JP2021036869A - Detection device and detection method - Google Patents
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Abstract
Description
実施形態は、検出装置および検出方法に関する。 The embodiment relates to a detection device and a detection method.
Ａ型インフルエンザウイルスのうち、例えばＨ５Ｎ１亜型に代表される鳥インフルエンザは、全身の臓器に感染が広がるため、致死率が高く強毒性と呼ばれている。現状では、Ｈ５Ｎ１亜型はヒトには感染しにくいため、パンデミックとなっていないが、変異によりヒトに感染する新型インフルエンザが発生した場合には、壊滅的な被害が発生することが予想されている。 Among influenza A viruses, for example, avian influenza represented by H5N1 subtype has a high lethality rate and is called highly virulent because the infection spreads to organs throughout the body. At present, the H5N1 subtype is not pandemic because it is difficult to infect humans, but it is expected that catastrophic damage will occur if a new strain of influenza that infects humans occurs due to mutation. ..
一方、インフルエンザの迅速検査は、イムノクロマト法などが実用化されているが、強毒性と弱毒性の識別を行う迅速検査技術は、まだ確立しておらず、現状では、PCR（Polymerase Chain Reaction：ポリメラーゼ連鎖反応）法による遺伝子増幅後の遺伝子検査が必要とされている。新型インフルエンザが発生してしまった際には、急速に感染が拡大することが予想されるため、迅速検査手法がないと感染の拡大を止めることが難しいと予想される。 On the other hand, although immunochromatography and other methods have been put into practical use for rapid influenza testing, rapid testing technology for distinguishing between strong and weak toxicity has not yet been established, and at present, PCR (Polymerase Chain Reaction: polymerase) Genetic testing after gene amplification by the (linkage reaction) method is required. When a new strain of influenza occurs, it is expected that the infection will spread rapidly, so it is expected that it will be difficult to stop the spread of the infection without a rapid test method.
また、ウイルスを特異的に検出する技術としては、ウイルス表面のマーカと結合するプローブ分子を用いて捕捉する手法が知られているが、この手法では、夾雑物が、プローブ分子やプローブ分子以外の部分へ、非特異的に吸着してしまった場合との識別が難しく、高感度化が難しいという課題もあった。さらに同じプローブ分子に結合する表面マーカを持ったウイルスがあった場合には、それらを識別できないという課題もあった。 Further, as a technique for specifically detecting a virus, a method of capturing using a probe molecule that binds to a marker on the virus surface is known, but in this method, impurities are other than the probe molecule and the probe molecule. There is also a problem that it is difficult to distinguish the case where it is non-specifically adsorbed on the portion and it is difficult to increase the sensitivity. Furthermore, if there are viruses having surface markers that bind to the same probe molecule, there is also the problem that they cannot be identified.
実施形態は、検出ターゲットの迅速な評価が可能な検出装置および検出方法を提供する。 The embodiment provides a detection device and a detection method capable of rapid evaluation of a detection target.
実施形態の検出装置は、センサ素子と、検出ターゲットの表面に露出した受容体と会合するプローブ分子と、を具備する。前記センサ素子は、前記プローブ分子に捕捉された前記検出ターゲットに対し、特定のプロテアーゼが供給されることによって、前記検出ターゲットを検出する。 The detector of the embodiment comprises a sensor element and a probe molecule that associates with a receptor exposed on the surface of the detection target. The sensor element detects the detection target by supplying a specific protease to the detection target captured by the probe molecule.
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same elements are designated by the same reference numerals.
以下に説明する実施形態によれば、検出ターゲットとしてウイルスを検出する検出装置および検出方法が提供される。特にインフルエンザウイルスの強毒性と弱毒性の識別と、トリ感染型とヒト感染型との識別と、を迅速に行え、まだ出現していないヒト感染型の強毒性インフルエンザウイルスを特異的に検出できる検出装置および検出方法が提供される。 According to the embodiments described below, a detection device and a detection method for detecting a virus as a detection target are provided. In particular, it is possible to quickly distinguish between highly virulent and attenuated influenza viruses and between avian-infected type and human-infected type, and detection that can specifically detect human-infected highly virulent influenza virus that has not yet appeared. Equipment and detection methods are provided.
図１は、Ａ型インフルエンザウイルスの構造を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing the structure of influenza A virus.
インフルエンザウイルスは、エンベロープ３１と呼ばれる脂質二重膜（表面膜）に包まれた直径１００ｎｍ程度の小胞であり、エンベロープ３１の内部にゲノムとして１本鎖ＲＮＡ（ribonucleic acid）を持っている。エンベロープ３１の表面には、ヘマグルチニン（ＨＡ）とノイラミニダーゼ（ＮＡ）と呼ばれるスパイクタンパク質（膜に突き刺さったタンパク質）が露出している。なお、以下の説明において、ヘマグルチニンをＨＡ、ノイラミニダーゼをＮＡとだけ表す場合もある。 Influenza virus is a vesicle having a diameter of about 100 nm wrapped in a lipid bilayer membrane (surface membrane) called an envelope 31, and has a single-stranded RNA (ribonucleic acid) as a genome inside the envelope 31. Spike proteins (proteins stuck in the membrane) called hemagglutinin (HA) and neuraminidase (NA) are exposed on the surface of the envelope 31. In the following description, hemagglutinin may be referred to as HA and neuraminidase may be referred to as NA.
インフルエンザウイルスはＡ型、Ｂ型、Ｃ型の型をもつ。Ｃ型は小児に感染するが、病原性が低く症状が現れないことも多い。またＣ型はヒトだけに感染する。Ｂ型は毎年流行を繰り返すが、遺伝子が安定しており、ウイルスに対する免疫が長く維持されることもあり、流行の規模は小さい。またＢ型もヒトだけに感染する。Ａ型インフルエンザは、変異型が多く、世界的な大流行を起こしやすい。また、Ａ型にはヒト以外にも感染する種類がある。 Influenza viruses have types A, B, and C. Type C infects children, but is less pathogenic and often causes no symptoms. In addition, type C infects only humans. The epidemic of type B repeats every year, but the scale of the epidemic is small because the gene is stable and immunity to the virus may be maintained for a long time. Type B also infects only humans. Influenza A has many variants and is prone to pandemics worldwide. In addition, there are other types of type A that infect other than humans.
なお、Ａ型とＢ型は、ＨＡとＮＡを持っており、構造上大きな違いがない。Ｃ型は、ＨＡとＮＡがなく、その代わりにヘマグルチニン−エステラーゼ（ＨＥ）が発現している。 The A type and the B type have HA and NA, and there is no big difference in structure. Type C lacks HA and NA and instead expresses hemagglutinin-esterase (HE).
図２は、Ａ型インフルエンザの分類を示す図である。
図３は、インフルエンザウイルスの感染機序を示す図である。
図４は、（ａ）はヒトの上気道に発現している糖鎖の分子構造を示す図であり、（ｂ）はトリの上気道に発現している糖鎖の分子構造を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the classification of influenza A.
FIG. 3 is a diagram showing an infection mechanism of influenza virus.
4A and 4B are diagrams showing the molecular structure of sugar chains expressed in the upper respiratory tract of humans, and FIG. 4B is a diagram showing the molecular structure of sugar chains expressed in the upper respiratory tract of birds. is there.
Ａ型インフルエンザウイルスには、トリに感染する種類とヒトに感染する種類がある。これは、インフルエンザが感染する際に、最初に吸着する上気道の細胞に発現している糖鎖の分子構造が、トリとヒトとで異なっていることに起因している。インフルエンザウイルスは、細胞に吸着する際に、ウイルス表面に露出したＨＡが、細胞膜表面に露出した糖鎖を認識して結合する。 There are two types of influenza A virus, one that infects birds and the other that infects humans. This is because the molecular structure of the sugar chain expressed in the cells of the upper respiratory tract that is first adsorbed when infected with influenza is different between birds and humans. When the influenza virus is adsorbed on cells, HA exposed on the surface of the virus recognizes and binds to sugar chains exposed on the surface of the cell membrane.
図４（ｂ）に示すようにトリの上気道に露出している糖鎖はα２，３構造となっており、図４（ａ）に示すようにヒトの上気道に露出している糖鎖はα２，６構造となっている。これらの違いは、糖鎖先端のシアル酸と２番目のガラクトースがそれぞれ何番目の炭素で結合しているかの違いによる。 As shown in FIG. 4 (b), the sugar chains exposed in the upper respiratory tract of birds have an α2,3 structure, and as shown in FIG. 4 (a), the sugar chains exposed in the upper respiratory tract of humans. Has an α2,6 structure. These differences are due to the carbon number at which the sialic acid at the tip of the sugar chain and the second galactose are bonded to each other.
α２，３型糖鎖に特異的に結合するＨＡを発現したウイルスはトリに感染し、α２，６型糖鎖に特異的に結合するＨＡを発現したウイルスはヒトに感染する。ＨＡは、受容体または糖鎖認識部位である。 Viruses expressing HA that specifically binds to α2,3 type sugar chains infect birds, and viruses expressing HA that specifically binds to α2,6 type sugar chains infect humans. HA is a receptor or sugar chain recognition site.
図２に示すように、Ａ型インフルエンザには、主に気道だけに感染が広がる弱毒性インフルエンザと、全身の臓器に感染が広がる強毒性インフルエンザがある。過去に多数の犠牲者を出したスペイン風邪や２００９年に北中米で流行した豚インフルエンザは、季節性インフルエンザと同じ、弱毒性に分類される。一方、家禽ペストとも呼ばれて恐れられているＨ５Ｎ１型などの鳥インフルエンザは、強毒性に分類される。 As shown in FIG. 2, influenza A includes attenuated influenza that spreads mainly to the respiratory tract and highly virulent influenza that spreads to organs throughout the body. The Spanish flu, which has caused many casualties in the past, and the swine flu that prevailed in North and Central America in 2009 are classified as weakly virulent, the same as seasonal flu. On the other hand, bird flu such as H5N1 type, which is also called poultry plague and is feared, is classified as highly virulent.
図３に示すように、ＨＡが糖鎖を認識して結合することでインフルエンザウイルスは宿主の細胞に吸着する。この後、エンドサイトーシスと呼ばれる細胞の食作用によって、インフルエンザウイルスは細胞内に取り込まれる。 As shown in FIG. 3, the influenza virus is adsorbed on the host cell when HA recognizes and binds to the sugar chain. After this, the influenza virus is taken up into the cells by the phagocytosis of the cells called endocytosis.
エンドサイトーシスによって、インフルエンザウイルスは、エンドソームと呼ばれる小胞内に閉じ込められる。エンドソーム内のプロテアーゼによって、ＨＡが開裂する。またエンドソーム内が酸性となることにより、開裂したＨＡ分子の立体構造が変化して、ウイルスのエンベロープ３１がエンドソーム膜と融合して、細胞内にウイルスのゲノムを放出する。 By endocytosis, the influenza virus is trapped in vesicles called endosomes. The protease in the endosome cleaves HA. Further, when the endosome becomes acidic, the three-dimensional structure of the cleaved HA molecule changes, and the virus envelope 31 fuses with the endosome membrane to release the virus genome into the cell.
図５（ａ）及び（ｂ）は、開裂したＨＡのｐＨによる変形を示す模式図である。 5 (a) and 5 (b) are schematic views showing the deformation of the cleaved HA depending on the pH.
ＨＡは、図５（ａ）に示すように３量体を形成している。図５（ｂ）は、ひとつのＨＡを取り出した図である。 HA forms a trimer as shown in FIG. 5 (a). FIG. 5B is a diagram in which one HA is taken out.
ＨＡの変質は、エンドソーム内に存在するプロテアーゼ（タンパク質分解酵素）による特定部位の切断（開裂）によって始まる。開裂したＨＡは、エンドソーム膜側の糖鎖と結合しているＨＡ１と、ウイルスのエンベロープ３１に固定されているＨＡ２とに分断される。 The alteration of HA begins with the cleavage (cleavage) of a specific site by a protease (proteolytic enzyme) present in the endosome. The cleaved HA is divided into HA1 bound to a sugar chain on the endosome membrane side and HA2 immobilized on the virus envelope 31.
一方、エンドソーム内は、エンドソーム膜に貫通して形成されているプロトンポンプによってプロトンが送り込まれ、酸性になる。 On the other hand, inside the endosome, protons are sent by a proton pump formed through the endosome membrane and become acidic.
ｐＨが５．０〜５．５程度と弱酸性になってくると、開裂したＨＡが変形し、開裂部にあった疎水基３２が突き出してくる。 When the pH becomes weakly acidic, about 5.0 to 5.5, the cleaved HA is deformed, and the hydrophobic group 32 at the cleaved portion protrudes.
図６は、脂質二重膜の一般的な構造を示す模式図である。 FIG. 6 is a schematic view showing the general structure of the lipid bilayer membrane.
脂質二重膜は、親水性のリン酸基（親水基）５２と、疎水性で長鎖状の脂肪酸（疎水基）５３が結合したリン脂質分子５１からなっている。また、多くの場合、ひとつのリン酸基５２に２本の脂肪酸５３が結合している。生体液のような水溶液中では親水基５２が表面（水溶液側）に露出し、脂肪酸５３（疎水基）はお互いに凝集する傾向がある。ここで疎水性の脂肪酸５３が１本しか付いていない場合、親水性のリン酸基５２が外側に向いた球状のミセル構造を形成するが、脂肪酸５３が２本付いている場合、リン酸基５２と脂肪酸５３の太さが近くなるため、ミセル状に取り囲むことができず、脂肪酸５３同士を向い合せた２分子が層状に整列した構造を取る。これが脂質二重膜である。 The lipid bilayer is composed of a phospholipid molecule 51 in which a hydrophilic phosphate group (hydrophilic group) 52 and a hydrophobic long-chain fatty acid (hydrophobic group) 53 are bound. Further, in many cases, two fatty acids 53 are bound to one phosphoric acid group 52. In an aqueous solution such as a biological fluid, the hydrophilic groups 52 are exposed on the surface (aqueous solution side), and the fatty acids 53 (hydrophobic groups) tend to aggregate with each other. Here, when only one hydrophobic fatty acid 53 is attached, the hydrophilic phosphate group 52 forms a spherical micelle structure facing outward, but when two fatty acids 53 are attached, the hydrophilic phosphate group is formed. Since the thicknesses of 52 and the fatty acid 53 are close to each other, they cannot be surrounded in a micelle shape, and two molecules in which the fatty acids 53 face each other are arranged in a layered structure. This is the lipid bilayer membrane.
前述のウイルス膜（エンベロープ）３１と、ウイルスが感染する細胞膜と、ウイルスを取り込んだエンドソーム膜との、いずれも上記脂質二重膜の構造を持っている。 The above-mentioned virus membrane (envelope) 31, the cell membrane infected with the virus, and the endosome membrane incorporating the virus all have the above-mentioned lipid bilayer structure.
このように、エンドソーム膜を形成している脂質二重膜が、表裏面のリン酸基５２を除いて大部分が疎水性の脂肪酸５３で形成されていることから、図５（ａ）に示すように、開裂によりＨＡから突き出してきた疎水基３２は、疎水性相互作用によってエンドソーム膜に突き刺さることができる。これがきっかけとなって、エンドソーム膜とウイルスのエンベロープ３１が膜融合する。 As described above, the lipid bilayer membrane forming the endosome membrane is mostly formed of the hydrophobic fatty acid 53 except for the phosphate groups 52 on the front and back surfaces, and is therefore shown in FIG. 5 (a). As described above, the hydrophobic group 32 protruding from HA by cleavage can be pierced into the endosome membrane by hydrophobic interaction. This triggers the membrane fusion of the endosomal membrane and the viral envelope 31.
ＨＡの開裂はプロテアーゼ（タンパク質分解酵素）によって起こる。プロテアーゼは、タンパク質のアミノ酸配列を認識して切断する。このプロテアーゼは、ウイルス自身は持っておらず、感染する細胞やその周囲にあるプロテアーゼが利用される。 Cleavage of HA is caused by proteases (proteolytic enzymes). Proteases recognize and cleave the amino acid sequence of proteins. This protease does not have the virus itself, but the protease in the infected cell and its surroundings is used.
ヒトの気道には、トリプシンというプロテアーゼが存在し、ヒト感染型のインフルエンザウイルスは、トリプシンで開裂するＨＡを発現している。 There is a protease called trypsin in the human respiratory tract, and the human infectious influenza virus expresses HA that is cleaved by trypsin.
また、ヒトの気道の細胞表面には、II型膜貫通型セリンプロテアーゼであるＴＭＰＲＳＳ（transmembrane protease/serine）２も発現しており、ヒト感染型インフルエンザウイルスのＨＡは、ＴＭＰＲＳＳ２によっても開裂する。 In addition, TMPRSS (transmembrane protease / serine) 2, which is a type II transmembrane serine protease, is also expressed on the cell surface of the human airway, and HA of the human infectious influenza virus is also cleaved by TMPRSS2.
しかしながら、これらのプロテアーゼは、気道以外のヒトの臓器には殆ど存在しないため、現状のヒト感染型インフルエンザウイルスは、呼吸器のみに感染が広がり、全身の臓器に感染が広がることは稀である。 However, since these proteases are rarely present in human organs other than the respiratory tract, the current human infectious influenza virus spreads only to the respiratory tract and rarely spreads to systemic organs.
全身の臓器には、例えばＦＵＲＩＮというプロテアーゼが存在する。ＦＵＲＩＮは、細胞の一組織であるゴルジ体に大量に存在するプロテアーゼである。 For example, a protease called FURIN is present in organs throughout the body. FURIN is a protease that is abundantly present in the Golgi apparatus, which is a tissue of cells.
Ｈ５Ｎ１型などのトリ感染型インフルエンザウイルスには、ＦＵＲＩＮによって開裂するアミノ酸配列を持ったＨＡを発現しているものがある。 Some avian influenza viruses, such as H5N1 type, express HA having an amino acid sequence that is cleaved by FURIN.
ＦＵＲＩＮは全身に存在するため、上記の型のインフルエンザに感染すると、感染が全身臓器に広がってしまい、重篤な症状となってしまう。これが家禽ペストあるいは強毒性インフルエンザと呼ばれて恐れられる所以である。 Since FURIN is present throughout the body, infection with the above types of influenza spreads to systemic organs, resulting in serious symptoms. This is why it is called poultry plague or highly virulent influenza and is feared.
また強毒性インフルエンザの中には、ＦＵＲＩＮでは開裂しないが、ＴＭＰＲＳＳ１３／ＭＳＰＬというプロテアーゼで開裂するＨＡを発現したものもある。 In addition, some highly virulent influenza expresses HA that does not cleave with FURIN but cleaves with a protease called TMPRSS13 / MSPL.
上記のように、トリ感染型とヒト感染型の違いは、ＨＡが認識・結合する糖鎖の構造の違いに起因し、弱毒性と強毒性の違いは、ＨＡが開裂するプロテアーゼの違いに起因している。 As described above, the difference between the avian-infected type and the human-infected type is due to the difference in the structure of the sugar chain that HA recognizes and binds to, and the difference between attenuated and highly virulent is due to the difference in the protease that HA cleaves. doing.
現状では、ヒト感染型の強毒性インフルエンザウイルスは、まだ現れていないと考えられている。しかしながら、ブタは、トリ感染型のウイルスとヒト感染型のウイルスの双方に感染することができるため、両ウイルスに感染したブタの体内で、トリ感染型とヒト感染型のハイブリッド型が発生してしまう恐れが指摘されている。 At present, it is believed that human-infecting highly virulent influenza viruses have not yet emerged. However, since pigs can be infected with both avian-infected virus and a human-infected virus, a hybrid type of avian-infected type and a human-infected type occurs in the body of a pig infected with both viruses. It has been pointed out that there is a risk that it will end up.
本発明の実施形態は、上記に鑑み、パンデミックを引き起こす脅威となっているヒト感染型の強毒性インフルエンザを迅速に特異的に検出する検出装置及び検出方法を提供する。 In view of the above, the embodiment of the present invention provides a detection device and a detection method for rapidly and specifically detecting a human infectious type highly virulent influenza that poses a threat to cause a pandemic.
また、本発明の実施形態は、インフルエンザウイルスが表面に露出したＨＡによって特定の糖鎖構造を認識して結合する性質と、特定のプロテアーゼによってＨＡが開裂する性質とを利用してヒト感染型の強毒性インフルエンザウイルスを特異的に検出することを可能にする。 Further, in the embodiment of the present invention, the human infectious type utilizes the property that the influenza virus recognizes and binds to a specific sugar chain structure by HA exposed on the surface and the property that HA is cleaved by a specific protease. Allows specific detection of highly virulent influenza virus.
さらに、本発明の実施形態によれば、図２に示される感染型と毒性の２つの性質で分類される４つの型の全てを特異的に検出することが可能である。 Furthermore, according to the embodiment of the present invention, it is possible to specifically detect all four types classified by the two properties of infectious type and toxicity shown in FIG.
さらに、検出ターゲットとしてはインフルエンザウイルスに限らず、表面に露出した受容体が特定の標的を認識・結合し、同受容体がプロテーゼによって開裂する性質を持ったものであれば検出することが可能である。 Furthermore, the detection target is not limited to influenza virus, and it is possible to detect if a receptor exposed on the surface recognizes and binds to a specific target and the receptor has the property of being cleaved by a prosthesis. is there.
図７は、実施形態の検出装置（バイオセンサ）の概要を示す模式図である。
図８は、実施形態の検出装置を用いてヒト感染型インフルエンザウイルスを捕捉する様子を示す模式図である。
図９は、実施形態の検出装置を用いて強毒性インフルエンザウイルスを検出する様子を示す模式図である。
図１０は、実施形態の検出装置を用いてウイルスのＨＡが開裂したことを検出する様子を示す模式図である。
図１１は、実施形態の検出装置を用いてウイルスのＨＡの開劣後の膜融合を検出する様子を示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing an outline of the detection device (biosensor) of the embodiment.
FIG. 8 is a schematic diagram showing how the detection device of the embodiment is used to capture the human infectious influenza virus.
FIG. 9 is a schematic view showing how a virulent influenza virus is detected using the detection device of the embodiment.
FIG. 10 is a schematic view showing how the detection device of the embodiment is used to detect that the HA of the virus has been cleaved.
FIG. 11 is a schematic view showing how the detection device of the embodiment is used to detect membrane fusion after opening and inferiority of HA of a virus.
図７に示すように、実施形態の検出装置は、センサ素子と、センサ素子に固定されたプローブ分子２１とを備えている。センサ素子は例えばグラフェン膜１３を含む電荷検出素子である。プローブ分子２１は、α２，６型糖鎖であり、インフルエンザウイルスの表面に露出したＨＡと会合する。 As shown in FIG. 7, the detection device of the embodiment includes a sensor element and a probe molecule 21 fixed to the sensor element. The sensor element is, for example, a charge detection element including a graphene film 13. The probe molecule 21 is an α2,6 type sugar chain and associates with HA exposed on the surface of influenza virus.
基板１１上に下地膜１２が設けられ、下地膜１２上にグラフェン膜１３が設けられている。または、下地膜１２を設けずに、基板１１の表面にグラフェン膜１３を設けてもよい。また、基板１１には、図示せぬ回路やトランジスタが形成されていてもよい。 The base film 12 is provided on the substrate 11, and the graphene film 13 is provided on the base film 12. Alternatively, the graphene film 13 may be provided on the surface of the substrate 11 without providing the base film 12. Further, a circuit or a transistor (not shown) may be formed on the substrate 11.
基板１１の材料として、例えば、シリコン、酸化シリコン、ガラス、高分子材料を用いることができる。下地膜１２は、例えばシリコン酸化膜やフッ素樹脂のような絶縁膜である。また、下地膜１２に、グラフェン膜１３を形成するための化学的触媒の機能をもたせることもできる。 As the material of the substrate 11, for example, silicon, silicon oxide, glass, or a polymer material can be used. The base film 12 is an insulating film such as a silicon oxide film or a fluororesin. Further, the base film 12 can also have a function of a chemical catalyst for forming the graphene film 13.
また、リン脂質膜１４（リン脂質単分子膜）がグラフェン膜１３を被覆し、プローブ分子２１は、リンカー２２を介して、グラフェン膜１３とリン脂質膜１４（リン脂質単分子膜）とのいずれかに固定されている。リンカー２２は、プローブ分子２１とセンサ素子の表面との間の距離を調節する。 Further, the phospholipid film 14 (phospholipid monolayer) covers the graphene film 13, and the probe molecule 21 is either the graphene film 13 or the phospholipid film 14 (phospholipid monolayer) via the linker 22. It is fixed to the crab. The linker 22 adjusts the distance between the probe molecule 21 and the surface of the sensor element.
なお、図７乃至図１１を含むいくつかの図面では、内部構造が理解しやすいように、意図的にリン脂質膜１４（リン脂質単分子膜）の一部を図示せず、下地のグラフェン膜１３が見えるようにしてある。また、プローブ分子２１は、単糖が３つ結合した状態で図示しているが、必ずしもこの数である必要もない。 In some drawings including FIGS. 7 to 11, a part of the phospholipid membrane 14 (phospholipid monolayer membrane) is intentionally not shown so that the internal structure can be easily understood, and the underlying graphene membrane is not shown. 13 is visible. Further, the probe molecule 21 is shown in a state where three monosaccharides are bound to each other, but the number does not necessarily have to be this number.
センサ素子は、例えばFET（field effect transistor）構造を有す、少なくとも２つの電極（第１電極１６と第２電極１７）を有する。グラフェン膜１３は、第１電極１６と第２電極１７に電気的に接続されている。第１電極１６と第２電極１７の一方はドレイン電極、他方はソース電極として機能する。グラフェン膜１３を通じて、第１電極１６と第２電極１７との間に電流が流れることができる。 The sensor element has at least two electrodes (first electrode 16 and second electrode 17) having a field effect transistor (FET) structure, for example. The graphene film 13 is electrically connected to the first electrode 16 and the second electrode 17. One of the first electrode 16 and the second electrode 17 functions as a drain electrode, and the other functions as a source electrode. An electric current can flow between the first electrode 16 and the second electrode 17 through the graphene film 13.
グラフェン膜１３、リン脂質膜１４（リン脂質単分子膜）、およびプローブ分子２１は、側壁１８によって囲まれたウェルに配置されている。ウェルの上方には、検体液等を供給する注入口１５が形成されている。 The graphene membrane 13, the phospholipid membrane 14 (phospholipid monolayer), and the probe molecule 21 are arranged in a well surrounded by the side wall 18. An injection port 15 for supplying a sample solution or the like is formed above the well.
ウェルに、被験者から取得した検体液（例えば、咽頭ぬぐい液やうがい水など）を滴下すると、被験者がヒト感染型インフルエンザに感染していた場合、図８に示すように、インフルエンザウイルスのＨＡがプローブ分子（α２，６型糖鎖）２１を認識し、プローブ分子（α２，６型糖鎖）２１に結合する。 When a sample solution obtained from a subject (for example, pharyngeal swab or mouthwash) is dropped into the well, if the subject is infected with human infectious influenza, the HA of influenza virus is a probe as shown in FIG. It recognizes the molecule (α2,6 type sugar chain) 21 and binds to the probe molecule (α2,6 type sugar chain) 21.
また、咳により気中に飛散した飛沫を捕捉した場合も同様である。捕捉した飛沫に、ヒト感染型インフルエンザ感染者の咳による飛沫が含まれていた場合も、図８に示すように、インフルエンザウイルスのＨＡがプローブ分子（α２，６型糖鎖）と結合する。 The same applies when the droplets scattered in the air due to coughing are captured. Even when the captured droplets contain droplets from the cough of a human-infectious influenza-infected person, the HA of the influenza virus binds to the probe molecule (α2,6 type sugar chain) as shown in FIG.
糖鎖で捕捉されたウイルスはグラフェン膜１３に近接する。一般にインフルエンザウイルスは表面電荷を持っているため、ウイルスの電荷がグラフェン膜１３に近接することによって、グラフェンのポテンシャルが変動し、グラフェン膜１３を流れるソース・ドレイン間電流が変動する。したがって、このソース・ドレイン間電流の変動を読み取ることによって、ヒト感染型のインフルエンザウイルスの有無を判定することができる。 The virus captured by the sugar chain is close to the graphene membrane 13. In general, influenza virus has a surface charge, and when the charge of the virus approaches the graphene film 13, the graphene potential fluctuates, and the source-drain current flowing through the graphene film 13 fluctuates. Therefore, the presence or absence of human-infectious influenza virus can be determined by reading the fluctuation of the source-drain current.
また、強毒性インフルエンザウイルスのＨＡを開裂させて、かつ、全身臓器に存在するプロテアーゼをウェルに供給した場合においては、プローブ分子（α２，６型糖鎖）２１によって捕捉されたインフルエンザウイルスが強毒性であれば、図９に示すように、α２，６型糖鎖と結合したＨＡが開裂する。 In addition, when the HA of the highly virulent influenza virus is cleaved and the protease present in systemic organs is supplied to the well, the influenza virus captured by the probe molecule (α2,6 type sugar chain) 21 is highly virulent. If so, as shown in FIG. 9, HA bound to the α2,6 type sugar chain is cleaved.
ＨＡが開裂すると、図１０に示すように、センサ素子に対するウイルスの固定が不安定になり、これを電気特性の変動として検出することが可能である。 When the HA is cleaved, as shown in FIG. 10, the fixation of the virus to the sensor element becomes unstable, and this can be detected as a fluctuation in the electrical characteristics.
あるいは、検体液２６を酸性にすると、図１１に示すように、開裂したＨＡを変形させて、ＨＡの疎水基がグラフェン膜１３の表面を被覆するリン脂質膜１４（リン脂質単分子膜）に突き刺さる。このイベントによるセンサ素子の電気特性の変動を検出することで、ＨＡが開裂したことを高い感度で検出することができる。さらに、その後ウイルスのエンベロープ３１が、リン脂質膜１４（リン脂質単分子膜）と融合するによるセンサ素子の電気特性の変動を検出することで、ＨＡが開裂したことを高い感度で検出することができる。 Alternatively, when the sample solution 26 is acidified, as shown in FIG. 11, the cleaved HA is deformed to form a phospholipid membrane 14 (phospholipid monomolecular membrane) in which the hydrophobic group of HA covers the surface of the graphene membrane 13. Stick. By detecting the fluctuation of the electrical characteristics of the sensor element due to this event, it is possible to detect that the HA has cleaved with high sensitivity. Further, by detecting the change in the electrical characteristics of the sensor element due to the subsequent fusion of the virus envelope 31 with the phospholipid membrane 14 (phospholipid monolayer), it is possible to detect that HA has been cleaved with high sensitivity. it can.
ここで、ＨＡを変形させるために検体液２６を酸性にするｐＨ調整液としては、例えばAcetate-NaOHのような酸性緩衝液を用いることができる。 Here, as a pH adjusting solution for acidifying the sample solution 26 in order to deform HA, an acidic buffer solution such as Acetate-NaOH can be used.
また、強毒性インフルエンザウイルスのＨＡを開裂させて、かつ、全身臓器に存在するプロテアーゼとしては、例えばＦＵＲＩＮを用いることができる。 Further, as a protease that cleaves HA of highly virulent influenza virus and is present in systemic organs, for example, FURIN can be used.
あるいは、強毒性のトリ感染型インフルエンザのＨＡを開裂させることが分かっているＴＭＰＲＳＳ１３／ＭＳＰＬを用いれば、この種のトリ感染型強毒性インフルエンザがヒト感染型に変異した新型インフルエンザウイルスが出現した場合にもその新型インフルエンザウイルスを検出することができる。なお、ＴＭＰＲＳＳ１３／ＭＳＰＬは、膜貫通型セリンプロテアーゼの一種であるため、グラフェン膜１３の表面を被覆したリン脂質膜１４（リン脂質単分子膜）に固定しておくことも可能である。 Alternatively, if TMPRSS13 / MSPL, which is known to cleave the HA of highly virulent avian-infectious influenza, is used, when a new influenza virus in which this type of avian-infectious highly virulent influenza is mutated to a human-infectious type appears. Can also detect the new influenza virus. Since TMPRSS13 / MSPL is a type of transmembrane serine protease, it can be fixed to a phospholipid membrane 14 (phospholipid monolayer) covering the surface of the graphene membrane 13.
なお、検体である咽頭ぬぐい液や咳による飛沫は、いずれもヒトの上気道からのものであるため、トリプシンを含んでいる可能性がある。 Since the specimens such as the pharyngeal swab and the droplets from the cough are all from the upper respiratory tract of humans, they may contain trypsin.
トリプシンが検体液に十分な量含まれていた場合、弱毒性のインフルエンザウイルスであってもＨＡが開裂してしまうため、強毒性インフルエンザウイルスに対する偽陽性が発生してしまう。 If trypsin is contained in a sufficient amount in the sample solution, HA will be cleaved even if the influenza virus is weakly virulent, resulting in false positives for the virulent influenza virus.
この懸念を回避する方法としては、例えば、トリプシン阻害剤をウェルに供給することが可能である。 As a method of avoiding this concern, for example, a trypsin inhibitor can be supplied to the well.
トリプシン阻害剤が、トリプシンの酵素活性を特異的に阻害して、ＦＵＲＩＮやＴＭＰＲＳＳ１３／ＭＳＰＬの酵素活性には影響しないものである場合には、図９に示すように、トリプシン阻害剤を供給し、さらに例えばＦＵＲＩＮを供給して、ＨＡが開裂すれば、強毒性インフルエンザウイルスを検出することができる。
上記手順を用いて、プローブ分子（α２，６型糖鎖）２１でウイルスが固定されたことが検出されていて、かつ、ＦＵＲＩＮとＴＭＰＲＳＳ１３／ＭＳＰＬとのいずれかで開裂が認められた場合には、ヒト感染型の強毒性インフルエンザ、すなわち、極めて危険な新型インフルエンザであるものと判断できる。
When the trypsin inhibitor specifically inhibits the enzymatic activity of trypsin and does not affect the enzymatic activity of FURIN or TMPRSS13 / MSPL, the trypsin inhibitor is supplied as shown in FIG. Further, for example, if FURIN is supplied and HA is cleaved, the highly virulent influenza virus can be detected.
When it is detected that the virus is immobilized on the probe molecule (α2,6 type sugar chain) 21 by using the above procedure, and cleavage is observed in either FURIN or TMPRSS13 / MSPL. , Human infectious type highly virulent influenza, that is, it can be judged to be an extremely dangerous new influenza.
トリプシン阻害剤が、ＦＵＲＩＮやＴＭＰＲＳＳ１３／ＭＳＰＬの酵素活性も阻害してしまう場合には、図８に示すようにトリプシン阻害剤を供給し、プローブ分子（α２，６糖鎖）２１にヒト感染型インフルエンザウイルスを固定した後、洗浄してトリプシン阻害剤とトリプシンをウェルから排除した後、ＦＵＲＩＮやＴＭＰＲＳＳ１３／ＭＳＰＬをウェルに供給して、ＨＡの開裂挙動を検出することが可能である。 When the trypsin inhibitor also inhibits the enzymatic activity of FURIN and TMPRSS13 / MSPL, the trypsin inhibitor is supplied as shown in FIG. 8, and the probe molecule (α2,6 sugar chain) 21 is infected with human infectious influenza. After fixing the virus, it can be washed to eliminate trypsin inhibitors and trypsin from the wells, and then FURIN or TMPRSS13 / MSPL can be supplied to the wells to detect HA cleavage behavior.
上記手順を用いて、プローブ分子（α２，６型糖鎖）２１でウイルスが固定されたことが検出されていて、かつ、ＦＵＲＩＮでもＴＭＰＲＳＳ１３／ＭＳＰＬでも開裂が認められなかった場合には、ヒト感染型の弱毒性インフルエンザ、すなわち、季節性インフルエンザであるものと判断できる。 If it is detected that the virus is immobilized on the probe molecule (α2,6 type sugar chain) 21 using the above procedure, and no cleavage is observed in either FURIN or TMPRSS13 / MSPL, human infection is transmitted. It can be determined that it is a type of attenuated influenza, that is, seasonal influenza.
これをより確実に判断するためには、さらにトリプシンを供給する。トリプシンの供給により、ＨＡの開裂が認められれば、ヒト感染型弱毒性インフルエンザであることが確認できる。 In order to judge this more reliably, trypsin is further supplied. If HA cleavage is observed by the supply of trypsin, it can be confirmed that the influenza is a human infectious type attenuated influenza.
あるいは、ＦＵＲＩＮとＴＭＰＲＳＳ１３／ＭＳＰＬをウェルに供給する第１センサ素子と、トリプシンをウェルに供給する第２センサ素子の２つのセンサ素子を用意して、検体液をそれら両者に供給して、それぞれのセンサ素子で毒性を判定することも可能である。第１センサ素子のウェルと、第２センサ素子のウェルとは、例えば側壁１８によって分離されている。 Alternatively, two sensor elements, a first sensor element that supplies FURIN and TMPRSS13 / MSPL to the well and a second sensor element that supplies trypsin to the well, are prepared, and the sample solution is supplied to both of them. It is also possible to determine toxicity with a sensor element. The well of the first sensor element and the well of the second sensor element are separated by, for example, a side wall 18.
第１センサ素子での結果が陽性であれば、検出されたウイルスはヒト感染型強毒性インフルエンザであり、第１センサ素子での結果が陰性で、第２センサ素子での結果が陽性であれば、検出されたウイルスはヒト感染型弱毒性インフルエンザである。 If the result on the first sensor element is positive, the detected virus is human infectious virulent influenza, if the result on the first sensor element is negative and the result on the second sensor element is positive. , The virus detected is human infectious attenuated influenza.
ただし、第１センサ素子および第２センサ素子での結果がともに陰性であっても、トリ感染型インフルエンザの存在は否定できない。 However, even if the results of the first sensor element and the second sensor element are both negative, the existence of avian influenza cannot be denied.
そこで、プローブ分子２１としてα２，３型糖鎖を用いて上記の手順を行えば、トリ感染型の強毒性インフルエンザと弱毒性インフルエンザを、上記同様に特異的に検出することができる。 Therefore, if the above procedure is performed using α2,3 type sugar chains as the probe molecule 21, bird-infected highly virulent influenza and attenuated influenza can be specifically detected in the same manner as described above.
α２，６型糖鎖がプローブ分子２１としてセンサ素子上に固定され、ヒト感染型インフルエンザウイルスを検出可能な素子（領域）と、α２，３型糖鎖がプローブ分子２１としてセンサ素子上に固定され、トリ感染型インフルエンザウイルスを検出可能な素子（領域）とは、同じウェル内に共存させることができる。 The α2,6 type sugar chain is fixed on the sensor element as the probe molecule 21, and the element (region) capable of detecting human infectious influenza virus and the α2,3 type sugar chain are fixed on the sensor element as the probe molecule 21. , An element (region) capable of detecting a bird-infectious influenza virus can coexist in the same well.
前述した、ＨＡを開裂させるためのプロテアーゼ、ＨＡの非特異的な開裂を阻害するためのプロテアーゼ阻害剤、ＨＡの開裂後の膜融合を促進するためのｐＨ調整液などの試薬は、検体液と同様に注入口１５を通じてウェルに供給することができる。または、それら試薬を、基板１１上にウェルとは別に形成された液溜めに入れておいて、そこからウェルに供給しても構わない。 The above-mentioned reagents such as a protease for cleaving HA, a protease inhibitor for inhibiting non-specific cleavage of HA, and a pH adjusting solution for promoting membrane fusion after HA cleavage are used as a sample solution. Similarly, it can be supplied to the well through the inlet 15. Alternatively, these reagents may be placed in a liquid reservoir formed on the substrate 11 separately from the wells and supplied to the wells from there.
また、ウイルスとプローブ分子の会合をセンサ素子が検出した後、その検出信号を受けて、上記試薬を自動的にウェルに供給するユニットを設けることもできる。 Further, it is also possible to provide a unit that automatically supplies the reagent to the well in response to the detection signal after the sensor element detects the association between the virus and the probe molecule.
図１２は、センサ素子上に、上記試薬をハイドロゲルで固定した構造を示す模式図である。 FIG. 12 is a schematic view showing a structure in which the reagent is fixed on a sensor element with a hydrogel.
このように、上記試薬は、水溶性のハイドロゲル４１としてセンサ素子上に被覆固定しておくこともできる。 As described above, the reagent can be coated and fixed on the sensor element as a water-soluble hydrogel 41.
図１３は、上記試薬をセンサ素子上のイオン液体に分散させた構造を示す模式図である。 FIG. 13 is a schematic view showing a structure in which the reagent is dispersed in an ionic liquid on a sensor element.
このように、上記試薬を、センサ素子上の親水性のイオン液体４２に分散させておくことも可能である。 In this way, the reagent can be dispersed in the hydrophilic ionic liquid 42 on the sensor element.
図１４（ａ）〜（ｈ）は、イオン液体４２の一例の分子構造を示す図である。 14 (a) to 14 (h) are views showing the molecular structure of an example of the ionic liquid 42.
イオン液体４２としては、例えば、図１４（ａ）に示すようなイミダゾリウム系カチオンとホスホネート系アニオンからなるものを使用することができる。この種のイオン液体は生体材料に対して温和であり、糖鎖やリン脂質膜などを著しく損傷させることを回避できる。 As the ionic liquid 42, for example, a liquid composed of an imidazolium-based cation and a phosphonate-based anion as shown in FIG. 14A can be used. This type of ionic liquid is mild to biomaterials and can avoid significant damage to sugar chains, phospholipid membranes, and the like.
さらに、イオン液体は様々な分子構造を選択することができるため、例えば分子サイズの大きく、粘度が高いイオン液体を用いれば、センサ素子上に試薬と共に固定することが容易となる。図１４（ｂ）〜（ｈ）に分子構造を変えたイオン液体の例を示す。 Further, since various molecular structures can be selected for the ionic liquid, for example, if an ionic liquid having a large molecular size and a high viscosity is used, it becomes easy to fix the ionic liquid together with the reagent on the sensor element. 14 (b) to 14 (h) show examples of ionic liquids having different molecular structures.
図１５は、有機電解質オリゴマーの分子構造を示す模式図である。 FIG. 15 is a schematic view showing the molecular structure of the organic electrolyte oligomer.
イオン液体４２に例えば図１５に示すような有機電解質オリゴマーをゲル化剤として添加することによっても、イオン液体４２を高粘度化することが可能である。 The viscosity of the ionic liquid 42 can also be increased by adding an organic electrolyte oligomer as shown in FIG. 15 as a gelling agent to the ionic liquid 42, for example.
上記に示したハイドロゲルや親水性イオン液体は、いずれも検体液が供給されると希釈されて、低粘度化する。 Both the hydrogel and the hydrophilic ionic liquid shown above are diluted when the sample liquid is supplied to reduce the viscosity.
また、ハイドロゲルや親水性イオン液体は、センサ素子上に形成された生体材料である糖鎖プローブ分子２１やリン脂質膜１４を濡れた環境で保持できるという効果もある。 Further, the hydrogel and the hydrophilic ionic liquid also have an effect that the sugar chain probe molecule 21 and the phospholipid film 14 which are biomaterials formed on the sensor element can be retained in a wet environment.
図１６は、実施形態によるセンサ素子の他の例の模式図である。 FIG. 16 is a schematic diagram of another example of the sensor element according to the embodiment.
図１６に示すセンサ素子は、上記プローブ分子２１が固定されたターゲット検出素子１０と、プローブ分子が固定されていない参照素子１００とを有する。 The sensor element shown in FIG. 16 includes a target detection element 10 to which the probe molecule 21 is fixed and a reference element 100 to which the probe molecule is not fixed.
ターゲット検出素子１０と参照素子１００は同じ基板１１上に形成されている。プローブ分子２１が固定されたターゲット検出素子１０の横に、プローブ分子が固定されていない参照素子１００が形成されている。 The target detection element 10 and the reference element 100 are formed on the same substrate 11. A reference element 100 to which the probe molecule is not fixed is formed next to the target detection element 10 to which the probe molecule 21 is fixed.
プローブ分子が固定されていない参照素子１００では、ウイルスによる信号は検出されないが、外乱による変動、例えばｐＨ変化などを検出するため、ターゲット検出素子１０に対する外乱ノイズの補正に用いることができる。また、図１６ではターゲット検出素子１０と参照素子１００を別々のウェル内に形成した形態で図示しているが、同一のウェル内に共存させても構わない。 In the reference element 100 to which the probe molecule is not fixed, the signal due to the virus is not detected, but the fluctuation due to the disturbance, for example, the pH change, is detected, so that the reference element 100 can be used for correcting the disturbance noise with respect to the target detection element 10. Further, although FIG. 16 shows the target detection element 10 and the reference element 100 formed in separate wells, they may coexist in the same well.
また、本発明の実施形態によれば、インフルエンザウイルスに限らず、表面に露出した受容体が特定の標的を認識・結合し、同受容体がプロテアーゼによって開裂する性質を持ったものであれば、検出することが可能である。 Further, according to the embodiment of the present invention, not only the influenza virus but also a receptor exposed on the surface recognizes and binds to a specific target, and the receptor has a property of being cleaved by a protease. It is possible to detect.
実際、多くのエンベロープウイルスは表面に露出したスパイクタンパク質（タンパク質あるいは糖鎖修飾タンパク質）がプロテアーゼによって開裂することによって、感染細胞へ侵入することが知られている。例えば、ＨＩＶはエンベロープ糖タンパクＧＰ１６０がＦＵＲＩＮによって開裂する。また、ＳＥＲＳコロナウイルスはＳタンパクがトリプシンによって開裂する。 In fact, many enveloped viruses are known to invade infected cells by cleaving surface-exposed peplomer proteins (proteins or sugar chain-modified proteins) with proteases. For example, in HIV, the envelope glycoprotein GP160 is cleaved by FURIN. In addition, the S protein of SERS coronavirus is cleaved by trypsin.
このようにスパイクタンパク質が開裂すると、ウイルスエンベロープが、グラフェン膜１３の表面を被覆したリン脂質膜１４（リン脂質単分子膜）と膜融合を引き起こす。あるいは開裂によって露出した疎水基がリン脂質膜１４に突き刺さる。 When the peplomer is cleaved in this way, the viral envelope causes membrane fusion with the phospholipid membrane 14 (phospholipid monolayer) covering the surface of the graphene membrane 13. Alternatively, the hydrophobic groups exposed by cleavage pierce the phospholipid membrane 14.
これらの変化は、グラフェン膜１３の近傍で、あるいはグラフェン膜１３に接触して起こるため、グラフェンのポテンシャルが大きく変動する。すなわち、ひとつのウイルスから大きな信号が得られることになり、ウイルスの数が少なくても検出することができる。 Since these changes occur in the vicinity of the graphene film 13 or in contact with the graphene film 13, the graphene potential fluctuates greatly. That is, a large signal can be obtained from one virus, and it can be detected even if the number of viruses is small.
グラフェン膜１３は下地膜（絶縁膜）１２上に形成されることに限らず、グラフェン膜１３を下地から浮かせた構造でも構わない。 The graphene film 13 is not limited to being formed on the base film (insulating film) 12, and may have a structure in which the graphene film 13 is floated from the base film.
図１７は、グラフェン膜１３が下地から浮いた構造の検出装置の模式図である。
図１８（ａ）は、グラフェン膜１３近傍の拡大模式図である。
FIG. 17 is a schematic view of a detection device having a structure in which the graphene film 13 floats from the base.
FIG. 18A is an enlarged schematic view of the vicinity of the graphene film 13.
グラフェン膜１３は例えばソース・ドレイン電極で固定された両持ち梁のような状態で、検体液２６（弱酸性緩衝液）中に浮いており、リン脂質膜１４（リン脂質単分子膜）がグラフェン膜１３の表面だけでなく裏面にも形成されている。また、グラフェン膜１３はメッシュ状に孔加工されている。 The graphene membrane 13 floats in the sample liquid 26 (weakly acidic buffer) in a state like a double-sided beam fixed by a source / drain electrode, and the phospholipid membrane 14 (phospholipid monolayer membrane) is graphene. It is formed not only on the front surface of the film 13 but also on the back surface. Further, the graphene film 13 is pore-processed in a mesh shape.
そのグラフェン膜１３の孔１３ａにおいては、表裏のリン脂質膜１４（リン脂質単分子膜）が孔１３ａの内部に延伸しており、孔１３ａの内部においてはリン脂質二重膜を形成している。 In the pores 13a of the graphene film 13, the phospholipid membranes 14 (phospholipid monomolecular membranes) on the front and back sides extend inside the pores 13a, and a phospholipid bilayer membrane is formed inside the pores 13a. ..
ここで、前述したような、プロテアーゼによるＨＡの開裂と、酸性環境によるＨＡの変形を引き起こさせてやれば、図１８（ｂ）に示すように、ウイルスのエンベロープ３１とグラフェン膜１３の孔１３ａに形成されたリン脂質膜１４（リン脂質二重膜）が膜融合する。 Here, if HA is cleaved by a protease and deformation of HA is caused by an acidic environment as described above, as shown in FIG. 18 (b), the virus envelope 31 and the pore 13a of the graphene membrane 13 are formed. The formed phospholipid membrane 14 (phospholipid bilayer membrane) is membrane-fused.
この膜融合により、ウイルス内部のＲＮＡ等を含む内包物がグラフェン膜１３の下部に放出される。その内包物を検出するセンサ素子をグラフェン膜１３の下方に形成しておけば、ウイルスの膜融合を高感度に検出することができる。あるいは、グラフェン膜１３で上記膜融合を検出しても構わない。 By this membrane fusion, inclusions containing RNA and the like inside the virus are released to the lower part of the graphene membrane 13. If a sensor element for detecting the inclusions is formed below the graphene film 13, virus membrane fusion can be detected with high sensitivity. Alternatively, the graphene membrane 13 may detect the membrane fusion.
なお、上記までに説明したセンサ素子上に被覆されたリン脂質膜１４は、リン酸基が表面に露出した状態となっていたが、リン酸基の上を親水基で覆うことにより夾雑物の非特異吸着を抑制することも可能である。 The phospholipid film 14 coated on the sensor element described above had a phosphoric acid group exposed on the surface, but by covering the phosphoric acid group with a hydrophilic group, it became a contaminant. It is also possible to suppress non-specific adsorption.
図１９〜図２２は、リン酸基上に親水基を被覆した事例を示す模式図である。 19 to 22 are schematic views showing an example in which a hydrophilic group is coated on a phosphoric acid group.
例えば、プローブ分子２１として使っている糖鎖も親水性であるため、図１９に示すように、糖鎖プローブ分子２１を高密度に形成することで、夾雑物の非特異吸着を抑制することができる。 For example, since the sugar chain used as the probe molecule 21 is also hydrophilic, it is possible to suppress nonspecific adsorption of contaminants by forming the sugar chain probe molecule 21 at a high density as shown in FIG. it can.
また、図２０に示すように、少なくとも夾雑物と結合しないような糖鎖４４を高密度に形成しても構わない。 Further, as shown in FIG. 20, at least sugar chains 44 that do not bind to impurities may be formed at a high density.
また、図２１に示すように、例えばポリエチレングリコール（ＰＥＧ）のような親水性の鎖状高分子４５をリン脂質膜１４のリン酸部に結合させても構わない。 Further, as shown in FIG. 21, a hydrophilic chain polymer 45 such as polyethylene glycol (PEG) may be bound to the phosphoric acid portion of the phospholipid membrane 14.
また、図２２に示すように、例えばアルブミンなどの親水性のブロッキング剤４６をリン脂質膜１４上に被覆しても構わない。 Further, as shown in FIG. 22, a hydrophilic blocking agent 46 such as albumin may be coated on the phospholipid membrane 14.
なお、センサ素子として用いた電荷検出素子は、グラフェンに限らず、カーボンナノチューブを使ってもよい。また、ＨＡが開裂したこと（ＨＡの開裂挙動）を電気的に検出することに限らず、光学的または機械的に検出するセンサ素子を用いてもよい。カーボン系電荷検出素子以外に、センサ素子として、例えば、表面プラズモン共鳴素子、SAW（Surface Acoustic Wave）素子、FBAR（Film Bulk Acoustic Resonator）素子、QCM（Quartz Crystal Microbalance）素子、IS-FET（Ion sensitive FET）素子、または、MEMS（Micro Electro Mechanical System）カンチレバー素子などを用いることができる。 The charge detection element used as the sensor element is not limited to graphene, and carbon nanotubes may be used. Further, the detection of HA cleavage (HA cleavage behavior) is not limited to electrical detection, and a sensor element that optically or mechanically detects HA may be used. In addition to carbon-based charge detection elements, sensor elements include, for example, surface plasmon resonance elements, SAW (Surface Acoustic Wave) elements, FBAR (Film Bulk Acoustic Resonator) elements, QCM (Quartz Crystal Microbalance) elements, and IS-FETs (Ion sensitive). A FET) element, a MEMS (Micro Electro Mechanical System) cantilever element, or the like can be used.
図２３（ａ）は疎水性下地１１３上に形成されたリン脂質膜の模式図であり、図２３（ｂ）は親水性下地２１３上に形成されたリン脂質膜の模式図である。 FIG. 23 (a) is a schematic diagram of a phospholipid membrane formed on the hydrophobic substrate 113, and FIG. 23 (b) is a schematic diagram of the phospholipid membrane formed on the hydrophilic substrate 213.
図２３（ａ）に示すように、センサ素子の表面が疎水性下地（例えばグラフェン）１１３の場合にはリン脂質膜は単分子膜として形成される。図２３（ｂ）に示すように、センサ素子の表面が親水性下地２１３の場合にはリン脂質膜は脂質二重膜として形成される。 As shown in FIG. 23A, when the surface of the sensor element is a hydrophobic substrate (for example, graphene) 113, the phospholipid film is formed as a monolayer. As shown in FIG. 23 (b), when the surface of the sensor element is a hydrophilic substrate 213, the phospholipid film is formed as a lipid bilayer film.
また、センサ素子としてQCMのように機械的な振動を用いる場合には、ＨＡの開裂を機械的に検出できるため、センサ素子表面には必ずしもリン脂質膜を形成する必要がない。 Further, when mechanical vibration such as QCM is used as the sensor element, the cleavage of HA can be detected mechanically, so that it is not always necessary to form a phospholipid film on the surface of the sensor element.
以上説明した実施形態によれば、ウイルスの表面に露出したスパイクタンパク質と特異的に結合するプローブ分子と、プローブ分子と結合したウイルスのスパイクタンパク質が開裂したことを検出するセンサ素子と、を用いることにより、ウイルスを高感度に検出することができる。さらに、プローブ分子と、スパイクタンパク質を開裂させるプロテアーゼと、を選ぶことによって、特定のウイルスを特異的に検出することが可能となる。 According to the embodiment described above, a probe molecule that specifically binds to the spike protein exposed on the surface of the virus and a sensor element that detects that the spike protein of the virus bound to the probe molecule is cleaved are used. Therefore, the virus can be detected with high sensitivity. Furthermore, by selecting a probe molecule and a protease that cleaves a spike protein, it becomes possible to specifically detect a specific virus.
なお、検出ターゲットとしては、ウイルスに限らず、プローブ分子と会合する受容体をもち、その受容体の開裂を発現する機能をもつものであれば検出することができる。例えば、エクソソームのようなウイルス様小胞体の検出も可能である。 The detection target is not limited to a virus, and any virus that has a receptor that associates with a probe molecule and has a function of expressing cleavage of the receptor can be detected. For example, it is possible to detect virus-like endoplasmic reticulum such as exosomes.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
１０…ターゲット検出素子、１１…基板、１２…下地膜、１３…グラフェン膜、１４…リン脂質膜、１５…注入口、１６，１７…電極、２１…プローブ分子、２５…トリプシン阻害剤、３１…エンベロープ、４１…ハイドロゲル、４２…イオン液体、１００…参照素子 10 ... target detection element, 11 ... substrate, 12 ... base film, 13 ... graphene membrane, 14 ... phospholipid membrane, 15 ... injection port, 16, 17 ... electrode, 21 ... probe molecule, 25 ... trypsin inhibitor, 31 ... Envelope, 41 ... Hydrogel, 42 ... Ionic liquid, 100 ... Reference element
Claims (25)
検出ターゲットの表面に露出した受容体と会合するプローブ分子と、
を具備し、
前記センサ素子は、前記プローブ分子に捕捉された前記検出ターゲットに対し、特定のプロテアーゼが供給されることによって、前記検出ターゲットを検出する検出装置。 With the sensor element
A probe molecule that associates with a receptor exposed on the surface of the detection target,
Equipped with
The sensor element is a detection device that detects the detection target by supplying a specific protease to the detection target captured by the probe molecule.
前記プロテアーゼが、前記第１の検出ターゲットの表面に露出した第１の受容体と、前記第２の検出ターゲットの表面に露出した第２の受容体とのいずれかを開裂する請求項１記載の検出装置。 The detection target includes a first detection target and a second detection target identified with respect to the first detection target.
The first aspect of claim 1, wherein the protease cleaves either a first receptor exposed on the surface of the first detection target and a second receptor exposed on the surface of the second detection target. Detection device.
前記センサ素子は、前記受容体の開裂による前記検出ターゲットの位置の変化と、動きやすさの変化と、前記受容体の形状の変化とのいずれかを検出する請求項１〜６のいずれか１つに記載の検出装置。 The sensor element is a charge detection element, a surface plasmon resonance element, a SAW (Surface Acoustic Wave) element, an FBAR (Film Bulk Acoustic Resonator) element, a QCM (Quartz Crystal Microbalance) element, an IS-FET (Ion sensitive FET) element, or , MEMS (Micro Electro Mechanical System) cantilever element,
Any one of claims 1 to 6, wherein the sensor element detects any of a change in the position of the detection target due to cleavage of the receptor, a change in mobility, and a change in the shape of the receptor. The detection device described in 1.
前記センサ素子は、開裂した前記受容体の前記リン脂質膜への侵入と、前記検出ターゲットの表面膜と前記リン脂質膜との融合と、のいずれかを検出する請求項２〜８のいずれか１つに記載の検出装置。 The surface of the sensor element is coated with a phospholipid film,
Any of claims 2 to 8, wherein the sensor element detects any of the invasion of the cleaved receptor into the phospholipid membrane and the fusion of the surface membrane of the detection target and the phospholipid membrane. The detection device according to one.
前記スパイクタンパク質が、前記検出ターゲットとともに混入した第２のプロテアーゼによって開裂することを阻害するためのプロテアーゼ阻害剤と、
前記スパイクタンパク質の開裂後の膜融合を促進するためのｐＨ調整液と、
の少なくともいずれかが前記センサ素子上に供給される請求項１１記載の検出装置。 A first protease for cleaving the spiked protein and
A protease inhibitor for inhibiting cleavage of the spike protein by a second protease contaminated with the detection target.
A pH regulator for promoting membrane fusion after cleavage of the peplomer protein,
11. The detection device according to claim 11, wherein at least one of the above is supplied on the sensor element.
前記プロテアーゼ阻害剤が、トリプシン阻害剤である請求項１３記載の検出装置。 The first protease is a protease that exists in addition to the human respiratory tract.
The detection device according to claim 13, wherein the protease inhibitor is a trypsin inhibitor.
前記スパイクタンパク質が、前記検出ターゲットとともに混入した第２のプロテアーゼによって開裂することを阻害するためのプロテアーゼ阻害剤と、
前記スパイクタンパク質の開劣後の膜融合を促進するためのｐＨ調整液と、
の少なくともいずれかを含むゲルが前記センサ素子上に固定され、前記ゲルが水溶性である請求項１１記載の検出装置。 A first protease for cleaving the spiked protein and
A protease inhibitor for inhibiting cleavage of the spike protein by a second protease contaminated with the detection target.
A pH regulator for promoting membrane fusion after opening and lowering of the spike protein,
11. The detection device according to claim 11, wherein a gel containing at least one of the above is fixed on the sensor element, and the gel is water-soluble.
前記スパイクタンパク質が、前記検出ターゲットとともに混入した第２のプロテアーゼによって開裂することを阻害するためのプロテアーゼ阻害剤と、
前記スパイクタンパク質の開裂後の膜融合を促進するためのｐＨ調整液と、
の少なくともいずれかを前記センサ素子上に供給する請求項２４記載の検出方法。
A first protease for cleaving the spiked protein and
A protease inhibitor for inhibiting cleavage of the spike protein by a second protease contaminated with the detection target.
A pH regulator for promoting membrane fusion after cleavage of the peplomer protein,
24. The detection method according to claim 24, wherein at least one of the above is supplied onto the sensor element.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7421513B2 (en) | 2021-03-19 | 2024-01-24 | 株式会社東芝 | Chemical sensor device and its manufacturing method |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06508438A (en) * | 1991-06-19 | 1994-09-22 | ハイポガード リミテッド | supporting medium |
| JP2001264333A (en) * | 2000-03-21 | 2001-09-26 | Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti | Influenza virus type identifying and discriminating method |
| JP2006126162A (en) * | 2004-02-20 | 2006-05-18 | Toto Ltd | Quantitative method for substance to be tested in sample |
| JP2006347908A (en) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Trisaccharide compound including sialic acid and detection of sars virus or sars spike protein using the same |
| US20080145838A1 (en) * | 2006-12-18 | 2008-06-19 | Japan Science And Technology Agency | Method of measuring interaction between biomaterial and sugar chain, method of evaluating biomaterial in sugar chain selectivity, method of screening biomaterial, method of patterning biomaterials, and kits for performing these methods |
| US20120315621A1 (en) * | 2010-05-26 | 2012-12-13 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Personal glucose meters for detection and quantification of a broad range of analytes |
| US20160319232A1 (en) * | 2015-04-30 | 2016-11-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Measuring cell, detector, and analysis device |
| JP2017121205A (en) * | 2016-01-07 | 2017-07-13 | 住友ベークライト株式会社 | Solid phase in which sugar chain is immobilized and classification method of virus |
| EP3244210A1 (en) * | 2015-01-08 | 2017-11-15 | Huvet Bio, Inc. | Kit for detecting virus |
| JP6782218B2 (en) * | 2017-11-17 | 2020-11-11 | 株式会社東芝 | Detection device and detection method |
-
2020
- 2020-10-09 JP JP2020171359A patent/JP7050878B2/en active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06508438A (en) * | 1991-06-19 | 1994-09-22 | ハイポガード リミテッド | supporting medium |
| JP2001264333A (en) * | 2000-03-21 | 2001-09-26 | Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti | Influenza virus type identifying and discriminating method |
| JP2006126162A (en) * | 2004-02-20 | 2006-05-18 | Toto Ltd | Quantitative method for substance to be tested in sample |
| JP2006347908A (en) * | 2005-06-14 | 2006-12-28 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Trisaccharide compound including sialic acid and detection of sars virus or sars spike protein using the same |
| US20080145838A1 (en) * | 2006-12-18 | 2008-06-19 | Japan Science And Technology Agency | Method of measuring interaction between biomaterial and sugar chain, method of evaluating biomaterial in sugar chain selectivity, method of screening biomaterial, method of patterning biomaterials, and kits for performing these methods |
| JP2008175813A (en) * | 2006-12-18 | 2008-07-31 | Japan Science & Technology Agency | Method of measuring interaction between biomaterial and sugar chain, method of evaluating biomaterial in sugar chain selectivity, method of screening biomaterial, method of patterning biomaterials, and kits for performing these methods |
| US20120315621A1 (en) * | 2010-05-26 | 2012-12-13 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Personal glucose meters for detection and quantification of a broad range of analytes |
| EP3244210A1 (en) * | 2015-01-08 | 2017-11-15 | Huvet Bio, Inc. | Kit for detecting virus |
| US20160319232A1 (en) * | 2015-04-30 | 2016-11-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Measuring cell, detector, and analysis device |
| JP2016208883A (en) * | 2015-04-30 | 2016-12-15 | 株式会社東芝 | Cell for measurement, detector, and analyzer |
| JP2017121205A (en) * | 2016-01-07 | 2017-07-13 | 住友ベークライト株式会社 | Solid phase in which sugar chain is immobilized and classification method of virus |
| JP6782218B2 (en) * | 2017-11-17 | 2020-11-11 | 株式会社東芝 | Detection device and detection method |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7421513B2 (en) | 2021-03-19 | 2024-01-24 | 株式会社東芝 | Chemical sensor device and its manufacturing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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