JP7241619B2 - 標的物質検出方法、標的物質検出キット、標的物質検出システム - Google Patents
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Description
核酸アプタマーの固定化方法については、被検出物と特異的に結合する核酸アプタマーの末端にNH2やビオチン、ジゴキシゲニン等の修飾を施し、ニトロセルロースメンブレンへの固定化や検出用物質と結合させている(非特許文献1)。核酸アプタマーの固相化担体への直接的な結合にはUV照射法を、間接的な結合にはビオチン修飾アプタマーであればストレプトアビジン、ジゴキシゲニン修飾アプタマーであれば抗ジゴキシゲニン抗体を固相化担体に固定化し、核酸アプタマーを固相化担体に固定化している。タンパク質を使用しない固相化担体への間接的な核酸アプタマーの結合には、核酸アプタマーに相補的な配列を持つ一本鎖DNAもしくは一本鎖RNAを固相化担体に結合し、相補結合によって核酸アプタマーが固相化担体に結合する方法もある(特許文献3)。
イムノクロマトグラフィーの検出対象の一つとしてインフルエンザウイルスが挙げられ、インフルエンザウイルスの亜型や薬剤耐性株を識別するためには、核タンパク質以外に、ヘマグルチニン(HA)やノイラミニダーゼ、RNAポリメラーゼなどを標的とする抗体や核酸アプタマーなどの捕捉用物質が必要となるが、これらのウイルスタンパク質は変異しやすく、感度を維持するためには捕捉用物質の変更が必須である。またインフルエンザウイルスに限らず、変異を伴うウイルスや細菌、真菌等も同様である。
アプタマーをイムノクロマトグラフィーに適用する場合、あるいは、新たな標的物質や変異した標的物質に対して得られたアプタマーをイムノクロマトグラフィーに適用する場合、従来の方法によれば、1種類のアプタマーに対して固定側(支持体側)用と検出側(レポーター側)用の2種類のアプタマープローブを設計する必要がある。
また、標的に結合した2種類のアプタマープローブのうち、一方が固定側(支持体側)用、他方が検出側(レポーター側)用に限定されると、支持体やレポーターへの結合反応効率(標的物質の捕捉効率)が低下することが考えられる。
よって、本開示は、その他の一態様において、間接的に、固定側(支持体側)にも検出側(レポーター側)にも結合可能なアプタマープローブを用いるイムノクロマトグラフィー検出法を提供する(第二の形態)。
結合部分が固定化された検出領域を備えるイムノクロマトグラフィー試験片と、
結合部分が固定化されたレポーター物質と、
検出領域の結合部分及びレポーター物質の結合部分の両方に結合可能な結合パートナー部分と標的物質に結合可能なアプタマー部分とを備えるアプタマープローブとを含む、イムノクロマトグラフィー法による標的物質の検出システムに関する。以下、この方法を「本開示に係る第二の検出システム」ともいう。
結合部分が固定化された検出領域を備えるイムノクロマトグラフィー試験片と、
結合部分が固定化されたレポーター物質と、
検出領域の結合部分及びレポーター物質の結合部分の両方に結合可能な結合パートナー部分と標的物質に結合可能なアプタマー部分とを備えるアプタマープローブとを含む、
本開示に係る第二の検出方法を行うためのキットに関する。以下、この方法を「本開示に係る第二の検出キット」ともいう。
これにより、第一の結合部分と第二の結合部分を予め規定しておくことで、多数の捕捉用候補物質があっても、捕捉用候補物質を固定化するための条件検討を行うことなく、多数の捕捉用候補物質をそのまま活用したアッセイが可能となり、検討用試料量の削減につながり、さらに検討時間の大幅な短縮につながる。特に、SELEX法などの捕捉用物質の選定段階において、多数の捕捉用物質をスクリーニングする場合、本開示を用いることにより、大幅な期間の短縮とコストの削減ができる効果がある。
また、捕捉用物質を支持体やレポーター物質に固定化する処理を施さないため、固定化処理による捕捉用物質へのダメージが最小限に抑えることができ、標的物質への認識機能を保ったままのアッセイが可能となる。
さらに、固定側の第一の結合部分を介して捕捉用物質を固定することにより、捕捉用物質の配向性を保つことができる。
本開示に係る第一の形態は、捕捉用物質を用いた標的物質検出方法において、捕捉用物質が支持体あるいはレポーターに直接的に結合される場合、標的物質が変更となった際に、捕捉用物質のみではなく、固定化されている支持体及びレポーター物質ごと、捕捉用物質を設計し直す必要があり、コストや手間がかかる等という課題に関して、標的物質の変更に合わせて新たな捕捉用物質を用いる場合でも、捕捉用物質を支持体及びレポーター物質に固定するための結合様式(結合部分や結合パートナー部分)を予め規定しておくことで、捕捉用物質を支持体及びレポーター物質に固定する検討を行う必要がなく、新たな捕捉用物質をそのまま活用できる解決方法を見出したことに基づく。
本開示に係る第一の検出方法は、試料中の標的物質を検出する方法であって、
前記試料と、
第一の結合部分を備えた支持体と、
前記標的物質を検出するための標識物質及び第二の結合部分を備えたレポーター物質と、
前記第一の結合部分と結合可能な第一の結合パートナー部分を備える、前記標的物質に結合可能な第一の捕捉用物質と、
前記第二の結合部分に結合可能な第二の結合パートナー部分を備える、前記標的物質に結合可能な第二の捕捉用物質と、
を反応させる反応工程と、
前記標識物質からのシグナルを検出する検出工程を含む方法である。
本開示において、「第一の捕捉用物質」は、標的物質認識部位を介して標的物質のみを結合する機能を有する標的物質認識部位と、支持体に固定化された第一の結合部分に結合可能な第一の結合パートナー部分とを備える。
ここで捕捉用物質とは、標的物質認識部位を介して標的物質を捕捉する機能を有する物質であり、標的物質により捕捉される物質ではない。
標的物質認識部分は、抗体、低分子抗体、ペプチド、アプタマーなどが挙げられ、標的物質に対応するものを取得することができるまでの時間の観点からアプタマーであることが好ましい。
第一の結合パートナー部分は、第一の捕捉用物質が予め備える部分でも良く、化学修飾等により付加された部分であっても良い。例えば、抗体が予め備えるFc部分や糖鎖を第一の結合パートナー部分とすることもできる。
アプタマーとしては、核酸アプタマーでもよくペプチドアプタマーでもよい。核酸アプタマーは、核酸であればよく、核酸としては、RNA、DNA、及びこれらの修飾物又はアナログが挙げられ、RNAであることが好ましい。
第一の捕捉用物質は、標的物質認識部分と第一の結合パートナー部分とが直接結合していてもよく、リンカーを介して結合していてもよい。また、第一の捕捉用物質は、支持体に固定された第一の結合部分に予め結合されていてもよい。
本開示において、「第二の捕捉用物質」は、標的物質認識部位を介して標的物質のみを結合する機能を有する標的物質認識部位と、レポーター物質が備える第二の結合部分に結合可能な第二の結合パートナー部分とを備える。
ここで捕捉用物質とは、標的物質認識部位を介して標的物質を捕捉する機能を有する物質であり、標的物質により捕捉される物質ではない。
第二の結合パートナー部分は、第二の捕捉用物質が予め備える部分でも良く、化学修飾等により付加された部分であっても良い。例えば、抗体が予め備えるFc部分や糖鎖を第一の結合パートナー部分とすることもできる。
標的物質認識部分は、抗体、低分子抗体、ペプチド、アプタマーなどが挙げられ、アプタマーであることが好ましい。
アプタマーとしては、核酸アプタマーでもよくペプチドアプタマーでもよいが、核酸アプタマーであることが好ましい。核酸アプタマーは、核酸であればよく、核酸としては、RNA、DNA、及びこれらの修飾物又はアナログが挙げられ、RNAであることが好ましい。
第二の捕捉用物質は、標的物質認識部分と第二の結合パートナー部分とが直接結合していてもよく、リンカーを介して結合していてもよい。また、第二の捕捉用物質は、レポーター物質に固定された第二の結合部分に予め結合されていてもよい。
上記結合は、間接的な結合であり、本開示における間接的な結合とは、水素結合、イオン結合、疎水性相互作用などの非共有結合性の相互作用による結合のことをいう。一方で、直接的な結合とは、共有結合のことをいう。
一又複数の実施形態において、標的物質認識部分が核酸アプタマーの場合、結合パートナー部分も核酸とすることが挙げられ、その場合、結合部分も前記核酸の相補的核酸となることが挙げられる。捕捉用物質が核酸アプタマープローブの場合、一又は複数の実施形態において、結合パートナー部分と結合部分の組み合わせとしては、ポリAとポリdT、ポリUとポリdAなどが挙げられる。この場合、SELEX法によって核酸アプタマーを取得する際、結合パートナー部分となる配列とランダム配列を有する核酸プールを設計しておくことで、取得された核酸アプタマーをそのまま本開示の検出方法に適用することができ、捕捉用候補物質を選定するために必要な条件検討を削減することができるため、特に好ましい。
本開示における反応工程は、支持体上で、第一の捕捉用物質、標的物質、第二の捕捉用物質、レポーター物質の各要素を反応させ、各要素が非共有結合性の相互作用による結合を形成し、各要素から構成される複合体を形成する工程である。このとき、複合体中での各要素の順序は特に限定されず、例えば、「支持体-第一の捕捉用物質-標的物質-第二の捕捉用物質-レポーター物質」複合体あるいは、「支持体-第二の捕捉用物質-標的物質-第一の捕捉用物質-レポーター物質」複合体が形成される。
本開示における検出工程は、支持体上に形成され、固定された上記複合体中の標的物質からのシグナルを検出する工程である。例えば、標的物質からのシグナルとしては蛍光などが挙げられ、蛍光イムノクロマトリーダーなどを用いて検出することができるが、特に限定されない。
本態様においては、前記第一の結合パートナー部分が前記第二の結合部分と結合可能であり、かつ、前記第二の結合パートナー部分が前記第一の結合部分と結合可能であるため、前記第一の結合パートナー部分と前記第二の結合パートナー部分を同一とすることができ、また、前記第一の結合部分と前記第二の結合部分を同一とすることができる。
本開示における「支持体-第一の捕捉用物質-標的物質-第二の捕捉用物質-レポーター物質」複合体は、
支持体が、支持体が備える「第一の捕捉用物質と結合可能な第一の結合部分」を介して、第一の捕捉用物質が備える「結合部分と結合可能な第一の結合パートナー部分」と結合し、
第一の捕捉用物質が、第一の捕捉用物質が備える標的物質認識部分により標的物質を捕捉し、
標的物質が、第二の捕捉用物質が備える標的物質認識部分により捕捉され、
第二の捕捉用物質が、第二の捕捉用物質が備える「結合部分と結合可能な第二の結合パートナー部分」を介して、レポーター物質が備える「第二の捕捉用物質と結合可能な第二の結合部分」と結合することで、形成される。
「支持体-第一の捕捉用物質-標的物質-第二の捕捉用物質-レポーター物質」複合体を形成するにあたり、「支持体-第一の捕捉用物質」結合、「第一の捕捉用物質-標的物質」結合、「標的物質-第二の捕捉用物質」結合、「第二の捕捉用物質-レポーター物質」結合、が形成されるが、これらの結合はどの順序で形成されてもよく、また、これらの結合が同時に形成されてもよい。「支持体-第二の捕捉用物質-標的物質-第一の捕捉用物質-レポーター物質」複合体が形成される場合も同様である。
支持体としては、一又は複数の実施形態において、ニトロセルロース、ナイロン又はポリアミド、紙、ガラス繊維などの膜(メンブレン)があげられ、具体的には、ラテラルフロータイプのイムノクロマトグラフィーストリップ(試験片)の固定化用メンブレン(反応メンブレンとも呼ばれる)が挙げられる。
また、本開示に係る支持体は、第一の結合部分を備えており、第一の結合部分は、化学的な共有結合、UV照射による物理的エネルギーによる共有結合などの固定化方法により固定される。
レポーター物質としては、イムノクロマトグラフィーで使用されるレポーター物質(検出剤)が使用でき、一又は複数の実施形態において、酵素、フェリチン、蛍光・吸光シリカ粒子、蛍光・吸光ラテックス粒子、半導体微粒子、金コロイド粒子などが挙げられる。これらと結合部分プローブの固定化は適宜行うことができる。
レポーター物質からシグナルを得る方法はレポーター物質に応じて適宜選択できる。蛍光や発光や発色を伴うものは、目視、適したリーダー装置、又は撮像装置を用いてシグナルを検出又は記録し、必要に応じて分析できる。
標的物質としては、一又は複数の実施形態において、標的物質、抗体、DNA、RNA、糖、糖鎖、リガンド、受容体、ペプチド、タンパク質、化学物質、病原体又はその一部等が挙げられる。標的物質を含む試料としては、血清、血液、血漿、唾液、尿、涙、鼻腔液及び他の体液、培養細胞の培養液、残存農薬検査を目的とした食物由来のサンプル、水質検査を目的とした水系のサンプルあるいは、これらの希釈物が挙げられるが、特に限定されない。
また、本開示は、その他の一態様において、試料中の標的物質を検出する上記方法を行うための標的物質検出システムに関する。本開示に係る第一の検出システムは、一又は複数の実施形態において、第一の結合部分を備えた支持体と、前記標的物質を検出するための標識物質及び第二の結合部分を備えたレポーター物質と、前記第一の結合部分と結合可能な第一の結合パートナー部分を備える前記標的物質に結合可能な第一の捕捉用物質と、前記第二の結合部分に結合可能な第二の結合パートナー部分を備える前記標的物質に結合可能な第二の捕捉用物質とを含む。
本開示に係る第一の検出システムは、本開示に係る第一の検出方法に使用できる。
本開示に係る第二の形態は、第一の形態における捕捉用物質の結合パートナー部分が、支持体の結合部分にも、レポーターの結合部分にも結合可能な場合であって、かつ、検出法がイムノクロマトグラフィー検出法であり、かつ、標的物質認識部分がアプタマーである場合の実施形態である。
本開示に係る第二の形態は、アプタマーを用いたイムノクロマトグラフィー検出法において、固定側(支持体側)用のアプタマーと検出側(レポーター側)用アプタマーといったように、アプタマーの結合方向が固定側(支持体側)用又は検出側(レポーター側)用に限定されることについて以下の問題を見出したことに基づく。
1.アプタマー設計上の問題
(1)アプタマーによっては、抗体のように、検出側(レポーター側)、固定側(支持体側)、どちらに適しているかが異なる可能性がある。
(2)従来のイムノクロマトグラフィー検出法に従うと、アプタマーを取得する段階で、固定側(支持体側)用及び検出側(レポーター側)用の2種類のアプタマーを用意する必要があり、手間やコストがかかる。
例えば、SELEXのような方法で核酸アプタマーを取得する場合、一度のSELEXにより複数種のアプタマー(非検出物を捕捉する領域の配列が異なるが、同一の相補配列を有する)が取得できるが、固定側(支持体側)用及び検出側(レポーター側)用の2種類の結合配列を有したアプタマーが必要とされる場合、異なる2種類のアプタマー候補配列のどちらか一方に、もう一方と異なる結合配列を付加する工程が必要となる。
2.反応効率上の問題
レポーター物質に結合するアプタマーと支持体に結合するアプタマーのそれぞれが結合できる箇所が限定されるため、「アプタマー-標的物質-アプタマー」複合体がレポーター物質及び支持体に結合する反応効率が低下する。
本開示に係る第二の形態において、「アプタマープローブ」は、標的物質に結合するアプタマーとして機能するアプタマー部分(標的物質認識部分)と、支持体に固定化された結合部分及びレポーター物質に固定化された結合部分の両方に結合可能な結合パートナー部分とを備える。
アプタマープローブは、アプタマー部分と結合パートナー部分とが直接結合していてもよく、リンカーを介して結合していてもよい。
結合パートナー部分が結合可能であれば、支持体に固定化された結合部分とレポーター物質に固定化された結合部分とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。
結合パートナー部分は、アプタマーに結合されたタグ部分とみなすこともできる。
一又複数の実施形態において、アプタマー部分が核酸の場合、結合パートナー部分も核酸とすることが挙げられ、その場合、結合部分も前記核酸の相補的核酸となることが挙げられる。核酸アプタマープローブの場合、一又は複数の実施形態において、結合パートナー部分と結合部分の組み合わせとしては、ポリAとポリdT、ポリUとポリdAなどが挙げられる。
支持体又はレポーター物質が結合部分を有していない場合、結合部分プローブで結合部分を固定化することができる。一又は複数の実施形態において、結合部分プローブは、結合部分と、支持体又はレポーター物質への結合又は架橋反応が可能な官能基を備える。その他の一又は複数の実施形態において、結合部分プローブは、結合部分と官能基との間にリンカーを有してもよい。
なお、本開示において、支持体自体が、本来、結合部分を有している場合も、当該結合部分は、「支持体に固定化された結合部分」に含まれる。同様に、レポーター物質自体が、本来、結合部分を有している場合も、当該結合部分は、「レポーター物質に固定化された結合部分」に含まれる。
前記官能基としては、一又は複数の実施形態において、アミノ基、カルボキシル基、NHSエステル基、イミドエステル基、マレイミド基、ハロ酢酸、ピリジルジスルフィド基、スルフヒドリル基、アルデヒド基、ヒドラジド基、アルコキシアミン基などが挙げられる。
レポーター物質がラテックス粒子を含む場合であって、結合部分がDNAである場合、前記官能基としてはアミノ基が挙げられる。ラテックス粒子表面のカルボキシル基をカルボジイミド等で活性化してカルボキシル-アミン架橋を形成できる。
ただし、結合部分プローブの支持体又はレポーター物質への結合及び架橋方法はこれらに限定されず適宜架橋方法を選択し、該架橋方法に応じて官能基を選択できる。
支持体としては、展開液が展開でき、かつ、結合部分プローブが固定化できる膜が挙げられる。一又は複数の実施形態において、ニトロセルロース、ナイロン又はポリアミド、紙、ガラス繊維などの膜(メンブレン)があげられ、具体的には、ラテラルフロータイプのイムノクロマトグラフィーストリップ(試験片)の固定化用メンブレン(反応メンブレンとも呼ばれる)が挙げられる。一又は複数の実施形態において、支持体としては、ニトロセルロースメンブレンが挙げられる。
レポーター物質としては、イムノクロマトグラフィーで使用されるレポーター物質(検出剤)が使用でき、一又は複数の実施形態において、酵素、フェリチン、蛍光・吸光シリカ粒子、蛍光・吸光ラテックス粒子、半導体微粒子、金コロイド粒子などが挙げられる。これらと結合部分プローブの固定化は適宜行うことができる。
レポーター物質からシグナルを得る方法はレポーター物質に応じて適宜選択できる。蛍光や発光や発色を伴うものは、目視、適したリーダー装置、又は撮像装置を用いてシグナルを検出又は記録し、必要に応じて分析できる。
標的物質としては、一又は複数の実施形態において、抗原、抗体、DNA、RNA、糖、糖鎖、リガンド、受容体、ペプチド、タンパク質、化学物質、病原体又はその一部等が挙げられる。標的物質を含む試料としては、血清、血液、血漿、唾液、尿、涙、鼻腔液及び他の体液、培養細胞の培養液、残存農薬検査を目的とした食物由来のサンプル、水質検査を目的とした水系のサンプルあるいは、これらの希釈物が挙げられるが、特に限定されない。
本開示に係る第二の検出方法は、一態様において、上述した本開示に係るアプタマープローブを用いるイムノクロマトグラフィー法による検出方法であって、支持体上に「支持体-アプタマープローブ-標的物質-アプタマープローブ-レポーター物質」で表される結合状態で、前記標的物質及び前記レポーター物質を捕捉することを含む。
言い換えると、本開示に係る第二の検出方法は、一態様において、上述した本開示に係るアプタマープローブを用いるイムノクロマトグラフィー法による検出方法であって、支持体上に「支持体-アプタマープローブ-標的物質-アプタマープローブ-レポーター物質」複合体を形成することを含む。
イムノクロマトグラフィー試験片の検出領域(結合部分が固定化された支持体部分)において展開液が流れたのちに「支持体-アプタマープローブ-標的物質-アプタマープローブ-レポーター物質」複合体が形成され、前記レポーター物質からシグナルが検出されれば、試料中の標的物質が検出されたことになる。
したがって、本開示に係る第二の検出方法は、一態様において、さらに、レポーター物質からのシグナルを検出することを含む方法である。
本開示に係る第二の検出方法の一又は複数の実施形態として、2種類以上のアプタマープローブを用いる実施形態が挙げられる。
この実施形態を図1の概略図を用いて説明する。本実施形態は、異なる2種類のアプタマープローブ4及び7を用いる方法である。アプタマープローブ4,7のアプタマー部分は異なり、それぞれが標的部分6の異なる部分に結合可能である。また、アプタマープローブ4,7は、共通の結合パートナー部分5を有している。レポーター物質1には結合プローブ2を介して結合部分3が固定化されている。支持体11にも結合プローブ10を介して結合部分3が固定化されている。アプタマープローブ4及び7は、どちらも、結合パートナー部分5と結合部分3の結合によって、レポーター物質1にも支持体11にも結合可能である。
「アプタマープローブ4-標的物質6-アプタマープローブ7」複合体に着目すれば、支持体11に対して2カ所の結合パートナー部分5が結合可能であり、アプタマープローブ4と7で結合パートナー部分5が異なっている場合よりも支持体へ捕捉される効率が高くなると考えることができる。
本開示に係る第二の検出方法の一又は複数の実施形態として、1種類のアプタマープローブを用いる実施形態が挙げられる。
この実施形態を図2の概略図を用いて説明する。本実施形態は、標的物質が同一アプタマーを複数個結合できる場合(例えば、2以上の多量体を形成する場合)であって、1種類のアプタマープローブ4及び7を用いる方法である。アプタマープローブ4及び7は、アプタマー部分も結合パートナー部分5も同一である。アプタマープローブ4及び7は、どちらも、結合パートナー部分5と結合部分3の結合によって、レポーター物質1にも支持体11にも結合可能である。
「アプタマープローブ4-標的物質6-アプタマープローブ7」複合体に着目すれば、実施形態1と同様に、支持体11に対して2カ所の結合パートナー部分5が結合可能であり、アプタマープローブ4と7で結合パートナー部分5が異なっている場合よりも支持体へ捕捉される効率が高くなると考えることができる。
本開示に係る第二の検出方法の一又は複数の実施形態として、試料とアプタマープローブとレポーター物質とを含む展開液をイムノクロマトグラフィー試験片の検出領域(結合部分が固定化された支持体部分)に展開する実施形態が挙げられる。
本実施形態において、アプタマープローブは、2種類以上のアプタマープローブを用いる実施形態(実施形態1)でもよく、1種類のアプタマープローブを用いる実施形態(実施形態2)でもよい。
本実施形態であれば、1種類の展開液を用いて本開示に係る第二の検出方法を行うことができる。
本開示に係る第二の検出方法の一又は複数の実施形態として、最初に試料とアプタマープローブとを含む展開液(レポーター物質を含まない展開液)をイムノクロマトグラフィー試験片の検出領域(結合部分が固定化された支持体部分)に展開し、その後、レポーター物質を含む展開液を前記検出領域に展開する実施形態が挙げられる。
本実施形態において、アプタマープローブは、2種類以上のアプタマープローブを用いる実施形態(実施形態1)でもよく、1種類のアプタマープローブを用いる実施形態(実施形態2)でもよい。
本実施形態であれば、「アプタマープローブ-標的物質-アプタマープローブ」複合体をレポーター物質よりも前に検出領域(結合部分が固定化された支持体部分)に接触させることができる。それにより、例えば、検出領域への捕捉効率を向上できることが考えられる。
本開示は、その他の態様において、標的物質のイムノクロマトグラフィー法検出システムに関する。本開示に係る第二の検出システムは、結合部分が固定化された検出領域を備えるイムノクロマトグラフィー試験片と、結合部分が固定化されたレポーター物質と、本開示に係るアプタマープローブとを含む。
本開示に係る第二の検出システムは、本開示に係る第二の検出方法を行うことができる。
本開示に係る第二の検出システムは、レポーター物質及びアプタマープローブは、イムノクロマトグラフィー試験片とは別に、共に又は別個に展開液の形態であってもよい。
また、レポーター物質及びアプタマープローブは、乾燥状態でイムノクロマトグラフィー試験片上に配置されていてもよい。
また、レポーター物質及びアプタマープローブは、イムノクロマトグラフィー試験片上に、共に又は別個に展開液の形態で配置されてもよい。
本開示は、その他の態様において、本開示に係る第二の検出方法を行うためのキットに関する。本開示に係る第二の検出キットは、結合部分が固定化された検出領域を備えるイムノクロマトグラフィー試験片と、結合部分が固定化されたレポーター物質と、本開示に係るアプタマープローブとを含む。
本開示に係る第二の検出キットは、レポーター物質及びアプタマープローブは、イムノクロマトグラフィー試験片とは別に、共に又は別個に展開液の形態であってもよい。
また、レポーター物質及びアプタマープローブは、乾燥状態でイムノクロマトグラフィー試験片上に配置されていてもよい。
また、レポーター物質及びアプタマープローブは、イムノクロマトクロマトグラフィー試験片上に、共に又は別個に展開液の形態で配置されてもよい。
〔1〕 試料中の標的物質を検出する方法であって、
前記試料と、
第一の結合部分を備えた支持体と、
前記標的物質を検出するための標識物質及び第二の結合部分を備えたレポーター物質と、
前記第一の結合部分と結合可能な第一の結合パートナー部分を備える、前記標的物質に結合可能な第一の捕捉用物質と、
前記第二の結合部分に結合可能な第二の結合パートナー部分を備える、前記標的物質に結合可能な第二の捕捉用物質と、
を反応させる反応工程と、
前記標識物質からのシグナルを検出する検出工程を含む、方法。
〔2〕 前記第一の結合パートナー部分が前記第二の結合部分と結合可能であり、
前記第二の結合パートナー部分が前記第一の結合部分と結合可能であり、
前記反応工程が、「支持体-第一の捕捉用物質-標的物質-第二の捕捉用物質-レポーター物質」複合体あるいは、「支持体-第二の捕捉用物質-標的物質-第一の捕捉用物質-レポーター物質」複合体を形成し、
前記検出工程が、前記複合体中の前記標識物質からのシグナルを検出する、〔1〕に記載の方法。
〔3〕 前記第一の捕捉用物質、又は、前記第二の捕捉用物質が、アプタマープローブである、〔1〕又は〔2〕に記載の方法。
〔4〕 前記アプタマープローブが、核酸アプタマーである、〔1〕から〔3〕のいずれかに記載の方法。
〔5〕 前記第一又は第二の結合パートナー部分と、前記第一又は第二の結合部分との結合全てが非共有結合性の相互作用による結合である、〔1〕から〔4〕のいずれかに記載の方法。
〔6〕 前記非共有結合性の相互作用による結合が相補的核酸の結合である、〔5〕に記載の方法。
〔7〕 前記第一の捕捉用物質と前記第二の捕捉用物質が、同一の捕捉用物質であり、前記標的物質が、2以上の部分に前記同一の捕捉用物質が結合可能な標的物質である、〔1〕から〔6〕のいずれかに記載の方法。
〔8〕 イムノクロマトグラフィー法によって検出される、〔1〕から〔7〕のいずれかに記載の方法。
〔9〕 前記第一の捕捉用物質が、支持体が備える前記第一の結合部分に結合されている、〔1〕から〔8〕のいずれかに記載の方法。
〔10〕 前記試料と前記第一の捕捉用物質と前記第二の捕捉用物質と前記レポーター物質を、前記支持体に展開させることを含む、〔1〕から〔9〕いずれかに記載の方法。
〔11〕 前記試料と前記支持体と前記第一の捕捉用物質あるいは前記第二の捕捉用物質とを反応させ、「支持体-第一の捕捉用物質-標的物質-第二の捕捉用物質」複合体あるいは「支持体-第二の捕捉用物質-標的物質-第一の捕捉用物質」複合体を形成させた後に、
前記レポーター物質との反応を行う、〔9〕又は〔10〕に記載の方法。
〔12〕 〔1〕から〔11〕のいずれかに記載の方法を行うための標的物質検出システム。
〔13〕 試料中の標的物質をイムノクロマトグラフィー法により検出する方法であって、
標的物質に結合可能なアプタマー部分と、支持体に固定化された結合部分及びレポーター物質に固定化された結合部分の両方に結合可能な結合パートナー部分とを備えるアプタマープローブを用い、
前記支持体上に、「支持体-アプタマープローブ-標的物質-アプタマープローブ-レポーター物質」で表される結合状態で、前記標的物質及び前記レポーター物質を捕捉すること、並びに、
前記レポーター物質からのシグナルを検出することを含む、方法。
〔14〕 前記アプタマープローブとして、前記標的物質の異なる部分に結合可能な2種類以上のアプタマープローブを用いる、〔13〕に記載の方法。
〔15〕 前記標的物質が、2以上の部分に同一のアプタマー部分が結合可能な標的物質である、〔13〕に記載の方法。
〔16〕 試料と前記アプタマープローブと前記レポーター物質を含む液体を、前記結合部分が固定化された支持体部分に展開させることを含む、〔13〕から〔15〕のいずれかに記載の方法。
〔17〕 試料と前記アプタマープローブを含む液体を、前記結合部分が固定化された支持体部分に展開させること、及び、
その後、前記レポーター物質を含む液体を前記支持体部分に展開させること、
を含む、〔13〕から〔15〕のいずれかに記載の方法。
〔18〕 結合部分が固定化された検出領域を備えるイムノクロマトグラフィー試験片と、
結合部分が固定化されたレポーター物質と、
検出領域の結合部分及びレポーター物質の結合部分の両方に結合可能な結合パートナー部分と標的物質に結合可能なアプタマー部分とを備えるアプタマープローブとを含む、
イムノクロマトグラフィー法による標的物質の検出システム。
〔19〕 結合部分が固定化された検出領域を備えるイムノクロマトグラフィー試験片と、
結合部分が固定化されたレポーター物質と、
検出領域の結合部分及びレポーター物質の結合部分の両方に結合可能な結合パートナー部分と標的物質に結合可能なアプタマー部分とを備えるアプタマープローブとを含む、
〔13〕から〔17〕のいずれかに記載の方法を行うためのキット。
[2種類の核酸アプタマープローブでのイムノクロマトグラフィー検出方法]
レポーター物質、及び、ニトロセルロースメンブレンに、それぞれ、結合配列を有する結合部分プローブを固定化し、A/Panama/2007/1999(H3N2)のヘマグルチニン(以下、HAとする)を認識する核酸アプタマーを用いて、A/Panama/2007/1999(H3N2)のHAの検出を行った。
なお、以下の説明においてはA/Panama/2007/1999(H3N2)のHAをH3/PanamaまたはH3と省略する場合がある。またHAとはインフルエンザウイルスのエンベロープ上にあるHAタンパク質と称されるヘマグルチニンタンパク質のことを指す。
(1-1.イムノクロマトグラフィー試験片の作成)
イムノクロマトグラフィー試験片は、図3と同様の構成のものを作成した。ニトロセルロースメンブレン(支持体)11と、バッキングシート12と、吸収帯13とを貼り合わせて、縦軸方向に沿って、幅3.9mmとなるように切断し、イムノクロマトグラフィー試験片を作成した。
以下に示す配列(配列番号1)からなる修飾ポリヌクレオチドを結合部分プローブとして、Nuclease Free waterで500μMの濃度となるように希釈し、結合部分プローブ溶液を調製した。プローブは5’末端がリンカーを介してアミノ基修飾されたものを使用した。
一本鎖ポリヌクレオチド(2)の配列:5’-[NH2]TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT-3’(配列番号1)
上記(1-1)で作成したイムノクロマトグラフィー試験片のニトロセルロースメンブレン側の一端(図3において、この端を上流端14、反対側を下流端15とする)から1.4cm離れた位置(図3における2)に、結合部分プローブ溶液を0.1μL滴下した。結合部分プローブ溶液を滴下したイムノクロマトグラフィー試験片をUVP社のUV照射装置(UVGL-58)を用いて1000mJ/cm2程度の紫外線光(254nm)を照射し、結合部分2をメンブレン11上に固定化した。
(2-1.蛍光ラテックス粒子の活性化)
蛍光ラテックス粒子上にあるカルボキシル基を活性化させるために、10mg/mL 1-[3-(ジメチルアミノ)プロピル]-3-エチルカルボジイミド(以下、EDC)、50mg/mL N-ヒドロキシスクシンイミド(以下、NHS)となるようにそれぞれを2-モルホリノエタンスルホン酸(以下、MES)緩衝液で希釈調製した。MES緩衝液215.5μLにEDC溶液119.5μL、NHS溶液115μLを添加し、さらにThermo社の蛍光ラテックス粒子(Fluoro-MaxTM Dyed Carboxylate-Modified Microparticles)1%solids溶液を50μL添加した後、ボルテックスミキサーでよく混和した。振盪機に混合溶液をセットし、30分間、室温で反応させた。反応後、蛍光ラテックス粒子を18,300xgで15分間遠心分離し、上清を除去した。ペレット上に残った蛍光ラテックス粒子に新しいMES緩衝液を500μL添加し、ボルテックスミキサーと超音波洗浄機を用いてペレットを再懸濁した。同様に洗浄操作を2回繰り返し行い、500μLのMES緩衝液に懸濁した蛍光ラテックス粒子溶液を用意した。
以下に示す配列(配列番号1)からなる修飾ポリヌクレオチドを結合部分プローブとして、Nuclease Free waterで16μMに希釈し、結合部分プローブ溶液を調製した。結合部分プローブは5’末端がリンカーを介してアミノ基修飾されたものを使用した。
一本鎖ポリヌクレオチド(2)の配列:5’-[NH2]TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT-3’(配列番号1)
上記(2-1)で準備した蛍光ラテックス粒子溶液に200μLの結合部分プローブ溶液を加え、Vortexで混和した。振盪機に混合溶液をセットし、60分間、室温で反応させた。反応後、蛍光ラテックス粒子を18,300xgで15分間遠心分離し、上清を除去した。ペレット上に残った蛍光ラテックス粒子に新しいTris-HCl緩衝液を500μL添加し、ボルテックスミキサーと超音波洗浄機を用いてペレットを再懸濁した。同様に洗浄操作を2回繰り返し行い、500μLのTris-HCl緩衝液に懸濁した一本鎖ポリヌクレオチド(結合部分)感作蛍光ラテックス粒子溶液を用意した。
(3-1.HA添加展開液の調製)
下記の通り、HA添加展開液70μLを96穴プレート上に調製した。
0.5mg/mL HA溶液
一本鎖ポリヌクレオチド感作蛍光ラテックス粒子 0.5μL
核酸アプタマープローブ2種 0.5μL(各0.25μL)
展開液 69μL
HA溶液は被検出物(標的物質)としてH3を、もしくはネガティブコントロールとしてA/California/06/2009(H1N1)のリコンビナントHA(以下、H1)を含有した溶液である。一本鎖ポリヌクレオチド感作蛍光ラテックス粒子は、上記(2-1)および(2-2)の配列の一本鎖DNA(結合部分)が固定化された蛍光ラテックス粒子である。また使用した核酸アプタマープローブはRNAであり、配列は下記に示す通りであり、下線部分は結合部分の相補配列(結合パートナー部分)を示す。
核酸アプタマープローブ1:5’-GGGAGAAUUCCGACCAGAAGAAUAGUAGAAUGAGCUCUGUCGGACCCAGCCUUUCCUCUCUCCUUCCUCUUCUUUAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA-3’(配列番号2)
核酸アプタマープローブ2:5’-GGGUUAGCAGUCGGCAUGCGGUACAGACAGACCCUUUAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA-3’(配列番号3)
上記(3-1)で調製したH3添加展開液を上記(1-1)および(1-2)で作製したイムノクロマトグラフィー試験片の先端に浸して、10分間H3展開液を試験片に吸収させた後に、analytikjena社のUVP UVGL-25(95-0021-13)を使用した目視での確認と蛍光イムノクロマトリーダー(アークレイ開発品)での発色の確認を行った。
イムノクロマトグラフィー試験片のH3検出の有無を示す蛍光イムノクロマトリーダーでの測定結果を図4に示した。縦軸はイムノクロマトグラフィー試験片上に現れた蛍光シグナルの強度を、横軸はグラフの右側を上流端としたイムノクロマトグラフィー試験片上のニトロセルロースメンブレンの位置を示し、(U)は上流側、(D)は下流側を指す。
図4に示すとおり、H3展開液中にH3が含まれている場合、一本鎖ポリヌクレオチド(結合部分)を固定化した位置に蛍光シグナルが確認でき、H3非添加展開液では蛍光シグナルは検出されなかった。このことから、核酸アプタマーに対する相補鎖(結合部分)を固定化したイムノクロマトグラフィー試験片と、試験片に固定した相補鎖と同一の相補鎖(結合部分)を固定化した蛍光ラテックス粒子を使用することで、目的とする被検出物H3を補捉できることが示された。
[1種類の核酸アプタマープローブでのイムノクロマトグラフィー検出方法]
三量体構造をとる被検出物を標的物質とし、1種類のみの核酸アプタマープローブを使用した場合のイムノクロマトグラフィー検出方法の検出能を確認した。なお、ヘマグルチニン(HA)は、ホモ3量体を形成するタンパク質である。
実施例1と同様の方法(1-1)~(1-2)で、核酸アプタマープローブの結合パートナー部分の相補配列(すなわち、結合部分)を固定化したイムノクロマトグラフィー試験片を準備した。ただし、UV照射による一本鎖ポリヌクレオチドの固定化は、Analytik Jena US社のUV照射装置(UVP CL-100)を用いて120mJ/cm2程度の紫外線光(254nm)を照射したあと、40度で5~10分間乾燥させて固定化した。
実施例1と同様の方法(2-1)~(2-2)で、結合部分を固定化した蛍光ラテックス粒子を準備した。
(3-1.HA添加展開液の調製)
下記の通り、HA添加展開液70μLを96穴プレート上に調製した。
HA溶液(H3 2.5μg/mLもしくは非添加)
一本鎖ポリヌクレオチド感作蛍光ラテックス粒子 0.5μL
核酸アプタマープローブ1種 0.25μL
展開液 69.25μL
HA溶液は被検出物としてH3を、含有もしくは非含有の溶液である。一本鎖ポリヌクレオチド感作蛍光ラテックス粒子は、実施例1の上記(2-1)および(2-2)の配列の一本鎖DNA(結合部分)が固定化された蛍光ラテックス粒子である。
また使用した核酸アプタマーはRNAアプタマーであり、配列は下記に示す通りであり、下線部分は結合部分の相補配列(結合パートナー部分)を示す。
核酸アプタマープローブ2:5’-GGGUUAGCAGUCGGCAUGCGGUACAGACAGACCCUUUAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA-3’(配列番号3)
上記(3-1)で調製したH3添加展開液を上記(1-1)および(1-2)で作製したイムノクロマトグラフィー試験片の先端に浸して、10分間H3展開液を試験片に吸収させた後に、analytikjena社のUVP UVGL-25(95-0021-13)を使用した目視での確認と蛍光イムノクロマトリーダー(アークレイ開発品)での発色の確認を行った。
イムノクロマトグラフィー試験片のH3検出の有無を示す蛍光イムノクロマトリーダーでの測定結果を図5に示した。縦軸はイムノクロマトグラフィー試験片上に現れた蛍光シグナルの強度を、横軸はグラフの右側を上流端としたイムノクロマトグラフィー試験片上のニトロセルロースメンブレンの位置を示し、(U)は上流側、(D)は下流側を指す。
図5に示すとおり、H3展開液中にH3が含まれている場合、一本鎖ポリヌクレオチド(結合部分)を固定化した位置に蛍光シグナルが確認でき、H3非添加展開液では蛍光シグナルは検出されなかった。このことから、核酸アプタマーに対する相補鎖(結合部分)を固定化したイムノクロマトグラフィー試験片と、同配列(同結合部分)を固定化した蛍光ラテックス粒子を使用することで、被検出物が三量体構造をとる場合においては、1種類の核酸アプタマープローブであっても被検出物H3を補捉することができることが示された。
2: 結合部分プローブ
3: 結合部分
4: アプタマープローブ
5: 結合パートナー部分
6: 標的物質
7: アプタマープローブ
10: 結合部分プローブ
11: 支持体
12: バッキングシート
13: 吸収帯
14: 上流端
15: 下流端
Claims (19)
- 試料中の標的物質を検出する方法であって、
前記試料と、
第一の結合部分を備えた支持体と、
前記標的物質を検出するための標識物質及び第二の結合部分を備えたレポーター物質と、
前記第一の結合部分及び前記第二の結合部分と結合可能な第一の結合パートナー部分を備える、前記標的物質に結合可能な第一の捕捉用物質と、
前記第二の結合部分及び前記第一の結合部分と結合可能な第二の結合パートナー部分を備える、前記標的物質に結合可能な第二の捕捉用物質と、
を反応させる反応工程と、
前記標識物質からのシグナルを検出する検出工程を含み、
前記反応工程が、「支持体-第一の捕捉用物質-標的物質-第二の捕捉用物質-レポーター物質」複合体、及び/又は「支持体-第二の捕捉用物質-標的物質-第一の捕捉用物質-レポーター物質」複合体を形成することを含み、
前記検出工程が、前記複合体中の前記標識物質からのシグナルを検出する、方法。 - 前記第一の捕捉用物質及び前記第二の捕捉用物質は、抗体、低分子抗体、ペプチド及びアプタマーからなる群から選択される標的物質認識部分を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記第一の捕捉用物質、及び/又は、前記第二の捕捉用物質が、アプタマープローブである、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記アプタマープローブが、核酸アプタマーである、請求項3に記載の方法。
- 前記第一及び第二の結合パートナー部分と、前記第一及び第二の結合部分との結合全てが非共有結合性の相互作用による結合である、請求項1から4のいずれかに記載の方法。
- 前記非共有結合性の相互作用による結合が相補的核酸の結合である、請求項5に記載の方法。
- 前記第一の捕捉用物質と前記第二の捕捉用物質が、同一の捕捉用物質であり、前記標的物質が、2以上の部分に前記同一の捕捉用物質が結合可能な標的物質である、請求項1から6のいずれかに記載の方法。
- イムノクロマトグラフィー法によって検出される、請求項1から7のいずれかに記載の方法。
- 前記第一の捕捉用物質が、支持体が備える前記第一の結合部分に結合されている、請求項1から8のいずれかに記載の方法。
- 前記試料と前記第一の捕捉用物質と前記第二の捕捉用物質と前記レポーター物質を、前記支持体に展開させることを含む、請求項1から9いずれかに記載の方法。
- 前記試料と前記支持体と前記第一の捕捉用物質と前記第二の捕捉用物質とを反応させ、「支持体-第一の捕捉用物質-標的物質-第二の捕捉用物質」複合体及び/又は「支持体-第二の捕捉用物質-標的物質-第一の捕捉用物質」複合体を形成させた後に、
前記レポーター物質との反応を行う、請求項9又は請求項10に記載の方法。 - 請求項1から11のいずれかに記載の方法を行うための標的物質検出システム。
- 試料中の標的物質をイムノクロマトグラフィー法により検出する方法であって、
標的物質に結合可能なアプタマー部分と、支持体に固定化された結合部分及びレポーター物質に固定化された結合部分の両方に結合可能な結合パートナー部分とを備えるアプタマープローブを用い、
前記支持体上に、「支持体-アプタマープローブ-標的物質-アプタマープローブ-レポーター物質」で表される結合状態で、前記標的物質及び前記レポーター物質を捕捉すること、並びに、
前記レポーター物質からのシグナルを検出することを含む、方法。 - 前記アプタマープローブとして、前記標的物質の異なる部分に結合可能な2種類以上のアプタマープローブを用いる、請求項13に記載の方法。
- 前記標的物質が、2以上の部分に同一のアプタマー部分が結合可能な標的物質である、請求項13に記載の方法。
- 試料と前記アプタマープローブと前記レポーター物質を含む液体を、前記結合部分が固定化された支持体部分に展開させることを含む、請求項13から15のいずれかに記載の方法。
- 試料と前記アプタマープローブを含む液体を、前記結合部分が固定化された支持体部分に展開させること、及び、
その後、前記レポーター物質を含む液体を前記支持体部分に展開させること、
を含む、請求項13から15のいずれかに記載の方法。 - 結合部分が固定化された検出領域を備えるイムノクロマトグラフィー試験片と、
結合部分が固定化されたレポーター物質と、
検出領域の結合部分及びレポーター物質の結合部分の両方に結合可能な結合パートナー部分と標的物質に結合可能なアプタマー部分とを備えるアプタマープローブとを含む、
イムノクロマトグラフィー法による標的物質の検出システム。 - 結合部分が固定化された検出領域を備えるイムノクロマトグラフィー試験片と、
結合部分が固定化されたレポーター物質と、
検出領域の結合部分及びレポーター物質の結合部分の両方に結合可能な結合パートナー部分と標的物質に結合可能なアプタマー部分とを備えるアプタマープローブとを含む、
請求項13から17のいずれかに記載の方法を行うためのキット。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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