WO2011151964A1 - 抗原を検出する方法 - Google Patents

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antibody
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和晃 西尾
望 松川
重雄 吉井
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パナソニック株式会社
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54306Solid-phase reaction mechanisms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
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    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/26Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving oxidoreductase

Definitions

  • the present invention relates to a method for detecting an antigen using an antibody and an enzyme.
  • Patent Document 1 discloses an enzyme immunoassay method.
  • FIG. 2 shows the sandwich method included in the enzyme immunoassay.
  • the carrier 107 has an antibody 108 on its surface.
  • a sample containing the antigen 109 is supplied to the surface of the carrier 107, resulting in the antigen 109 binding specifically to the antibody 108. Thereafter, the sample containing unreacted antigen 109 is removed by washing.
  • the labeled antibody 111 having the enzyme 110 for detecting the antigen 109 is supplied to the surface of the carrier 107 to form a complex composed of the antibody 108, the antigen 109, and the labeled antibody 111. Thereafter, unreacted labeled antibody is removed by washing.
  • the substrate 112 of the enzyme 110 is supplied to the surface of the carrier 107.
  • Enzyme 110 reacts metabolically with substrate 112 to form product 113.
  • the luminescence or absorbance of the product 113 is measured to detect the antigen 109 indirectly.
  • the sandwich method requires not only the antibody 108 but also the labeled antibody 111 having the enzyme 110.
  • Labeled antibody 111 needs to be supplied after a specific reaction between antibody 108 and antigen 109. Furthermore, unreacted labeled antibody 111 needs to be removed.
  • An object of the present invention is to provide a method for detecting an antigen without using a labeled antibody.
  • a method for detecting an antigen comprising the following steps (A) to (C): Contacting the carrier with a first buffer expected to contain the antigen (A), Here, an antibody and multi-copper oxidase CueO are immobilized on the carrier, The carrier is electrically conductive; The antibody reacts specifically with the antigen; A step of measuring current by a potentiostat method using the carrier and a second buffer (B), Here, the second buffer solution contains a substrate of the multi-copper oxidase CueO, The second buffer solution has an ionic strength that falls within the range of 0.3 mM to 1.0 mM, and if the following inequality is satisfied, the antigen is determined to be present in the first buffer solution.
  • the blank value is a current measured by a potentiostat method in which the antigen is not used but the second buffer is used.
  • the carrier is composed of carbon.
  • the second buffer solution has a pH of 5.0 or more and 6.0 or less.
  • the second buffer solution contains oxygen and protons.
  • the first buffer is Tris-HCl buffer, Tris buffered saline, or phosphate buffered saline.
  • the second buffer is an acetate buffer, a citrate buffer, a succinate buffer, a phthalate buffer, or a 2-morpholinoethane sulfonate buffer.
  • the second buffer solution is an acetate buffer solution, a citrate buffer solution, a succinate buffer solution, a phthalate buffer solution, or a 2-morpholinoethane sulfonate buffer solution.
  • the present invention provides a method for detecting an antigen without using a labeled antibody.
  • FIG. 1 is a diagram showing a reaction flow of an antigen detection method according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a reaction flow of a conventional enzyme immunoassay (sandwich method).
  • FIG. 3 is a diagram showing a basic configuration of an electrochemical measurement device used in the antigen detection method according to the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a basic configuration of a working electrode used in the antigen detection method according to the present invention.
  • 5 is a diagram showing an example of electrochemical measurement in Example 1.
  • FIG. 6 is a graph showing the results of electrochemical measurement in Example 1.
  • FIG. 1 is a diagram showing a reaction flow of an antigen detection method according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a reaction flow of a conventional enzyme immunoassay (sandwich method).
  • FIG. 3 is a diagram showing a basic configuration of an electrochemical measurement device used in the antigen detection method according to the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing
  • FIG. 1 shows a reaction flow of the antigen detection method according to the present invention.
  • step (A) the carrier 101 is brought into contact with a first buffer solution that is expected to contain the antigen 104.
  • antigens 104 detected by the present invention are viruses, bacteria, fungi, proteins, or oligonucleotides. Viruses, bacteria, or fungi are preferred.
  • the first buffer examples include Tris-HCl buffer, Tris buffered saline, or phosphate buffered saline.
  • the first buffer has a pH near neutral.
  • the carrier 101 has a multi-copper oxidase 102 and an antibody 103 on the surface.
  • the carrier 101 forms a part of the working electrode in the step (B), it is required to be electrically conductive.
  • a suitable example of the material of the carrier 101 is carbon.
  • carbon carbon nanotubes, carbon black, ketjen black, glassy carbon, and highly oriented crystalline graphite (HOPG, highly oriented pyrolytic graphite) are preferably used. Carbon nanotubes are more preferred.
  • the antibody 103 and the multi-copper oxidase 102 are immobilized on the surface of the carrier 101.
  • the antibody 103 specifically binds to the antigen 104.
  • Antibody 103 can be a polyclonal antibody or a monoclonal antibody. Fab fragment antibodies and F (ab ') 2 fragment antibodies from which the Fc region has been artificially removed can also be used.
  • the multi-copper oxidase 102 is a kind of enzyme that catalyzes a redox reaction.
  • the multi-copper oxidase 102 may be expressed as “CueO”.
  • the multi-copper oxidase 102 catalyzes a reaction in which water is generated as a product 106 by reducing the substrate 105 made of molecular oxygen by four electrons.
  • the active center of the multi-copper oxidase 102 is composed of four copper ions having different properties called type 1, type 2, type 3a, and type 3b.
  • a preferred multi-copper oxidase 102 is laccase. More preferably, CueO derived from E. coli is used.
  • Examples of the method for immobilizing the antibody 103 and the multi-copper oxidase 102 to the carrier 101 include the following method (a) and method (b).
  • the specific method (b) is as follows.
  • a carboxyl group is introduced into the carrier 101.
  • the carboxyl group is treated with 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide and N-hydroxysuccinimide.
  • antibody 103 and multi-copper oxidase 102 are added.
  • the amino group of the lysine residue on the surface of the antibody 103 reacts with the carboxyl group to form an amide bond.
  • the amino group of the lysine residue that the surface of the multi-copper oxidase 102 has reacts with the carboxyl group to form an amide bond.
  • Examples of the method for bringing the carrier 101 into contact with the first buffer solution include the following two methods: A method of coating the surface of the carrier 101 with the first buffer solution, and a method of immersing the carrier 101 in the first buffer solution.
  • step (B) the current is measured by the potentiostat method using the carrier 101 and the second buffer solution.
  • the second buffer solution contains the substrate 105 of the multi-copper oxidase CueO.
  • Examples of the substrate 105 are oxygen and proton. These are contained in common buffers that are commercially available.
  • the second buffer solution has a pH of 5.0 or more and 6.0 or less.
  • Sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia, and trimethylammonium are used to adjust the pH.
  • the second buffer are acetate buffer, citrate buffer, succinate buffer, phthalate buffer, and MES (2-morpholinoethanesulfonic acid) buffer.
  • Acetate buffer is preferred.
  • the second buffer solution is required to have an ionic strength that falls within the range of 0.3 mM to 1.0 mM. If it is less than 0.3 mM, it is difficult to ensure the stability of pH. If it exceeds 1.0 mM, it will be difficult to detect the antibody contained in the first buffer, as will be apparent from the examples described later.
  • FIG. 3 shows an electrochemical measurement apparatus used for the potentiostat method.
  • the electrochemical measurement apparatus includes a measuring instrument 114 composed of a potentiostat, a working electrode 115, a reference electrode 116, and a counter electrode 117.
  • An example of the reference electrode 116 is a saturated KCl silver / silver chloride electrode.
  • An example of the counter electrode 117 is a Pt electrode.
  • the working electrode 115 includes a carrier 101.
  • FIG. 5 shows an example of the working electrode 115.
  • the working electrode 115 includes a carrier 101 attached to the tip of the glassy carbon electrode 121.
  • the tip of the glassy carbon electrode 121 further includes a net 122 and a ring 123.
  • the carrier 101 is fixed to the tip of the glassy carbon electrode 121 by the net 122 and the ring 123.
  • the material of the net 122 is nylon.
  • these three electrodes 115 to 117 connected to the measuring instrument 114 are immersed in the second buffer solution 119 stored in the reaction tank 118. Thereafter, the current is measured by the potentiostat method.
  • sweeping can be performed between a start potential of 0.6V and an end potential of 0V.
  • the reduction current generated by the enzyme activity of the multi-copper oxidase 102 increases as the potential approaches 0V.
  • the current hardly changes during the period from the start potential of 0.6 V to the potential of 0.45 V. This is because the reaction of the multi-copper oxidase 102 hardly progresses during this period.
  • the second buffer solution 119 includes the working electrode 115, the reference electrode 116, and the counter electrode 117 as shown in FIG. Can be coated.
  • Three electrodes 115 to 117 shown in FIG. 4 are arranged on the surface of the substrate 120.
  • step (C) if the following inequality is satisfied, it is determined that the first buffer contains an antigen.
  • Current measured in step (B) ⁇ 1.5 ⁇ (blank value)
  • the blank value is a current measured by the potentiostat method in which no antigen is used but the second buffer is used. By this determination, the antigen is detected.
  • the blank value can be calculated in parallel with the step (C). Alternatively, the blank value can be calculated in advance.
  • Example 1 (Preparation of antibody) A solution containing an anti-Bovine Serum Albumin antibody (anti-BSA antibody: IgG fraction of anti-Albumin (Bovine Serum) [Rabbit]; manufactured by Rockland) was used.
  • the antibody solvent was 10 mM Tris (hydroxymethyl) aminomethane-hydrochloric acid buffer (Tris-hydrochloric acid buffer) (pH 7) using an ultrafiltration unit (Amicon Ultra-4, MWCO: 30,000; manufactured by Millipore). .5).
  • the antibody concentration was measured based on the Bradford method (Protein Assay Kit II; manufactured by Bio-Rad) using Bovine Serum Albumin (BSA) as a standard.
  • the antibody had a concentration of 20 mg / mL.
  • the obtained anti-BSA antibody was stored at 4 ° C.
  • the gene for CueO was amplified by a PCR method using E. coli genomic DNA (LA PCR genomic DNA Set; manufactured by Takara Bio Inc.).
  • a base sequence encoding a histidine tag was added to the oligo DNA primer, and a histidine tag was added to the carboxyl terminal side of the amino acid sequence of CueO.
  • the amplified DNA fragment was cloned into an expression vector (pRSFDuet-1 Novagen) (In-Fusion Dry-Down PCR Cloning Kits: Clontech).
  • Escherichia coli (BL21 (DE3); manufactured by Stratagene) was transformed with the expression vector.
  • the transformed E. coli was cultured at 30 ° C. for 16 hours on LB medium containing 1 mM copper sulfate.
  • the periplasmic fraction was extracted from the collected cells, and CueO was extracted from the extract using a histidine tag purification column (TALON CellThru Resin; manufactured by Clontech) and an anion exchange column (HiTrap Q HP 5 mL; manufactured by GE Healthcare). Purified.
  • the solvent of the purified solution containing CueO was replaced with 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5). Thereafter, the CueO solution was concentrated using an ultrafiltration unit (Amicon Ultra-4, MWCO: 30,000; manufactured by Millipore). The concentrated CueO solution had a concentration of 4 mg / mL. The concentration of CueO was measured by the Bradford method using BSA as a standard. The resulting CueO solution was stored at 4 ° C.
  • DMSO dimethyl sulfoxide
  • SWCNT carbon nanotubes
  • RMS ultrasonic homogenizer
  • a carbon felt having a diameter of 6 mm was cut out from a carbon felt having a thickness of 2 mm (manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd.).
  • the carbon felt was set in a plastic column (Biospin empty column; manufactured by Bio-Rad).
  • acetate buffer solutions having concentrations of 0.5 mM, 5 mM, and 10 mM were prepared.
  • the enzyme activity of CueO was measured by electrochemical measurement by the potentiostat method.
  • the electrochemical measurement apparatus shown in FIG. 3 was used.
  • the measuring device 114 was a potentiostat (ALS760C (manufactured by BAS)).
  • the reference electrode 116 was a saturated KCl silver / silver chloride electrode (RE-1C; manufactured by BAS).
  • the counter electrode 117 was a Pt electrode (length: 23 cm, manufactured by BAS).
  • a carrier 101 having an antibody 103 and a multi-copper oxidase 102 is a glassy carbon electrode 121 (electrode size (ID): 3 mm, manufactured by BAS) by a nylon net 122 and a ring 123 The working electrode 115 was obtained.
  • the current value was measured by sweeping from a start potential of 0.6 V to an end potential of 0 V at a sweep rate of 20 mV / sec by a potentiostat method at 25 ° C.
  • FIG. 6 (2) shows the measurement results.
  • a carrier on which CueO and an antibody were immobilized was set at one end of a plastic column.
  • the column was flushed with 1 mL of Tris-HCl buffer (pH 7.5, 10 mM).
  • the carrier was taken out from the column. As shown in FIG. 5, the carrier 101 was attached to the tip of the glassy carbon electrode 121 using a nylon net 122 and a ring 123 to obtain a working electrode 115.
  • the working electrode 115 was immersed in a cell containing 10 mL of acetate buffer (pH 5.5, 1.0 mM). A sweep was performed from a starting potential of 0.6 V to an ending potential of 0 V at a sweep rate of 20 mV / sec by a potentiostat method at 25 ° C., and the current value was measured. (3) in FIG. 6 shows the measurement results.
  • the amplification factor was determined in the same manner as described above.
  • Table 1 shows blank values, measured values, and amplification factors when the sweep potential is 0.0V, 0.1V, 0.2V, and 0.3V.
  • the person skilled in the art knows that the first buffer solution contains an antigen. Will be understood based on Table 1. Thus, the antigen is detected in the present invention. Furthermore, those skilled in the art will readily understand that labeled antibody 111 is not used in the present invention.
  • the present invention can be used for a biosensor.
  • the present invention is particularly useful for rapid immunodiagnosis by multiplex assay.

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Abstract

 ラベル化抗体が不要の抗原の検出方法を提供する。抗原を含む第1の緩衝液に、抗体及びマルチ銅酸化酵素CueO が固定化された担体を接触させ、前記担体及び第2の緩衝液を用いるポテンシオスタット法により電流を測定し、測定された電流が1.5×(ブランク値)以上であるとき、前記抗原が存在することが決定される。前記第2の緩衝液は、前記CueO の基質を含有し、0.3mM以上1.0mM以下の範囲に収まるイオン強度を有する。

Description

抗原を検出する方法
 本発明は、抗体および酵素を利用して抗原を検出する方法に関する。
 特許文献1は、酵素免疫測定法を開示している。図2は当該酵素免疫測定法に含まれるサンドイッチ法を示す。
 図2に示されるように、担体107は、抗体108を表面に有する。抗原109を含有する試料が担体107の表面に供給され、抗原109が抗体108に特異的に結合することがもたらされる。その後、未反応の抗原109を含有する試料が洗浄により除去される。
 次に、抗原109を検出する酵素110を具備しているラベル化抗体111が、担体107の表面に供給され、抗体108、抗原109、およびラベル化抗体111から構成される複合体を形成する。その後、未反応のラベル化抗体が洗浄により除去される。
 最後に、酵素110の基質112が担体107の表面に供給される。酵素110は基質112と代謝的に反応して、生成物113を形成する。生成物113の発光または吸光度が測定され、抗原109を間接的に検出する。
特許第4271086号公報
 しかし、サンドイッチ法は、抗体108だけでなく、酵素110を具備しているラベル化抗体111をも必要とする。ラベル化抗体111は、抗体108と抗原109との間の特異的反応の後に供給されることを必要とする。さらに、未反応のラベル化抗体111は除去されることを必要とする。
 本発明の目的は、ラベル化抗体を用いずに抗原を検出する方法を提供することである。
(1)以下の工程(A)~(C)を具備する、抗原を検出する方法:
 前記抗原を含有すると予想される第1の緩衝液に担体を接触させる工程(A)、
  ここで、前記担体には抗体およびマルチ銅酸化酵素CueOが固定されており、
  当該担体は導電性であり、
  前記抗体は前記抗原に特異的に反応し、
 前記担体および第2の緩衝液を用いるポテンシオスタット法により電流を測定する工程(B)、
  ここで、前記第2の緩衝液は、前記マルチ銅酸化酵素CueOの基質を含有し、
  前記第2の緩衝液は、0.3mM以上1.0mM以下の範囲に収まるイオン強度を有し、および
 以下の不等式が充足されれば前記第1の緩衝液において前記抗原が存在することが決定される工程(C)
  工程(B)において測定された電流 >= 1.5×(ブランク値)
  ここで、前記ブランク値は、前記抗原は用いられないが、前記第2の緩衝液は用いられるポテンシオスタット法により測定された電流である。
(2)前記担体はカーボンから構成される、(1)の方法。
(3)前記第2の緩衝液は、5.0以上6.0以下のpHを有する、(1)の方法。
(4)前記第2の緩衝液は酸素およびプロトンを含有する、(1)の方法。
(5)前記第1の緩衝液は、トリス-塩酸緩衝液、トリス緩衝生理食塩水、またはリン酸緩衝生理食塩水である、(1)の方法。
(6)前記第2の緩衝液は、酢酸緩衝液、クエン酸緩衝液、コハク酸緩衝液、フタル酸緩衝液、または2-モルホリノエタンスルホン酸緩衝液である、(1)の方法。
(7)前記第2の緩衝液は、酢酸緩衝液、クエン酸緩衝液、コハク酸緩衝液、フタル酸緩衝液、または2-モルホリノエタンスルホン酸緩衝液である、(5)の方法。
 本発明は、ラベル化抗体を用いずに抗原を検出する方法を提供する。
図1は、本発明による抗原検出方法の反応フローを示す図である。 図2は、従来の酵素免疫測定法(サンドイッチ法)の反応フローを示す図である。 図3は、本発明による抗原検出方法において用いられる電気化学測定装置の基本構成を示す図である。 図4は、本発明による抗原検出方法において用いられる作用電極の基本構成を示す図である。 図5は、実施例1における電気化学測定の例を示す図である。 図6は、実施例1における電気化学測定の結果を示すグラフである。
 以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態が説明される。
 図1は、本発明による抗原検出方法の反応フローを示す。
 (工程A)
 工程(A)では、抗原104を含有すると予想される第1の緩衝液に担体101が接触される。
 本発明により検出される抗原104の例は、ウイルス、細菌、真菌、タンパク質、またはオリゴヌクレオチドである。ウイルス、細菌、または真菌が好ましい。
 第1の緩衝液の例は、トリス-塩酸緩衝液、トリス緩衝生理食塩水、またはリン酸緩衝生理食塩水である。好ましくは、当該第1の緩衝液は、中性付近のpHを有する。
 担体101は、マルチ銅酸化酵素102および抗体103を表面に具備する。
 担体101は、工程(B)において作用電極の一部を構成するため、電気的に導電性であることが必要とされる。担体101の材料の好適な例は、カーボンである。当該カーボンとして、カーボンナノチューブ、カーボンブラック、ケッチェンブラック、グラッシーカーボン、および高配向性結晶黒鉛(HOPG、高配向熱分解黒鉛)が好ましく用いられる。カーボンナノチューブがより好ましい。
 図1に示されるように、抗体103およびマルチ銅酸化酵素102が、担体101の表面に固定されている。抗体103は、抗原104と特異的に結合する。
 抗体103は、ポリクローナル抗体またはモノクローナル抗体であり得る。Fc領域が人為的に除去されたFabフラグメント抗体およびF(ab’)2フラグメント抗体も用いられ得る。
 マルチ銅酸化酵素102は、酸化還元反応を触媒する酵素の一種である。本明細書においては、マルチ銅酸化酵素102は、「CueO」と表記され得る。マルチ銅酸化酵素102は、分子状酸素からなる基質105を4電子還元し、生成物106として水が生成される反応を触媒する。マルチ銅酸化酵素102の活性中心は、タイプ1、タイプ2、タイプ3a、およびタイプ3bと呼ばれる性質の異なる4個の銅イオンから構成される。
 好ましいマルチ銅酸化酵素102は、ラッカーゼである。大腸菌由来のCueOが用いられることがより好ましい。
 抗体103及びマルチ銅酸化酵素102を担体101に固定する方法としては、以下の方法(a)および方法(b)が挙げられる。
 方法(a):担体101と、抗体103またはマルチ銅酸化酵素102との間の疎水性相互作用による非特異的吸着を利用する方法。
 方法(b):担体101を、抗体103またはマルチ銅酸化酵素102に化学的に結合させる方法。
 具体的な(b)の方法は、以下の通りである。
 担体101にカルボキシル基が導入される。そのカルボキシル基が1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド及びN-ヒドロキシスクシンイミドを用いて処理される。その後、抗体103及びマルチ銅酸化酵素102が添加される。抗体103の表面が有するリジン残基のアミノ基が、カルボキシル基と反応し、アミド結合を形成する。同様に、マルチ銅酸化酵素102の表面が有するリジン残基のアミノ基も、カルボキシル基と反応し、アミド結合を形成する。
 第1の緩衝液に担体101を接触させる方法としては、以下の2つの方法が挙げられる:
 第1の緩衝液で、担体101の表面を被覆する方法、および
 第1の緩衝液に、担体101を浸漬する方法。
 当該接触は、抗体103と抗原104との間の特異的結合をもたらす。その後、洗浄により、未反応の抗原104を含有する第1の緩衝液は、担体101の表面から除去される。
 本発明では、抗原104と抗体103との特異的結合が、マルチ銅酸化酵素102の酵素活性の上昇をもたらす。
 (工程(B))
 工程(B)では、担体101および第2の緩衝液を用いるポテンシオスタット法により電流が測定される。
 第2の緩衝液は、前記マルチ銅酸化酵素CueOの基質105を含有する。基質105の例は、酸素およびプロトンである。これらは、市販されている一般的な緩衝液に含まれている。
 第2の緩衝液は、5.0以上6.0以下のpHを有することが好ましい。水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、およびトリメチルアンモニウムが用いられて、pHを調整する。第2の緩衝液の例は、酢酸緩衝液、クエン酸緩衝液、コハク酸緩衝液、フタル酸緩衝液、およびMES(2-モルホリノエタンスルホン酸)緩衝液である。酢酸緩衝液が好ましい。
 前記第2の緩衝液は、0.3mM以上1.0mM以下の範囲に収まるイオン強度を有することを必要とされる。0.3mM未満では、pHの安定性を確保することが困難である。1.0mMを超えると、後述する実施例からも明らかなように、第1の緩衝液に含有される抗体を検出することが困難となる。
 図3は、ポテンシオスタット法のために用いられる電気化学測定装置を示す。当該電気化学測定装置は、ポテンシオスタットから構成される測定器114、作用電極115、参照電極116、およびカウンター電極117を具備する。
 参照電極116の例は、飽和KCl銀/塩化銀電極である。カウンター電極117の例は、Pt電極である。作用電極115は、担体101を具備する。
 図5は、作用電極115の一例を示す。作用電極115は、グラッシーカーボン電極121の先端に取り付けられた担体101を具備する。グラッシーカーボン電極121の先端は、ネット122およびリング123をさらに具備する。ネット122およびリング123によって、担体101がグラッシーカーボン電極121の先端に固定される。好ましくは、ネット122の材料はナイロンである。
 図3に示されるように、測定器114に接続されたこれら3つの電極115~117は、反応槽118の内部に貯められた第2の緩衝液119に浸漬される。その後、ポテンシオスタット法により電流が測定される。ポテンシオスタット法では、開始電位0.6Vおよび終了電位0Vの間で掃引が行われ得る。マルチ銅酸化酵素102の酵素活性により生じる還元電流は、電位が0Vに近づくに従い増大する。後述する実施例1から明らかなように、開始電位0.6Vから電位0.45Vまでの期間では、電流はほとんど変化しない。これは、当該期間においては、マルチ銅酸化酵素102の反応がほとんど進行しないためである。
 3つの電極115~117が第2の緩衝液119に浸漬されることに代えて、図4に示されるように、第2の緩衝液119が、作用電極115、参照電極116、およびカウンター電極117を被覆し得る。図4に示される3つの電極115~117は、基板120の表面に配置されている。
 (工程(C))
 工程(C)では、以下の不等式が充足されれば第1の緩衝液が抗原を含有することが決定される。
  工程(B)において測定された電流≧1.5×(ブランク値)
  ここで、ブランク値は、抗原は用いられないが、第2の緩衝液は用いられるポテンシオスタット法により測定された電流である。当該決定により、抗原が検出される。
 ブランク値は、工程(C)と平行して算出され得る。または、ブランク値は、予め算出され得る。
 以下の実施例1を用いて、本発明はより詳細に説明される。
 (実施例1)
 (抗体の調製)
 抗Bovine Serum Albumin抗体(抗BSA抗体:IgG fraction of anti-Albumin (Bovine Serum) [Rabbit] ;Rockland社製)を含有する溶液が用いられた。当該抗体の溶媒が、限外ろ過ユニット(Amicon Ultra-4、MWCO: 30,000;Millipore社製)を用いて10mM トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン-塩酸緩衝液(トリス-塩酸緩衝液)(pH7.5)に置換された。
 溶媒を置換した後、抗体の濃度は、Bovine Serum Albumin(BSA)をスタンダードとして用いて、Bradford法(プロテインアッセイキットII;Bio-Rad社製)に基づいて測定された。抗体は20mg/mLの濃度を有した。得られた抗BSA抗体は4℃で保管された。
 (CueO溶液の調製)
 大腸菌由来(K-12株)のCueOは、以下に記述されるように、組換体CueOとして大腸菌内で生産され、精製された。
 CueOの遺伝子は、大腸菌ゲノムDNA(LA PCR用genome DNA Set; タカラバイオ社製)を用いるPCR法により増幅された。
 当該PCRにおいては、ヒスチジンタグをコードする塩基配列がオリゴDNAプライマーに付加され、CueOのアミノ酸配列のカルボキシル末端側にヒスチジンタグを付加した。
 増幅されたDNA断片は、発現ベクター(pRSFDuet-1 Novagen社製)にクローニングされた(In-Fusion Dry-Down PCR Cloning Kits;クロンテック社製)。当該発現ベクターを用いて大腸菌(BL21(DE3);ストラタジーン社製)が形質転換された。形質転換された大腸菌は、1mMの硫酸銅を含有するLB培地上で30℃、16時間培養された。
 回収した菌体よりペリプラズム画分が抽出され、ヒスチジンタグ精製カラム(TALON CellThru Resin; クロンテック社製)および陰イオン交換カラム(HiTrap Q HP 5mL; GE Healthcare社製)を用いて、抽出液からCueOが精製された。
 脱塩カラム(HiTrap desalting; GE Healthcare社製)を用いて、精製されたCueOを含有する溶液の溶媒が10mM トリス-塩酸緩衝液(pH7.5)に置換された。その後、限外ろ過ユニット(Amicon Ultra-4、MWCO:30,000;Millipore社製)を用いてCueO溶液は濃縮された。濃縮後のCueO溶液は、4 mg/mLの濃度を有していた。CueOの濃度は、BSAをスタンダードとして用いたBradford法により測定された。得られたCueO溶液は4℃で保管された。
 (担体の調製)
 5mLのジメチルスルホキシド(DMSO)が5mgのカーボンナノチューブ(SWCNT;Aldrich社製)に添加された。その後、当該DMSO溶液を超音波ホモジナイザー(sonifier 150;Branson社製)を用いて、出力10 Watts (RMS)で3分間かけて均質化し、SWCNT懸濁液を得た。
 2mmの厚みを有するカーボンフェルト(日本カーボン社製)から、6mmの直径を有するカーボンフェルトが切り抜かれた。当該カーボンフェルトは、プラスチック製カラム(バイオスピンエンプティーカラム;Bio-Rad社製)にセットされた。
 500μLのSWCNT懸濁液がカーボンフェルト上に滴下され、当該カーボンフェルトにカーボンナノチューブを吸着した。0.3mLのDMSOおよび3mLの超純水が当該カラムにこの順に流された。次に、当該カラムに1mLのトリス-塩酸緩衝液(pH7.5、10mM)が流され、当該カラムを洗浄した。当該カラム内で得られたカーボンフェルトが担体として用いられた。
 (CueO溶液及び抗体の担体への固定)
 上記の担体がセットされたカラムに、2mg/mLのCueO溶液、6mg/mLの抗BSA抗体を含有する0.1mLのトリス-塩酸緩衝液(pH7.5、10mM)が滴下された。25℃で10分間のインキュベートにより、CueOおよび抗BSA抗体がカーボンフェルトから構成される担体に結合した。このようにして、CueOおよび抗BSA抗体が固定化された。
 当該カラムに、2mLの氷冷したトリス-塩酸緩衝液(pH7.5、10mM)が流された。得られた担体は4℃で保管された。
 (酢酸緩衝液の調製)
 pHメータを用いてpHを測定しながら、酢酸に水酸化ナトリウムが加えられて、3のpHを有する1M酢酸緩衝液を調製した。当該酢酸緩衝液は0.1%に希釈され、1.0mMの濃度を有する酢酸緩衝液(pH:3)を調製した。同様に、6のpHを有する1M酢酸緩衝液を調製した。さらに、1.0mMの濃度を有する酢酸緩衝液(pH:6)を調製した。
 pHメータを用いてpHを測定しながら、1.0mM酢酸緩衝液(pH:6)に1.0mM酢酸緩衝液(pH:3)が添加され、1.0mM酢酸緩衝液(pH:5.5)を調製した。pH調整時の温度は25℃であった。
 同様に、0.5mM、5mM、及び10mMの濃度を有する酢酸緩衝液(pH5.5)がそれぞれ調製された。
 (ポテンシオスタット法による電気化学測定)
 (測定装置)
 CueOの酵素活性は、ポテンシオスタット法による電気化学測定により測定された。図3に示される電気化学測定装置が用いられた。測定器114は、ポテンシオスタット(ALS760C(BAS社製))であった。参照電極116は飽和KCl銀/塩化銀電極(RE-1C;BAS社製)であった。カウンター電極117はPt電極(長さ23cm、BAS社製)であった。
 図1及び図5に示されるように、抗体103及びマルチ銅酸化酵素102を具備する担体101が、ナイロンネット122およびリング123によってグラッシーカーボン電極121(電極サイズ(ID):3mm、BAS社製)に固定され、作用電極115を得た。
 (ブランク値の算出)
 当該作用電極115を用いて測定が行なわれた。支持電解質として10mLの酢酸緩衝液(pH5.5、1mM)をセルに供給した。当該セルに、作用電極115、参照電極116、及びカウンター電極117が浸漬された。当該浸漬は、担体101に含有される10mMトリス-塩酸緩衝液(pH7.5)が1mM酢酸緩衝液に置換されることをもたらした。
 25℃においてポテンシオスタット法により、20mV/secの掃引速度で、開始電位0.6Vから終了電位0Vまで掃引がなされ、電流値を測定した。図6の(2)は、測定結果を示す。
 CueOの酵素活性により生じる還元電流は電位が0.6Vから0Vに近づくに従い増大した。開始電位0.6Vから0.45Vまでの期間では、酵素反応がほとんど進行しなかったため、0.45Vの電位における電流値が基準値(図6における符号「1」)として定義された。以下の等式によってブランク値が定義された。
  (ブランク値)=(測定された電流値(2))-(当該基準値(1))
 (抗原の検出)
 CueOおよび抗体が固定された担体がプラスチック製カラムの一端にセットされた。カラムに1mLのトリス-塩酸緩衝液(pH7.5、10mM)が流された。
 次に、被覆されたシリカビーズ(300nm、micromod社製)を含有する1mLのトリス-塩酸緩衝液(25 mg/mL、pH7.5、10mM))が当該カラムに流された。各シリカビーズは、抗原であるBSAによって被覆されていた。
 当該カラムの末端より流れ出てきた溶液が回収され、再度、当該カラムに流された。これが10回、繰り返された。最後に、2mLのトリス-塩酸緩衝液(10mM、pH7.5)がカラムに流された。
 カラムから担体が取り出された。図5に示されるように、グラッシーカーボン電極121の先端に、ナイロンネット122およびリング123を用いて担体101が取付けられ、作用電極115を得た。
 ブランク値の測定と同様に、10mLの酢酸緩衝液(pH5.5、1.0mM)を含有するセルに作用電極115が浸漬された。25℃においてポテンシオスタット法により、20mV/secの掃引速度で、開始電位0.6Vから終了電位0Vまで掃引がなされ、電流値を測定した。図6の(3)は、測定結果を示す。
 測定値は以下の等式により定義された。
 (測定値)=(測定された電流値(3))-(基準値(1))
 増幅率が以下の等式のように定義された:
 (増幅率)=(測定値)/(ブランク値)。
 0.5mM、5mM、および10mMの酢酸緩衝液(pH:5.5)を用いて、上記の場合と同様に増幅率が求められた。
 表1は、掃引電位が0.0V、0.1V、0.2V、および0.3Vである場合におけるブランク値、測定値、および増幅率を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1から理解されるように、酢酸緩衝液の濃度が0.5mMまたは1.0mMである場合には、1.5以上の増幅率が得られた。一方、酢酸緩衝液の濃度が5mM以上である場合には、増幅率が小さかった。
 従って、1.0mM以下の濃度を有する第2の緩衝液を用いるポテンシオスタット法によって測定された増幅率が1.5以上であれば、第1の緩衝液が抗原を含有することを当業者は表1に基づいて理解するであろう。このようにして、本発明では抗原が検出される。さらに、当業者は、本発明においてラベル化抗体111が用いられていないことを容易に理解し得るであろう。
 本発明は、バイオセンサに用いられ得る。本発明は、マルチプレックスアッセイによる迅速な免疫診断に特に有用である。
101、107 担体
102 マルチ銅酸化酵素
103、108 抗体
104、109 抗原
105、112 基質
106、113 生成物
110 酵素
111 ラベル化抗体
114 測定器
115 作用電極
116 参照電極
117 カウンター電極
118 反応槽
119 低イオン強度の緩衝液
121 グラッシーカーボン電極
122 ナイロンネット
123 リング

Claims (7)

  1.  以下の工程(A)~(C)を具備する、抗原を検出する方法:
     前記抗原を含有すると予想される第1の緩衝液に担体を接触させる工程(A)、
      ここで、前記担体には抗体およびマルチ銅酸化酵素CueOが固定されており、
      当該担体は導電性であり、
      前記抗体は前記抗原に特異的に反応し、
     前記担体および第2の緩衝液を用いるポテンシオスタット法により電流を測定する工程(B)、
      ここで、前記第2の緩衝液は、前記マルチ銅酸化酵素CueOの基質を含有し、
      前記第2の緩衝液は、0.3mM以上1.0mM以下の範囲に収まるイオン強度を有し、および
     以下の不等式が充足されれば前記第1の緩衝液において前記抗原が存在することが決定される工程(C)
      工程(B)において測定された電流 >= 1.5×(ブランク値)
      ここで、前記ブランク値は、前記抗原は用いられないが、前記第2の緩衝液は用いられるポテンシオスタット法により測定された電流である。
  2.  前記担体はカーボンから構成される、請求項1の方法。
  3.  前記第2の緩衝液は、5.0以上6.0以下のpHを有する、請求項1の方法。
  4.  前記第2の緩衝液は酸素およびプロトンを含有する、請求項1の方法。
  5.  前記第1の緩衝液は、トリス-塩酸緩衝液、トリス緩衝生理食塩水、またはリン酸緩衝生理食塩水である、請求項1の方法。
  6.  前記第2の緩衝液は、酢酸緩衝液、クエン酸緩衝液、コハク酸緩衝液、フタル酸緩衝液、または2-モルホリノエタンスルホン酸緩衝液である、請求項1の方法。
  7.  前記第2の緩衝液は、酢酸緩衝液、クエン酸緩衝液、コハク酸緩衝液、フタル酸緩衝液、または2-モルホリノエタンスルホン酸緩衝液である、請求項5の方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5011458B1 (ja) * 2011-06-06 2012-08-29 パナソニック株式会社 抗原を検出する方法
WO2012168991A1 (ja) * 2011-06-06 2012-12-13 パナソニック株式会社 抗原を検出する方法
CN102901822A (zh) * 2012-10-23 2013-01-30 扬州大学 聚合物自组装超微孔膜免疫组合传感器的制备方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008064514A (ja) * 2006-09-05 2008-03-21 Toyota Central R&D Labs Inc 電極触媒及び酵素電極

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6344333B2 (en) * 1998-09-08 2002-02-05 Synectig Corporation Reagent-free immunoassay monitoring electrode assembly
JP4271086B2 (ja) 2004-06-08 2009-06-03 株式会社東芝 免疫分析方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008064514A (ja) * 2006-09-05 2008-03-21 Toyota Central R&D Labs Inc 電極触媒及び酵素電極

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IRINA POZDNYAKOVA: "Non-linear effects of macromolecular crowding on enzymatic activity of multi-copper oxidase", BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA, vol. 1804, no. 4, 2 March 2010 (2010-03-02), pages 740 - 744 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5011458B1 (ja) * 2011-06-06 2012-08-29 パナソニック株式会社 抗原を検出する方法
WO2012168991A1 (ja) * 2011-06-06 2012-12-13 パナソニック株式会社 抗原を検出する方法
US8470549B2 (en) 2011-06-06 2013-06-25 Panasonic Corporation Method for detecting an antigen
CN102901822A (zh) * 2012-10-23 2013-01-30 扬州大学 聚合物自组装超微孔膜免疫组合传感器的制备方法

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