VHH antibody and the fluorescent substance from attaching to the SAM. In other words, it is possible to reduce non-specific adsorption while maintaining the immobilized amount of the first VHH antibody.

例えば、本開示の一態様に係る検出装置は、前記リンカー分子は、一方の末端にチオール基を、他方の末端にカルボキシル基を有し、かつ、炭素数が10以上のアルキル鎖と、エチレングリコール鎖とを含み、前記非リンカー分子は、一方の末端にチオール基を、他方の末端にヒドロキシル基を有し、炭素数が10以上のアルキル鎖と、エチレングリコール鎖とを含んでもよい。 For example, in the detection device according to one aspect of the present disclosure, the linker molecule includes an alkyl chain having a thiol group at one end and a carboxyl group at the other end, and having 10 or more carbon atoms, and ethylene glycol. and said non-linker molecule may comprise an alkyl chain of 10 or more carbon atoms having a thiol group at one end and a hydroxyl group at the other end, and an ethylene glycol chain.

この構成によれば、SAMは、炭素数が10以上のアルキル鎖を含むことができる。これにより、緻密なSAMを実現することができ、第1のVHH抗体を固定する能力の向上と非特異吸着の低減との両立を図ることができる。さらに、SAMは、エチレングリコール鎖を含むことができる。これにより、リンカー分子の末端に位置するカルボキシル基に可動性を付与することができ、カルボキシル基に結合した第1のVHH抗体と被検出物質との結合性を向上しつつ、立体障害により第2のVHH抗体及び蛍光物質の非特異吸着を低減することができる。 According to this configuration, the SAM can contain alkyl chains with 10 or more carbon atoms. As a result, a dense SAM can be achieved, and both improvement in the ability to immobilize the first VHH antibody and reduction in non-specific adsorption can be achieved. Additionally, the SAM can contain an ethylene glycol chain. As a result, it is possible to impart mobility to the carboxyl group located at the end of the linker molecule, and improve the binding property between the first VHH antibody bound to the carboxyl group and the substance to be detected, while the second VHH antibody is sterically hindered. non-specific adsorption of VHH antibodies and fluorescent substances can be reduced.

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings.

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、特許請求の範囲を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 It should be noted that the embodiments described below are all comprehensive or specific examples. Numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of components, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the scope of the claims. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in independent claims representing the highest concept will be described as arbitrary constituent elements.

また、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。 Also, each figure is not necessarily strictly illustrated. In each figure, substantially the same configurations are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted or simplified.

また、以下の実施の形態では、空気中を浮遊するA型インフルエンザウイルスを捕集して検出する場合を例に説明するが、これに限られない。例えば、感染者の咳、嘔吐物などが付着した物(例えば、床の埃など)に含まれるA型インフルエンザウイルスを捕集して検出してもよい。 In addition, in the following embodiments, a case where influenza A viruses floating in the air are collected and detected will be described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, influenza A virus contained in objects (for example, dust on the floor) on which coughs and vomits of an infected person are attached may be collected and detected.

(実施の形態1)
以下、本実施の形態に係る検出装置について説明する。本実施の形態に係る検出装置は、例えば、空気中を浮遊する微量のA型インフルエンザウイルスを検出することができる装置である。ここで、A型インフルエンザウイルスを検出するとは、A型インフルエンザウイルスの核内タンパク質(NP:Nucleoprotein)を検出することである。A型インフルエンザウイルスを検出するとは、当該ウイルスの存在の有無を検出することも含まれてよい。当該検出装置は、病院、商業施設、空港、学校などの多数の人が集まる施設に設置されてもよく、家のリビングなど家族が集まる場所に設置されてもよい。この場合、当該検出装置は、当該検出装置が設置された周囲の空気を捕集して、捕集された空気中に含まれるA型インフルエンザウイルスを検出する検出システムの一構成である。
(Embodiment 1)
A detection device according to this embodiment will be described below. The detection device according to the present embodiment is, for example, a device capable of detecting a minute amount of influenza A virus floating in the air. Here, detecting an influenza A virus means detecting a nuclear protein (NP: Nucleoprotein) of the influenza A virus. Detecting influenza A virus may also include detecting the presence or absence of the virus. The detection device may be installed in facilities where many people gather, such as hospitals, commercial facilities, airports, and schools, or may be installed in places where families gather, such as the living room of a house. In this case, the detection device is one configuration of a detection system that collects air around the detection device and detects influenza A virus contained in the collected air.

[検出システムの概要]
図1は、実施の形態1における検出システム10の概略構成図である。検出システム10は、例えば、病院の待合室など人が出入りする部屋に設置されている。図1に示すように、検出システム10は、捕集装置100と、検出装置200と、コントローラ300と、を備える。以下に、捕集装置100、検出装置200及びコントローラ300の詳細について説明する。
[Overview of detection system]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a detection system 10 according to Embodiment 1. FIG. The detection system 10 is installed, for example, in a room where people enter and leave, such as a hospital waiting room. As shown in FIG. 1 , detection system 10 includes collection device 100 , detection device 200 , and controller 300 . Details of the collection device 100, the detection device 200, and the controller 300 will be described below.

[捕集装置の構成]
捕集装置100は、空気中のA型インフルエンザウイルスを含み得る微粒子を捕集して捕集液に混合する。図1に示すように、捕集装置100は、吸引器102と、捕集液タンク104と、ポンプ106と、サイクロン108と、空気吸入口110と、洗浄液タンク112と、ポンプ114と、廃液タンク120と、液体流路122と、を備える。以下に、捕集装置100の各構成要素について説明する。
[Configuration of collection device]
The collection device 100 collects fine particles that may contain influenza A virus in the air and mixes them with a collection liquid. As shown in FIG. 1, the collection device 100 includes an aspirator 102, a collection liquid tank 104, a pump 106, a cyclone 108, an air inlet 110, a cleaning liquid tank 112, a pump 114, and a waste liquid tank. 120 and a liquid channel 122 . Each component of the collection device 100 will be described below.

吸引器102は、空気吸入口110から周辺の雰囲気空気を吸入する。周辺の雰囲気空気中を浮遊するA型インフルエンザウイルスを含み得る微粒子は、空気とともに空気吸入口110よりサイクロン108に吸入される。 Aspirator 102 sucks ambient ambient air from air inlet 110 . Particles that may contain influenza A virus floating in the ambient air are sucked into the cyclone 108 from the air inlet 110 together with the air.

捕集液タンク104は、空気中のA型インフルエンザウイルスを捕集するための捕集液を保持するための容器である。 The collection liquid tank 104 is a container for holding a collection liquid for collecting influenza A viruses in the air.

ポンプ106は、捕集液タンク104内の捕集液をサイクロン108に供給する。 Pump 106 supplies the collected liquid in collected liquid tank 104 to cyclone 108 .

サイクロン108は、空気吸入口110及び捕集液タンク104に接続されており、吸引器102により空気吸入口110から吸入された空気中のA型インフルエンザウイルスを含み得る微粒子と、ポンプ106により捕集液タンク104から供給された捕集液とを混合する。サイクロン108は、液体流路122を介して検出装置200に接続されている。微粒子が混合された捕集液(以下、試料という)は、サイクロン108から液体流路122を介して検出装置200に排出される。 The cyclone 108 is connected to the air inlet 110 and the collection liquid tank 104, and collects fine particles that may contain influenza A virus in the air sucked from the air inlet 110 by the aspirator 102 and the pump 106. It mixes with the collecting liquid supplied from the liquid tank 104 . Cyclone 108 is connected to detection device 200 via liquid flow path 122 . A collection liquid mixed with fine particles (hereinafter referred to as a sample) is discharged from the cyclone 108 through the liquid flow path 122 to the detection device 200 .

洗浄液タンク112は、サイクロン108及び液体流路122を洗浄するための洗浄液を保持するための容器である。洗浄液タンク112は、サイクロン108に接続されており、洗浄液タンク112内の洗浄液は、ポンプ114によってサイクロン108に供給される。 The cleaning liquid tank 112 is a container for holding cleaning liquid for cleaning the cyclone 108 and the liquid flow path 122 . The cleaning liquid tank 112 is connected to the cyclone 108 , and the cleaning liquid in the cleaning liquid tank 112 is supplied to the cyclone 108 by a pump 114 .

廃液タンク120は、不要な液体を貯蔵するための容器である。 The waste liquid tank 120 is a container for storing unnecessary liquid.

液体流路122は、サイクロン108から出力された試料を、検出装置200に導くための経路である。 Liquid flow path 122 is a path for guiding the sample output from cyclone 108 to detection device 200 .

[検出装置の構成]
次に、検出装置200について、図1及び図2を参照しながら具体的に説明する。図2は、実施の形態1に係る検出装置200の構成図である。
[Configuration of detection device]
Next, the detection device 200 will be specifically described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. FIG. 2 is a configuration diagram of the detection device 200 according to Embodiment 1. As shown in FIG.

検出装置200は、捕集装置100によって得られた試料からA型インフルエンザウイルスを検出する。上述の通り、試料は、空気中を浮遊するA型インフルエンザウイルスを含み得る微粒子が混合された捕集液である。図1及び図2に示すように、検出装置200は、センサデバイス202と、導入部206と、光源208と、ビームスプリッタ210と、レンズ212と、検出部214と、を備える。以下に、検出装置200の各構成要素について説明する。 The detection device 200 detects influenza A virus from the sample obtained by the collection device 100 . As described above, the sample is a collected liquid mixed with fine particles that may contain influenza A virus floating in the air. As shown in FIGS. 1 and 2, the detection apparatus 200 includes a sensor device 202 , an introduction section 206 , a light source 208 , a beam splitter 210 , a lens 212 and a detection section 214 . Each component of the detection device 200 will be described below.

センサデバイス202は、センサセル204を備える。なお、図1では、センサデバイス202は、単一のセンサセル204を備えているが、複数のセンサセルを備えてもよい。 Sensor device 202 comprises a sensor cell 204 . Note that the sensor device 202 includes a single sensor cell 204 in FIG. 1, but may include a plurality of sensor cells.

本実施の形態では、センサデバイス202は、サンプル液体2061に含まれる0.1pMから100nMの濃度範囲のA型インフルエンザウイルスのNPを検出できる。また、本実施の形態では、当該ウイルスのNP量を光学的に検出するために、表面増強蛍光法が利用される。 In this embodiment, the sensor device 202 can detect NP of influenza A virus contained in the sample liquid 2061 in a concentration range of 0.1 pM to 100 nM. In addition, in this embodiment, a surface-enhanced fluorescence method is used to optically detect the amount of NP of the virus.

センサセル204は、励起光が照射されたときに、表面プラズモンを生じさせることにより、A型インフルエンザウイルスのNPに結合した蛍光物質からの蛍光を増強する。図2に示すように、センサセル204は、流路204a及び検出領域204bを備える。 The sensor cell 204 enhances the fluorescence from the fluorescent substance bound to the influenza A virus NP by generating surface plasmons when irradiated with excitation light. As shown in FIG. 2, the sensor cell 204 comprises a channel 204a and a detection area 204b.

流路204aは、導入部206から滴下されたサンプル液体2061を検出領域204bに導くための経路である。 The channel 204a is a path for guiding the sample liquid 2061 dripped from the introducing portion 206 to the detection region 204b.

検出領域204bは、表面プラズモンを利用してA型インフルエンザウイルスのNPを光学的に検出するための領域である。検出領域204bには、金属微細構造体が配置されており、光源208から励起光が照射されることにより表面プラズモンが生じる。また、金属微細構造体には、第1のVHH抗体が固定されている。第1のVHH抗体は、A型インフルエンザウイルスのNPに特異的に結合する固定化抗体である。なお、検出領域204bの詳細については、図3A及び図3Bを用いて後述する。 The detection region 204b is a region for optically detecting NP of influenza A virus using surface plasmons. A metal microstructure is arranged in the detection region 204b, and surface plasmons are generated by irradiating the excitation light from the light source 208 thereon. Also, the first VHH antibody is immobilized on the metal microstructure. The first VHH antibody is an immobilized antibody that specifically binds to NP of influenza A virus. Details of the detection area 204b will be described later with reference to FIGS. 3A and 3B.

導入部206は、蛍光物質で標識された第2のVHH抗体(以下、標識化抗体と呼ぶ)と、試料と、をセンサセル204に導入する。具体的には、導入部206は、標識化抗体及び試料を含むサンプル液体2061をセンサセル204に滴下する。試料は、A型インフルエンザウイルスのNPを含み得る液体であり、本実施の形態ではサイクロン108から排出された捕集液である。なお、第1のVHH抗体及び第2のVHH抗体の詳細については、後述する。 The introduction unit 206 introduces a second VHH antibody labeled with a fluorescent substance (hereinafter referred to as a labeled antibody) and a sample into the sensor cell 204 . Specifically, the introduction unit 206 drips a sample liquid 2061 containing the labeled antibody and the sample onto the sensor cell 204 . The sample is a liquid that may contain NPs of influenza A virus, and in the present embodiment is a collected liquid discharged from the cyclone 108 . Details of the first VHH antibody and the second VHH antibody will be described later.

試料にA型インフルエンザウイルスが含まれていれば、当該ウイルスのNPは、第1のVHH抗体を介して金属微細構造体に結合する。このとき、当該ウイルスのNPは、蛍光物質で標識された第2のVHH抗体とも結合している。つまり、金属微細構造体に、第1のVHH抗体、A型インフルエンザウイルスのNP(以下、単に、NPとも呼ぶ)、第2のVHH抗体及び蛍光物質の複合体が結合される。この状態で金属微細構造体に光が照射されると、NPと間接的に結合している蛍光物質から蛍光が発せられ、当該蛍光が表面プラズモンによって増強される。以降において、表面プラズモンによって増強された蛍光を表面増強蛍光と呼ぶ。 If the sample contains influenza A virus, the NP of the virus binds to the metal microstructure via the first VHH antibody. At this time, the NP of the virus also binds to the second VHH antibody labeled with a fluorescent substance. That is, a complex of a first VHH antibody, influenza A virus NP (hereinafter also simply referred to as NP), a second VHH antibody, and a fluorescent substance is bound to the metal microstructure. When the metal microstructure is irradiated with light in this state, fluorescence is emitted from the fluorescent substance indirectly bonded to the NP, and the fluorescence is enhanced by surface plasmons. Fluorescence enhanced by surface plasmons is hereinafter referred to as surface-enhanced fluorescence.

光源208は、センサセル204に励起光を照射する光照射部の一例である。光源208としては、公知の技術を特に限定することなく利用することができる。例えば半導体レーザ、ガスレーザ等のレーザを光源208として利用することができる。なお、光源208は、NPと相互作用が小さい波長(例えば400nm~2000nm)の励起光を照射することが好ましい。さらには、励起光の波長は、半導体レーザが利用できる波長600nm~850nmであることが好ましい。 The light source 208 is an example of a light irradiation unit that irradiates the sensor cell 204 with excitation light. As the light source 208, any known technology can be used without particular limitation. For example, a laser such as a semiconductor laser or gas laser can be used as the light source 208 . The light source 208 preferably irradiates excitation light with a wavelength (for example, 400 nm to 2000 nm) that interacts less with NPs. Furthermore, the wavelength of the excitation light is preferably 600 nm to 850 nm, which can be used by the semiconductor laser.

ビームスプリッタ210は、光源208から照射された励起光から検出領域204bで発生した表面増強蛍光を分離する。具体的には、ビームスプリッタ210は、光源208からの励起光を通過させ、センサセル204で発生した表面増強蛍光を分離して検出部214に導く。 Beam splitter 210 separates surface-enhanced fluorescence generated in detection region 204 b from excitation light emitted from light source 208 . Specifically, beam splitter 210 passes excitation light from light source 208 , separates surface-enhanced fluorescence generated in sensor cell 204 , and guides the separated surface-enhanced fluorescence to detection unit 214 .

レンズ212は、ビームスプリッタ210を通過した光源208からの励起光を検出領域204bに集光する。 The lens 212 converges the excitation light from the light source 208 that has passed through the beam splitter 210 onto the detection area 204b.

検出部214は、ビームスプリッタ210により導かれた表面増強蛍光を分光し、特定の波長帯の光を検知することにより、試料中のNPの量に相当する電気信号を出力する。検出部214は、特定の波長帯の光を検出できるものであれば公知の技術を特に限定すること無く利用することができる。例えば、検出部214として、光を分光するために特定の波長帯を透過させる干渉フィルター、回折格子を用いて分光するツェルニー型分光器、及び、エシェル型分光器等を利用することができる。さらには、検出部214は、光源208からの励起光を除去するためのノッチフィルター、あるいは、光源208からの励起光を遮断し、かつ、センサセル204で発生した表面増強蛍光を透過させることができるロングパスフィルターを含んでもよい。 The detector 214 disperses the surface-enhanced fluorescence guided by the beam splitter 210 and detects light in a specific wavelength band, thereby outputting an electrical signal corresponding to the amount of NPs in the sample. The detection unit 214 can use any known technology without particular limitation as long as it can detect light in a specific wavelength band. For example, as the detection unit 214, an interference filter that transmits a specific wavelength band to disperse light, a Czerny spectroscope that disperses light using a diffraction grating, an Echelle spectroscope, or the like can be used. Furthermore, the detection unit 214 can be a notch filter for removing the excitation light from the light source 208, or can block the excitation light from the light source 208 and transmit the surface-enhanced fluorescence generated in the sensor cell 204. A long pass filter may be included.

[コントローラの構成]
コントローラ300は、検出システム10全体の動作を制御する。具体的には、コントローラ300は、捕集装置100及び検出装置200を制御する。
[Controller configuration]
Controller 300 controls the overall operation of detection system 10 . Specifically, the controller 300 controls the collection device 100 and the detection device 200 .

より具体的には、コントローラ300は、測定の開始を制御して、吸引器102に周辺の雰囲気空気の吸引を開始させ、かつ、ポンプ106に、捕集液タンク104からサイクロン108に捕集液を供給させる。これにより、サイクロン108において捕集液と微粒子とが混合され、試料がサイクロン108から検出装置200に供給される。さらには、コントローラ300は、光源208に光を照射させ、検出部214に表面増強蛍光を検知させる。 More specifically, the controller 300 controls the initiation of the measurement, causes the aspirator 102 to begin aspirating ambient ambient air, and causes the pump 106 to pump the collected liquid from the collected liquid tank 104 to the cyclone 108 . to supply As a result, the collected liquid and the fine particles are mixed in the cyclone 108 and the sample is supplied from the cyclone 108 to the detection device 200 . Furthermore, the controller 300 causes the light source 208 to emit light and the detection unit 214 to detect surface-enhanced fluorescence.

例えば、コントローラ300は、入力パラメータに基づいて、予め設定された条件で、各ポンプを制御して所定体積のサンプル液体2061を検出装置200に供給することができる。さらに、コントローラ300は、計時機能を有しており、各動作に要した時間の情報を生成し記憶してもよい。また、コントローラ300は、検出装置200から計測値を受信して、計測値と時間情報とに基づいて、空気中を浮遊するA型インフルエンザウイルスの濃度の経時的変化を算出してもよい。 For example, the controller 300 can control each pump to supply a predetermined volume of the sample liquid 2061 to the detection device 200 under preset conditions based on input parameters. Furthermore, the controller 300 has a timer function, and may generate and store information on the time required for each operation. The controller 300 may also receive the measured value from the detection device 200 and calculate the temporal change in the concentration of influenza A virus floating in the air based on the measured value and the time information.

なお、コントローラ300は、例えば1以上の専用の電子回路によって実現される。1以上の専用の電子回路は、1個のチップ上に集積されてもよいし、複数のチップ上に個別に形成されてもよい。また、コントローラ300は、1以上の専用の電子回路の代わりに、汎用のプロセッサ(図示せず)と、ソフトウェアプログラム又はインストラクションが格納されたメモリ(図示せず)とによって実現されてもよい。この場合、ソフトウェアプログラム又はインストラクションが実行されたときに、プロセッサは、コントローラ300として機能する。 Note that the controller 300 is realized by, for example, one or more dedicated electronic circuits. One or more dedicated electronic circuits may be integrated on a single chip or may be discretely formed on multiple chips. Controller 300 may also be implemented by a general-purpose processor (not shown) and memory (not shown) in which software programs or instructions are stored, instead of one or more dedicated electronic circuits. In this case, the processor functions as the controller 300 when the software program or instructions are executed.

[センサセルの検出領域の構成]
ここで、センサセル204の検出領域204bの詳細な構成について、図3A及び図3Bを参照しながら具体的に説明する。
[Structure of detection area of sensor cell]
Here, a detailed configuration of the detection area 204b of the sensor cell 204 will be specifically described with reference to FIGS. 3A and 3B.

図3Aは、実施の形態1におけるセンサセル204の検出領域204bの斜視図である。図3Bは、実施の形態1における金属微細構造体2041の拡大断面図である。 3A is a perspective view of detection region 204b of sensor cell 204 according to Embodiment 1. FIG. FIG. 3B is an enlarged cross-sectional view of the metal microstructure 2041 according to Embodiment 1. FIG.

図3Aに示すように、検出領域204bには、表面プラズモンを発生するためのナノスケールの金属微細構造体2041が設けられている。本実施の形態では、図3Bに示すように、金属微細構造体2041は、樹脂基板2042及び金属膜2043を備える。 As shown in FIG. 3A, the detection region 204b is provided with a nanoscale metal microstructure 2041 for generating surface plasmons. In this embodiment, as shown in FIG. 3B, metal microstructure 2041 includes resin substrate 2042 and metal film 2043 .

樹脂基板2042は、ナノインプリント又は射出成形により形成されたナノ構造体を有する。ここでは、ナノ構造体は、複数のピラー2042aを含む。この複数のピラー2042aにおいて、ピラーの高さとピラー間のピッチとのサイズの比率は、1:1~1:3であることが望ましい。本実施の形態では、励起光の波長及び蛍光の波長は、750nm~850nmである。したがって、本実施の形態では、例えばピラー高さは約200nm、ピラー直径は約230nm、ピラー間のピッチは約460nmであることが望ましい。なお、樹脂基板2042のナノ構造体は、これに限定されるものではなく、複数のピラーの代わりに、複数の半球体及び多角柱などの微細な突起を含んでもよい。 The resin substrate 2042 has nanostructures formed by nanoimprinting or injection molding. Here, the nanostructure includes a plurality of pillars 2042a. In the plurality of pillars 2042a, the size ratio of the pillar height to the pitch between the pillars is preferably 1:1 to 1:3. In this embodiment, the wavelength of excitation light and the wavelength of fluorescence are 750 nm to 850 nm. Therefore, in this embodiment, it is desirable that the pillar height is approximately 200 nm, the pillar diameter is approximately 230 nm, and the pitch between the pillars is approximately 460 nm. Note that the nanostructure of the resin substrate 2042 is not limited to this, and may include fine projections such as a plurality of hemispheres and polygonal prisms instead of a plurality of pillars.

金属膜2043は、樹脂基板2042に金属を成膜することで作製される。金属膜2043には、樹脂基板2042の複数のピラー2042aに対応する複数の突起部2043aが形成されている。励起光の波長及び蛍光の波長が750nm~850nmである場合は、金属膜2043の膜厚は、ピラー2042aの頂部からの厚みが約400nmであることが望ましい。 The metal film 2043 is produced by forming a metal film on the resin substrate 2042 . The metal film 2043 is formed with a plurality of protrusions 2043a corresponding to the plurality of pillars 2042a of the resin substrate 2042 . When the excitation light wavelength and fluorescence wavelength are 750 nm to 850 nm, the thickness of the metal film 2043 is preferably about 400 nm from the top of the pillar 2042a.

金属膜2043の材料は、特に限定される必要はなく、金、銀、銅、若しくはアルミニウム、又はこれらのいずれかの金属を主成分として含む合金であってもよい。また、本実施の形態では、金属膜2043の成膜方法として、スパッタリングが用いられている。なお、金属膜2043の成膜方法は、特に限定される必要はなく、例えば電子ビーム(EB)蒸着、又は真空蒸着であってもよい。 The material of the metal film 2043 is not particularly limited, and may be gold, silver, copper, aluminum, or an alloy containing any of these metals as a main component. Moreover, in this embodiment, sputtering is used as a method for forming the metal film 2043 . Note that the method for forming the metal film 2043 is not particularly limited, and may be, for example, electron beam (EB) vapor deposition or vacuum vapor deposition.

金属膜2043上には、第1のVHH抗体の固定化の容易の観点と、第2のVHH抗体の配向制御及び反応性との観点から、第1のVHH抗体と金属膜2043との距離を適切に確保することが可能な分子(リンカー)が結合されてもよい。リンカーとなりうる分子は、例えば、自己組織化単分子膜(以下、SAMと呼ぶ)を形成するようなアルカンチオールなどのチオール誘導体、ポリエチレングリコール鎖(PEG鎖)を含む親水性ポリマー、及び、リン脂質極性基を有するMPC(2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン)の重合体であるMPCポリマーなどが挙げられる。SAMは、例えば、チオール溶液中に金属微細構造体2041を浸漬することなどにより形成することができる。第1のVHH抗体は、このSAMを介して金属微細構造体2041に固定される。例えば、第1のVHH抗体は、アミノ基を介してアミンカップリング法により金属微細構造体2041上に修飾されたチオール化合物のカルボキシル基に固定化される。図4は、実施の形態1における金属微細構造体2041上のSAM2044を示す図である。 The distance between the first VHH antibody and the metal film 2043 is set on the metal film 2043 from the viewpoint of facilitating the immobilization of the first VHH antibody and the orientation control and reactivity of the second VHH antibody. Molecules (linkers) that can be properly secured may be attached. Molecules that can serve as linkers include, for example, thiol derivatives such as alkanethiols that form a self-assembled monolayer (hereinafter referred to as SAM), hydrophilic polymers containing polyethylene glycol chains (PEG chains), and phospholipids. MPC polymer, which is a polymer of MPC (2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine) having a polar group, and the like. The SAM can be formed, for example, by immersing the metal microstructure 2041 in a thiol solution. The first VHH antibody is immobilized on the metal microstructure 2041 via this SAM. For example, the first VHH antibody is immobilized on the carboxyl group of the thiol compound modified on the metal microstructure 2041 via an amino group by an amine coupling method. FIG. 4 is a diagram showing the SAM 2044 on the metal microstructure 2041 in Embodiment 1. FIG.

図4に示すように、SAM2044は、金属微細構造体2041上に形成されている。本実施の形態では、SAM2044は、例えば炭素数が6程度のアルキル鎖を含む。第1のVHH抗体2045は、SAM2044を介して金属微細構造体2041に固定されている。 As shown in FIG. 4, SAM 2044 is formed on metal microstructure 2041 . In the present embodiment, SAM2044 contains an alkyl chain having about 6 carbon atoms, for example. A first VHH antibody 2045 is immobilized on the metal microstructure 2041 via the SAM 2044 .

サンプル液体2061中にA型インフルエンザウイルスのNP2062(以下、NP2062)が含まれる場合、NP2062は、金属微細構造体2041に固定された第1のVHH抗体2045に結合する。NP2062には、蛍光物質2064で標識された第2のVHH抗体2063も結合されている。 When the sample liquid 2061 contains influenza A virus NP2062 (hereinafter referred to as NP2062), the NP2062 binds to the first VHH antibody 2045 immobilized on the metal microstructure 2041 . Also bound to NP 2062 is a second VHH antibody 2063 labeled with a fluorescent substance 2064 .

このような金属微細構造体2041に励起光が照射されると、蛍光物質2064から蛍光が発せられ、金属微細構造体2041に生じた表面プラズモンによって当該蛍光が増強される。つまり、NP2062の量に対応する表面増強蛍光が発せられる。 When such a metal microstructure 2041 is irradiated with excitation light, fluorescence is emitted from the fluorescent material 2064 and the fluorescence is enhanced by surface plasmon generated on the metal microstructure 2041 . That is, surface-enhanced fluorescence corresponding to the amount of NP2062 is emitted.

[検出装置の動作]
以上のように構成された検出装置200の動作について図2及び図5を参照しながら説明する。図5は、実施の形態1に係る検出装置200の動作を示すフローチャートである。
[Operation of detector]
The operation of the detecting device 200 configured as above will be described with reference to FIGS. 2 and 5. FIG. FIG. 5 is a flow chart showing the operation of the detection device 200 according to the first embodiment.

まず、導入部206は、A型インフルエンザウイルスのNP2062を含み得るサンプル液体2061を金属微細構造体2041に導入する(S102)。続いて、光源208は、サンプル液体2061が導入された金属微細構造体2041(図3A参照)に励起光を照射する(S104)。検出部214は、励起光の照射により蛍光物質2064(図4参照)から生じる蛍光であって表面プラズモンによって増強された蛍光を計測することにより、サンプル液体2061中のA型インフルエンザウイルスのNP2062を検出する(S106)。 First, the introduction unit 206 introduces the sample liquid 2061 that may contain the influenza A virus NP2062 into the metal microstructure 2041 (S102). Subsequently, the light source 208 irradiates excitation light to the metal microstructure 2041 (see FIG. 3A) into which the sample liquid 2061 has been introduced (S104). The detection unit 214 detects NP2062 of influenza A virus in the sample liquid 2061 by measuring the fluorescence generated from the fluorescent substance 2064 (see FIG. 4) by the irradiation of the excitation light and enhanced by the surface plasmon. (S106).

[第1のVHH抗体及び第2のVHH抗体]
以下、図4を再び参照して、第1のVHH抗体2045及び第2のVHH抗体2063について詳細に説明する。
[First VHH antibody and second VHH antibody]
The first VHH antibody 2045 and the second VHH antibody 2063 are described in detail below with reference to FIG. 4 again.

上述の通り、第1のVHH抗体2045は、金属微細構造体2041に固定された固定化抗体であり、第2のVHH抗体2063は、蛍光物質2064で標識された標識化抗体である。第1のVHH抗体2045及び第2のVHH抗体2063は、A型インフルエンザウイルス、特に、A型インフルエンザウイルスの核内タンパク質(以下、NP)2062に結合する。第1のVHH抗体2045及び第2のVHH抗体2063はそれぞれ、NP2062中の異なる部位に結合する。第1のVHH抗体2045及び第2のVHH抗体2063が結合するA型インフルエンザウイルスの亜型は、H1N1型、H3N2型、及び、H7N9型の少なくとも1種類である。 As described above, the first VHH antibody 2045 is an immobilized antibody immobilized on the metal microstructure 2041 and the second VHH antibody 2063 is a labeled antibody labeled with a fluorescent substance 2064. The first VHH antibody 2045 and the second VHH antibody 2063 bind to influenza A virus, particularly to nuclear protein (hereinafter referred to as NP) 2062 of influenza A virus. First VHH antibody 2045 and second VHH antibody 2063 each bind to a different site in NP2062. The influenza A virus subtype to which the first VHH antibody 2045 and the second VHH antibody 2063 bind is at least one of H1N1, H3N2, and H7N9.

第1のVHH抗体2045及び第2のVHH抗体2063は、それぞれ、N末端からC末端へFR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4の順に配列される構造ドメインを有する。FRは、フレームワーク領域(Framcwork Region)を示し、CDRは、相補性決定領域(Complementarity Determining Region)を示す。フレームワーク領域は、相補性決定領域を構造的に支える役割を持つ領域であり、抗体の可変領域のうち、保存性の高い領域を含む。相補性決定領域は、抗原に直接接触して抗原と相補的な立体構造を形成する、つまり、抗原との結合部位を形成する領域であり、抗原に対する特異性を決定する領域である。相補性決定領域は、抗体の可変領域のうち、配列可変な抗原認識部位又はランダム配列領域を含む。このように、抗体の可変領域は、複数のCDR及びFRから構成されている。また、これらのCDR及びFRは、N末端側から配列される順番により、例えば、1つ目の相補性決定領域をCDR1、2つ目の相補性決定領域をCDR2、1つ目のフレームワーク領域をFR1、2つ目のフレームワーク領域をFR2と表現される。 The first VHH antibody 2045 and the second VHH antibody 2063 each have structural domains arranged from N-terminus to C-terminus in the order FR1, CDR1, FR2, CDR2, FR3, CDR3, FR4. FR indicates Framework Region, and CDR indicates Complementarity Determining Region. A framework region is a region that plays a role in structurally supporting a complementarity determining region, and includes highly conserved regions among antibody variable regions. A complementarity determining region is a region that directly contacts an antigen to form a complementary three-dimensional structure with the antigen, that is, a region that forms a binding site with the antigen, and is a region that determines the specificity for the antigen. Complementarity determining regions include sequence-variable antigen-recognition sites or random-sequence regions in antibody variable regions. Thus, the variable region of an antibody is composed of multiple CDRs and FRs. In addition, these CDRs and FRs are arranged in order from the N-terminal side, for example, the first complementarity determining region is CDR1, the second complementarity determining region is CDR2, and the first framework region is is expressed as FR1, and the second framework region as FR2.

なお、実施例において後述するように、発明者らは、VHH抗体ライブラリのスクリーニングにより、反応性の高いA型インフルエンザウイルス抗体を複数クローン得た。中でも、第1のVHH抗体2045及び第2のVHH抗体2063として、N末端側から順に、下記のアミノ酸配列を含むCDR1、CDR2及びCDR3の3つの相補性決定領域を有するA型インフルエンザウイルス抗体を用いることにより、微量のNP2062を高感度に検出できることが分かった。 As described later in Examples, the inventors obtained multiple clones of highly reactive influenza A virus antibodies by screening a VHH antibody library. Among them, as the first VHH antibody 2045 and the second VHH antibody 2063, influenza A virus antibodies having three complementarity determining regions of CDR1, CDR2 and CDR3 containing the following amino acid sequences are used in order from the N-terminal side. Therefore, it was found that a trace amount of NP2062 can be detected with high sensitivity.

第1のVHH抗体2045及び第2のVHH抗体2063の相補性決定領域は、それぞれ、以下のアミノ酸配列を含む。 The complementarity determining regions of first VHH antibody 2045 and second VHH antibody 2063 each comprise the following amino acid sequences.

第1のVHH抗体2045において、CDR1は、配列番号1に示されるアミノ酸配列を含み、CDR2は、配列番号2に示されるアミノ酸配列を含み、CDR3は、配列番号3に示されるアミノ酸配列を含む。 In the first VHH antibody 2045, CDR1 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:1, CDR2 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:2, and CDR3 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:3.

第2のVHH抗体2063において、CDR1は、配列番号4に示されるアミノ酸配列を含み、CDR2は、配列番号5に示されるアミノ酸配列を含み、CDR3は、配列番号6に示されるアミノ酸配列を含む。 In the second VHH antibody 2063, CDR1 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:4, CDR2 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:5, and CDR3 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:6.

さらに、第1のVHH抗体2045及び第2のVHH抗体2063は、N末端側から順に、下記のアミノ酸配列を含むFR1、FR2、FR3及びFR4の4つのフレーム領域を有する。 Furthermore, the first VHH antibody 2045 and the second VHH antibody 2063 have four frame regions FR1, FR2, FR3 and FR4 containing the following amino acid sequences in order from the N-terminal side.

第1のVHH抗体2045において、FR1は、配列番号7に示されるアミノ酸配列を含み、FR2は、配列番号8に示されるアミノ酸配列を含み、FR3は、配列番号9に示されるアミノ酸配列を含み、FR4は、配列番号10に示されるアミノ酸配列を含む。そのため、例えば、第1のVHH抗体がSAMのリンカー分子に結合された場合、つまり、SAMに固定化された場合、上記のFRのいずれかのFR中のリジン残基のアミノ基がリンカー分子中のカルボキシル基と結合する。また、リジン残基は、CDR中には存在せず、FR中に存在しており、かつ、立体構造的にCDRとは離れた配置となっているため、第1のVHH抗体がSAMに固定化されても、第1のVHH抗体は、抗原捕捉能を維持することができる。 In the first VHH antibody 2045, FR1 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:7, FR2 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:8, FR3 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:9, FR4 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:10. Therefore, for example, when the first VHH antibody is bound to the linker molecule of the SAM, that is, when immobilized on the SAM, the amino group of the lysine residue in any of the above FRs is in the linker molecule. binds to the carboxyl group of In addition, since the lysine residue does not exist in the CDR but exists in the FR and is sterically separated from the CDR, the first VHH antibody is fixed to the SAM. The first VHH antibody can retain its antigen-capturing ability even when modified.

第2のVHH抗体2063において、FR1は、配列番号11に示されるアミノ酸配列を含み、FR2は、配列番号12に示されるアミノ酸配列を含み、FR3は、配列番号13に示されるアミノ酸配列を含み、FR4は、配列番号14に示されるアミノ酸配列を含む。これにより、第2のVHH抗体は、CDRの立体構造(例えば、ループ構造)を安定的に維持することができる。そのため、CDRは、抗原捕捉能を発揮することができる。 In the second VHH antibody 2063, FR1 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 11, FR2 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12, FR3 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 13, FR4 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:14. This allows the second VHH antibody to stably maintain the CDR conformation (eg, loop structure). Therefore, the CDRs can exert antigen-trapping ability.

以上より、第1のVHH抗体2045は、配列番号15に示されるアミノ酸配列を含む抗体である。また、第2のVHH抗体2063は、配列番号16に示されるアミノ酸配列を含む抗体である。 As described above, the first VHH antibody 2045 is an antibody comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:15. Second VHH antibody 2063 is an antibody comprising the amino acid sequence shown in SEQ ID NO:16.

第1のVHH抗体2045をSAM2044のリンカー分子末端に結合させる方法としては、例えばアミンカップリング法がある。アミンカップリング法は、リンカー分子末端のカルボキシル基を活性エステル化し、SAM2044末端の活性エステル化された当該カルボキシル基と、第1のVHH抗体2045中のリジン残基(K)のアミノ基(NH)とを結合させる方法である。第1のVHH抗体2045のアミノ酸配列(配列番号15)に示した通り、第1のVHH抗体2045のリジン残基(K)は抗原結合能を持つCDRにはなくFRに存在しており、かつ立体構造的にCDRとは離れた配置となっている。したがって、第1のVHH抗体2045がSAM2044に結合したときにも、抗原結合能は保たれたまま固定化することが可能である。なお、実施例にて後述するが、第2のVHH抗体2063は第1のVHH抗体2045よりも金属微細構造体2044に固定化されにくい。そのため、検出装置200は、第1のVHH抗体2045を固定化抗体として使用し、第2のVHH抗体2063を標識化抗体として使用することにより、微量のA型インフルエンザウイルスを高感度に検出することができる。 A method for binding the first VHH antibody 2045 to the end of the linker molecule of SAM2044 is, for example, the amine coupling method. In the amine coupling method, the carboxyl group at the end of the linker molecule is active-esterified, and the active-esterified carboxyl group at the end of SAM2044 and the amino group ( NH2 ) are combined. As shown in the amino acid sequence of the first VHH antibody 2045 (SEQ ID NO: 15), the lysine residue (K) of the first VHH antibody 2045 is present in the FR but not in the CDR having antigen-binding ability, and It is arranged sterically apart from the CDR. Therefore, even when the first VHH antibody 2045 binds to SAM2044, it can be immobilized while maintaining its antigen-binding ability. As will be described later in Examples, the second VHH antibody 2063 is more difficult to immobilize on the metal microstructure 2044 than the first VHH antibody 2045 . Therefore, the detection device 200 uses the first VHH antibody 2045 as the immobilized antibody and the second VHH antibody 2063 as the labeled antibody, thereby detecting a minute amount of influenza A virus with high sensitivity. can be done.

第2のVHH抗体2063に蛍光物質2064を標識する方法としては、物理的吸着法、共有結合法、イオン結合法、架橋法などの公知の方法が使用される。 As a method for labeling the second VHH antibody 2063 with the fluorescent substance 2064, a known method such as a physical adsorption method, a covalent bond method, an ionic bond method, a cross-linking method, or the like is used.

[効果等]
以上のように、本実施の形態に係る検出装置200によれば、A型インフルエンザウイルスのNP2062に基づく蛍光を表面プラズモンによって増強して検出する表面増強蛍光法において、固定化抗体及び標識化抗体としてVHH抗体を用いることができる。VHH抗体は、通常のIgG抗体よりも小さく、かつ、断片化されたIgG抗体よりも抗原捕捉能が高い。したがって、検出装置200は、固定化抗体及び標識化抗体としてVHH抗体が用いられることにより、高い抗原捕捉能を有する。また、VHH抗体は、IgG抗体よりも小さいため、固定化抗体としてVHH抗体を用いると、金属微細構造体2041に固定化される固定化抗体の固定化量が向上する。また、標識化抗体としてVHH抗体を用いると、標識化したIgG抗体のような非特異吸着が少なくノイズが小さい。したがって、検出装置200は、微量の抗原(ここでは、A型インフルエンザウイルスのNP2062)を高感度に検出することが可能となる。
[Effects, etc.]
As described above, according to the detection device 200 according to the present embodiment, in the surface-enhanced fluorescence method in which fluorescence based on NP2062 of influenza A virus is enhanced by surface plasmon and detected, the immobilized antibody and the labeled antibody are VHH antibodies can be used. VHH antibodies are smaller than normal IgG antibodies and have a higher antigen-capturing ability than fragmented IgG antibodies. Therefore, the detection device 200 has a high antigen-capturing ability by using VHH antibodies as immobilized antibodies and labeled antibodies. In addition, since the VHH antibody is smaller than the IgG antibody, using the VHH antibody as the immobilized antibody increases the immobilized amount of the immobilized antibody immobilized on the metal microstructure 2041 . Moreover, when a VHH antibody is used as a labeled antibody, nonspecific adsorption like a labeled IgG antibody is less and noise is small. Therefore, the detection device 200 can detect a very small amount of antigen (here, influenza A virus NP2062) with high sensitivity.

このように、本開示の一態様に係る検出装置は、複数種類のA型インフルエンザの亜型を検出することができるため、A型インフルエンザウイルスを高精度に検出することができる。 In this way, the detection device according to one aspect of the present disclosure can detect a plurality of influenza A subtypes, and thus can detect influenza A virus with high accuracy.

(実施の形態2)
次に、実施の形態2について説明する。本実施の形態では、上記実施の形態1とSAMの構成が異なる。以下に、上記実施の形態1と異なる点を中心に、本実施の形態に係る検出装置について説明する。
(Embodiment 2)
Next, Embodiment 2 will be described. This embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the SAM. The detection device according to the present embodiment will be described below, focusing on the differences from the first embodiment.

なお、本実施の形態に係る捕集装置及びコントローラの構成は、実施の形態1に係る捕集装置及びコントローラと実質的に同一である。また、本実施の形態に係る検出装置の構成は、SAMを除いて、実施の形態1に係る検出装置の構成と実質的に同一である。したがって、本実施の形態に係る検出システムについて、実施の形態1と異なるSAMを中心に説明する。 The configuration of the collection device and controller according to the present embodiment is substantially the same as that of the collection device and controller according to the first embodiment. Moreover, the configuration of the detection device according to the present embodiment is substantially the same as that of the detection device according to the first embodiment except for the SAM. Therefore, the detection system according to the present embodiment will be described mainly with respect to the SAM that differs from that of the first embodiment.

[SAMの構成]
図6は、実施の形態2における金属微細構造体2041A上のSAM2044Bを示す図である。図6に示すように、金属微細構造体2041Aの表面には、リンカー分子2046及び非リンカー分子2047を含むSAM2044Bが形成されている。第1のVHH抗体2045は、リンカー分子2046を介して金属微細構造体2041Aに固定される。
[Structure of SAM]
FIG. 6 is a diagram showing SAM 2044B on metal microstructure 2041A according to the second embodiment. As shown in FIG. 6, a SAM 2044B including linker molecules 2046 and non-linker molecules 2047 is formed on the surface of the metal microstructure 2041A. First VHH antibody 2045 is immobilized to metal microstructure 2041A via linker molecule 2046 .

リンカー分子2046は、一方の末端にチオール基20461を、他方の末端にカルボキシル基20464を有する。チオール基20461は、金属微細構造体2041Aの表面と結合する。カルボキシル基20464は、第1のVHH抗体2045と結合する。 Linker molecule 2046 has a thiol group 20461 at one end and a carboxyl group 20464 at the other end. The thiol group 20461 bonds with the surface of the metal microstructure 2041A. Carboxyl group 20464 binds to first VHH antibody 2045 .

さらに、リンカー分子2046は、チオール基20461とカルボキシル基20464との間に、炭素数が10以上のアルキル鎖20462と、エチレングリコール鎖20463とを含む。具体的には、アルキル鎖20462は、チオール基20461及びエチレングリコール鎖20463に接続されており、エチレングリコール鎖20463は、アルキル鎖20462及びカルボキシル基20464に接続されている。 Furthermore, the linker molecule 2046 includes an alkyl chain 20462 having 10 or more carbon atoms and an ethylene glycol chain 20463 between the thiol group 20461 and the carboxyl group 20464 . Specifically, alkyl chain 20462 is connected to thiol group 20461 and ethylene glycol chain 20463 , and ethylene glycol chain 20463 is connected to alkyl chain 20462 and carboxyl group 20464 .

非リンカー分子2047は、一方の末端にチオール基20471を、他方の末端にヒドロキシル基20474を有する。チオール基20471は、金属微細構造体2041Aの表面と結合する。ヒドロキシル基20474は、親水性であるため、第2のVHH抗体2063及び蛍光物質2064の非特異吸着を抑制する。 Non-linker molecule 2047 has a thiol group 20471 at one end and a hydroxyl group 20474 at the other end. The thiol group 20471 bonds with the surface of the metal microstructure 2041A. Since the hydroxyl group 20474 is hydrophilic, it suppresses nonspecific adsorption of the second VHH antibody 2063 and the fluorescent substance 2064 .

さらに、非リンカー分子2047は、チオール基20471とヒドロキシル基20474との間に、炭素数が10以上のアルキル鎖20472と、エチレングリコール鎖20473とを含む。具体的には、アルキル鎖20472は、チオール基20471及びエチレングリコール鎖20473に接続されており、エチレングリコール鎖20473は、アルキル鎖20472及びヒドロキシル基20474に接続されている。 Furthermore, the non-linker molecule 2047 includes an alkyl chain 20472 having 10 or more carbon atoms and an ethylene glycol chain 20473 between the thiol group 20471 and the hydroxyl group 20474 . Specifically, alkyl chain 20472 is connected to thiol group 20471 and ethylene glycol chain 20473 , and ethylene glycol chain 20473 is connected to alkyl chain 20472 and hydroxyl group 20474 .

本実施の形態では、SAM2044Bに含まれるリンカー分子2046は、非リンカー分子2047よりも少ない。 In this embodiment, SAM 2044B contains fewer linker molecules 2046 than non-linker molecules 2047 .

[効果等]
以上のように、本実施の形態に係る検出装置200によれば、金属微細構造体2041Aの表面に、リンカー分子2046及び非リンカー分子2047を含むSAM2044Bが形成される。したがって、第2のVHH抗体2063及び蛍光物質2064がSAM2044Bに付着することを非リンカー分子2047によって抑制しつつ、リンカー分子2046によって第1のVHH抗体2045を固定することができる。つまり、第1のVHH抗体を固定する能力を維持しつつ、非特異吸着を低減することが可能となる。
[Effects, etc.]
As described above, according to detection device 200 according to the present embodiment, SAM 2044B including linker molecules 2046 and non-linker molecules 2047 is formed on the surface of metal microstructure 2041A. Therefore, the first VHH antibody 2045 can be immobilized by the linker molecule 2046 while the non-linker molecule 2047 prevents the second VHH antibody 2063 and the fluorescent substance 2064 from attaching to the SAM 2044B. That is, it is possible to reduce non-specific adsorption while maintaining the ability to immobilize the first VHH antibody.

また、本実施の形態に係る検出装置200によれば、SAM2044Bは、炭素数が10以上のアルキル鎖20462、20472を含むことができる。これにより、緻密なSAM2044Bを実現することができ、第1のVHH抗体2045を固定する能力の向上と非特異吸着の低減との両立を図ることができる。 Moreover, according to the detection device 200 according to the present embodiment, the SAM 2044B can contain alkyl chains 20462 and 20472 having 10 or more carbon atoms. As a result, a dense SAM 2044B can be realized, and both improvement in the ability to immobilize the first VHH antibody 2045 and reduction in non-specific adsorption can be achieved.

例えば、実施の形態1では、炭素数が5程度のアルキル鎖を含むSAM2044が用いられている。アルキル鎖を短くすることで、蛍光物質2064が金属微細構造体2041の表面に近づくため、プラズモン共鳴による蛍光増強効果を向上することができる。一方、本実施の形態では、非特異吸着を減少させるために、実施の形態1よりも炭素数を多くしてアルキル鎖を長くしている。このようにアルキル鎖を長くすることにより、隣り合うアルキル鎖同士の分子間力が増加し、より緻密なSAMを形成することができる。これにより、非特異吸着のサイトとなるSAMの疎水面が強固にSAMに内包され、非特異吸着を低減できる。さらに、緻密なSAMにより固定化抗体が結合するサイトが増加するため、固定化抗体に結合するNP量も増加し、信号強度が増加する。以上より、シグナルが増加し、ノイズが低減するため、NPの検出感度を向上させることが可能となる。 For example, in Embodiment 1, SAM2044 containing an alkyl chain having about 5 carbon atoms is used. By shortening the alkyl chain, the fluorescent substance 2064 is brought closer to the surface of the metal microstructure 2041, so that the effect of enhancing fluorescence by plasmon resonance can be improved. On the other hand, in this embodiment, in order to reduce non-specific adsorption, the number of carbon atoms is increased and the alkyl chain is lengthened as compared with the first embodiment. By lengthening the alkyl chain in this manner, the intermolecular force between adjacent alkyl chains increases, and a denser SAM can be formed. As a result, the hydrophobic surface of the SAM, which is the site of non-specific adsorption, is firmly included in the SAM, and non-specific adsorption can be reduced. Furthermore, since the dense SAM increases the binding sites of the immobilized antibody, the amount of NP that binds to the immobilized antibody also increases, resulting in an increase in signal intensity. As described above, since the signal is increased and the noise is reduced, it is possible to improve the detection sensitivity of NP.

なお、本実施の形態では、アルキル鎖が長くなることにより、蛍光物質と金属微細構造体の表面との間の距離が増加するというデメリットがある。しかしながら、炭素が1つ増加したときのアルキル鎖の長さの増加量は、おおよそ0.15nmである。つまり、炭素が5つ増加しても、アルキル鎖の長さの増加量は約0.75nmであるため、蛍光物質と金属微細構造体の表面との間の距離の増加によるデメリットは相対的に小さい。 In addition, in this embodiment, there is a disadvantage that the distance between the fluorescent substance and the surface of the metal microstructure increases due to the lengthening of the alkyl chain. However, the amount of increase in alkyl chain length when one carbon is increased is approximately 0.15 nm. In other words, even if the number of carbon atoms increases by five, the amount of increase in the length of the alkyl chain is about 0.75 nm. small.

また、本実施の形態に係る検出装置200によれば、SAM2044Bは、エチレングリコール鎖20463、20473を含むことができる。これにより、リンカー分子2046の末端に位置するカルボキシル基20464に可動性を付与することができ、カルボキシル基20464に結合した第1のVHH抗体2045とNPとの結合性を向上することができる。 Moreover, according to the detection device 200 according to the present embodiment, the SAM 2044B can contain the ethylene glycol chains 20463 and 20473 . As a result, the carboxyl group 20464 located at the terminal end of the linker molecule 2046 can be given mobility, and the binding property between the first VHH antibody 2045 bound to the carboxyl group 20464 and NP can be improved.

具体的には、エチレングリコール鎖20463、20473は、リンカー分子2046の末端に位置するカルボキシル基20464と、非リンカー分子2047の末端に位置するヒドロキシル基20474とに可動性を付与する。リンカー分子2046のエチレングリコール鎖20463に接続されたカルボキシル基20464に第1のVHH抗体2045が結合することで、第1のVHH抗体2045とNP2062との結合性が向上する。 Specifically, the ethylene glycol chains 20463, 20473 provide flexibility to the carboxyl group 20464 located at the end of the linker molecule 2046 and the hydroxyl group 20474 located at the end of the non-linker molecule 2047. By binding the first VHH antibody 2045 to the carboxyl group 20464 connected to the ethylene glycol chain 20463 of the linker molecule 2046, the binding property between the first VHH antibody 2045 and NP2062 is improved.

もしエチレングリコール鎖がなければ、SAMに固定された第1のVHH抗体の可動性が低下する。それにより、第1のVHH抗体2045中の、NP2062との結合部位が露出しない可能性が増加し、NP2062と第1のVHH抗体2045とが結合できない可能性も増加する。 Without the ethylene glycol chain, the mobility of the SAM-anchored first VHH antibody is reduced. This increases the possibility that the binding site for NP2062 in the first VHH antibody 2045 will not be exposed, and also increases the possibility that NP2062 and the first VHH antibody 2045 cannot bind.

本実施の形態に係る検出装置200によれば、SAM2044Bにおいてリンカー分子2046は非リンカー分子2047よりも少ない。これにより、非特異吸着を低減しつつ、第1のVHH抗体2045を適度に固定化することができるため、NP2062の検出精度を向上することができる。リンカー分子2046の末端に位置するカルボキシル基20464は、第1のVHH抗体2045と結合する。一方、非リンカー分子2047の末端に位置するヒドロキシル基20474は、親水性であるため第2のVHH抗体2063及び蛍光物質2064の非特異吸着を抑制する。リンカー分子2046と非リンカー分子2047との混合比に関して実験を行った結果、リンカー分子2046に比べ、非リンカー分子2047の割合を多くすることで、非特異吸着を低減しつつ、第1のVHH抗体2045を適度に固定化でき、NP2062の検出精度が向上することが分かった。リンカー分子2046が100%の場合に比べて、シグナルが大きく低下しない理由は、第1のVHH抗体2045は大きさを持つため、密に多くのカルボキシル基20464が存在しても、全てのカルボキシル基20464に第1のVHH抗体2045が固定されることはないためである。 According to detection device 200 according to the present embodiment, linker molecules 2046 are fewer than non-linker molecules 2047 in SAM 2044B. As a result, the first VHH antibody 2045 can be appropriately immobilized while reducing non-specific adsorption, so that the detection accuracy of NP2062 can be improved. Carboxyl group 20464 located at the end of linker molecule 2046 binds first VHH antibody 2045 . On the other hand, the hydroxyl group 20474 located at the end of the non-linker molecule 2047 is hydrophilic and suppresses non-specific adsorption of the second VHH antibody 2063 and the fluorescent substance 2064 . As a result of experiments on the mixing ratio of the linker molecule 2046 and the non-linker molecule 2047, it was found that by increasing the ratio of the non-linker molecule 2047 compared to the linker molecule 2046, the first VHH antibody can be obtained while reducing non-specific adsorption. It was found that 2045 could be appropriately immobilized and the detection accuracy of NP2062 was improved. The reason why the signal does not decrease significantly compared to the case where the linker molecule 2046 is 100% is that the first VHH antibody 2045 has a large size, so even if many carboxyl groups 20464 are densely present, all the carboxyl groups This is because the first VHH antibody 2045 is not fixed to 20464 .

以下、実施例を用いてより具体的に説明するが、これら実施例は、本開示を何ら制限するものではない。 Examples will be described below in more detail, but these examples do not limit the present disclosure in any way.

(実施例1)
A型インフルエンザウイルスのH1N1亜型の核内タンパク質に結合するVHH抗体(すなわち、重鎖抗体の重鎖の可変領域)が、以下の手順に従って調製された。
(Example 1)
A VHH antibody that binds to a nuclear protein of the H1N1 subtype of influenza A virus (ie, the variable region of the heavy chain of the heavy chain antibody) was prepared according to the following procedure.

[アルパカへの免疫及び単核球の取得]
VHH抗体遺伝子ライブラリを作製するため、A型インフルエンザウイルスのH1N1亜型(A/Puerto Rico/8/34/Mount Sinai)由来のリコンビナント核内タンパク質(配列番号17)を抗原として用いてアルパカが免疫された。リコンビナント核内タンパク質は、ヒゲタ醤油株式会社においてブレビバチルス発現システムを用いて作製された。リコンビナント核内タンパク質は、アジュバントを用いてアルパカに投与される前に調整された。
[Immunization to Alpaca and Acquisition of Mononuclear Cells]
To prepare a VHH antibody gene library, alpacas were immunized using a recombinant nuclear protein (SEQ ID NO: 17) derived from the H1N1 subtype of influenza A virus (A/Puerto Rico/8/34/Mount Sinai) as an antigen. rice field. The recombinant nuclear protein was produced at Higeta Shoyu Co., Ltd. using the Brevibacillus expression system. Recombinant nuclear proteins were conditioned with adjuvants prior to administration to alpacas.

具体的には、100μg/mLのリコンビナント核内タンパク質が、アルパカへ投与された。リコンビナント核内タンパク質のアルパカへの投与は、1週間に1回のペースで5週間実施された。最後の投与から1週間後に、アルパカの血液が採取された。 Specifically, 100 μg/mL of recombinant nuclear protein was administered to alpacas. Administration of the recombinant nuclear protein to alpacas was performed once a week for 5 weeks. Alpaca blood was collected one week after the last dose.

次いで、免疫されたアルパカ由来の血液から単核球が得られた。具体的には、免疫されたアルパカから血液を採取し、血液をヘパリンで処理した後、常法に従って、単核球を得た。本実施例では、リンパ球分離チューブ((株)グライナージャパン、商品名:Leucosep)、血球分離溶液(コスモ・バイオ(株)、商品名:Lymphoprep)を使用して、単核球を含有する画分(以下、単核球画分)を得た。なお、ヘパリンで処理された血液の希釈には、リン酸緩衝生理食塩水(以下、PBS)を使用した。得られた単核球の保存には、RNA保存溶液(商品名:RNAlater)を使用した。 Mononuclear cells were then obtained from blood from immunized alpacas. Specifically, blood was collected from the immunized alpaca, treated with heparin, and mononuclear cells were obtained according to a conventional method. In this example, a mononuclear cell-containing fraction was prepared using a lymphocyte separation tube (Greiner Japan Co., Ltd., trade name: Leucosep) and a blood cell separation solution (Cosmo Bio Co., Ltd., trade name: Lymphoprep). A fraction (hereinafter referred to as mononuclear cell fraction) was obtained. Phosphate-buffered saline (hereinafter referred to as PBS) was used to dilute the heparinized blood. An RNA preservation solution (trade name: RNAlater) was used to preserve the obtained mononuclear cells.

[VHH抗体のcDNA遺伝子ライブラリの作製]
得られた単核球からTOTAL RNAを抽出し、常法に従ってcDNA(complementary DNA)を合成した。具体的には、逆転写酵素を用いた逆転写反応によりTotal RNAからcDNAを合成した。次いで、cDNAをベクターに組み込み、VHH抗体のcDNA遺伝子ライブラリを作製した。
[Preparation of VHH antibody cDNA gene library]
Total RNA was extracted from the obtained mononuclear cells, and cDNA (complementary DNA) was synthesized according to a conventional method. Specifically, cDNA was synthesized from total RNA by a reverse transcription reaction using a reverse transcriptase. The cDNA was then incorporated into a vector to create a VHH antibody cDNA gene library.

TOTAL RNAの抽出には、TOTAL RNA抽出試薬(商品名:TRIzol Reagent)を使用した。単核球画分に、1mLのTOTAL RNA抽出試薬を加え、緩やかに混和した後、室温にて5分間静置した。この混合液に、クロロホルム(200μL)を添加し、15秒間、激しく振盪した後、室温で2~3分間静置した。このクロロホルム混合液を、摂氏4度で15分間、12,000xg以下で遠心分離した。 A TOTAL RNA extraction reagent (trade name: TRIzol Reagent) was used for the extraction of TOTAL RNA. 1 mL of TOTAL RNA extraction reagent was added to the mononuclear cell fraction, gently mixed, and allowed to stand at room temperature for 5 minutes. Chloroform (200 μL) was added to this mixture, vigorously shaken for 15 seconds, and allowed to stand at room temperature for 2-3 minutes. The chloroform mixture was centrifuged at 12,000 xg or less for 15 minutes at 4 degrees Celsius.

上清を新しいチューブに回収した。次いで、このチューブに、RNaseフリー水及びクロロホルムを各200μLずつ添加し、さらに500mLのイソプロパノールを添加した。チューブに含まれる液体をボルテックスミキサーで激しく撹拌した後、室温で10分間静置した。次いで、混合された液体を摂氏4度の温度で15分間、12,000xg以下で遠心分離した。上清を除いた後、沈殿物に1mLの75%エタノールを加え、沈殿物を再懸濁してリンスした。この懸濁液を、摂氏4度の温度で5分間、7,500xg以下で遠心分離した。上清を除去した後、残ったエタノールを乾燥させ、TOTAL RNAを得た。得られたTOTAL RNAを、RNaseフリー水に溶解した。 Supernatants were collected in new tubes. 200 μL each of RNase-free water and chloroform were then added to the tube, followed by 500 mL of isopropanol. After vigorously stirring the liquid contained in the tube with a vortex mixer, it was allowed to stand at room temperature for 10 minutes. The mixed liquid was then centrifuged at up to 12,000 xg for 15 minutes at a temperature of 4 degrees Celsius. After removing the supernatant, 1 mL of 75% ethanol was added to the pellet, and the pellet was resuspended and rinsed. The suspension was centrifuged at <7,500 xg for 5 minutes at a temperature of 4 degrees Celsius. After removing the supernatant, the remaining ethanol was dried to obtain TOTAL RNA. The obtained TOTAL RNA was dissolved in RNase-free water.

本実施例では、逆転写酵素を含むキット(タカラバイオ(株)、商品名:PrimeScript II 1st strand cDNA Synthesis Kit)が用いられた。キットに含まれるRandom 6 mer及びOligo dT primerがプライマーとして用いられた。cDNAは、当該キットの標準プロトコルに従って取得された。 In this example, a kit containing a reverse transcriptase (Takara Bio Inc., trade name: PrimeScript II 1st strand cDNA Synthesis Kit) was used. Random 6mer and Oligo dT primer included in the kit were used as primers. cDNA was obtained according to the standard protocol of the kit.

次いで、得られたcDNAを用いてPCRを行い、アルパカ由来のVHH抗体の遺伝子を得た。本実施例では、Taqポリメラーゼは、Ex-taq(タカラバイオ(株))を使用した。 Subsequently, PCR was performed using the obtained cDNA to obtain the VHH antibody gene derived from alpaca. In this example, Ex-taq (Takara Bio Inc.) was used as the Taq polymerase.

まず、PCRの反応液を調製した。反応液は、10x buffer、dNTPs、Primer F、Primer Rを以下の混合割合になるように混合した。
10x buffer 5μL
dNTPs 4μL
Primer F 2μL
Primer R 2μL
Ex-taq 0.25μL
First, a PCR reaction solution was prepared. For the reaction solution, 10x buffer, dNTPs, Primer F, and Primer R were mixed at the following mixing ratio.
5 μL of 10x buffer
4 μL of dNTPs
Primer F 2 μL
Primer R 2 μL
Ex-taq 0.25 μL

この反応液に、cDNA(例えば、cDNA template 1μL)を加え、よく混合した後、以下の条件でPCRを行った。 cDNA (eg, 1 µL of cDNA template) was added to this reaction solution, mixed well, and then PCR was performed under the following conditions.

(1)摂氏95度で2分間加熱
(2)摂氏96度で30秒間、摂氏52度で30秒間、摂氏68度で40秒間を1サイクルとし、30サイクル繰り返す
(3)摂氏68度で4分間加熱した後、摂氏4度で保温
(1) Heat at 95 degrees Celsius for 2 minutes (2) Repeat 30 cycles of 96 degrees Celsius for 30 seconds, 52 degrees Celsius for 30 seconds, and 68 degrees Celsius for 40 seconds (3) 68 degrees Celsius for 4 minutes Keep warm at 4 degrees Celsius after heating

このPCR法においては、primer 1(配列番号18)、primer 2(配列番号19)、primer 3(配列番号20)、primer 4(配列番号21)、primer 5(配列番号22)、及び、primer 6(配列番号23)が使用された。
(参考文献:WANG Dan et. al., “Isolation and Characterization of Recombinant Variable Domain of Heavy Chain Anti-idiotypic Antibodies Specific to Aflatoxin B”, Biomedical and Environmental Sciences, ELSEVIER, 2014年, vol.27, No.2, pp.118-121)
In this PCR method, primer 1 (SEQ ID NO: 18), primer 2 (SEQ ID NO: 19), primer 3 (SEQ ID NO: 20), primer 4 (SEQ ID NO: 21), primer 5 (SEQ ID NO: 22), and primer 6 (SEQ ID NO:23) was used.
(参考文献:WANG Dan et. al., “Isolation and Characterization of Recombinant Variable Domain of Heavy Chain Anti-idiotypic Antibodies Specific to Aflatoxin B ”, Biomedical and Environmental Sciences, ELSEVIER, 2014年, vol.27, No.2 , pp. 118-121)

以下の3回のPCRが実施された。 The following three rounds of PCR were performed.

1回目のPCRには、cDNA、Primer 1、及び、Primer 3からなるプライマーセットAと、cDNA、Primer 1、及び、Primer 4からなるプライマーセットBとの2種類のサンプルを供した。 Two types of samples, a primer set A consisting of cDNA, Primer 1 and Primer 3 and a primer set B consisting of cDNA, Primer 1 and Primer 4, were used for the first PCR.

2回目のPCRには、1回目のPCRでプライマーセットAを用いて増幅された遺伝子、Primer 2、及び、Primer 3からなるプライマーセットCと、1回目のPCRでプライマーセットBを用いて増幅された遺伝子、Primer 2、及び、Primer 4からなるプライマーセットDとの2種類のサンプルを供した。 For the second PCR, the gene amplified using the primer set A in the first PCR, the primer set C consisting of Primer 2 and Primer 3, and the primer set B amplified in the first PCR Two types of samples, a primer set D consisting of a gene, Primer 2, and Primer 4, were provided.

3回目のPCRには、2回目のPCRでプライマーセットCを用いて増幅された遺伝子、Primer 2、及び、Primer 5からなるプライマーセットEと、2回目のPCRでプライマーセットDを用いて増幅された遺伝子、Primer 2、及び、Primer 6からなるプライマーセットFとの2種類のサンプルを供した。 For the third PCR, the gene amplified using the primer set C in the second PCR, the primer set E consisting of Primer 2 and Primer 5, and the primer set D amplified in the second PCR Two types of samples, a primer set F consisting of a gene, Primer 2, and Primer 6, were provided.

このようにして、VHH抗体の遺伝子ライブラリが作製された。言い換えれば、VHH抗体の遺伝子ライブラリは、プライマーセットE及びプライマーセットFを用いて増幅された遺伝子を含んでいた。 Thus, a gene library of VHH antibodies was created. In other words, the VHH antibody gene library contained genes amplified using primer set E and primer set F.

[ファージライブラリの作製]
次いで、VHH抗体の遺伝子ライブラリを制限酵素SfiIで処理することにより、VHH抗体遺伝子断片が得られた。プラスミドpUC119(例えば、タカラバイオ(株)製)を制限酵素SfiIで処理することにより、pUC119プラスミドベクター(配列番号24)(4057bp)が得られた。得られたVHH抗体遺伝子断片を、pUC119プラスミドベクター(配列番号24)にライゲーションした。具体的には、VHH抗体遺伝子断片と、pUC119プラスミドベクター(配列番号24)とを、1:2の割合で混合し、酵素(東洋紡(株)、商品名:Ligation High ver.2)を添加した。この混合液を摂氏16度の温度下で2時間静置した。次いで、ライゲーションされたpUC119プラスミドベクターをコンピテントセルに導入して形質転換を行った。コンピテントセルは、大腸菌(タカラバイオ(株)、商品名:HST02)を用いた。
[Preparation of phage library]
Then, the VHH antibody gene library was treated with the restriction enzyme SfiI to obtain VHH antibody gene fragments. A pUC119 plasmid vector (SEQ ID NO: 24) (4057 bp) was obtained by treating a plasmid pUC119 (manufactured by Takara Bio Inc.) with a restriction enzyme SfiI. The obtained VHH antibody gene fragment was ligated into the pUC119 plasmid vector (SEQ ID NO: 24). Specifically, a VHH antibody gene fragment and a pUC119 plasmid vector (SEQ ID NO: 24) were mixed at a ratio of 1:2, and an enzyme (Toyobo Co., Ltd., trade name: Ligation High ver.2) was added. . This mixed solution was allowed to stand at a temperature of 16 degrees Celsius for 2 hours. Then, the ligated pUC119 plasmid vector was introduced into competent cells for transformation. Escherichia coli (Takara Bio Inc., trade name: HST02) was used as competent cells.

次いで、形質転換された大腸菌(形質転換体)を、100μg/mLのアンピシリンを含有する2YTプレート培地(以下、2YTA培地)上で15時間、培養した。このようにして、VHH抗体の遺伝子ライブラリに含まれるVHH抗体遺伝子断片から得られるタンパク質を提示するファージのライブラリが得られた。 Then, the transformed E. coli (transformant) was cultured on a 2YT plate medium containing 100 μg/mL ampicillin (hereinafter referred to as 2YTA medium) for 15 hours. Thus, a library of phages displaying proteins obtained from VHH antibody gene fragments contained in the VHH antibody gene library was obtained.

[バイオパニング]
A型インフルエンザウイルスの核内タンパク質に特異的に結合するVHH抗体が、ファージライブラリから以下の手順に従って得られた。
[Biopanning]
A VHH antibody that specifically binds to an influenza A virus nuclear protein was obtained from a phage library according to the following procedure.

VHH抗体を発現したファージの中から、抗原に特異的に結合するファージをスクリーニングするため、2回のバイオパンニングを実施した。 Two rounds of biopanning were performed to screen phage that specifically bind to the antigen among the phage that expressed the VHH antibody.

具体的には、VHH抗体遺伝子断片が導入された形質転換体を、吸光度(OD600nm)が1.0になるまで摂氏30度にて100mLの 2YTAG培地(100ug/mLのアンピシリン及び1%グルコースを含有した2YT培地)で培養し、形質転換体を増殖させた。この培養液に、ヘルパーファージ(M13KO7)(Invitrogen社)を感染多重度(MOI:Multiplicity of Infection)がおよそ20となるように加えた後、30分ほど摂氏37度で保温した。次いで、この培養液を4000rpmで10分間遠心分離して、形質転換体を回収した。100mLの2YTAK培地(100ug/mLのアンピシリン及び50ug/mLのカナマイシンを含有した2YT培地)中で、摂氏30度で、213rpmにて遠心分離しながら、形質転換体を一晩培養した。次いで、この培養液を4000rpmの回転数で10分間遠心分離し、上清(20mL)を回収した。上記の一連の操作を2回行い、上清(40mL)を得た。 Specifically, the transformant into which the VHH antibody gene fragment was introduced was placed in 100 mL of 2YTAG medium (containing 100 ug/mL ampicillin and 1% glucose) at 30 degrees Celsius until the absorbance (OD600 nm) reached 1.0. 2YT medium) to grow transformants. Helper phage (M13KO7) (Invitrogen) was added to this culture solution so that the multiplicity of infection (MOI) was about 20, and the culture was incubated at 37 degrees Celsius for about 30 minutes. The culture was then centrifuged at 4000 rpm for 10 minutes to collect transformants. Transformants were cultured overnight in 100 mL 2YTAK medium (2YT medium containing 100 ug/mL ampicillin and 50 ug/mL kanamycin) at 30 degrees Celsius and centrifugation at 213 rpm. This culture was then centrifuged at 4000 rpm for 10 minutes and the supernatant (20 mL) was recovered. The above series of operations were performed twice to obtain a supernatant (40 mL).

得られた上清(40mL)を、NaCl(2.5M)を含有する20% PEG溶液(10mL)に添加し、転倒混和した。次いで、この混合液を、およそ1時間氷上にて冷却した後、4000rpmで10分間遠心分離し、上清を除去した。10%グリセロールを含有するPBSを沈殿物に向けて注入した。最後に、沈殿物は、ほぐしながらPBSに溶解された。このようにして、VHH抗体を提示するファージのライブラリが得られた。 The resulting supernatant (40 mL) was added to 20% PEG solution (10 mL) containing NaCl (2.5 M) and mixed by inversion. The mixture was then chilled on ice for approximately 1 hour before being centrifuged at 4000 rpm for 10 minutes and the supernatant removed. PBS containing 10% glycerol was injected towards the precipitate. Finally, the precipitate was dissolved in PBS while loosening. A library of phage displaying VHH antibodies was thus obtained.

[NPに特異的に結合するVHH抗体のスクリーニング]
(A) 抗原の固定化
NPをPBSと混合し、2μg/mLのNP溶液を調製した。NP溶液(2mL)を、イムノチューブ(ヌンク社製)に注入した後、一晩静置した。これにより、イムノチューブの内部にNPが固定された。次いで、イムノチューブの内部をPBSで3回洗浄した。これにより、イムノチューブの内部に固定されていない余剰のNPを除去した。
[Screening for VHH antibodies that specifically bind to NP]
(A) Antigen Immobilization NP was mixed with PBS to prepare a 2 μg/mL NP solution. The NP solution (2 mL) was injected into an immunotube (manufactured by Nunc) and allowed to stand overnight. This immobilized the NP inside the immunotube. Then, the inside of the immunotube was washed with PBS three times. This removed excess NP that was not immobilized inside the immunotube.

次いで、3%スキムミルク(和光純薬株式会社)を含有するPBSをイムノチューブに満たして室温にて1時間静置した。その後、イムノチューブの内部をPBSで3回洗浄した。これにより、NPが抗原としてイムノチューブの内部にブロッキングされた。 Then, the immunotube was filled with PBS containing 3% skim milk (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and allowed to stand at room temperature for 1 hour. After that, the inside of the immunotube was washed with PBS three times. This blocked NP as an antigen inside the immunotube.

(B)パニング
VHH抗体を提示するファージのライブラリ(濃度:およそ5E+11/mL)を、3%のスキムミルクを含有した3mLのPBSと混合することにより、混合液を調製した。この混合液を、NP抗原が固定化されたイムノチューブに注入した。
(B) Panning A mixture was prepared by mixing a library of phage displaying VHH antibodies (concentration: approximately 5E+11/mL) with 3 mL of PBS containing 3% skimmed milk. This mixture was injected into an immunotube on which NP antigen was immobilized.

イムノチューブを、パラフィルムで蓋をし、ローテーターに設置した。そして、イムノチューブ内の混合液を、ローテーターにより、10分間、転倒撹拌した。その後、イムノチューブを、室温にて1時間静置した。 The immunotube was capped with parafilm and placed on the rotator. Then, the mixed liquid in the immunotube was inverted and stirred for 10 minutes by a rotator. After that, the immunotube was allowed to stand at room temperature for 1 hour.

次いで、イムノチューブの内部を、0.05%のtween20を含有するPBS(以下、PBST)で10回洗浄した。洗浄後、イムノチューブの内部を、PBSTで満たし、10分間静置した。次いで、イムノチューブの内部を、PBSTで10回洗浄した。 Then, the inside of the immunotube was washed ten times with PBS containing 0.05% tween20 (hereinafter referred to as PBST). After washing, the inside of the immunotube was filled with PBST and allowed to stand for 10 minutes. The inside of the immunotube was then washed 10 times with PBST.

NPに結合したVHH抗体を提示するファージを、イムノチューブの内部から溶出させるために、100mMトリメチルアミン溶液(1mL)をイムノチューブに注入した。 A 100 mM trimethylamine solution (1 mL) was injected into the immunotube to elute the phage displaying VHH antibody bound to NP from the inside of the immunotube.

イムノチューブを、パラフィルムで蓋をし、ローテーターに設置した。そして、イムノチューブ内の混合液を、ローテーターにより、10分間転倒撹拌した。次いで、混合液を、1mLの0.5M Tris/HCl(pH6.8)を含有するチューブに移し、混合液を中和した。再度、イムノチューブに100mMトリメチルアミン溶液(1mL)を注入し、NPに結合したVHH抗体を提示するファージを溶出した。以上の操作により、ファージの溶出液が3mL得られた。 The immunotube was capped with parafilm and placed on the rotator. Then, the mixed liquid in the immunotube was turned upside down and stirred for 10 minutes by a rotator. The mixture was then transferred to a tube containing 1 mL of 0.5 M Tris/HCl (pH 6.8) to neutralize the mixture. The immunotube was again injected with 100 mM trimethylamine solution (1 mL) to elute the phage displaying VHH antibody bound to NP. Through the above operation, 3 mL of phage eluate was obtained.

上記溶出液(1mL)と、9mLのコンピテントセル(ここでは、大腸菌HST02)とを混合した後、混合液を摂氏30度で1時間静置した。 After mixing the eluate (1 mL) and 9 mL of competent cells (here, Escherichia coli HST02), the mixture was allowed to stand at 30 degrees Celsius for 1 hour.

次いで、混合液を遠心分離し、沈殿物を採取した。沈殿物を2YTA培地のプレート(40mL/枚)を接種し、摂氏30度にて一晩培養した。このようにして、1回目のパニングが行われた。 The mixture was then centrifuged and the precipitate collected. A plate (40 mL/plate) of 2YTA medium was inoculated with the precipitate and cultured overnight at 30 degrees Celsius. Thus, the first panning was performed.

1回目のパニングの手順と全く同様に、2回目のパニングが行われた。言い換えれば、パニングが繰り返された。このようにして、VHH抗体を提示するモノクローナルファージが精製された。 A second round of panning was performed in exactly the same manner as the first round of panning. In other words, panning was repeated. Monoclonal phage displaying VHH antibodies were thus purified.

2回目のパニングの後、形質転換体のコロニーが爪楊枝でピックアップされた。ピックアップされた1つのコロニーは、96穴平底プレートの1つのウェルに置かれた。これが繰り返された。1つのウェルには、200μLの2YTAG培地が分注されていた。次いで、この96穴平底プレートを摂氏30度で213rpmの回転数で振盪させ、形質転換体を培養した。この96穴平底プレートの各ウェルから、培養液を1ウェルあたり50μLずつ採取し、別の96穴平底プレートに分注された2YTA培地に添加した。2YTA培地は、1ウェルあたり50μLずつ分注されていた。1つのウェルから採取された培養液(50μL)は、2YTA培地が分注された96穴平底プレートの対応するウェルに添加され混合された。次いで、この混合液を、摂氏37度で40分間静置した。なお、2YTA培地は、感染多重度(MOI)が20になるようにヘルパーファージを含有していた。 After the second round of panning, transformant colonies were picked with a toothpick. One colony picked was placed in one well of a 96-well flat bottom plate. This was repeated. 200 μL of 2YTAG medium was dispensed into one well. The 96-well flat-bottomed plate was then shaken at 30 degrees Celsius and 213 rpm to culture the transformants. From each well of this 96-well flat-bottom plate, 50 μL of the culture solution was collected per well and added to 2YTA medium dispensed into another 96-well flat-bottom plate. 50 μL of 2YTA medium was dispensed per well. Culture medium (50 μL) collected from one well was added to the corresponding well of a 96-well flat-bottom plate dispensed with 2YTA medium and mixed. This mixture was then allowed to stand at 37 degrees Celsius for 40 minutes. The 2YTA medium contained helper phages at a multiplicity of infection (MOI) of 20.

混合液を含む96穴平底プレートを遠心分離し、沈殿物を採取した。なお、沈殿物には大腸菌が含まれていた。この沈殿物を、200μLの2YTAK培地と混合し、摂氏30度にて一晩静置培養した。次いで、この培養液を遠心分離し、大腸菌を含む上清を回収した。 A 96-well flat-bottom plate containing the mixture was centrifuged to collect the precipitate. Escherichia coli was contained in the precipitate. This precipitate was mixed with 200 μL of 2YTAK medium and cultured overnight at 30 degrees Celsius. This culture was then centrifuged and the supernatant containing E. coli was recovered.

(C) ELISAによるファージ提示VHH抗体及び抗原の定性評価
96ウェルプレート(Thermo Fisher Scientific社、商品名:MaxiSorp(登録商標))の各ウェルに、2μg/mLの核内タンパク質溶液を抗原として添加した。各ウェルにおけるHAタンパク質溶液の容積は、50μLであった。96ウェルプレートは、4℃で一晩、放置された。このようにして、NP抗原が各ウェルに固定された。
(C) Qualitative evaluation of phage-displayed VHH antibodies and antigens by ELISA To each well of a 96-well plate (Thermo Fisher Scientific, trade name: MaxiSorp (registered trademark)), a 2 μg/mL nuclear protein solution was added as an antigen. . The volume of HA protein solution in each well was 50 μL. The 96-well plate was left overnight at 4°C. Thus, NP antigen was immobilized to each well.

各ウェルは、PBSにより3回、洗浄された。次いで、3%スキムミルクを含有するPBSが各ウェルに注入された(200μL/ウェル)。96ウェルプレートは、室温で1時間、放置された。このようにして、核内タンパク質が各ウェルでブロックされた。その後、各ウェルは、PBSで3回、洗浄された。 Each well was washed 3 times with PBS. PBS containing 3% skimmed milk was then injected into each well (200 μL/well). The 96-well plate was left at room temperature for 1 hour. Thus, nuclear proteins were blocked in each well. Each well was then washed 3 times with PBS.

VHH抗体を提示するモノクローナルファージが、各ウェルに注入された(50μL/ウェル)。次いで、96ウェルプレートは、1時間、静置された。このようにして、ファージの表面に提示されたVHH抗体はNP抗原と反応した。 Monoclonal phage displaying VHH antibodies were injected into each well (50 μL/well). The 96-well plate was then allowed to sit for 1 hour. Thus, VHH antibodies displayed on the surface of phage reacted with NP antigen.

各ウェルは、PBSTで3回洗浄された。次に、抗M13抗体(abcam社、商品名:ab50370、10000倍希釈)が各ウェルに添加された(50μL/ウェル)。次いで、各ウェルはPBSTで3回洗浄された。 Each well was washed 3 times with PBST. Next, an anti-M13 antibody (abcam, trade name: ab50370, 10000-fold dilution) was added to each well (50 μL/well). Each well was then washed 3 times with PBST.

発色剤(Thermo Fisher Scientific社、商品名:1-STEP ULTRA TMB-ELISA)が各ウェルに注入された(50μL/ウェル)。96ウェルプレートは2分間静置され、発色剤を抗体と反応させた。次いで、硫酸水溶液(1規定)が各ウェルに50μLずつ添加され、発色剤と抗体との反応を停止させた。次いで、この反応溶液の波長450nmにおける吸光度が測定された。 A color developer (Thermo Fisher Scientific, trade name: 1-STEP ULTRA TMB-ELISA) was injected into each well (50 μL/well). The 96-well plate was allowed to stand for 2 minutes to allow the color developer to react with the antibodies. Then, 50 μL of an aqueous sulfuric acid solution (1N) was added to each well to stop the reaction between the coloring agent and the antibody. Then, the absorbance of this reaction solution was measured at a wavelength of 450 nm.

良好な吸光度測定の結果を有する複数のウェルが選択された。これらの複数のウェルに含有されるファージに含まれるDNA配列が、グライナー社により解析された。中でも、抗原結合能が高い下記の2種類のVHH抗体(第1のVHH抗体及び第2のVHH抗体)を選出した。 Multiple wells with good absorbance measurements were selected. The DNA sequences contained in the phage contained in these multiple wells were analyzed by Greiner. Among them, the following two types of VHH antibodies (first VHH antibody and second VHH antibody) having high antigen-binding ability were selected.

第1のVHH抗体の遺伝子配列を配列番号25に示す。配列番号25に示される遺伝子配列から合成されるタンパク質は、配列番号15に示す第1のVHH抗体のアミノ酸配列である。また、第2のVHH抗体の遺伝子配列を配列番号26に示す。配列番号26に示される遺伝子配列から合成されるタンパク質は、配列番号16に示す第2のVHH抗体のアミノ酸配列である。 The gene sequence of the first VHH antibody is shown in SEQ ID NO:25. The protein synthesized from the gene sequence shown in SEQ ID NO:25 has the amino acid sequence of the first VHH antibody shown in SEQ ID NO:15. SEQ ID NO: 26 shows the gene sequence of the second VHH antibody. The protein synthesized from the gene sequence shown in SEQ ID NO:26 has the amino acid sequence of the second VHH antibody shown in SEQ ID NO:16.

(実施例2)
実施例1により、A型インフルエンザの核内タンパク質との反応性の高い2種類のVHH抗体(第1のVHH抗体及び第2のVHH抗体)が得られた。続いて、本実施例では、これらの2種類のVHH抗体の抗原結合部位が重ならない、つまり、競合しないかどうかを調べた。
(Example 2)
According to Example 1, two types of VHH antibodies (first VHH antibody and second VHH antibody) highly reactive with influenza A nuclear proteins were obtained. Subsequently, in this example, it was examined whether or not the antigen-binding sites of these two types of VHH antibodies do not overlap, that is, do not compete with each other.

[競合性の評価]
本実施例では、第1のVHH抗体及び第2のVHH抗体の抗原エピトープが重なって競合することがないかを、表面プラズモン共鳴(SPR)評価装置を用いて評価した。
[Evaluation of competitiveness]
In this example, whether the antigenic epitopes of the first VHH antibody and the second VHH antibody overlap and compete with each other was evaluated using a surface plasmon resonance (SPR) evaluation device.

評価装置:Biacore T200(GE ヘルスケア・ジャパン(株))
センサチップ:CM5(GE ヘルスケア・ジャパン(株))
固定化用試薬:N-ヒドロキシコハク酸イミド(NHS)及びエチル(ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(EDC)
固定化バッファ:0.05%(v/v)のtween20を含有するリン酸緩衝生理食塩水(以下、PBST)
ランニングバッファ:PBST
抗原(NP):Influenza A H1N1 (A/Puerto Rico/8/34/Mount Sinai) Nucleoprotein(Catalog Number:11675-V08B、Sino Biological Inc.)
評価サンプル:
(1)2nMのNP-PBST溶液(以下、「NPのみ」)
(2)2nMのNP+0.5μg/mLの第1のVHH抗体-PBST溶液(以下、「NP+VHH1」)
(3)2nMのNP+0.5μg/mLの第2のVHH抗体-PBST溶液(以下、「NP+VHH2」)
Evaluation device: Biacore T200 (GE Healthcare Japan Co., Ltd.)
Sensor chip: CM5 (GE Healthcare Japan Co., Ltd.)
Immobilization reagents: N-hydroxysuccinimide (NHS) and ethyl(dimethylaminopropyl)carbodiimide (EDC)
Immobilization buffer: Phosphate buffered saline containing 0.05% (v/v) tween20 (hereinafter, PBST)
Running buffer: PBST
Antigen (NP): Influenza A H1N1 (A/Puerto Rico/8/34/Mount Sinai) Nucleoprotein (Catalog Number: 11675-V08B, Sino Biological Inc.)
Evaluation sample:
(1) 2 nM NP-PBST solution (hereinafter, “NP only”)
(2) 2 nM NP + 0.5 μg/mL first VHH antibody-PBST solution (hereinafter, “NP + VHH1”)
(3) 2 nM NP + 0.5 μg/mL second VHH antibody-PBST solution (hereinafter, “NP + VHH2”)

第1のVHH抗体のセンサチップCM5への固定化は、N-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)、及び、N-エチル-N’-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC)を用いたアミンカップリング法にて行い、ブロッキングにはエタノールアミンを用いた。第1のVHH抗体は、固定化用緩衝液(10mM CHCOOH-CHCOONa、pH4.5)を用いて50μg/mL程度に希釈し、Biacore T200付属のプロトコルに従い、CM5へ固定した。次いで、第1のVHH抗体が固定化されたCM5に評価サンプル(1)をCM5に流速10μL/minで5分間添加し、CM5に固定化された第1のVHH抗体と反応させた。なお、評価サンプル(2)及び評価サンプル(3)も、それぞれ、評価サンプル(1)と同様の手順でCM5に固定化された第1のVHH抗体と反応させた。 Immobilization of the first VHH antibody to the sensor chip CM5 was carried out using N-hydroxysuccinimide (NHS) and N-ethyl-N'-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride (EDC) using amine cup A ring method was used, and ethanolamine was used for blocking. The first VHH antibody was diluted to about 50 μg/mL with an immobilization buffer (10 mM CH 3 COOH—CH 3 COONa, pH 4.5) and immobilized on CM5 according to the protocol attached to Biacore T200. Next, evaluation sample (1) was added to CM5 on which the first VHH antibody was immobilized at a flow rate of 10 μL/min for 5 minutes to react with the first VHH antibody immobilized on CM5. Evaluation sample (2) and evaluation sample (3) were each reacted with the first VHH antibody immobilized on CM5 in the same procedure as for evaluation sample (1).

上記のBiacoreシステムを用いた競合性評価の一連の流れについて、より詳しく説明する。Biacoreシステムでは、相互作用を観察する物質の一方(ここでは、第1のVHH抗体)をセンサチップの金薄膜上に固定し、センサチップの裏側から金薄膜とガラスの境界面で全反射するように光を照射すると、反射光の一部に反射強度が低下した部分(SPRシグナル)が形成される。相互作用を観察する物質の他方(ここでは、評価サンプル)をセンサチップの表面に流し、第1のVHH抗体と評価サンプルとが結合すると、センサチップ表面に固定化または結合した物質の質量が増加し、センサチップ表面の溶媒の屈折率が変化する。この屈折率の変化により、SPRシグナルの位置がシフトする(逆に結合が解離するとシグナルの位置は戻る)。Biacoreシステムは、上記のシフトする量、すなわちセンサチップ表面での質量変化を縦軸にとり、質量の時間変化を測定データとして表示する(センサーグラム)。センサーグラムからセンサチップ表面に補足したリガンドに対する評価サンプル中のNPの結合量(評価サンプルを相互作用させた前後でのセンサーグラム上でのレスポンスの変化量)が求められる。 A series of steps of competitiveness evaluation using the Biacore system will be described in more detail. In the Biacore system, one of the substances for observing the interaction (here, the first VHH antibody) is immobilized on the gold thin film of the sensor chip, and the interface between the gold thin film and the glass from the back side of the sensor chip causes total reflection. is irradiated with light, a portion (SPR signal) where the reflection intensity is reduced is formed in a part of the reflected light. The other substance (here, the evaluation sample) of the substance whose interaction is to be observed is allowed to flow over the surface of the sensor chip, and when the first VHH antibody and the evaluation sample bind, the mass of the substance immobilized or bound to the sensor chip surface increases. and the refractive index of the solvent on the surface of the sensor chip changes. This change in refractive index shifts the position of the SPR signal (conversely, when the bond dissociates, the signal position returns). The Biacore system plots the shift amount, that is, the change in mass on the surface of the sensor chip on the vertical axis, and displays the change in mass over time as measurement data (sensorgram). From the sensorgram, the amount of binding of the NP in the evaluation sample to the ligand captured on the sensor chip surface (amount of change in response on the sensorgram before and after the evaluation sample interacts) is obtained.

なお、評価サンプル(2)及び評価サンプル(3)は、1つのNPに1つの抗体が結合していると仮定して、反応シグナルからNPの結合量を算出した。結果を図7に示す。図7は、実施例2におけるVHH抗体のNPに対する競合性を評価するための規格化NP結合量を示すグラフである。 For evaluation sample (2) and evaluation sample (3), the amount of NP binding was calculated from the reaction signal on the assumption that one antibody was bound to one NP. The results are shown in FIG. 7 is a graph showing the normalized NP binding amount for evaluating the competitiveness of VHH antibodies for NP in Example 2. FIG.

図7の縦軸は、評価サンプル(1)~(3)のそれぞれを基板に流した場合のNPの結合量を、評価サンプル(1)のNPのみを基板に流した場合のNPの結合量で規格化した値(以下、規格化NP結合量)を示している。 The vertical axis in FIG. 7 indicates the amount of NP binding when each of the evaluation samples (1) to (3) is flowed over the substrate, and the amount of NP binding when only the NP of the evaluation sample (1) is flowed over the substrate. (hereinafter referred to as normalized NP bond amount).

図7に示すように、NPと第1のVHH抗体とを混合した溶液である評価サンプル(2)は、規格化NP結合量がほぼゼロであった。つまり、評価サンプル(2)中のNPは、CM5基板に固定化された固定化抗体と結合しなかった。理由は、以下の通りである。評価サンプル(2)に含まれる抗体は、第1のVHH抗体であり、固定化抗体と同一の抗体である。そのため、評価サンプル(2)に含まれる抗体は、固定化抗体と同じ結合部位でNPと結合する。つまり、評価サンプル(2)に含まれる抗体は、固定化抗体と競合する。したがって、評価サンプル(2)に含まれるNPは、第1のVHH抗体と結合しているため、固定化抗体と結合できず、SPRシグナルに変化がみられなかった。 As shown in FIG. 7, the normalized NP binding amount of the evaluation sample (2), which is a mixed solution of NP and the first VHH antibody, was almost zero. That is, the NPs in the evaluation sample (2) did not bind to the immobilized antibody immobilized on the CM5 substrate. The reason is as follows. The antibody contained in the evaluation sample (2) is the first VHH antibody and is the same antibody as the immobilized antibody. Therefore, the antibody contained in the evaluation sample (2) binds to NP at the same binding site as the immobilized antibody. That is, the antibody contained in the evaluation sample (2) competes with the immobilized antibody. Therefore, the NPs contained in the evaluation sample (2) were bound to the first VHH antibody and could not bind to the immobilized antibody, resulting in no change in the SPR signal.

一方、NPと第2のVHH抗体とを混合した溶液である評価サンプル(3)では、規格化NP結合量は、NPのみの評価サンプル(1)に比べて、約1.1倍であり、評価サンプル(1)と同等の結果であった。上記の結果から、第1のVHH抗体と第2のVHH抗体とは競合しないことが確認できた。 On the other hand, in the evaluation sample (3), which is a mixed solution of NP and the second VHH antibody, the normalized NP binding amount is about 1.1 times that of the evaluation sample (1) containing only NP. The results were equivalent to those of the evaluation sample (1). From the above results, it was confirmed that the first VHH antibody and the second VHH antibody do not compete with each other.

(実施例3)
実施例2により、第1のVHH抗体及び第2のVHH抗体がNPに対して競合しないことを確認できた。続いて、本実施例では、第1のVHH抗体及び第2のVHH抗体それぞれの基板表面への固定化量を評価した。
(Example 3)
Example 2 confirmed that the first VHH antibody and the second VHH antibody do not compete with NP. Subsequently, in this example, the amount of each of the first VHH antibody and the second VHH antibody immobilized on the substrate surface was evaluated.

[固定化量の評価]
本実施例では、第1のVHH抗体及び第2のVHH抗体それぞれを固定化抗体として用いた場合の固定化量を、SPR評価装置を用いて評価した。
[Evaluation of immobilized amount]
In this example, the amount of immobilization when the first VHH antibody and the second VHH antibody were each used as the immobilized antibody was evaluated using an SPR evaluation device.

評価装置:Biacore T200(GE ヘルスケア・ジャパン(株))
センサチップ:C1(GE ヘルスケア・ジャパン(株))
固定化用試薬:N-ヒドロキシコハク酸イミド(NHS)及びエチル(ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(EDC)
固定化バッファ:PBST
ランニングバッファ:PBST
抗体濃度:50μg/mL in PBST
Evaluation device: Biacore T200 (GE Healthcare Japan Co., Ltd.)
Sensor chip: C1 (GE Healthcare Japan Co., Ltd.)
Immobilization reagents: N-hydroxysuccinimide (NHS) and ethyl(dimethylaminopropyl)carbodiimide (EDC)
Immobilization buffer: PBST
Running buffer: PBST
Antibody concentration: 50 µg/mL in PBST

第1のVHH抗体及び第2のVHH抗体はそれぞれ50μg/mLの濃度でアミンカップリング法により10分間反応させてセンサチップC1に固定化した。結果を図8に示す。図8は、実施例3におけるVHH抗体の固定化量を示すグラフである。 Each of the first VHH antibody and the second VHH antibody was immobilized on the sensor chip C1 by reaction at a concentration of 50 μg/mL for 10 minutes by the amine coupling method. The results are shown in FIG. 8 is a graph showing the amount of immobilized VHH antibody in Example 3. FIG.

図8に示すように、センサチップC1に固定化された第1のVHH抗体は、8.7フェムトmol/mmであり、センサチップC1に固定化された第2のVHH抗体は、0.7mol/mmであった。つまり、第1のVHH抗体が第2のVHH抗体よりも固定化量が10倍以上と多かった。これにより、第1のVHH抗体を固定化抗体として用いると良いことが分かった。 As shown in FIG. 8, the first VHH antibody immobilized on the sensor chip C1 was 8.7 femtomol/mm 2 and the second VHH antibody immobilized on the sensor chip C1 was 0.7 femtomol/mm 2 . It was 7 mol/ mm2 . In other words, the immobilized amount of the first VHH antibody was 10 times more than that of the second VHH antibody. From this, it was found that the first VHH antibody should be used as the immobilized antibody.

(実施例4)
実施例3により、第1のVHH抗体及び第2のVHH抗体のうち、第1のVHH抗体を固定化抗体として用いると良いことが分かった。本実施例では、第1のVHH抗体の固定化量とIgGの固定化量とを比較した。
(Example 4)
From Example 3, it was found that, of the first VHH antibody and the second VHH antibody, it is preferable to use the first VHH antibody as the immobilized antibody. In this example, the immobilized amount of the first VHH antibody and the immobilized amount of IgG were compared.

[第1のVHH抗体の固定化量とIgGの固定化量との比較]
本実施例では、Biacore T200を用いて第1のVHH抗体とIgG抗体との固定化量の比較評価を行った。
[Comparison between the immobilized amount of the first VHH antibody and the immobilized amount of IgG]
In this example, Biacore T200 was used to compare and evaluate the immobilized amounts of the first VHH antibody and the IgG antibody.

評価装置:Biacore T200(GE ヘルスケア・ジャパン(株))
センサチップ:SIA Kit Au(GE ヘルスケア・ジャパン(株))
固定化用試薬:N-ヒドロキシコハク酸イミド(NHS)及びエチル(ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(EDC)
固定化バッファ:PBST
ランニングバッファ:PBST
第1のVHH抗体の濃度:10μg/mL in PBST
IgG抗体:Anti-Influenza A Virus Nucleoprotein antibody[B247M](ab66191)(abcam製)
IgG抗体の濃度:100μg/mL in acetate buf.(pH5.5)
Evaluation device: Biacore T200 (GE Healthcare Japan Co., Ltd.)
Sensor chip: SIA Kit Au (GE Healthcare Japan Co., Ltd.)
Immobilization reagents: N-hydroxysuccinimide (NHS) and ethyl(dimethylaminopropyl)carbodiimide (EDC)
Immobilization buffer: PBST
Running buffer: PBST
Concentration of first VHH antibody: 10 μg/mL in PBST
IgG antibody: Anti-Influenza A Virus Nucleoprotein antibody [B247M] (ab66191) (manufactured by abcam)
IgG antibody concentration: 100 μg/mL in acetate buf. (pH 5.5)

まず、センサチップSIA Kit Auに含まれる未修飾金基板を、ヒドロキシEG3ウンデカンチオール及びカルボキシEG6ウンデカンチオールのエタノール溶液に一晩浸漬させて、金基板上にSAMを形成した。SAMが形成された金基板(以下、SAM基板)と、第1のVHH抗体は濃度10μg/mLの第1のVHH抗体PBST溶液とを、アミンカップリング法により30分間反応させて、SAM基板に第1のVHH抗体を固定化した。なお、IgG抗体も、第1のVHH抗体と同様の手順で、SAM基板に固定化された。結果を図9に示す。図9は、実施例4におけるVHH抗体とIgG抗体との固定化量を示すグラフである。 First, an unmodified gold substrate included in the sensor chip SIA Kit Au was immersed overnight in an ethanol solution of hydroxyEG3 undecanethiol and carboxyEG6 undecanethiol to form a SAM on the gold substrate. A gold substrate on which SAM is formed (hereinafter referred to as a SAM substrate) and a first VHH antibody PBST solution having a concentration of 10 μg/mL of the first VHH antibody were reacted for 30 minutes by an amine coupling method to form a SAM substrate. A first VHH antibody was immobilized. The IgG antibody was also immobilized on the SAM substrate by the same procedure as for the first VHH antibody. The results are shown in FIG. 9 is a graph showing the amount of immobilized VHH antibody and IgG antibody in Example 4. FIG.

図9に示すように、SAM基板に固定された第1のVHH抗体は、43.2フェムトmol/mmであり、SAM基板に固定されたIgGは、6.4フェムトmol/mmであった。このように、同等のモル濃度で固定化を行っても、第1のVHH抗体はIgG抗体より体積が小さいため、第1のVHH抗体は、単位面積あたりの固定化量がIgG抗体の6倍以上多かったと考えられる。したがって、固定化抗体としてVHH抗体を用いる方が、IgG抗体を用いる場合よりも多く固定化することができるため、検出感度を高めることができる。 As shown in FIG. 9, the first VHH antibody immobilized on the SAM substrate was 43.2 femtomol/mm 2 and the IgG immobilized on the SAM substrate was 6.4 femtomol/mm 2 . rice field. Thus, even if immobilization is performed at an equivalent molar concentration, the volume of the first VHH antibody is smaller than that of the IgG antibody. It is possible that there were more. Therefore, using a VHH antibody as an immobilized antibody can immobilize a larger amount than when using an IgG antibody, so detection sensitivity can be enhanced.

(実施例5)
本実施例では、第1のVHH抗体を固定化抗体として金属微細構造体の表面に固定化させ、第2のVHH抗体を標識化抗体として用い、サンドイッチAssayを行った。
(Example 5)
In this example, the first VHH antibody was immobilized on the surface of the metal microstructure as the immobilized antibody, and the second VHH antibody was used as the labeled antibody to perform a sandwich assay.

[金属微細構造体の作製]
本実施例では、金属微細構造体の樹脂基板として、複数のピラーを有するナノ構造体がナノインプリントにより形成された樹脂基板を用いた。複数のピラーのそれぞれは、高さが200nm、直径が230nm、ピッチが460nmであった。そして、スパッタリングにより、樹脂基板に金(Au)をピラーの頂部からの厚みが400nmとなるように成膜することで、金属微細構造体を作製した。
[Fabrication of metal microstructure]
In this example, a resin substrate on which a nanostructure having a plurality of pillars was formed by nanoimprinting was used as the resin substrate for the metal microstructure. Each of the pillars had a height of 200 nm, a diameter of 230 nm, and a pitch of 460 nm. Then, a gold (Au) film was formed on the resin substrate by sputtering so that the thickness from the top of the pillar was 400 nm, thereby producing a metal microstructure.

[SAMの形成及び固定化抗体の固定化]
金属微細構造体が形成された基板を、40℃のインキュベータ内でSAM溶液に一晩浸漬することにより、金属微細構造体上にSAMを形成した。なお、SAM溶液は、以下の手順で調製した。ヒドロキシEG3ウンデカンチオールとカルボキシEG6ウンデカンチオールとをそれぞれ1mMになるようにエタノールで希釈し、混合した。得られた混合材料を、エタノールで5倍希釈することで、SAM溶液を調製した。
[SAM formation and immobilization of immobilized antibody]
SAM was formed on the metal microstructure by immersing the substrate on which the metal microstructure was formed in the SAM solution in an incubator at 40° C. overnight. In addition, the SAM solution was prepared by the following procedures. Hydroxy EG3 undecanethiol and carboxy EG6 undecanethiol were each diluted with ethanol to 1 mM and mixed. A SAM solution was prepared by diluting the obtained mixed material 5-fold with ethanol.

その後、アミンカップリング法により、SAMのカルボキシル基(COOH)末端と第1のVHH抗体のアミノ基(NH2)とを、EDC/NHS反応によりペプチド結合させ、第1のVHH抗体をSAMに固定化した。第1のVHH抗体を固定化した後、牛血清アルブミンを主成分として含むブロッキング溶液(以下、AD溶液)を用いて、ブロッキング処理を行った。 Then, by the amine coupling method, the carboxyl group (COOH) terminal of the SAM and the amino group (NH2) of the first VHH antibody are peptide-bonded by EDC/NHS reaction, and the first VHH antibody is immobilized on the SAM. did. After immobilizing the first VHH antibody, blocking treatment was performed using a blocking solution containing bovine serum albumin as a main component (hereinafter referred to as AD solution).

[NPの検出]
金属微細構造体に固定化された第1のVHH抗体に、抗原であるA型インフルエンザウイルスの核内タンパク質(NP)を結合させ、さらに蛍光物質である有機蛍光色素(発光波長800nm)で標識化した第2のVHH抗体をNPと結合させることでサンドイッチAssayを行った。なお、本実施例では、NPと、蛍光物質で標識化された第2のVHH抗体とを順次添加して抗原抗体反応を行わせるため、逐次反応のサンドイッチAssay(以下、逐次反応)と呼ぶ。
[Detection of NP]
The first VHH antibody immobilized on the metal microstructure is bound to the nuclear protein (NP) of influenza A virus, which is an antigen, and further labeled with an organic fluorescent dye (emission wavelength: 800 nm), which is a fluorescent substance. A sandwich Assay was performed by binding the second VHH antibody prepared by the method to NP. In this example, NP and the second VHH antibody labeled with a fluorescent substance are sequentially added to cause an antigen-antibody reaction, and therefore, this is referred to as a sequential sandwich assay (hereinafter, sequential reaction).

逐次反応のサンドイッチAssayを行ったサンプルに、785nmの波長を有するレーザ光を照射することで有機蛍光色素を励起し、その有機蛍光色素が発する、800nmの波長を有する蛍光の強度を測定した。 A sample subjected to a sandwich assay of sequential reactions was irradiated with laser light having a wavelength of 785 nm to excite the organic fluorescent dye, and the intensity of fluorescence having a wavelength of 800 nm emitted by the organic fluorescent dye was measured.

抗原には、以下の4種類のA型インフルエンザウイルスの核内タンパク質(NP)を用いた。 As antigens, the following four types of influenza A virus nuclear proteins (NP) were used.

(1)Influenza A H1N1 (A/Puerto Rico/8/34/Mount Sinai) Nucleoprotein(Catalog Number:11675-V08B、Sino Biological Inc.)
(2)Influenza A H1N1 (A/California/07/2009) Nucleoprotein(Catalog Number:40205-V08B、Sino Biological Inc.)
(3)Influenza A H3N2 (A/Switzerland/9715293/2013) Nucleoprotein(Catalog Number:40499-V08B、Sino Biological Inc.)
(4)Influenza A H7N9 (A/Shanghai/2/2013) Nucleoprotein(Catalog Number:40111-V08B、Sino Biological Inc.)
(1) Influenza A H1N1 (A/Puerto Rico/8/34/Mount Sinai) Nucleoprotein (Catalog Number: 11675-V08B, Sino Biological Inc.)
(2) Influenza A H1N1 (A/California/07/2009) Nucleoprotein (Catalog Number: 40205-V08B, Sino Biological Inc.)
(3) Influenza A H3N2 (A/Switzerland/9715293/2013) Nucleoprotein (Catalog Number: 40499-V08B, Sino Biological Inc.)
(4) Influenza A H7N9 (A/Shanghai/2/2013) Nucleoprotein (Catalog Number: 40111-V08B, Sino Biological Inc.)

NP溶液は、溶媒にAD溶液を用いて、0M(溶媒のみ)、1pM、10pM、100pM、1000pMの濃度に調製された。 NP solutions were prepared at concentrations of 0 M (solvent only), 1 pM, 10 pM, 100 pM, and 1000 pM using the AD solution as a solvent.

以下、上記(1)~(4)の抗原を用いて、それぞれ、逐次反応のサンドイッチAssayを行った結果について図10~図13を参照して説明する。 The results of sequential sandwich assays performed using the antigens (1) to (4) above will be described below with reference to FIGS. 10 to 13. FIG.

図10は、上記(1)のInfluenza A H1N1 (A/Puerto Rico/8/34/Mount Sinai) Nucleoproteinを抗原として用いて逐次反応のサンドイッチAssayを行った場合の表面増強蛍光(SEF:Surface enhanced fluorescence)の検出結果を示すグラフである。図10に示すように、上記(1)の抗原について、検出されたSEFは、NP濃度が1pM以上の濃度範囲において、NPなし(図中の「抗原なし」)の場合の検出シグナルと、1pM以上の各NP濃度における検出シグナルとに有意な差が確認された。また、検出されるSEFのシグナルがNP濃度に依存して増加することが確認された。 FIG. 10 shows the surface enhanced fluorescence (SEF) when a sequential sandwich assay was performed using the Influenza A H1N1 (A/Puerto Rico/8/34/Mount Sinai) Nucleoprotein in (1) above as an antigen. ) is a graph showing the detection results. As shown in FIG. 10, the detected SEF for the antigen (1) above is the detection signal in the case of no NP (“no antigen” in the figure) in the concentration range of NP concentration of 1 pM or more, A significant difference was confirmed from the detection signal at each of the above NP concentrations. It was also confirmed that the detected SEF signal increased depending on the NP concentration.

図11は、上記(2)のInfluenza A H1N1 (A/California/07/2009) Nucleoproteinを抗原として用いて逐次反応のサンドイッチAssayを行った場合のSEFの検出結果を示すグラフである。図11に示すように、上記(2)の抗原について、検出されたSEFは、NP濃度が10pM以上の濃度範囲において、NPなし(図中の「抗原なし」)の場合の検出シグナルと、10pM以上の各NP濃度における検出シグナルとに有意な差が確認された。また、検出されるSEFのシグナルがNP濃度に依存して増加することが確認された。 FIG. 11 is a graph showing the results of detection of SEF when a sequential sandwich assay was performed using the Influenza A H1N1 (A/California/07/2009) Nucleoprotein of (2) above as an antigen. As shown in FIG. 11, for the antigen (2) above, the detected SEF is the detection signal in the case of no NP (“no antigen” in the figure) in the concentration range of NP concentration of 10 pM or more, and A significant difference was confirmed from the detection signal at each of the above NP concentrations. It was also confirmed that the detected SEF signal increased depending on the NP concentration.

図12は、上記(3)のInfluenza A H3N2 (A/Switzerland/9715293/2013) Nucleoproteinを抗原として用いて逐次反応のサンドイッチAssayを行った場合のSEFの検出結果を示すグラフである。図12に示すように、上記(3)の抗原について、検出されたSEFは、NP濃度が1pM以上の濃度範囲において、NPなし(図中の「抗原なし」)の場合の検出シグナルと、1pM以上の各NP濃度における検出シグナルとに有意な差が確認された。また、検出されるSEFのシグナルがNP濃度に依存して増加することが確認された。 FIG. 12 is a graph showing the results of detection of SEF when a sequential sandwich assay was performed using Influenza A H3N2 (A/Switzerland/9715293/2013) Nucleoprotein in (3) above as an antigen. As shown in FIG. 12, for the antigen (3) above, the detected SEF is the detection signal in the case of no NP (“no antigen” in the figure) in the concentration range of NP concentration of 1 pM or more, A significant difference was confirmed from the detection signal at each of the above NP concentrations. It was also confirmed that the detected SEF signal increased depending on the NP concentration.

図13は、上記(4)のInfluenza A H7N9 (A/Shanghai/2/2013) Nucleoproteinを抗原として用いて逐次反応のサンドイッチAssayを行った場合のSEFの検出結果を示すグラフである。図13に示すように、上記(4)の抗原について、検出されたSEFは、NP濃度が1pM以上の濃度範囲において、NPなし(図中の「抗原なし」)の場合の検出シグナルと、1pM以上の各NP濃度における検出シグナルとに有意な差が確認された。また、検出されるSEFシグナルがNP濃度に依存して増加することが確認された。 FIG. 13 is a graph showing the results of SEF detection when a sequential sandwich assay was performed using the Influenza A H7N9 (A/Shanghai/2/2013) Nucleoprotein in (4) above as an antigen. As shown in FIG. 13, for the antigen (4) above, the detected SEF is the detection signal in the case of no NP (“no antigen” in the figure) and 1 pM in the concentration range of NP concentration of 1 pM or more A significant difference was confirmed from the detection signal at each of the above NP concentrations. It was also confirmed that the detected SEF signal increased depending on the NP concentration.

(実施例6)
本実施例では、金属微細構造体の作製、並びに、SAMの形成及び固定化抗体の固定化については、実施例5と同様にして行った。
(Example 6)
In this example, the metal microstructure was prepared, the SAM was formed, and the immobilized antibody was immobilized in the same manner as in Example 5.

本実施例では、実施例5と異なり、NPと、蛍光物質で標識化された第2のVHH抗体(以下、標識化抗体)とを予め混合して、標識化抗体が結合したNPと、金属微細構造体に固定化された第1のVHH抗体とを結合させる。なお、本実施例では、NPと標識化抗体とを事前に混合して添加して、第1のVHH抗体と抗原抗体反応を行わせるため、事前混合反応のサンドイッチAssayと呼ぶ。 In this example, unlike Example 5, NPs and a second VHH antibody labeled with a fluorescent substance (hereinafter, labeled antibody) were mixed in advance, and the NPs bound with the labeled antibody and the metal It binds with the first VHH antibody immobilized on the microstructure. In this example, the NP and the labeled antibody are mixed in advance and then added to allow the antigen-antibody reaction with the first VHH antibody, so this is called a premixed reaction sandwich assay.

本実施例では、抗原には、上記(1)のA型インフルエンザウイルスの核内タンパク質であるInfluenza A H1N1 (A/Puerto Rico/8/34/Mount Sinai) Nucleoprotein(実施例5参照)を用いた。 In this example, the antigen used was Influenza A H1N1 (A/Puerto Rico/8/34/Mount Sinai) Nucleoprotein (see Example 5), which is the nuclear protein of influenza A virus described in (1) above. .

NP溶液は、溶媒にAD溶液を用いて、0M(溶媒のみ)、2pM、20pM、200pM、2000pMの濃度に調製され、標識化抗体溶液は、溶媒にAD溶液を用いて1ug/mLに調整され、同量のNP溶液と標識化抗体溶液を混合した。 The NP solution was adjusted to concentrations of 0 M (solvent only), 2 pM, 20 pM, 200 pM, and 2000 pM using the AD solution as the solvent, and the labeled antibody solution was adjusted to 1 ug/mL using the AD solution as the solvent. , the same amount of NP solution and labeled antibody solution were mixed.

図14は、上記(1)のInfluenza A H1N1 (A/Puerto Rico/8/34/Mount Sinai) Nucleoproteinを抗原として用いて事前混合反応のサンドイッチAssayを行った場合のSEFの検出結果を示す図である。図14に示すように、上記(1)の抗原について、検出されたSEFは、NP濃度が1pM以上の濃度範囲において、NPなし(図中の「抗原なし」)の場合の検出シグナルと、1pM以上の各NP濃度における検出シグナルとに有意な差が確認された。また、検出されるSEFのシグナルは、NP濃度に依存して増加することが確認された。 FIG. 14 is a diagram showing the detection results of SEF when a premixed reaction sandwich assay was performed using Influenza A H1N1 (A/Puerto Rico/8/34/Mount Sinai) Nucleoprotein in (1) above as an antigen. be. As shown in FIG. 14, for the antigen (1) above, the detected SEF is the detection signal in the case of no NP (“no antigen” in the figure) in the concentration range of NP concentration of 1 pM or more, A significant difference was confirmed from the detection signal at each of the above NP concentrations. It was also confirmed that the detected SEF signal increased depending on the NP concentration.

図10に示す逐次反応のサンドイッチAssayを行った場合のSEFの検出結果と比較して、図14においても、図10と同等の検出結果が得られた。したがって、サンドイッチAssayにおいて、固定化抗体、NP、及び、標識化抗体のサンドイッチ構造を形成するための反応が逐次反応及び事前混合反応のどちらで行われても、本開示の一態様に係る検出装置は、NPを同等の精度で検出できることが確認できた。 In comparison with the SEF detection results when the sequential sandwich assay shown in FIG. 10 was performed, the same detection results as in FIG. 10 were obtained in FIG. 14 as well. Therefore, in the sandwich assay, the reaction for forming the sandwich structure of the immobilized antibody, the NP, and the labeled antibody is either a sequential reaction or a premixed reaction, the detection device according to one aspect of the present disclosure. was able to detect NP with the same accuracy.

(比較例1)
比較例1では、第1のVHH抗体及び第2のVHH抗体の代わりに、それぞれ以下に示すIgG抗体を固定化抗体及び標識化抗体として用い、実施例6と同様にして、逐次反応のサンドイッチAssayを行った。固定化抗体は、実施例6の固定化抗体の10倍量の濃度に調製して使用した。抗原には、上記(1)のA型インフルエンザウイルスの核内タンパク質であるA/Puerto Rico/8/34/Mount Sinai(H1N1)Nucleoproteinを用いた。NPは、溶媒に酢酸バッファ(pH5.5)を用いて、0M(溶媒のみ)、1pM、10pM、100pM、1000pMの濃度に調製された。
(Comparative example 1)
In Comparative Example 1, instead of the first VHH antibody and the second VHH antibody, the IgG antibodies shown below were used as the immobilized antibody and the labeled antibody, respectively. did The immobilized antibody was prepared to have a concentration ten times that of the immobilized antibody in Example 6 and used. As the antigen, A/Puerto Rico/8/34/Mount Sinai (H1N1) Nucleoprotein, which is the intranuclear protein of the influenza A virus described in (1) above, was used. NPs were prepared at concentrations of 0 M (solvent only), 1 pM, 10 pM, 100 pM and 1000 pM using acetate buffer (pH 5.5) as the solvent.

固定化抗体:Anti-Influenza A Virus Nucleoprotein antibody[B247M](ab66191)(abcam製)
標識化抗体:Anti-Influenza A Virus Nucleoprotein antibody[F8](ab8261)(abcam製)を蛍光物質で標識化
Immobilized antibody: Anti-Influenza A Virus Nucleoprotein antibody [B247M] (ab66191) (manufactured by abcam)
Labeled antibody: Anti-Influenza A Virus Nucleoprotein antibody [F8] (ab8261) (manufactured by abcam) labeled with a fluorescent substance

図15は、固定化抗体及び標識化抗体にIgG抗体を使用して逐次反応のサンドイッチAssayを行った場合のSEFの検出結果(n=5の平均値)を示すグラフである。図15に示すように、NPなし(図中の「抗原なし」)の場合の検出シグナルが非常に高く、標識化抗体の非特異吸着によるノイズが大きかった。そのため、固定化抗体及び標識化抗体としてIgG抗体を用いると、検出感度が大きく低下することが分かった。 FIG. 15 is a graph showing the results of SEF detection (average of n=5) when a sequential sandwich assay was performed using IgG antibodies as the immobilized antibody and the labeled antibody. As shown in FIG. 15, the detection signal without NP (“no antigen” in the figure) was very high, and the noise due to non-specific adsorption of the labeled antibody was large. Therefore, it was found that the use of IgG antibodies as the immobilized antibody and the labeled antibody greatly reduced the detection sensitivity.

(まとめ)
以上により、本開示の一態様に係る検出装置は、固定化抗体として第1のVHH抗体を使用し、標識化抗体として第2のVHH抗体を使用することにより、金属微細構造体への固定化抗体の固定化量が向上し、標識化抗体の抗原捕捉能が高まることが確認できた。また、本開示の一態様に係る検出装置は、固定化抗体及び標識化抗体としてVHH抗体を用いるため、標識化抗体の非特異吸着によるノイズが非常に少なく、検出感度が高いことも確認できた。また、サンドイッチAssayに関して、NPと標識化抗体とをこの順に金属微細構造体上に添加しても、NPと標識化抗体とを予め混合して金属微細構造体上に添加しても、同等の検出感度が得られることが確認できた。
(summary)
As described above, the detection device according to one aspect of the present disclosure uses the first VHH antibody as the immobilized antibody and the second VHH antibody as the labeled antibody, thereby immobilizing the metal microstructure. It was confirmed that the immobilized amount of the antibody was improved and the ability of the labeled antibody to capture the antigen was enhanced. In addition, since the detection device according to one aspect of the present disclosure uses the VHH antibody as the immobilized antibody and the labeled antibody, it was confirmed that the noise due to non-specific adsorption of the labeled antibody is very small and the detection sensitivity is high. . In addition, regarding the sandwich assay, even if the NPs and the labeled antibody are added onto the metal microstructure in this order, or the NPs and the labeled antibody are mixed in advance and added onto the metal microstructure, the results are equivalent. It was confirmed that detection sensitivity was obtained.

したがって、上記実施例により、本開示に係る検出装置は、微量のA型インフルエンザウイルスを高感度に検出することができることが確認できた。 Therefore, according to the above examples, it was confirmed that the detection device according to the present disclosure can detect a very small amount of influenza A virus with high sensitivity.

以上、本開示に係る検出装置について、実施の形態及び実施例に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態及び実施例に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態及び実施例に施したものや、実施の形態及び実施例における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本開示の範囲に含まれる。 Although the detection device according to the present disclosure has been described above based on the embodiments and examples, the present disclosure is not limited to these embodiments and examples. As long as it does not deviate from the gist of the present disclosure, various modifications that a person skilled in the art can think of are applied to the embodiments and examples, and other forms constructed by combining some components in the embodiments and examples , are included in the scope of this disclosure.

本開示に係る検出装置は、部屋に滞在している人へのウイルスの感染リスクを低減するために、部屋の空気中の浮遊するウイルス濃度を高感度に検出する検出システム等に利用することができる。 The detection device according to the present disclosure can be used in a detection system or the like that detects the concentration of airborne viruses in the air of a room with high sensitivity in order to reduce the risk of virus infection to people staying in the room. can.

10 検出システム
100 捕集装置
102 吸引器
104 捕集液タンク
106、114 ポンプ
108 サイクロン
110 空気吸入口
112 洗浄液タンク
120 廃液タンク
122 液体流路
200 検出装置
202 センサデバイス
204 センサセル
204a 流路
204b 検出領域
206 導入部
208 光源
210 ビームスプリッタ
212 レンズ
214 検出部
300 コントローラ
2041、2041A 金属微細構造体
2042 樹脂基板
2042a ピラー
2043 金属膜
2043a 突起部
2044、2044B SAM
2045 第1のVHH抗体
2046 リンカー分子
2047 非リンカー分子
2061 サンプル液体
2062 A型インフルエンザウイルスのNP(NP)
2063 第2のVHH抗体
2064 蛍光物質
20461、20471 チオール基
20462、20472 アルキル鎖
20463、20473 エチレングリコール鎖
20464 カルボキシル基
20474 ヒドロキシル基
10 detection system 100 collection device 102 aspirator 104 collection liquid tank 106, 114 pump 108 cyclone 110 air inlet 112 cleaning liquid tank 120 waste liquid tank 122 liquid flow path 200 detection apparatus 202 sensor device 204 sensor cell 204a flow path 204b detection area 206 Introduction Part 208 Light Source 210 Beam Splitter 212 Lens 214 Detection Part 300 Controller 2041, 2041A Metal Microstructure 2042 Resin Substrate 2042a Pillar 2043 Metal Film 2043a Protrusion 2044, 2044B SAM
2045 first VHH antibody 2046 linker molecule 2047 non-linker molecule 2061 sample liquid 2062 influenza A virus NP (NP)
2063 second VHH antibody 2064 fluorescent substance 20461, 20471 thiol group 20462, 20472 alkyl chain 20463, 20473 ethylene glycol chain 20464 carboxyl group 20474 hydroxyl group

Claims (7)

A型インフルエンザウイルスの核内タンパク質に特異的に結合する性質を有する第1のVHH抗体が固定され、励起光が照射されることによって表面プラズモンを生じさせる金属微細構造体と、
前記A型インフルエンザウイルスの核内タンパク質と特異的に結合する性質を有し、蛍光物質で標識された第2のVHH抗体と、前記A型インフルエンザウイルスの核内タンパク質を含み得る試料とを、前記金属微細構造体に導入する導入部と、
前記第2のVHH抗体及び前記試料が導入された前記金属微細構造体に、前記励起光を照射する光照射部と、
前記励起光の照射により前記蛍光物質から生じる蛍光に基づき、前記A型インフルエンザウイルスの核内タンパク質を検出する検出部と、
を備え、
前記第1のVHH抗体は、N末端からC末端へFR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4の順に配列される構造ドメインを有し、
FRは、フレームワーク領域を示し、CDRは、相補性決定領域を示し、
前記第1のVHH抗体において、
前記CDR1は、配列番号1に示されるアミノ酸配列を含み、
前記CDR2は、配列番号2に示されるアミノ酸配列を含み、
前記CDR3は、配列番号3に示されるアミノ酸配列を含み、
前記第2のVHH抗体は、N末端からC末端へFR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4の順に配列される構造ドメインを有し、
前記第2のVHH抗体において、
前記CDR1は、配列番号4に示されるアミノ酸配列を含み、
前記CDR2は、配列番号5に示されるアミノ酸配列を含み、
前記CDR3は、配列番号6に示されるアミノ酸配列を含む、
検出装置。
a metal microstructure on which a first VHH antibody having a property of specifically binding to an intranuclear protein of influenza A virus is immobilized and which generates surface plasmons when irradiated with excitation light;
a second VHH antibody that has the property of specifically binding to the influenza A virus nuclear protein and is labeled with a fluorescent substance, and a sample that may contain the influenza A virus nuclear protein; an introduction part to be introduced into the metal microstructure;
a light irradiation unit that irradiates the excitation light onto the metal microstructure into which the second VHH antibody and the sample have been introduced;
a detection unit that detects the intranuclear protein of the influenza A virus based on the fluorescence generated from the fluorescent substance by irradiation with the excitation light;
with
said first VHH antibody has structural domains arranged in the order FR1, CDR1, FR2, CDR2, FR3, CDR3, FR4 from N-terminus to C-terminus;
FR indicates a framework region, CDR indicates a complementarity determining region,
In the first VHH antibody,
The CDR1 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1,
the CDR2 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2,
said CDR3 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3,
said second VHH antibody has structural domains arranged in the order FR1, CDR1, FR2, CDR2, FR3, CDR3, FR4 from N-terminus to C-terminus;
In the second VHH antibody,
the CDR1 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4,
the CDR2 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 5,
said CDR3 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6;
detection device.
前記A型インフルエンザウイルスは、A型インフルエンザウイルスの亜型である、H1N1型、H3N2型、及び、H7N9型の少なくとも1種類である、
請求項1に記載の検出装置。
The influenza A virus is at least one of H1N1, H3N2, and H7N9, which are subtypes of influenza A virus ;
A detection device according to claim 1 .
前記第1のVHH抗体において、
前記FR1は、配列番号7に示されるアミノ酸配列を含み、
前記FR2は、配列番号8に示されるアミノ酸配列を含み、
前記FR3は、配列番号9に示されるアミノ酸配列を含み、
前記FR4は、配列番号10に示されるアミノ酸配列を含む、
請求項1または2に記載の検出装置。
In the first VHH antibody,
The FR1 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 7,
The FR2 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8,
The FR3 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 9,
said FR4 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 10;
3. A detection device according to claim 1 or 2.
前記第2のVHH抗体において、
前記FR1は、配列番号11に示されるアミノ酸配列を含み、
前記FR2は、配列番号12に示されるアミノ酸配列を含み、
前記FR3は、配列番号13に示されるアミノ酸配列を含み、
前記FR4は、配列番号14に示されるアミノ酸配列を含む、
請求項1~3のいずれか一項に記載の検出装置。
In the second VHH antibody,
The FR1 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 11,
The FR2 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 12,
The FR3 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 13,
said FR4 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 14;
The detection device according to any one of claims 1-3.
前記金属微細構造体の表面には、リンカー分子及び非リンカー分子を含む自己組織化単分子膜が形成されており、
前記第1のVHH抗体は、前記リンカー分子を介して前記金属微細構造体に固定されている、
請求項1~4のいずれか一項に記載の検出装置。
A self-assembled monolayer containing linker molecules and non-linker molecules is formed on the surface of the metal microstructure,
wherein the first VHH antibody is immobilized on the metal microstructure via the linker molecule;
A detection device according to any one of claims 1 to 4.
前記リンカー分子は、一方の末端にチオール基を、他方の末端にカルボキシル基を有し、かつ、炭素数が10以上のアルキル鎖と、エチレングリコール鎖とを含み、
前記非リンカー分子は、一方の末端にチオール基を、他方の末端にヒドロキシル基を有し、炭素数が10以上のアルキル鎖と、エチレングリコール鎖とを含む、
請求項5に記載の検出装置。
The linker molecule has a thiol group at one end and a carboxyl group at the other end, and includes an alkyl chain having 10 or more carbon atoms and an ethylene glycol chain,
The non-linker molecule has a thiol group at one end and a hydroxyl group at the other end, and includes an alkyl chain having 10 or more carbon atoms and an ethylene glycol chain,
6. A detection device according to claim 5.
A型インフルエンザウイルスの核内タンパク質に特異的に結合する性質を有し、基板表面に固定された第1のVHH抗体と、 a first VHH antibody that has the property of specifically binding to an intranuclear protein of influenza A virus and is immobilized on a substrate surface;
前記A型インフルエンザウイルスの核内タンパク質と特異的に結合する性質を有し、蛍光物質で標識された第2のVHH抗体とを用いたA型インフルエンザウイルスの検出方法であって、 A method for detecting influenza A virus using a second VHH antibody that has the property of specifically binding to the intranuclear protein of influenza A virus and is labeled with a fluorescent substance,
前記第1のVHH抗体は、N末端からC末端へFR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4の順に配列される構造ドメインを有し、 said first VHH antibody has structural domains arranged in the order FR1, CDR1, FR2, CDR2, FR3, CDR3, FR4 from N-terminus to C-terminus;
FRは、フレームワーク領域を示し、CDRは、相補性決定領域を示し、 FR indicates a framework region, CDR indicates a complementarity determining region,
前記第1のVHH抗体において、 In the first VHH antibody,
前記CDR1は、配列番号1に示されるアミノ酸配列を含み、 The CDR1 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1,
前記CDR2は、配列番号2に示されるアミノ酸配列を含み、 the CDR2 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2,
前記CDR3は、配列番号3に示されるアミノ酸配列を含み、 said CDR3 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3,
前記第2のVHH抗体は、N末端からC末端へFR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4の順に配列される構造ドメインを有し、 said second VHH antibody has structural domains arranged in the order FR1, CDR1, FR2, CDR2, FR3, CDR3, FR4 from N-terminus to C-terminus;
前記第2のVHH抗体において、 In the second VHH antibody,
前記CDR1は、配列番号4に示されるアミノ酸配列を含み、 the CDR1 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4,
前記CDR2は、配列番号5に示されるアミノ酸配列を含み、 the CDR2 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 5,
前記CDR3は、配列番号6に示されるアミノ酸配列を含む、 said CDR3 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6;
A型インフルエンザウイルスの検出方法。 A method for detecting influenza A virus.
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