JP2019533461A - 匂い物質受容体を発現する細胞のアレイを用いた検出のためのシステム - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、全体として参照により本明細書に組み入れられる、2016年10月27日に出願された米国特許仮出願第62/413,897号に対する優先権を主張する。
細胞アレイは概して医学的研究およびライフサイエンスにおいて有用である。従来の細胞アレイは、細胞培養のための容器として、ペトリ皿またはマルチウェルプレートなどの簡単な容器を使用する。しかし、当技術分野において、そのような簡単な手法は、細胞がインビボで経験する環境とは実質的に異なる環境を細胞に提供するということが認識されている。
本開示の局面はシステムを提供する。いくつかの態様において、システムは、アレイと、電気シグナルを計測するように構成された複数の電極を形成するための、複数のチャンバの各チャンバ内に配置された少なくとも1つの電極と、複数の電極によって計測された電気シグナルを受け取るように構成された制御装置とを備え得る。いくつかの態様において、アレイは複数のチャンバを含み得、複数のチャンバのそれぞれは、1つまたは複数の細胞表面受容体を発現する細胞を含み得る。いくつかの態様において、化合物が複数のチャンバの1つチャンバに導入され、細胞の細胞表面受容体の1つまたは複数と化合物との間で結合イベントが起こると、結合に応答して電気シグナルが生じ得る。いくつかの態様において、制御装置は、化合物に対応付けられた電気シグナルのパターンを生成し得る。
本明細書において挙げられたすべての刊行物、特許、および特許出願は、各個々の刊行物、特許または特許出願が具体的かつ個別に参照により本明細書に組み入れられることが示される場合と同じ程度に、参照により本明細書に組み入れられる。参照により組み入れられる刊行物および特許または特許出願が本明細書に含まれる開示と相反する程度に、本明細書は、任意のそのような相反する資料に取って代わる、および/またはそれよりも優先することを意図したものである。
本発明の様々な態様が本明細書に示され、記載されているたが、そのような態様は実例として提供されるに過ぎないことが当業者には明らかであろう。発明を逸脱することなく、数多くの変形、変更および置換が当業者には思い付き得る。本明細書に記載される発明の態様に対して様々な代替を用い得ることが理解されるべきである。
電気部品は電極を含み得る。電極は二次元電極であり得る。電極は三次元電極であり得る。電気部品は、1つまたは複数のセンサ、たとえば温度センサ、pHセンサ、ガスセンサ、グルコースセンサ、レベルセンサ、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。いくつかの態様において、ガスセンサは、02センサ、C02センサ、またはそれらの任意の組み合わせであり得る。いくつかの態様において、1つまたは複数のセンサは、光学センサ、電気化学的センサ、光電子センサ、圧電センサ、バイオセンサ、またはそれらの任意の組み合わせを含み得る。いくつかの態様において、複数のチャンバの各チャンバは少なくとも1つのセンサを含み得る。いくつかの態様において、装置はさらに、電気部品に対し、1つまたは複数のセンサそれぞれの1つまたは複数の計測値を収集するよう命令するように構成された制御装置を備え得る。
培地は1つまたは複数の成分を含み得る。培地は、塩化ナトリウム、グリシン、L-アラニン、L-セリン、神経活性無機塩、L-アスパラギン酸、L-グルタミン酸、またはそれらの任意の組み合わせの1つまたは複数を含み得る。培地はさらに、pH調節物質、アミノ酸、ビタミン、補充物質、タンパク質、エネルギー基質、感光物質、またはそれらの任意の組み合わせの1つまたは複数を含み得る。培地はさらに1つまたは複数の緩衝物質を含み得る。培地はさらに1つまたは複数の抗酸化物質を含み得る。
細胞受容体は化合物の存在を検出し得る。細胞受容体は、たとえば化合物が細胞受容体に結合すると、その化合物の存在を検出し得る。細胞受容体と化合物との間の結合イベントがシグナル、たとえば光シグナルまたは電気シグナルまたは化学的シグナルを生じさせ得る。
本明細書に記載される装置は1つまたは複数の単離された細胞(たとえばニューロン)を含み得る。単離された細胞は、環境からの、または環境内の、特定の揮発性有機化合物を検出するための感知フロントエンドとして用いられ得る。単離された細胞は、環境中の、または試験される環境から事前に取り出された単離された試料(空気試料、液体試料、固体試料)からの、化合物の存在をリアルタイムで感知し得る。
本明細書に記載される装置、システム、および方法は、試料中の1つまたは複数の化合物の有無を確認するために用いられ得る。いくつかの態様において、確認は、試料中の1つまたは複数の化合物の存在の可能性または非存在の可能性であり得る。試料は、血液試料、体液、組織試料、またはそれらの任意の組み合わせであり得る。そのような態様においては、対象の体内の非合法化合物の有無を確認し得る。試料は、土壌試料、水試料または気体試料であり得る。そのような態様においては、土壌、水路、空気供給、地理的地域、住宅環境、商業環境における化学兵器、毒素、発がん物質の有無を確認し得る。
a00 a01 a02 a03 ... a0n
a10 a11 a12 a13 ... a1n
a20 a21 a22 a23 ... a2n
a30 a31 a32 a33 ... a3n
...
am0 am1 am2 am3 ... amn
本開示は、本開示の方法を実現するようにプログラムされているコンピュータ制御システムを提供する。図3は、電極に命令して、1つまたは複数の電気シグナルを計測させる、1つまたは複数の電極から1つまたは複数の電気シグナルを受信させる、電気シグナルのパターンを生成させる、電気シグナルのパターンをデータベースに記憶させる、電気シグナルのパターンをデータベースに記憶されたパターンと比較させる、またはそれらの任意の組み合わせを実行させるようにプログラムまたは他の方法で構成され得るコンピュータシステム501を示す。コンピュータシステム501は、本開示のデータ収集、データ分析およびデータ記憶の様々な局面、たとえば電気シグナル計測、計測された電気シグナルに基づくパターンの比較、電気シグナルデータに基づくパターンの生成、それらの任意の組み合わせなどの命令を規制することができる。コンピュータシステム501は、ユーザの電子装置であることもできるか、または電子装置に対して遠隔に位置するコンピュータシステムであることもできる。電子装置はモバイル電子装置であることができる。
いくつかの装置、システム、アレイ、方法が本明細書に開示される。これらの装置、システム、アレイ、方法の具体的な例示的態様が以下に開示される。
態様1.(a)複数のチャンバを含み、該複数のチャンバの各チャンバが、(i)ユニークな匂い物質受容体プロファイルを発現するように改変された細胞;および(ii)該細胞において電気シグナルを計測するように構成された電気部品を含む、空間的にアドレス指定可能なアレイと、(b)(i)計測された該電気シグナルを複数のチャンバから受け取るように、かつ(ii)計測された該電気シグナルに基づいて1つまたは複数の化合物の有無を判定するように構成された制御装置とを備える、装置。
態様2.前記1つまたは複数の化合物の有無が、該1つまたは複数の化合物の量を計測することを含む、態様1の装置。
態様3.前記細胞が遺伝子改変を含む、態様1または2の装置。
態様4.前記細胞がニューロンである、態様1〜3のいずれかの装置。
態様5.前記細胞がヒト細胞である、態様1〜4のいずれかの装置。
態様6.前記空間的にアドレス指定可能なアレイが、3つ超のユニークな匂い物質受容体プロファイルを含む、態様1〜5のいずれかの装置。
態様7.少なくとも2つの異なるタイプの化合物を検出するように構成されている、態様1〜6のいずれかの装置。
態様8.前記細胞が、複数のタイプの化合物を検出する、態様1〜7のいずれかの装置。
態様9.前記細胞が、少なくとも2つのユニークな匂い物質受容体プロファイルを発現するように改変されている、態様1〜8のいずれかの装置。
態様10.前記ユニークな匂い物質受容体プロファイルが、以下の受容体:OR1A1、mOR106-1、OR51E1、OR10J5、OR51E2、mOR9-1、mOR18-1、mOR272-1、mOR31-1、mOR136-1、mOR185-1、mOR189-1、mOR9-1、mOR162-2、mOR202-37、mOR204-3、mOR204-8、mOR204-11、mOR188-1、mOR256-3、mOR156-5、mOR159-3、mOR160-4、mOR160-5、mOR161-5、mOR161-6、mOR162-2、mOR164-2、mOR202-37、mOR204-3、mOR204-8、mOR204-11、mOR165-1、mOR178-1、mOR179-1、mOR183-1、mOR185-1、mOR162-1、mOR189-1、それらの任意の遺伝的変種、それらの任意の機能的に活性な断片、またはそれらの任意の組み合わせの1つまたは複数を含む、態様1〜9のいずれかの装置。
態様11.前記ユニークな匂い物質受容体プロファイルが、以下の受容体:OR1A1、mOR106-1、OR51E1、OR10J5、OR51E2、mOR9-1、mOR18-1、mOR272-1、mOR31-1、mOR136-1、それらの任意の遺伝的変種、それらの任意の機能的に活性な断片、またはそれらの任意の組み合わせの1つまたは複数を含む、態様1〜9のいずれかの装置。
態様12.前記ユニークな匂い物質受容体プロファイルが、以下の受容体:mOR185-1、mOR189-1、mOR9-1、mOR162-2、mOR202-37、mOR204-3、mOR204-8、mOR204-11、mOR188-1、mOR256-3、それらの任意の遺伝的変種、それらの任意のヒト類似体、それらの任意の機能的に活性な断片、またはそれらの任意の組み合わせの1つまたは複数を含む、態様1〜9のいずれかの装置。
態様13.前記ユニークな匂い物質受容体プロファイルが、以下の受容体:mOR156-5、mOR159-3、mOR160-4、mOR160-5、mOR161-5、mOR161-6、mOR162-2、mOR164-2、mOR202-37、mOR204-3、mOR204-8、mOR204-11、それらの任意の遺伝的変種、それらの任意のヒト類似体、それらの任意の機能的に活性な断片、またはそれらの任意の組み合わせの1つまたは複数を含む、態様1〜9のいずれかの装置。
態様14.前記ユニークな匂い物質受容体プロファイルが、以下の受容体:mOR165-1、mOR178-1、mOR179-1、mOR183-1、mOR185-1、mOR162-1、mOR189-1、それらの任意の遺伝的変種、それらの任意のヒト類似体、それらの任意の機能的に活性な断片、またはそれらの任意の組み合わせの1つまたは複数を含む、態様1〜9のいずれかの装置。
態様15.前記ユニークな匂い物質受容体プロファイルが、表2b、表3、表4からの1つもしくは複数の受容体、それらの任意の遺伝的変種、それらの任意のヒト類似体、それらの任意の機能的に活性な断片、またはそれらの任意の組み合わせを含む、態様1〜9のいずれかの装置。
態様16.前記ユニークな匂い物質受容体プロファイルが改変を含む、態様1〜15のいずれかの装置。
態様17.前記改変が、遺伝子改変、メチル化修飾、スルホン化修飾、スルフェン化修飾、アシル化修飾、アルキル化修飾、ブチリル化修飾、グリコシル化修飾、マロニル化修飾、ヒドロキシル化修飾、ヨウ素化修飾、プロピニル化修飾、またはそれらの任意の組み合わせの1つまたは複数を含む、態様16の装置。
態様18.前記改変が酸化修飾または還元修飾を含む、態様16の装置。
態様19.前記改変が、炭水化物付加、炭水化物欠失、またはそれらの組み合わせを含む、態様16の装置。
態様20.前記制御装置が、前記化合物の有無を含む結果を判定する、態様1〜19のいずれかの装置。
態様21.前記制御装置が通信媒体を介して結果を通信する、態様19または態様20の装置。
態様22.前記結果が前記化合物の有無の確率を含む、態様20〜21のいずれかの装置。
態様23.前記確率が約80%〜約99%である、態様22の装置。
態様24.前記確率が少なくとも約85%である、態様22の装置。
態様25.約10ミリモル(mM)またはそれ未満の濃度検出限界で前記化合物の有無を検出する、態様1〜24のいずれかの装置。
態様26.前記濃度検出限界が約10マイクロモル(μM)またはそれ未満である、態様25の装置。
態様27.前記制御装置が、データベース中の1つまたは複数の基準化合物に対応付けられた1つまたは複数のシグナル伝達パターンを記憶する、態様1〜26のいずれかの装置。
態様28.前記計測された電気シグナルが、活動電位、細胞膜脱分極、活動電位の閾値未満である励起シグナルレベル、またはそれらの任意の組み合わせを含む、態様1〜27のいずれかの装置。
態様29.前記計測された電気シグナルが化合物特有のパターンを含む、態様1〜28のいずれかの装置。
態様30.前記計測された電気シグナルがバイナリパターンを含む、態様1〜30のいずれかの装置。
態様31.前記計測された電気シグナルが、電気シグナルの大きさ、電気シグナルの時間的パターン、またはそれらの組み合わせを含む、態様1〜28のいずれかの装置。
態様32.前記電気部品が電極を含む、態様1〜31のいずれかの装置。
態様33.前記電極が三次元電極である、態様32の装置。
態様34.前記三次元電極が支持部およびヘッド部を含む、態様33の装置。
態様35.前記ヘッド部が突起、凹み、またはそれらの組み合わせを含む、態様34の装置。
態様36.前記突起が半球形突起を含む、態様35の装置。
態様37.前記凹みが半球形凹みを含む、態様35の装置。
態様38.前記三次元電極が、少なくとも100個の突起、少なくとも100個の凹み、またはそれらの任意の組み合わせを含む、態様33〜37のいずれかの装置。
態様39.前記三次元電極が約10ナノメートル(nm)〜約100nmの表面粗さを含む、態様33〜38のいずれかの装置。
態様40.3つの三次元電極が金を含む、態様33〜39のいずれかの装置。
態様41.前記複数のチャンバのそれぞれが培地をさらに含む、態様1〜40のいずれかの装置。
態様42.前記培地が緩衝物質を含む、態様41の装置。
態様43.前記緩衝物質が、培地中、約21mM〜約24mMの濃度で存在する、態様43の装置。
態様44.前記緩衝物質がHEPESを含む、態様43の装置。
態様45.前記培地が抗酸化物質を含む、態様41〜44の装置。
態様46.前記抗酸化物質が、培地中、約0.00001ミリモル(mM)〜約0.1mMの濃度で存在する、態様45の装置。
態様47.前記抗酸化物質がアミノ酸抗酸化物質である、態様45の装置。
態様48.前記アミノ酸抗酸化物質が、L-カルノシン、L-カルニチン、またはそれらの組み合わせである、態様47の装置。
態様49.前記培地によって前記細胞の1つまたは複数のインビボ様機能が維持される、態様41〜48のいずれかの装置。
態様50.前記細胞がニューロンであり、かつ前記1つまたは複数のインビボ様機能が、シナプス機能、活動電位生成、エネルギー維持、またはそれらの任意の組み合わせを含む、態様49の装置。
態様51.ある環境中に配置される、態様41〜50のいずれかの装置。
態様52.前記環境が、(i)約34℃〜約40℃の温度範囲から外れた温度;(ii)約75%〜約85%湿度の湿度範囲から外れた湿度;(iii)約3%〜約8%の二酸化炭素比率範囲から外れた二酸化炭素比率;または(iv)それらの任意の組み合わせの1つまたは複数を含む、態様51のいずれかの装置。
態様53.前記培地が、前記環境中において、約7.3〜約7.5のpHをある期間維持する、態様51〜52のいずれかの装置。
態様54.前記期間が少なくとも約1ヶ月である、態様53の装置。
態様55.前記培地が、前記環境中において、約280〜約330 Osm/Lのオスモル濃度をある期間維持する、態様51〜54のいずれかの装置。
態様56.前記期間が少なくとも約1ヶ月である、態様55の装置。
態様57.前記培地によって、該培地なしの前記環境中の細胞と比べて前記環境中の前記細胞の生存期間が延長される、態様51〜56のいずれかの装置。
態様58.前記細胞の延長された生存期間が少なくとも約1ヶ月である、態様57の装置。
態様59.以下の工程を含む、ある環境中の1つまたは複数の化合物の有無を検出する方法:(a)空間的にアドレス指定可能なアレイを該環境中に配置する工程であって、該空間的にアドレス指定可能なアレイが複数のチャンバを含み、該複数のチャンバの各チャンバが、(i)ユニークな匂い物質受容体プロファイルを発現するように改変された細胞;および(ii)該細胞において電気シグナルを計測するように構成された電気部品を含む、該工程;および(b)該複数のチャンバからの計測された該電気シグナルに基づいて、該1つまたは複数の化合物の有無を検出する工程。
態様60.前記環境が住宅環境である、態様59の方法。
態様61.前記環境が公共スペースである、態様59の方法。
態様62.前記環境が2つまたはそれ以上の化合物を含む、態様59〜61のいずれかの方法。
態様63.前記環境が、(i)約34℃〜約40℃の温度範囲から外れた温度;(ii)約75%〜約85%湿度の湿度範囲から外れた湿度;(iii)約3%〜約8%の二酸化炭素比率範囲から外れた二酸化炭素比率;または(iv)それらの任意の組み合わせの1つまたは複数を含む、態様59〜62のいずれかの方法。
態様64.通信媒体を介して結果を通信する工程をさらに含む、態様59〜63のいずれかの方法。
態様65.前記結果が、前記1つまたは複数の化合物の有無を含む、態様64の方法。
態様66.前記結果が、前記1つまたは複数の化合物の有無の確率を含む、態様64の方法。
態様67.前記確率が約80%〜約99%である、態様66の方法。
態様68.前記確率が少なくとも約85%である、態様66の方法。
態様69.シグナル伝達パターンを、1つまたは複数の基準化合物に対応付けられた1つまたは複数のシグナル伝達パターンと比較する工程をさらに含む、態様59〜68のいずれかの方法。
態様70.前記1つまたは複数の化合物の有無が、該1つまたは複数の化合物の量を計測することを含む、態様59〜69のいずれかの方法。
態様71.前記空間的にアドレス指定可能なアレイが、3つ超のユニークな匂い物質受容体プロファイルを含む、態様59〜70のいずれかの方法。
態様72.少なくとも2つの異なるタイプの化合物を検出する、態様59〜71のいずれかの方法。
態様73.前記細胞が、複数のタイプの化合物を検出する、態様59〜72のいずれかの方法。
態様74.前記細胞が、2つ超のユニークな匂い物質受容体プロファイルより選択される少なくとも2つのユニークな匂い物質受容体プロファイルを発現するように改変されている、態様59〜73のいずれかの方法。
態様75.装置が、複数のチャンバを含むアレイを備え、該複数のチャンバのそれぞれが、(i)神経毒、発がん物質、化学兵器、およびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される化合物に対して結合特異性を有する細胞受容体を発現するように改変された細胞;および(ii)1つまたは複数のシグナルを計測するように構成された電気部品を含み、該装置が、該アレイ中で計測された1つまたは複数のシグナルに基づいて該化合物の有無を検出するように構成されている、該装置。
態様76.前記化合物の有無が、該化合物のレベルを計測することを含む、態様75の装置。
態様77.前記細胞受容体が匂い物質受容体である、態様75または態様76の装置。
態様78.前記細胞が遺伝子改変を含む、態様75〜77のいずれかの装置。
態様79.前記細胞がニューロンである、態様75〜78のいずれかの装置。
態様80.前記細胞がヒト細胞である、態様75〜79のいずれかの装置。
態様81.前記アレイが、2つ超のユニークな受容体を含む、態様75〜80のいずれかの装置。
態様82.少なくとも2つの異なるタイプの化合物を検出するように構成されている、態様75〜81のいずれかの装置。
態様83.前記細胞が、複数のタイプの化合物を検出する、態様75〜82のいずれかの装置。
態様84.前記細胞が、少なくとも2つのユニークな匂い受容体を発現するように改変されている、態様75〜83のいずれかの装置。
態様85.前記細胞受容体が、OR1A1、mOR106-1、OR51E1、OR10J5、OR51E2、mOR9-1、mOR18-1、mOR272-1、mOR31-1、mOR136-1、mOR185-1、mOR189-1、mOR9-1、mOR162-2、mOR202-37、mOR204-3、mOR204-8、mOR204-11、mOR188-1、mOR256-3、mOR156-5、mOR159-3、mOR160-4、mOR160-5、mOR161-5、mOR161-6、mOR162-2、mOR164-2、mOR202-37、mOR204-3、mOR204-8、mOR204-11、mOR165-1、mOR178-1、mOR179-1、mOR183-1、mOR185-1、mOR162-1、mOR189-1、それらの任意の遺伝的変種、それらの任意の機能的に活性な断片、またはそれらの任意の組み合わせを含む、態様75〜84のいずれかの装置。
態様86.前記細胞受容体が、OR1A1、mOR106-1、OR51E1、OR10J5、OR51E2、mOR9-1、mOR18-1、mOR272-1、mOR31-1、mOR136-1、それらの任意の遺伝的変種、それらの任意の機能的に活性な断片、またはそれらの任意の組み合わせを含む、態様75〜84のいずれかの装置。
態様87.前記細胞受容体が、mOR185-1、mOR189-1、mOR9-1、mOR162-2、mOR202-37、mOR204-3、mOR204-8、mOR204-11、mOR188-1、mOR256-3、それらの任意の遺伝的変種、それらの任意のヒト類似体、それらの任意の機能的に活性な断片、またはそれらの任意の組み合わせを含む、態様75〜84のいずれかの装置。
態様88.前記細胞受容体が、mOR156-5、mOR159-3、mOR160-4、mOR160-5、mOR161-5、mOR161-6、mOR162-2、mOR164-2、mOR202-37、mOR204-3、mOR204-8、mOR204-11、それらの任意の遺伝的変種、それらの任意のヒト類似体、それらの任意の機能的に活性な断片、またはそれらの任意の組み合わせを含む、態様75〜84のいずれかの装置。
態様89.前記細胞受容体が、mOR165-1、mOR178-1、mOR179-1、mOR183-1、mOR185-1、mOR162-1、mOR189-1、それらの任意の遺伝的変種、それらの任意のヒト類似体、それらの任意の機能的に活性な断片、またはそれらの任意の組み合わせを含む、態様75〜84のいずれかの装置。
態様90.前記細胞受容体が、表2b、表3、表4からの受容体、それらの任意の遺伝的変種、それらの任意のヒト類似体、それらの任意の機能的に活性な断片、またはそれらの任意の組み合わせを含む、態様75〜84のいずれかの装置。
態様91.前記細胞受容体が改変を含む、態様75〜84のいずれかの装置。
態様92.前記改変が、遺伝子改変、メチル化修飾、スルホン化修飾、スルフェン化修飾、アシル化修飾、アルキル化修飾、ブチリル化修飾、グリコシル化修飾、マロニル化修飾、ヒドロキシル化修飾、ヨウ素化修飾、プロピニル化修飾、またはそれらの任意の組み合わせの1つまたは複数を含む、態様91の装置。
態様93.前記改変が酸化修飾または還元修飾を含む、態様91の装置。
態様94.前記改変が、炭水化物付加、炭水化物欠失、またはそれらの組み合わせを含む、態様91の装置。
態様95.制御装置をさらに備える、態様77〜96のいずれかの装置。
態様96.前記制御装置が、(i)1つまたは複数のシグナルを受け取るように、かつ(ii)前記化合物の有無を含む結果を判定するように構成されている、態様95の装置。
態様97.前記制御装置が通信媒体を介して前記結果を通信する、態様96の装置。
態様98.前記結果が前記化合物の有無の確率を含む、態様96〜97のいずれかの装置。
態様99.前記確率が約80%〜約99%である、態様98の装置。
態様100.前記確率が少なくとも約85%である、態様98の装置。
態様101.前記制御装置が、データベース中の1つまたは複数の基準化合物に対応付けられた1つまたは複数のシグナルを記憶する、態様95〜100のいずれかの装置。
態様102.前記1つまたは複数のシグナルが、活動電位、細胞膜脱分極、活動電位の閾値未満である励起シグナルレベル、またはそれらの任意の組み合わせを含む、態様75〜101のいずれかの装置。
態様103.前記1つまたは複数のシグナルが電気シグナルのパターンを含む、態様75〜102のいずれかの装置。
態様104.前記電気シグナルのパターンが化合物特有のパターンを含む、態様103の装置。
態様105.前記電気シグナルのパターンがバイナリパターンを含む、態様103の装置。
態様106.前記電気シグナルのパターンが、電気シグナルの大きさ、電気シグナルの時間的パターン、またはそれらの組み合わせを含む、態様103の装置。
態様107.前記電気部品が電極を含む、態様75〜106のいずれかの装置。
態様108.前記電極が三次元電極である、態様107の装置。
態様109.前記三次元電極が支持部およびヘッド部を含む、態様108の装置。
態様110.前記ヘッド部が突起、凹み、またはそれらの組み合わせを含む、態様109の装置。
態様111.前記突起が半球形突起を含む、態様109の装置。
態様112.前記凹みが半球形凹みを含む、態様109の装置。
態様113.前記三次元電極が、少なくとも100個の突起、少なくとも100個の凹み、またはそれらの任意の組み合わせを含む、態様108〜112のいずれかの装置。
態様114.前記三次元電極が約10ナノメートル(nm)〜約100nmの表面粗さを含む、態様108〜113のいずれかの装置。
態様115.3つの三次元電極が金を含む、態様108〜114のいずれかの装置。
態様116.ある環境中に配置される、態様75〜115のいずれかの装置。
態様117.前記環境が、(i)約34℃〜約40℃の温度範囲から外れた温度;(ii)約75%〜約85%湿度の湿度範囲から外れた湿度;(iii)約3%〜約8%の二酸化炭素比率範囲から外れた二酸化炭素比率;または(iv)それらの任意の組み合わせの1つまたは複数を含む、態様116の装置。
態様118.前記複数のチャンバのそれぞれが培地をさらに含む、態様75〜117のいずれかの装置。
態様119.前記培地が緩衝物質を含む、態様118の装置。
態様120.前記緩衝物質が、前記培地中、約21mM〜約24mMの濃度で存在する、態様119の装置。
態様121.前記緩衝物質がHEPESを含む、態様119の装置。
態様122.前記培地が抗酸化物質を含む、態様118〜121の装置。
態様123.前記抗酸化物質が、前記培地中、約0.00001mM〜約0.1mMの濃度で存在する、態様122の装置。
態様124.前記抗酸化物質がアミノ酸抗酸化物質である、態様122の装置。
態様125.前記アミノ酸抗酸化物質が、L-カルノシン、L-カルニチン、またはそれらの組み合わせである、態様124の装置。
態様126.前記培地によって前記細胞の1つまたは複数のインビボ様機能が維持される、態様118〜125のいずれかの装置。
態様127.前記細胞がニューロンであり、かつ前記1つまたは複数のインビボ様機能が、シナプス機能、活動電位生成、エネルギー維持、またはそれらの任意の組み合わせを含む、態様126の装置。
態様128.前記培地が、前記環境中において、約7.3〜約7.5のpHをある期間維持する、態様118〜127のいずれかの装置。
態様129.前記期間が少なくとも約1ヶ月である、態様128の装置。
態様130.前記培地が、前記環境中において、約280〜約330 Osm/Lのオスモル濃度をある期間維持する、態様118〜129のいずれかの装置。
態様131.前記期間が少なくとも約1ヶ月である、態様130の装置。
態様132.前記培地によって、該培地なしの前記環境中の細胞と比べて前記環境中の前記細胞の生存期間が延長される、態様118〜131のいずれかの装置。
態様133.前記細胞の延長された生存期間が少なくとも約1ヶ月である、態様132の装置。
態様134.前記化合物が、合衆国法典42§12210に定義された非合法物質を含む、態様75〜133のいずれかの装置。
態様135.前記化合物が前記化学兵器であり、かつ該化学兵器が、マスタードガス、サリンガス、またはそれらの任意の組み合わせである、態様75〜134のいずれかの装置。
態様136.前記化合物が前記発がん物質であり、かつ該発がん物質が、チオメタン、炭化水素、酸素、二酸化炭素、またはそれらの任意の組み合わせを含む、態様75〜135のいずれかの装置。
態様137.以下の工程を含む、ある環境中の化合物の有無を検出する方法:(a)装置を該環境中に配置する工程であって、該装置がアレイを備え、該アレイが、複数のチャンバを含み、該複数のチャンバのそれぞれが、(i)神経毒、発がん物質、化学兵器、およびそれらの任意の組み合わせからなる群より選択される化合物に対して結合特異性を有する細胞表面受容体を発現するように改変された細胞;および(ii)1つまたは複数のシグナルを計測するように構成された電気部品を含む、該工程;ならびに(b)該装置中で計測された1つまたは複数のシグナルに基づいて、該化合物の有無を検出する工程。
態様138.前記環境が住宅環境である、態様137の方法。
態様139.前記環境が公共スペースである、態様137の方法。
態様140.前記環境が2つまたはそれ以上の化合物を含む、態様137〜139のいずれかの方法。
態様141.前記環境が、(i)約34℃〜約40℃の温度範囲から外れた温度;(ii)約75%〜約85%湿度の湿度範囲から外れた湿度;(iii)約3%〜約8%の二酸化炭素比率範囲から外れた二酸化炭素比率;または(iv)それらの任意の組み合わせの1つまたは複数を含む、態様137の方法。
態様142.通信媒体を介して結果を通信する工程をさらに含む、態様137〜141のいずれかの方法。
態様143.前記結果が前記化合物の有無を含む、態様142の方法。
態様144.前記結果が前記化合物の有無の確率を含む、態様142の方法。
態様145.前記確率が約80%〜約99%である、態様144の方法。
態様146.前記確率が少なくとも約85%である、態様144の方法。
態様147.前記検出が、約10ミリモル(mM)またはそれ未満の濃度検出限界である、態様139〜148のいずれかの方法。
態様148.前記濃度検出限界が約10マイクロモル(μM)またはそれ未満である、態様147の方法。
態様149.前記1つまたは複数のシグナルを、1つまたは複数の基準化合物に対応付けられた1つまたは複数のシグナルと比較する工程をさらに含む、態様137〜148のいずれかの方法。
態様150.前記化合物の有無が、該化合物のレベルを計測することを含む、態様137〜149のいずれかの方法。
態様151.前記アレイが、2つ超のユニークな受容体を含む、態様137〜150のいずれかの方法。
態様152.少なくとも2つの異なるタイプの化合物を検出する、態様137〜151のいずれかの方法。
態様153.前記細胞が、複数のタイプの化合物を検出する、態様137〜152のいずれかの方法。
態様154.前記細胞が、少なくとも2つのユニークな受容体を発現するように改変されている、態様137〜153のいずれかの方法。
態様155.前記化合物が、合衆国法典42§12210に定義された非合法物質を含む、態様137〜154のいずれかの方法。
態様156.前記化合物が前記化学兵器であり、かつ該化学兵器が、マスタードガス、サリンガス、またはそれらの任意の組み合わせである、態様137〜155のいずれかの方法。
態様157.前記化合物が前記発がん物質であり、かつ該発がん物質が、チオメタン、炭化水素、酸素、二酸化炭素、またはそれらの任意の組み合わせを含む、態様137〜156のいずれかの方法。
態様158.それぞれがユニークな匂い物質受容体を発現するn個の異なる細胞のアレイであって、n個超の異なる化合物をそれぞれ約70%超の信頼水準で検出することができる、該アレイ。
態様159.n=3またはそれ以上である、態様158のアレイ。
態様160.前記異なる化合物が揮発性有機化合物を含む、態様158のアレイ。
態様161.前記信頼水準が約85%超の、態様158のアレイ。
態様162.1つまたは複数の電気シグナルを計測することができる、態様158のアレイ。
態様163.前記1つまたは複数の電気シグナルが、活動電位、膜脱分極、活動電位の閾値未満である励起シグナルレベル、またはそれらの任意の組み合わせを含む、態様162のアレイ。
様々な嗅覚受容体を発現するニューロンが、電極に結合されると、臭気認識のための一次センサとして作用することができるが、様々な化合物のシグナチャは、システム中に存在する異なる電極にわたる電気的活性の複雑な時空的パターンの中に埋め込まれ得る。これは、異なるニューロンが、それらの周囲の空気中に存在する化合物と異なる親和性で反応する結果および各電極が複数のニューロンに電気的に近接して、ニューロンそれぞれからのシグナルを蓄積し得るという事実であり得る。
a. 1つのニューロンが様々なタイプの受容体を発現し得る。
b. 様々なニューロンが受容体を様々な量で発現し得る。
c. 受容体は広くチューニングされている場合がある(様々な化学物質に等しく良好に応答することができるように)。
d.興奮性または抑制性シナプスを介して他のニューロンに接続され得るニューロンなど、細胞は、互いに連絡し、ネットワーク中の1つまたは複数の匂い物質に対する予測不可能な二次応答を生じさせ得る。
e. 匂い、環境または他の検出源は何百もの異なる分子で構成されている場合がある。
a. 嗅覚ニューロンの電気生理学的性質の現実的シミュレーション。
b. 嗅覚受容体の混合物を発現する神経ネットワークの現実的な嗅覚応答のシミュレーション。
c. 誘発された電気的活性の様々なパターンを識別するためのMLアルゴリズムの訓練。
ボトムアップアプローチからこの議論を理解するためには、匂い物質の結合の結果として活動電位を生成する内部細胞カスケード、特に、様々な受容体または多くの環境刺激に対して広い親和性を有する受容体に結合する臭気がこれらの細胞およびネットワークのスパイク挙動に影響することができるやり方を審査し、理解することが重要である。そのような広親和性受容体は偽陽性検出結果を生じさせる潜在性を有し得るが、このセクションは、単一細胞計算モデルを通して、広くチューニングされた受容体でさえ、区別可能なやり方でスパイク挙動を変化させることができることを実証する。
読み出しが実際に細胞集団全体の正味の応答であり得る場合には、様々な匂い物質に対するニューロン応答を識別するために、異なる、おそらくはさらにロバストな戦術を用いることができる。そのようなニューロンの集団中には、各細胞の表面上に発現する多数の異なる受容体が存在し得る。これらの受容体がすべて、関心対象の匂い物質に対して広くチューニングされている場合、それらの受容体は、それぞれが同じ化学的刺激に対して異なるレベルの応答を生じさせ得る。たとえば、1つの細胞型において発現する受容体Aは50%親和性で匂い物質と結合し得、受容体Bは30%親和性で結合し得、受容体Cは80%親和性で結合し得る。本明細書において実証されるように、異なるリガンド−受容体親和性は、その受容体を発現する細胞中で異なるスパイク挙動を生じさせ得るため、このパターンを使用して、スパイク活動から化合物をユニークに同定することができる。場合によっては、これらの受容体においてオフターゲット応答を生成し得る、類似の化学構造を有する類似の化合物は、各受容体を異なるレベルで活性化し(受容体Aを20%親和性で、受容体Bを80%親和性で、受容体Cを80%親和性で)、したがって、完全に異なる活動パターンを生じさせ得、したがって、ネットワーク挙動全体を審査することにより、それは実際の関心対象の化学物質から区別され得る。
誘発された電気的活性の異なるパターンを識別するための機械学習(ML)アルゴリズムの訓練
本明細書に、たとえば実施例1に記載されるように、環境中の様々な化合物への曝露の結果として、1つ1つのニューロンおよびネットワーク電気的活性は異なり得る。これらの異なる検出ケースを確実に区別し、前述のオフターゲット部分的受容体活性化を生じさせ得る構造的に類似した化学物質によって生成される偽陽性結果から真陽性結果を識別するための分類器を開発し得る。
50個のニューロンの小さな集団を生成し、それぞれ5つのニューロンの2つの亜集団(ネットワークの全サイズの10%)をそれぞれ、化学物質Aまたは化学物質Bに優先的に応答するように修飾する。ネットワークをシミュレートし、50msのビンサイズを使用してニューロンごとのスパイクの数を合計する(図21、図22、および図23の上パネルを参照)。定期的に、化学物質Aを導入する、化学物質Bを導入する、または化学物質を導入せず、亜集団を、それらが発現する受容体(および化合物AまたはBに対するそれぞれの親和性)にしたがって応答させる。
実験1:
受容体を狭くチューニングし(化合物Aに100%応答、化合物Bに0%応答)、狭くチューニングされた受容体を有する細胞から直接シグナルを記録する(すなわち、直接応答するニューロンは入力データ中に「見える」、すなわち、臭気刺激に応答するようにチューニングされた匂い物質受容体でトランスフェフェクトされたニューロンからの電気的情報を直接記録することができる)。x軸は時間であり、y軸は、化合物または匂い物質を予測する確率である。上パネルは生データをラスタプロットで示す。中間パネルは実験条件または実験真実を示す。下パネルは予測結果を示す。
受容体を広くチューニングし、広くチューニングされた受容体を有する細胞から直接シグナルを記録する。この実験は、広くチューニングされた受容体の場合、すなわち、受容体が両方の化学的刺激に異なる程度に応答することができる場合でも良好なネットワーク匂い物質分類が可能であり得ることを証明するように設計されている。受容体を広くチューニングし(化合物Aに75%応答、化合物Bに25%応答)、ここでもまた、直接応答するニューロンは入力データ中に「見える」。x軸は時間であり、y軸は、化合物または匂い物質を予測する確率である。上パネルは生データをラスタプロットで示す。中間パネルは実験条件または実験真実を示す。下パネルは予測結果を示す。
受容体を広くチューニングし、広くチューニングされた受容体を有する細胞と連絡している別の細胞(たとえば、電極と接触し、かつ広くチューニングされた受容体を有する一次ニューロンと連絡している二次ニューロン)からシグナルを記録する。受容体は広くチューニングされ(75/25)、直接応答するニューロンは入力データ中に「見える」、すなわち、記録される電気的応答は、応答性ニューロンにシナプス的に接続された二次ニューロンの活動による。x軸は時間であり、y軸は、化合物または匂い物質を予測する確率である。上パネルは生データをラスタプロットで示す。中間パネルは実験条件または実験真実を示す。下パネルは予測結果を示す。
本明細書に記載されるように、2つの異なる匂い物質AおよびBに対して異なる親和性を有する広くチューニングされた受容体の場合、リガンド−受容体解離におけるこの差は、下流の活動電位読み出しの中で直接見え、したがって、各図が検出可能かつ区別可能なシグナル出力を示す図15および図16に示すように、嗅覚シグナル伝達カスケード全体をモデル化するコンピュータシミュレーションに基づいて単一細胞レベルで匂い物質識別を可能にし得るということが実証され得る。
それぞれがユニークな匂い物質受容体を発現する3つの異なる細胞のアレイを構成する。アレイは、3つ超の異なる化合物をそれぞれ約85%超の信頼水準で検出することができる。
揮発性有機化合物のパネルの有無に関して環境を診断する。アレイを環境中に配置する。アレイは、各揮発性有機化合物に関して少なくとも約85%の精度および10pMの検出閾値で各揮発性有機化合物の有無を検出する。
9つのチャンバでアレイを構成する。最初3つのチャンバ(a00、a01、a02)はそれぞれ、DNTに対して広くチューニングされた受容体を有する細胞を含む。第二の3つのチャンバ(a10、a11、a12)はそれぞれ、DNTに対して狭くチューニングされた受容体を有する細胞を含む。
a00, a01, a02 0.1, 0.1, 0.1
a10, a11, a12 = 1.0, 1.0, 1.0
a20, a21, a22 0.5, 0.5, 0.5
9つのチャンバでアレイを構成する。最初3つのチャンバはそれぞれ、DNTに対して広くチューニングされた受容体を有する細胞を含む。第二の3つのチャンバはそれぞれ、DNTに対して狭くチューニングされた受容体を有する細胞を含む。最後3つのチャンバはそれぞれ、DNTに対して適度にチューニングされた受容体を有する細胞を含む。各細胞は電極と接触する。DNTが存在する環境中にアレイを配置する。また、9つのチャンバを有する第二のアレイを、DNTが存在する環境中に配置する。第二のアレイの9つすべてのチャンバは、DNTに対して広くチューニングされた受容体を有する細胞を含む。両アレイの各チャンバ中、電気的シグナル伝達パターンを計測する。広くチューニングされた受容体、適度にチューニングされた受容体および狭くチューニングされた受容体を有するアレイ中のDNTの検出の感度は、広くチューニングされた受容体のみを有するアレイ中のDNTの検出の感度よりも20%高くなる。
30個のチャンバでアレイを構成する。最初の10個のチャンバはそれぞれ、バニリン酸に対して広くチューニングされた受容体を有する細胞を含む。二つ目の10個のチャンバはそれぞれ、バニリン酸に対して狭くチューニングされた受容体(たとえばmOR9-1)を有する細胞を含む。最後の10個のチャンバはそれぞれ、バニリン酸に対して適度にチューニングされた受容体を有する細胞を含む。各細胞は電極と接触する。10pMのバニリン酸を含む試料をアレイの各チャンバに入れる。また、30個のチャンバを有する第二のアレイが、第二のアレイの各チャンバ中にバニリン酸を含む試料を受け取る。第二のアレイのチャンバの30個すべてが、バニリン酸に対して広くチューニングされた受容体を有する細胞を含む。両アレイの各チャンバ中、電気的シグナル伝達パターンを計測する。広くチューニングされた受容体、適度にチューニングされた受容体および狭くチューニングされた受容体を有するアレイは、10pMのバニリンを検出することができない、広くチューニングされた受容体のみを有するアレイと比べて、10pMのバニリン酸試料の存在を検出することができる。
6つのチャンバでアレイを構成する。最初3つのチャンバは、コカインに対して広くチューニングされた受容体(たとえばmOR18-1)およびヘロインに対して狭くチューニング受容体を有する細胞を含む。第二の3つのチャンバは、ヘロインに対して広くチューニングされた受容体およびコカインに対して狭くチューニングされた受容体を有する細胞を含む。ヘロインを有する試料Aをアレイのチャンバに接触させると、第一のユニークな電気シグナルパターンが生成される。コカインを有する試料Bをアレイのチャンバに接触させると、第二のユニークな電気シグナルパターンが生成される。コカインおよびヘロイン両方を有する試料Cをアレイのチャンバに接触させると、第三のユニークな電気シグナルパターンが生成される。第一、第二、および第三のユニークなパターンそれぞれは互いから区別することができる。
1個の果実または一房の果実の状態、たとえば完熟状態を表すある範囲の匂い物質を検出するための微小電極アレイ(MEA)
表2aは、果実によって生成される匂い物質化合物のリストを含む。表2bは、表2aの化合物の1つまたは複数に結合し得る昆虫匂い物質受容体のリストを含む。
Claims (78)
- (a)複数のチャンバを含み、該複数のチャンバの各チャンバが、
(i)ユニークな匂い物質受容体プロファイルを発現するように改変された細胞;および
(ii)該細胞において電気シグナルを計測するように構成された電気部品
を含む、空間的にアドレス指定可能なアレイと、
(b)(i)計測された該電気シグナルを該複数のチャンバから受け取るように、かつ(ii)計測された該電気シグナルに基づいて1つまたは複数の化合物の有無を判定するように構成された制御装置と
を備える、装置。 - 前記電気部品が、前記ユニークな匂い物質受容体プロファイルを発現するように改変された前記細胞と連絡している別の細胞において電気的活性を直接計測する、請求項1に記載の装置。
- 前記ユニークな匂い物質受容体プロファイルが、2つまたはそれ以上の化合物に結合することができる匂い物質受容体を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記2つまたはそれ以上の化合物の有無を個々に検出することができる、請求項3に記載の装置。
- 前記1つまたは複数の化合物の有無が、該1つまたは複数の化合物の量を計測することを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記細胞が遺伝子改変を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の装置。
- 前記細胞がニューロンである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の装置。
- 前記細胞がヒト細胞である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の装置。
- 前記空間的にアドレス指定可能なアレイが、3つ超のユニークな匂い物質受容体プロファイルを含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の装置。
- 少なくとも2つの異なるタイプの化合物を検出するように構成されている、請求項1〜9のいずれか一項に記載の装置。
- 前記細胞が複数のタイプの化合物を検出する、請求項1〜10のいずれか一項に記載の装置。
- 前記細胞が、少なくとも2つのユニークな匂い物質受容体プロファイルを発現するように改変されている、請求項1〜11のいずれか一項に記載の装置。
- 前記ユニークな匂い物質受容体プロファイルが、以下の受容体:OR1A1、mOR106-1、OR51E1、OR10J5、OR51E2、mOR9-1、mOR18-1、mOR272-1、mOR31-1、mOR136-1、mOR185-1、mOR189-1、mOR9-1、mOR162-2、mOR202-37、mOR204-3、mOR204-8、mOR204-11、mOR188-1、mOR256-3、mOR156-5、mOR159-3、mOR160-4、mOR160-5、mOR161-5、mOR161-6、mOR162-2、mOR164-2、mOR202-37、mOR204-3、mOR204-8、mOR204-11、mOR165-1、mOR178-1、mOR179-1、mOR183-1、mOR185-1、mOR162-1、mOR189-1、それらの任意の遺伝的変種、それらの任意の機能的に活性な断片、またはそれらの任意の組み合わせの1つまたは複数を含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の装置。
- 前記ユニークな匂い物質受容体プロファイルが、以下の受容体:OR1A1、mOR106-1、OR51E1、OR10J5、OR51E2、mOR9-1、mOR18-1、mOR272-1、mOR31-1、mOR136-1、それらの任意の遺伝的変種、それらの任意の機能的に活性な断片、またはそれらの任意の組み合わせの1つまたは複数を含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の装置。
- 前記ユニークな匂い物質受容体プロファイルが、以下の受容体:mOR185-1、mOR189-1、mOR9-1、mOR162-2、mOR202-37、mOR204-3、mOR204-8、mOR204-11、mOR188-1、mOR256-3、それらの任意の遺伝的変種、それらの任意のヒト類似体、それらの任意の機能的に活性な断片、またはそれらの任意の組み合わせの1つまたは複数を含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の装置。
- 前記ユニークな匂い物質受容体プロファイルが、以下の受容体:mOR156-5、mOR159-3、mOR160-4、mOR160-5、mOR161-5、mOR161-6、mOR162-2、mOR164-2、mOR202-37、mOR204-3、mOR204-8、mOR204-11、それらの任意の遺伝的変種、それらの任意のヒト類似体、それらの任意の機能的に活性な断片、またはそれらの任意の組み合わせの1つまたは複数を含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の装置。
- 前記ユニークな匂い物質受容体プロファイルが、以下の受容体:mOR165-1、mOR178-1、mOR179-1、mOR183-1、mOR185-1、mOR162-1、mOR189-1、それらの任意の遺伝的変種、それらの任意のヒト類似体、それらの任意の機能的に活性な断片、またはそれらの任意の組み合わせの1つまたは複数を含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の装置。
- 前記ユニークな匂い物質受容体プロファイルが、表2b、表3、表4からの1つもしくは複数の受容体、それらの任意の遺伝的変種、それらの任意のヒト類似体、それらの任意の機能的に活性な断片、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の装置。
- 前記ユニークな匂い物質受容体プロファイルが改変を含む、請求項1〜18のいずれか一項に記載の装置。
- 前記改変が、遺伝子改変、メチル化修飾、スルホン化修飾、スルフェン化(sulfentation)修飾、アシル化修飾、アルキル化修飾、ブチリル化(butyrylation)修飾、グリコシル化修飾、マロニル化(malonylation)修飾、ヒドロキシル化修飾、ヨウ素化修飾、プロピニル化(propionylation)修飾、またはそれらの任意の組み合わせの1つまたは複数を含む、請求項19に記載の装置。
- 前記改変が酸化修飾または還元修飾を含む、請求項19に記載の装置。
- 前記改変が、炭水化物付加、炭水化物欠失、またはそれらの組み合わせを含む、請求項19に記載の装置。
- 前記制御装置が、前記化合物の有無を含む結果を判定する、請求項1〜22のいずれか一項に記載の装置。
- 前記制御装置が通信媒体を介して前記結果を通信する、請求項22または23に記載の装置。
- 前記結果が前記化合物の有無の確率を含む、請求項23または24に記載の装置。
- 前記確率が約80%〜約99%である、請求項25に記載の装置。
- 前記確率が少なくとも約85%である、請求項25に記載の装置。
- 約10ミリモル(mM)またはそれ未満の濃度検出限界で前記化合物の有無を検出する、請求項1〜27のいずれか一項に記載の装置。
- 前記濃度検出限界が約10マイクロモル(μM)またはそれ未満である、請求項28に記載の装置。
- 前記制御装置が、データベース中の1つまたは複数の基準化合物に対応付けられた1つまたは複数のシグナル伝達パターンを記憶する、請求項1〜29のいずれか一項に記載の装置。
- 前記計測された電気シグナルが、活動電位、細胞膜脱分極、活動電位の閾値未満である励起シグナルレベル、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項1〜30のいずれか一項に記載の装置。
- 前記計測された電気シグナルが化合物特有のパターンを含む、請求項1〜31のいずれか一項に記載の装置。
- 前記計測された電気シグナルがバイナリパターンを含む、請求項1〜31のいずれか一項に記載の装置。
- 前記計測された電気シグナルが、電気シグナルの大きさ、電気シグナルの時間的パターン、またはそれらの組み合わせを含む、請求項1〜31のいずれか一項に記載の装置。
- 前記電気部品が電極を含む、請求項1〜34のいずれか一項に記載の装置。
- 前記電極が三次元電極である、請求項35に記載の装置。
- 3つの三次元電極が金を含む、請求項36に記載の装置。
- 前記複数のチャンバのそれぞれが培地をさらに含む、請求項1〜37のいずれか一項に記載の装置。
- 前記培地によって前記細胞の1つまたは複数のインビボ様機能が維持される、請求項38に記載の装置。
- 前記細胞がニューロンであり、かつ前記1つまたは複数のインビボ様機能が、シナプス機能、活動電位生成、エネルギー維持、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項39に記載の装置。
- ある環境中に配置される、請求項1〜40のいずれか一項に記載の装置。
- 前記環境が、(i)約34℃〜約40℃の温度範囲から外れた温度;(ii)約75%〜約85%湿度の湿度範囲から外れた湿度;(iii)約3%〜約8%の二酸化炭素比率範囲から外れた二酸化炭素比率;または(iv)それらの任意の組み合わせの1つまたは複数を含む、請求項41に記載の装置。
- 前記培地が、前記環境中において、約7.3〜約7.5のpHをある期間維持する、請求項38〜40のいずれか一項に記載の装置。
- 前記期間が少なくとも約1ヶ月である、請求項43に記載の装置。
- 前記培地が、前記環境中において、約280〜約330 Osm/Lのオスモル濃度をある期間維持する、請求項38〜40のいずれか一項に記載の装置。
- 前記期間が少なくとも約1ヶ月である、請求項45に記載の装置。
- 前記培地によって、該培地なしの前記環境中の細胞と比べて前記環境中の前記細胞の生存期間が延長される、請求項38〜40のいずれか一項に記載の装置。
- 前記細胞の延長された生存期間が少なくとも約1ヶ月である、請求項47に記載の装置。
- 以下の工程を含む、ある環境中の1つまたは複数の化合物の有無を検出する方法:
(a)空間的にアドレス指定可能なアレイを該環境中に配置する工程であって、該空間的にアドレス指定可能なアレイが複数のチャンバを含み、該複数のチャンバの各チャンバが、(i)ユニークな匂い物質受容体プロファイルを発現するように改変された細胞;および(ii)該細胞において電気シグナルを計測するように構成された電気部品を含む、該工程;ならびに
(b)該複数のチャンバからの計測された該電気シグナルに基づいて、該1つまたは複数の化合物の有無を検出する工程。 - 前記環境が住宅環境である、請求項49に記載の方法。
- 前記環境が公共スペースである、請求項49に記載の方法。
- 前記環境が2つまたはそれ以上の化合物を含む、請求項49〜51のいずれか一項に記載の方法。
- 前記環境が、(i)約34℃〜約40℃の温度範囲から外れた温度;(ii)約75%〜約85%湿度の湿度範囲から外れた湿度;(iii)約3%〜約8%の二酸化炭素比率範囲から外れた二酸化炭素比率;または(iv)それらの任意の組み合わせの1つまたは複数を含む、請求項49〜52のいずれか一項に記載の方法。
- 通信媒体を介して結果を通信する工程をさらに含む、請求項49〜53のいずれか一項に記載の方法。
- 前記結果が、前記1つまたは複数の化合物の有無を含む、請求項54に記載の方法。
- 前記結果が、前記1つまたは複数の化合物の有無の確率を含む、請求項54に記載の方法。
- 前記確率が約80%〜約99%である、請求項56に記載の方法。
- 前記確率が少なくとも約85%である、請求項56に記載の方法。
- シグナル伝達パターンを、1つまたは複数の基準化合物に対応付けられた1つまたは複数のシグナル伝達パターンと比較する工程をさらに含む、請求項49〜58のいずれか一項に記載の方法。
- 前記1つまたは複数の化合物の有無が、該1つまたは複数の化合物の量を計測することを含む、請求項49〜59のいずれか一項に記載の方法。
- 前記空間的にアドレス指定可能なアレイが、3つ超のユニークな匂い物質受容体プロファイルを含む、請求項49〜60のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも2つの異なるタイプの化合物を検出する、請求項49〜61のいずれか一項に記載の方法。
- 前記細胞が、複数のタイプの化合物を検出する、請求項49〜62のいずれか一項に記載の方法。
- 前記細胞が、2つ超のユニークな匂い物質受容体プロファイルより選択される少なくとも2つのユニークな匂い物質受容体プロファイルを発現するように改変されている、請求項49〜63のいずれか一項に記載の方法。
- それぞれがユニークな匂い物質受容体を発現するn個の異なる細胞のアレイであって、n個超の異なる化合物をそれぞれ約70%超の信頼水準で検出することができる、該アレイ。
- n=3またはそれ以上である、請求項65に記載のアレイ。
- 前記異なる化合物が揮発性有機化合物を含む、請求項65に記載のアレイ。
- 前記信頼水準が約85%超である、請求項65に記載のアレイ。
- 1つまたは複数の電気シグナルを計測することができる、請求項65に記載のアレイ。
- 前記1つまたは複数のシグナルが、活動電位、膜脱分極、活動電位の閾値未満である励起シグナルレベル、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項69に記載のアレイ。
- 前記信頼水準が約85%超である、請求項65に記載のアレイ。
- n個超の異なる化合物をそれぞれ、約70%超の感度、特異度、精度、PPV、NPV、またはそれらの任意の組み合わせで検出することができる、請求項65に記載のアレイ。
- n個超の異なる化合物をそれぞれ、約85%超の感度、特異度、精度、PPV、NPV、またはそれらの任意の組み合わせで検出することができる、請求項65に記載のアレイ。
- 電極を含む、請求項65に記載のアレイ。
- 前記電極が三次元電極である、請求項74に記載のアレイ。
- 前記電極が、前記ユニークな匂い物質受容体を発現するように改変された細胞と連絡している別の細胞において電気的活性を直接計測する、請求項74に記載のアレイ。
- 前記ユニークな匂い物質受容体が、2つまたはそれ以上の化合物に結合することができる匂い物質受容体を含む、請求項65に記載のアレイ。
- n個超の化合物の有無を個々に検出することができる、請求項77に記載のアレイ。
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