(57)【要約】本発明は、生物膜及び／又はその要素に関するアッセイを行うための、改善されたシステム、システム要素、及び方法を含む。このようなシステムは、マルチウエルプレートのアッセイ形式と、適合性があることが好ましい。本発明は、表面上に固定化された生物膜、膜タンパク質、及び／又は脂質／タンパク質層を有する、電極の形の固相支持体（図１Ｅ）、及びその作製法、及び使用法にも関する。本発明のアッセイは、電極の使用、光の生成、及び生成した光の測定を含む検出ステップと、結びつくことが好ましい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極に受動的に吸着した少なくとも１つの生体物質を有する少なくとも１つの電極を含むアッセイ用モジュールであって、前記生体物質が、膜タンパク質、脂質／タンパク質層、及び／又は膜脂質からなる群から選択される、アッセイ用モジュール。
【請求項２】
少なくとも１つの電極を含むアッセイ用モジュールであって、前記電極が元素状炭素を含み、前記電極に固定化された少なくとも１つの生体物質を有し、前記生体物質が、膜タンパク質、脂質／タンパク質層、及び／又は膜脂質からなる群から選択される、アッセイ用モジュール。
【請求項３】
複数のパターン形成電極を含むアッセイ用モジュールであって、前記パターン形成電極が前記パターン形成電極に固定化された少なくとも１つの生体物質を有し、前記生体物質が、膜タンパク質、脂質／タンパク質層、及び／又は膜脂質からなる群から選択される、アッセイ用モジュール。
【請求項４】
表面に固定化されたヤマゴボウマイトジェンを有し、表面に固定化された少なくとも１つの生体物質を有する表面を含むアッセイ用モジュールであって、前記生体物質が、膜タンパク質、脂質／タンパク質層、及び／又は膜脂質からなる群から選択される、アッセイ用モジュール。
【請求項５】
前記表面が電極の表面である、請求項４に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項６】
前記生体物質が、無傷の細胞、細胞溶解物、細胞膜断片、細胞膜、膜ゴースト、オルガネラ、オルガネラ膜断片、オルガネラ膜、ビリオン、ビリオン断片、ビリオン膜、リポソーム、溶剤可溶性タンパク質、溶剤可溶性脂質、又はこれらの組合せからなる群から選択される、請求項２、３又は５に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項７】
前記生体物質が、無傷の細胞、細胞膜、及び細胞膜断片からなる群から選択される、請求項２、３又は５に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項８】
前記電極がカーボンインクを含む、請求項２、３又は５に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項９】
前記電極がスクリーン印刷されたカーボンインクを含む、請求項２、３又は５に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項１０】
前記生体物質が、内在性膜タンパク質を含む脂質／タンパク質層を含む、請求項２、３、５、６、７、８又は９に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項１１】
前記生体物質が、周辺タンパク質を含んだ脂質／タンパク質層を含む、請求項２、３、５、６、７、８又は９に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項１２】
前記生体物質が、電極１平方インチ当たり０．３マイクログラムと３０マイクログラムの間の合計タンパク質を含む、請求項２、３、５、６、７、８又は９に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項１３】
前記生体物質が前記電極上に受動的に吸着している、請求項２、３、５、６、７、８又は９に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項１４】
前記生体物質が前記電極上で共有結合している、請求項２、３、５、６、７、８又は９に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項１５】
前記生体物質が乾燥状態である、請求項２、３、又は５から１４までに記載のアッセイ用モジュール。
【請求項１６】
前記生体物質が前記電極上に固定化されている、請求項２、３、又は５から１５までに記載のアッセイ用モジュール。
【請求項１７】
前記生体物質が、前記電極上に付着している結合相手との特異的結合反応によって固定化されている、請求項１６に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項１８】
前記結合相手が前記電極上に受動的に吸着している、請求項１７に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項１９】
前記結合相手が前記電極上で共有結合している、請求項１７に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項２０】
前記結合相手が、第２の結合相手との第２の生体特異的相互作用によって前記電極に付着している、請求項１７に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項２１】
前記第２の生体特異的相互作用が、ビオチン−アビジン、ビオチン−ストレプトアビジン、及び抗体−ハプテンからなる群から選択される、請求項２０に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項２２】
前記生体物質が、ビオチン：ストレプトアビジン連結又はビオチン：アビジン連結によって、前記電極上のストレプトアビジン表面又はアビジン表面に固定化されている、請求項１６に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項２３】
前記生体物質が、前記生体物質の成分と前記抗体表面の抗体との特異的結合反応によって、前記電極上の抗体表面に固定化されている、請求項１６に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項２４】
前記生体物質が、前記生体物質の成分と前記レクチン表面のレクチンとの特異的結合反応によって、レクチン表面に固定化されている、請求項１６に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項２５】
前記レクチン表面が、フィトヘマグルチニン、ヤマゴボウマイトジェン、コムギ胚凝集素、及びコンカナバリンＡからなる群から選択されるレクチンを含む、請求項２４に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項２６】
前記レクチン表面がフィトヘマグルチニンを含む、請求項２５に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項２７】
前記レクチン表面がヤマゴボウマイトジェンを含む、請求項２６に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項２８】
前記電極の表面が微小管でコーティングされており、前記生体物質が前記コーティング表面上に固定化されている、請求項１６に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項２９】
前記アッセイ用電極が、前記アッセイ用電極に固定化された生体物質のアレイを含む、請求項２、３、又は５から２８までに記載のアッセイ用モジュール。
【請求項３０】
前記パターン形成電極の少なくとも２つが、前記パターン形成電極に固定化された異なる生体物質を有する、請求項３に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項３１】
複数のウエルを有するマルチウエルプレートであって、前記ウエルが前記ウエル中に少なくとも１つの電極を含み、前記少なくとも１つの電極が、前記電極に固定化された少なくとも１つの膜タンパク質、少なくとも１つの脂質／タンパク質層、及び／又は少なくとも１つの膜脂質を有する、マルチウエルプレート。
【請求項３２】
前記プレートの少なくとも１つのウエルが、表面上に固定化されたヤマゴボウマイトジェンを有する、マルチウエルプレート。
【請求項３３】
前記ウエルが前記ウエル中に少なくとも１つの電極を含み、前記少なくとも１つの電極が、前記電極に固定化された少なくとも１つの膜タンパク質、少なくとも１つの脂質／タンパク質層、及び／又は少なくとも１つの膜脂質を有する、請求項３２に記載のマルチウエルプレート。
【請求項３４】
前記電極が元素状炭素を含む、請求項３１又は３３に記載のマルチウエルプレート。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの電極が、誘電体表面と境界をなす作用電極表面を含み、前記電極に固定化された少なくとも１つの膜タンパク質、少なくとも１つの脂質／タンパク質層、及び／又は少なくとも１つの膜脂質を有する、請求項３１又は３３に記載のマルチウエルプレート。
【請求項３６】
前記少なくとも１つの電極が、１つ又は複数の固定化された脂質タンパク質、１つ又は複数の脂質／タンパク質層、及び／又は１つ又は複数の膜脂質を含む、１つ又は複数のアッセイ用ドメインを有する作用電極を含み、前記アッセイ用ドメインが、前記作用電極上に支持される１つ又は複数の誘電体層中の開口部によって画定される、請求項３１又は３３に記載のマルチウエルプレート。
【請求項３７】
前記少なくとも１つの電極が、１つ又は複数の固定化された脂質タンパク質、１つ又は複数の脂質／タンパク質層、及び／又は１つ又は複数の膜脂質を含む、アッセイ用ドメインを有する複数の作用電極を含み、前記アッセイ用ドメインが、前記作用電極上に支持される１つ又は複数の誘電体層中の開口部によって画定される、請求項３１又は３３に記載のマルチウエルプレート。
【請求項３８】
電極誘導型発光のアッセイを行う際に使用するためのキットであって、１つ又は複数の容器中に、請求項１に記載のアッセイ用モジュール、並びに（ａ）少なくとも１つの発光標識、（ｂ）少なくとも１つの発光共反応体、（ｃ）１つ又は複数の結合試薬、（ｄ）ｐＨ緩衝液、（ｅ）１つ又は複数の遮断試薬、（ｆ）防腐剤、（ｇ）安定剤、（ｈ）酵素、（ｉ）洗剤、及び（ｊ）乾燥剤からなる群から選択される、少なくとも１つのアッセイ用要素を含むキット。
【請求項３９】
元素状炭素を含む電極上に生体物質を固定化させる方法であって、
ａ．前記生体物質を前記電極上に付着させるステップ、及び
ｂ．前記電極を乾燥させるステップ
を含み、
前記生体物質が膜タンパク質、脂質／タンパク質層、及び／又は膜脂質からなる群から選択される方法。
【請求項４０】
前記付着が、受動的吸着によって前記生体物質を吸着させることを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記付着が、前記電極上に固定化された結合相手との生体特異的相互作用によって、前記生体物質を結合させることを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
付着したヤマゴボウマイトジェンを有する表面と生体物質を接触させることを含む、生体物質を固定化する方法。
【請求項４３】
膜タンパク質、脂質／タンパク質層、及び／又は膜脂質から選択される生体物質の結合相互作用を測定する方法であって、
（ａ）電極に固定化された前記生体物質の１つ又は複数を有する１つ又は複数の電極を、前記１つ又は複数の生体物質の１つ又は複数の結合相手と接触させること、及び
（ｂ）電極誘導型発光を使用して、前記１つ又は複数の生体物質と前記１つ又は複数の結合相手の間の結合を測定すること
を含む方法。
【請求項４４】
生体物質及び／又は生体物質の結合相手を改変する活性又はプロセスを測定する方法であって、前記生体物質が膜タンパク質、脂質／タンパク質層、及び／又は膜脂質から選択され、
（ａ）前記生体物質及び／又は前記結合相手を、前記活性及び／又は前記プロセス状態に曝すこと、及び
（ｂ）前記生体物質を１つ又は複数の電極に固定化しながら、電極誘導型発光を使用して、前記結合相手と前記生体物質の間の結合を測定すること
を含む方法。
【請求項４５】
前記生体物質及び／又は前記結合相手を、前記生体物質を固定化する前に、前記活性及び／又は前記プロセスに曝す、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記生体物質及び／又は前記結合相手を、前記生体物質を固定化した後に、前記活性及び／又は前記プロセスに曝す、請求項４４に記載の方法。
【請求項４７】
前記生体物質及び／又は前記結合相手を、前記生体物質を固定化する最中に、ｉｎ  ｓｉｔｕで前記活性及び／又は前記プロセスに曝す、請求項４４に記載の方法。
【請求項４８】
ステップ（ａ）が、前記生体物質及び／又は前記結合相手を、前記プロセス又は活性の阻害剤に曝すことを含む、請求項４４に記載の方法。
【請求項４９】
結合相互作用又は生体物質の活性を測定する方法であって、
（ａ）電極上に固定化された複数の別個の脂質タンパク質、脂質／タンパク質層、及び／又は膜脂質を、前記脂質タンパク質、脂質／タンパク質層、及び／又は膜脂質の１つ又は複数の結合相手と接触させること、
（ｂ）前記電極誘導型発光のアッセイを行うのに適した反応媒体の存在下で、前記電極において発光を誘発するのに有効な波形電圧をかけること、及び
（ｃ）放射発光を測定すること
を含む方法。
【請求項５０】
前記１つ又は複数の結合相手を電気化学発光標識で標識する、請求項４３、４４又は４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記電極誘導型発光を、電気エネルギーを前記１つ又は複数の電極に加えることによって誘導する、請求項４３、４４又は４９に記載の方法。
【請求項５２】
生体物質及び／又は結合相手を結合相互作用の阻害剤と接触させ、それによって前記結合相互作用の阻害を測定するステップをさらに含む、請求項４３、４４又は４９に記載の方法。
【請求項５３】
磁気粒子系電気化学発光アッセイを行う方法であって、前記磁気粒子が、膜タンパク質、脂質／タンパク質層、及び／又は膜脂質からなる群から選択される生体物質の固定化層を含む方法。
【請求項５４】
前記電極誘導型発光を、電気化学発光用共反応体を含む溶液の存在下で誘導する、請求項４３から５３までに記載の方法。
【請求項５５】
前記共反応体がトリアルキルアミンである、請求項４３から５３までに記載の方法。
【請求項５６】
前記溶液が界面活性剤を含まない、請求項４３から５３までに記載の方法。
【請求項５７】
前記溶液が界面活性剤を含む、請求項４３から５３までに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、化学的、生化学的及び／又は生物学的アッセイを行うための、試薬、装置、システム、キット及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物膜は、細胞生物学において多面的な役割を果たしている。細胞又はオルガネラを画定する物理的障壁を与えることに加えて、生物膜は、栄養物及び廃棄物の輸送、細胞又はオルガネラ内の恒常性の維持、細胞間及び細胞内のシグナル伝達、環境の検知、細胞増殖、及び細胞の運動性を含めた、細胞のプロセスにおいて役割を果たしている。生物膜と関連がある要素又は活性に関するアッセイは、特定の型の細胞を同定及び測定するために（たとえば、細胞の型分け、細胞の計数、及び細菌及びウイルス粒子などの病原体に関するアッセイにおいて）、膜機能の基礎的な生物学的研究において使用されている。細胞シグナル伝達における膜関連タンパク質、脂質及び糖類の重要性によっても、それらは、シグナル伝達経路に影響を与える薬剤のスクリーニングの重要な標的となっている。
【０００３】
薬剤スクリーニングアッセイは、充分に精製された膜を含まない調製物を使用して行うことが多い。たとえば、膜受容体−リガンド結合相互作用の阻害剤のスクリーニングは、精製された溶剤可溶性膜受容体タンパク質（又は、代替的に、その膜貫通ドメインを欠いた切断型膜受容体タンパク質）の使用を含むことが多い。しかしながら、膜の要素をそれらの元の状態で使用するアッセイ（すなわち、組織、全細胞、又はオルガネラ、天然の膜断片又は小胞、又は合成膜中に再構築した膜要素を使用するアッセイ）を行う傾向がある。これらの型の複合試薬を使用して行うアッセイには、ｉ）膜要素は、膜と結合するとき、そのｉｎ  ｖｉｖｏでの特性を有している可能性がより高いこと、ｉｉ）膜結合試薬の使用により、２つ以上の膜関連要素に関する相互作用の監視が容易になること、及びｉｉｉ）膜結合試薬の使用により、膜結合活性の研究（たとえば、膜関連受容体によって制御される、下流のシグナル伝達事象の測定）が容易になることを含めて、いくつかの利点がある。
【０００４】
現在、薬剤スクリーニングを含めた分析測定用に、電気化学発光（ＥＣＬ）を利用するいくつかの市販装置が存在する。ＥＣＬ放射を誘導することができる種（ＥＣＬ活性種）が、ＥＣＬ標識として使用されてきている。ＥＣＬ標識の例には、ｉ）有機金属化合物であって、たとえば、トリス−ビピリジル−ルテニウム（ＲｕＢｐｙ）部分などのＲｕ含有及びＯｓ含有有機金属化合物を含めた、金属がＶＩＩＩ族の貴金属由来のものである有機金属化合物、及びｉｉ）ルミノール及び関連化合物がある。ＥＣＬ標識と共にＥＣＬプロセスに関与する種を、本明細書ではＥＣＬ共反応体と呼ぶ。一般的に使用される共反応体には、ＲｕＢｐｙからのＥＣＬに関しては、第三級アミン（たとえば、参照として本明細書に組み込まれる、米国特許第５，８４６，４８５号を参照のこと）、シュウ酸塩、及び過硫酸塩、及びルミノールからのＥＣＬに関しては過酸化水素（たとえば、参照として本明細書に組み込まれる、米国特許第５，２４０，８６３号を参照のこと）がある。ＥＣＬ標識によって生じる光は、診断手順においてレポーターシグナルとして使用することができる（Ｂａｒｄ他、米国特許第５，２３８，８０８号が、参照として本明細書に組み込まれている）。たとえばＥＣＬ標識を、抗体、核酸プローブ、受容体又はリガンドなどの結合物質に共有結合させることができ、結合相互作用における結合試薬の関与は、ＥＣＬ標識から放射されるＥＣＬを測定することによって監視することができる。あるいは、ＥＣＬ活性化合物からのＥＣＬシグナルは、化学的環境を示すことができる（たとえば、参照として本明細書に組み込まれる、ＥＣＬ共反応体の形成又は破壊を監視するＥＣＬアッセイを記載する、米国特許第５，６４１，６２３号を参照のこと）。ＥＣＬ、ＥＣＬ標識、ＥＣＬアッセイ、及びＥＣＬアッセイを行うための装置のさらなる背景に関しては、それぞれ参照として本明細書に組み込まれる、米国特許第
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を参照のこと。
【０００５】
市販のＥＣＬ装置は、例外的な性能を示してきている。それらは、その優れた感度、動的範囲、精度、及び複雑なサンプルマトリックスの許容性を含めた理由のために、広く使用されるようになっている。その市販の装置は、常に再使用可能なフローセルを含む、フローセルベースの設計を使用する。近年、ＥＣＬを誘導するために使用される電極上に固定化された物質を使用する、ＥＣＬ装置が開示されている（たとえば、米国特許第６，２０７，３６９号、及び公開ＰＣＴ出願ＷＯ９８／１２５３９号を参照のこと）。このようなＥＣＬ装置に適した組み込まれた電極を有するマルチウエルプレートも、近年開示されている（たとえば、同時係属仮出願第６０／３０１，９３２号（発光測定用のアッセイ用プレート、リーダーシステム及び方法「Ａｓｓａｙ  Ｐｌａｔｅｓ，Ｒｅａｄｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ」という表題で、２００１年６月２９日に出願されたもの、参照として本明細書に組み込まれている）を参照のこと）。
【０００６】
マルチウエルのアッセイ用プレートを使用することによって、マルチウエルのプレート中に分配された、多数のサンプルの平行した処理及び分析が可能である。典型的には、サンプル及び試薬を、マルチウエルのアッセイ用プレート（マイクロプレート又はマイクロタイタープレートとしても知られる）中で、保存、処理及び／又は分析する。マルチウエルのアッセイ用プレートは、さまざまな形、大きさ及び形状をとることができる。好都合なことに、ハイスループットアッセイ用のサンプルを処理するために使用するいくつかの装置用の、いくつかの標準品が出現している。標準化されたプレート形式で行うアッセイは、これらのプレートを保存及び移動するために容易に利用可能な装置、及びプレートの内外に液体を即座に分配するために容易に利用可能な装置を利用することができる。いくつかの充分に確立されたマルチウエルプレートの形式には、９６ウエルプレート（１２×８アレイのウエル）、３８４ウエルプレート（２４×１６アレイのウエル）、及び１５３６ウエルプレート（４８×３２アレイのウエル）で見られるものがある。Ｔｈｅ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇは、さまざまなプレート形式用の奨励マイクロプレートの仕様書を公開しており（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｂｓｏｎｌｉｎｅ．ｏｒｇを参照のこと）、この奨励仕様書は参照として本明細書に組み込まれている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって本発明は、生物膜及び／又はその要素に関するアッセイを行うための、改善されたシステム、システム要素、及び方法を含む。このようなシステム及び方法は、マルチウエルプレートで行われるアッセイ形式と、適合性があることが好ましいと思われる。このようなシステム、システム要素、及び方法は、電極誘導型発光測定（最も好ましくは、電気化学発光測定）を使用して行われるアッセイ測定を含む、かつ／あるいは可能にすることが好ましいと思われる。したがって本発明は、電気化学発光の検出、及び生物膜、細胞又は組織などの、複雑な生物系に行われるアッセイに対するその特有の利点の適用を容易にする。
【０００８】
本発明は、固定化された生物膜、膜タンパク質及び／又は脂質／タンパク質層（及び／又はそれらの要素）を有する固相支持体（好ましくは電極）、及びその作製法、及び使用法にも関する。本発明は、このような電極を含むアッセイ用モジュール（好ましくはアッセイ用プレート、より好ましくはマルチウエルのアッセイ用プレート）にも関する。好ましい実施形態は、たとえば、組織、全細胞、ビリオン、オルガネラ、細胞下構造体、膜ゴースト、膜小胞、膜断片、人工脂質膜、リポソームなどに含まれるか、あるいはこれらに由来する、固定化された生物膜、膜タンパク質、又は脂質／タンパク質層（及び／又はそれらの要素）を含む。これらの固定化されたアッセイ要素は、ｉ）アッセイ条件及び保存に対して安定性がある；ｉｉ）溶剤（好ましくは、非イオン性の溶剤）、タンパク質及び／又は複雑な生物マトリックスの存在に対して耐性がある；ｉｉｉ）固定化、乾燥及び再水和に対して耐性がある；ｉｖ）ハイスループットスクリーニング技法（最も好ましくは、マルチウエルプレート形式）において有用である；ｖ）電極誘導型発光測定（好ましくは電気化学発光測定）において有用である；かつ／あるいはｖｉ）単純で測定可能な手順を使用して、調製することができることが好ましい。本発明は、生体物質を固定化するための好ましい方法も含む。これらの方法は、直接の受動的固定化、又はレクチン又は抗体を使用する仲介型の固定化を使用する。
【０００９】
本発明のアッセイは、電極の使用、光の発生、及び発生させた光の測定を含む、検出ステップと結びついていることが好ましい。このような検出ステップで使用することができるプロセスの例には、電気化学発光（電気により生じる化学発光とも呼ばれる）、電界発光、及び電気化学的に生成する種によって引き起こされる化学発光がある。本出願のため、利便性のために、これら３つのプロセスを「電極誘導型発光」と呼ぶことにする。電気化学発光は、電気により生じる種及び光の放射に関するものである。たとえば電気化学発光は、１つ又は複数の反応体が電気化学的に生成され、１つ又は複数の化学反応を経て、好ましくは繰り返し光を放出する種を生成するプロセスによって生じる、発光に関するものであってよい。本発明は、電極の使用を必要としないアッセイ及び測定に関するものでもあり、たとえば、本発明のアッセイは、化学発光、蛍光、生物発光、リン光、光学濃度、及び閃光からの光の放射を含むプロセスの測定に基づくものであってよい。本発明は、発光を含まないアッセイ及び測定に関するものでもあり、たとえば、本発明のアッセイは、電気化学的プロセス（たとえば、電流又は電圧の測定又は生成に関するプロセス、又は電気的プロセス（たとえば、抵抗又はインピーダンスの測定に関するプロセス）の測定に基づくものであってよい。
【００１０】
本発明を使用して、複雑な生物系（たとえば、組織、全細胞、ビリオン、オルガネラ、細胞下構造体、生物膜、膜ゴースト、膜小胞、膜断片、人工脂質膜、リポソームなど）、膜タンパク質及び／又は脂質／タンパク質層に関する、電極誘導型発光アッセイを行うことができ、これらの要素は、固相支持体、好ましくは電極、より好ましくは、複数のアッセイ用ドメインを有するマルチウエルプレート又はアッセイ用モジュール中の電極の上に、捕獲及び／又は固定化されている。これらの固定化された生体物質は、ｉ）複雑な生物系、及び／又は脂質／タンパク質層そのもの、又はそれらの中の要素の測定；ｉｉ）複雑な生物系、及び／又は脂質／タンパク質層の活性の測定；ｉｉｉ）複雑な生物系、及び／又は脂質／タンパク質層と相互作用する検体の測定；及びｉｖ）複雑な生物系、及び／又は脂質／タンパク質層の活性に影響を与える検体の測定だけには限られないが、これらを含めた、さまざまな適用例において使用することができる。
【００１１】
驚くべきことに、電極（好ましくはカーボン電極、最も好ましくはカーボンインク電極）上での生物膜の固定化によって、その生物学的活性の大部分を保持している安定性のある脂質／タンパク質層が結果として生じる（当業者は、大部分の電極表面、特に炭素表面は、生物膜及びそれらの要素に対して、変性的及び／又は破壊的影響があると予想したと思われる）。あるいは本発明は、生物膜の仲介型固定化のための方法を提供し、仲介型固定化のために必要な要素を記載する。さらに、電極誘導型発光アッセイ（たとえば電気化学発光アッセイ）における、これらの電極中のコーティングされた電極表面の有用性は驚くべきものである。なぜなら、当業者は、電子伝達反応を行う電極の能力を著しく低下させるための、電極表面上の脂質／タンパク質層の存在を予想すると思われるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、１つ又は複数のアッセイ用電極上に固定化された物質、好ましくは脂質、膜タンパク質又は脂質／タンパク質層（すなわち、脂質及びタンパク質を含む層）を含む。脂質、膜タンパク質、又は脂質／タンパク質層は、生物膜又はその合成類似体である（あるいはそれに由来する）ことが好ましい。本発明は、その上に固定化された膜タンパク質を有する電極も含む。このような電極は、アッセイを行うのに適したさまざまな異なるアッセイ用モジュール、たとえばアッセイ用プレート、カセット、カートリッジ、デバイスなどの中に組み込むことができる。電極は、マルチウエルのアッセイ用プレートの、ウエル中に組み込むことが好ましい。アッセイ領域又はモジュール（たとえば、マルチウエルプレートの所与のウエル）は、追加の電極を含んでよい。アッセイ領域又はモジュール（又はマルチウエルプレートのウエル）中の少なくとも１つの電極が、電極誘導型発光アッセイにおいて作用電極として使用するのに適しており、少なくとも１つの電極が、電極誘導型発光アッセイにおいて対電極として使用するのに適していることが好ましい。場合によっては、参照電極として使用するのに適した少なくとも１つの電極が存在する（たとえば、３つの電極の電気化学システム中に）。参照電極は、含まれないことが好ましい。
【００１３】
電極表面上に固定化された脂質又は脂質／タンパク質層は、さまざまな異なる形をとることができる。それらは、脂質単層、二重層、及び／又は多層を含んでよい。それらは、平面状の膜、膜シート、ミセル、膜小胞（単層及び／又は多層）、膜ゴースト、リポソーム、及び／又は膜断片を含んでよい。それらは、全細胞、オルガネラ、ビリオン、組織なども含んでよい。脂質又は脂質／タンパク質層の正確な性質は、固定化される物質の性質及び組成、電極表面の固定化条件及び性質に依存する。図１は、電極上に形成することができる脂質又は脂質／タンパク質層の、いくつかの例の概略図を示す。
【００１４】
図１Ａは、アッセイ用電極１０２、たとえばマルチウエルプレートのウエルに組み込まれたアッセイ用電極上に固定化された、膜小胞（あるいは、他の実施形態では全細胞、オルガネラ、又はビリオン）１０４を含む、脂質又は脂質／タンパク質層を示す。小胞は、脂質二重層中に脂質１０６を、かつ場合によっては、必須膜タンパク質１０７（細胞外ドメイン１０７Ａ、膜貫通ドメイン１０７Ｂ、及び細胞質ドメイン１０７Ｃを有する）、及び／又は周辺膜タンパク質１０８を含む。小胞及び脂質／タンパク質層を形成するために使用する手順に応じて、小胞は膜要素の細胞外側（すなわち、オルガネラ外など）に存在する可能性があり（たとえば、小胞１０４Ａに関して示すように）、小胞は膜の細胞質側（すなわち、オルガネラ内側など）に存在する可能性があり（たとえば、小胞１０４Ｂに関して示すように）、かつ／あるいは膜要素は、小胞の内外にランダムに分布する可能性がある（たとえば、小胞１０４Ｃに関して示すように（たとえば、閉じて小胞を形成している反対方向に再結合したシート））。
【００１５】
図１Ｂは、アッセイ用電極１１２、たとえばマルチウエルプレートのウエルに組み込まれたアッセイ用電極上に固定化された、脂質単層１１４を含む、脂質又は脂質／タンパク質層を示す。単層は脂質１１６を含み、かつ場合によっては、内在性膜タンパク質１１７（細胞外ドメイン１１７Ａ、膜貫通ドメイン１１７Ｂ、及び細胞質ドメイン１１７Ｃを有する）、及び／又は周辺膜タンパク質１１８を含む。脂質／タンパク質層を形成するために使用する手順に応じて、単層は膜要素の細胞外側（すなわち、オルガネラ外など）に存在する可能性があり（たとえば、単層領域１１４Ａに関して示すように）、単層は膜の細胞質側（すなわち、オルガネラ内側など）に存在する可能性があり（たとえば、単層領域１１４Ｂに関して示すように）、かつ／あるいは膜要素は、単層の内外にランダムに分布する可能性がある（たとえば、単層領域１１４Ｃに関して示すように（たとえば、反対方向の再結合又は隣接葉状部））。
【００１６】
図１Ｃは、アッセイ用電極１２２、たとえばマルチウエルプレートのウエルに組み込まれたアッセイ用電極上に固定化された、脂質二重層１２４を含む、脂質又は脂質／タンパク質層を示す。二重層は脂質１２６を含み、かつ場合によっては、内在性膜タンパク質１２７（細胞外ドメイン１２７Ａ、膜貫通ドメイン１２７Ｂ、及び細胞質ドメイン１２７Ｃを有する）、及び／又は周辺膜タンパク質１２８を含む。脂質／タンパク質層を形成するために使用する手順に応じて、二重層は膜要素の細胞外側（すなわち、オルガネラ外など）に存在する可能性があり（たとえば、二重層領域１２４ａに関して示すように）、二重層は膜の細胞質側（すなわち、オルガネラ内側など）に存在する可能性があり（たとえば、二重層領域１２４Ｂに関して示すように）、かつ／あるいは膜要素は、二重層の内外にランダムに分布する可能性がある（たとえば、二重層領域１２４Ｃに関して示すように（たとえば、反対方向の再結合又は隣接シート））。
【００１７】
図１Ｄは、電極１３２、たとえばマルチウエルプレートのウエルに組み込まれたアッセイ用電極上に固定化された脂質／タンパク質層を示し、この脂質／タンパク質層は、固定化された脂質領域１３４、固定化された内在性膜タンパク質１３７（細胞外ドメイン１３７Ａ、膜貫通ドメイン１３７Ｂ、及び細胞質ドメイン１３７Ｃを有する）、かつ場合によっては、周辺膜タンパク質１３８を含む。場合によっては脂質領域を削除して、固定化された内在性膜タンパク質を含むタンパク質層を形成することができる。内在性膜タンパク質は、脂質領域との結合によって、及び／又は、（示すような）電極との直接的な相互作用（吸着、特異的結合など）によって固定化することができる。
【００１８】
本発明の固定化された膜脂質、膜タンパク質又は脂質／タンパク質層は、非特異的吸着（たとえば、非特異的イオン、水素結合、極性、ファンデルワース及び／又は疎水性相互作用によって）、共有結合、及び／又は結合相手（たとえば、リガンド／受容体、抗体／抗原、核酸ハイブリダイゼーション、ビオチン／アビジン、ビオチン／ストレプトアビジン、レクチン／糖類、金属／リガンドなど）間の特異的結合相互作用を含めた、さまざまな相互作用によって、電極上に固定化することができる。膜脂質、膜タンパク質又は脂質／タンパク質層と相互作用する微小管を、固定化用に使用することもできる（たとえば、電極にコーティングされた微小管との相互作用による固定化）。電極は、フィブロネクチン、コラーゲン及び／又はインテグリンなどの細胞接着プロモーター、及びコーティング表面に固定化される、膜脂質、膜タンパク質又は脂質／タンパク質層でコーティングすることもできる。脂質／タンパク質層と電極の間の相互作用は、タンパク質及び／又は脂質要素によって仲介することができる（たとえば、一実施形態では、膜タンパク質を固定化された脂質層とのその結合によって電極上に保持することができ、他の実施形態では、膜タンパク質を電極に直接結合させることができる）。物質を電極に直接固定化することが好ましく、固定化剤（たとえば、染色液、トレハロースなど）を使用しないことがより好ましい。驚くことに、特に施用する物質の量が表面の結合能未満であるときは、非常に高い割合の固定化が本発明を使用して行われる。好ましくは少なくとも５０重量％、より好ましくは少なくとも６５重量％、さらに好ましくは少なくとも７５重量％、さらに好ましくは少なくとも８５重量％、及び最も好ましくは少なくとも約９０重量％の、電極に施用する組成物中の物質を固定化する。
【００１９】
図１Ｅは、アッセイ用電極１０２、たとえばマルチウエルプレートのウエルに組み込まれたアッセイ用電極上に固定化された、膜小胞（あるいは他の実施形態では、全細胞、オルガネラ、又はビリオン）１０４を含む脂質又は脂質／タンパク質小胞を示し、アッセイ用電極１０２は、その上に固定化されたレクチン又は抗体２００を有する。小胞の固定化は、グリコシル化脂質３００、膜上に存在するグリコシル化タンパク質３０１、又はグリコシル化膜貫通タンパク質３０３の多糖鎖とレクチン２００の間の相互作用によって、あるいは代替的に、抗原多糖、又はタンパク質３０１〜３０３と、そのそれぞれの抗体２００の間の特異的な相互作用によって進行する。レクチン又は抗体仲介の固定化は、図１Ｂ〜Ｄに示す脂質又は脂質／タンパク質単層及び二重層用に使用することもできる。
【００２０】
本発明の１つの好ましい実施形態では、脂質又は脂質／タンパク質層を、電極表面上、好ましくはカーボン電極上、より好ましくはカーボンコンポジット電極上、最も好ましくはカーボンインク電極上に直接吸着させる。本発明の他の好ましい実施形態では、脂質又は脂質／タンパク質層を、電極の表面上、好ましくはカーボン電極上、より好ましくはカーボンコンポジット電極上、最も好ましくはカーボンインク電極上に固定化された抗体への、膜要素の結合によって固定化する。他の好ましい実施形態では、脂質又は脂質／タンパク質層を、膜中に存在する糖類（たとえば、糖タンパク質又は糖脂質と結合する膜中に存在する糖類）の、電極表面、好ましくはカーボン電極上、より好ましくはカーボンコンポジット電極上、最も好ましくはカーボンインク電極上に固定化されたレクチン（たとえば、コムギ胚凝集素又はＣｏｎＡ）への結合によって固定化する。より詳細には本発明は、レクチン、好ましくは、イワミツバレクチン（ＡＰＡ）、ヒイロチャワンタケレクチン（ＡＡＬ）、ニンニクレクチン（ＡＳＡ  Ｉ及びＡＳＡ  ＩＩ）、ベアラウホレクチン（ＡＵＡ  Ｉ及びＩＩ）、ヒモゲイトウレクチン（ＡＣＬ、ＡＣＡ）、ロードアンドレイディースレクチン（ＡＭＡ）、ムラサキソシンカレクチン（ＢＰＬ）、ブリオニーレクチン（ＢＤＡ）、カルセパ、コンカナバリンＡ（ＣｏｎＡ）、クサノオウレクチン（ＣＭＡ）、クラドラスティスルテアレクチン（ＣＬＡ  Ｉ及びＩＩ）、イヌサフランレクチン（ＣＡＡ）、チョウセンアサガオレクチン（ＤＳＬ）、ホースグラム凝集素（ＤＢＡ）、デイゴマメレクチン（ＥＣＬ、ＥＣＡ）、カンサイマユミレクチン（ＥＥＬ）、ファビン、スノードロップレクチン（ＧＮＡ及びＧＮＬ）、グリフォニア（バンデリア）マメアグルチニンレクチンＩ及びＩＩ、ＧＳＬ  Ｉ−イソレクチンＢ４、ヒッペアストルムハイブリッドレクチン（ＨＨＬ、ＡＬ）、ジャーマンアイリスハイブリッドレクチン（ＩＲＡ）、ジャカリン、レンズマメ凝集素（ＬＣＡ、ＬｃＨ）、リステラオバタレクチン（ＬＯＡ）、ロツステトラゴノロブスレクチン（ＬＴＬ）、Ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｏｎ  Ｅｓｃｕｌｅｎｔｕｍ（トマト）レクチン（ＬＥＬ、ＴＬ）、インエンジュレクチンＩ及びＩＩ（ＭＡＬ  Ｉ及びＭＡＬ  ＩＩ）、オサジオレンジレクチン（ＭＰＬ）、ラッパズイセンレクチン（ＮＰＬ、ＮＰＡ）、ピーナッツ凝集素（ＰＮＡ）、インゲンマメ凝集素（ＰＨＡ）、ヨウシュヤマゴボウマイトジェン（ＰＷＭ）、エンドウマメ凝集素（ＰＳＡ）、ソロモンズシールレクチン（ＰＭＡ）、シカクマメレクチンＩ及びＩＩ、リシンＡ及びＢ鎖、トウゴマ凝集素Ｉ及びＩＩ、エルダーレクチン（ＳＮＡ、ＥＢＬ）、Ｓｏｌａｎｕｍ  Ｔｕｂｅｒｏｓｕｍ（ジャガイモ）レクチン（ＳＴＬ、ＰＬ）、エンジュ凝集素（ＳＪＡ）、ダイズ凝集素（ＳＢＡ）、イラクサレクチン（ＵＤＡ）、ハリエニシダ凝集素Ｉ及びＩＩ（ＵＥＡ  Ｉ及びＩＩ）、ヘアリーベッチレクチン（ＶＶＬ、ＶＶＡ）、コムギ胚凝集素（ＷＧＡ）及びフジレクチン（ＷＦＡ、ＷＦＬ）などの植物レクチンで表面をコーティングすることによって、表面の結合性を改善する方法に関する。容易に入手可能で特定の多糖構造を認識する植物���クチンを選択することがより好ましく、このようなレクチンは、ＡＡＬ、ＡＳＡ  Ｉ及びＩＩ、ＡＵＡ  Ｉ及びＩＩ、ＣｏｎＡ、ＣＡＡ、ＥＥＬ、ジャカリン、ＬＣＡ、ＬｃＨ、ＬＥＬ、ＰＨＡ、ＰＷＭ、ＰＳＡ、ヒマ凝集素Ｉ及びＩＩ、ＳＮＡ、ＳＴＬ、ＰＬ及びＷＧＡ、より好ましくはヤマゴボウマイトジェン（ＰＷＭ）又はフィトヘマグルチニン（ＰＨＡ）（それぞれＰｈｙｔｏｌａｃｃａ  Ａｍｅｒｉｃａｎａ及びＰｈａｓｅｏｌｕｓ  Ｖｕｌｇａｒｉｓから抽出される植物タンパク質）、最も好ましくはＰＨＡのＰＨＡ−Ｅイソ型を含む。
【００２１】
ヤマゴボウマイトジェンは、膜断片を捕獲するための優れた捕獲試薬であることが見出された。なぜならそれは、さまざまな異なる細胞型から膜断片を効果的に捕獲し、固定化膜中で高度の活性を保ちながら、固定化において高度の捕獲活性を保持するからである。したがって本発明は、固定化されたヤマゴボウマイトジェンを有する固相支持体を含む。本発明は、固定化された生体物質（たとえば、脂質又は脂質／タンパク質層）を有する、ヤマゴボウマイトジェンでコーティングされた固相支持体も含み、生体物質はヤマゴボウマイトジェンとの結合相互作用によって固定化される。固相支持体は、粒子状物質（磁気粒子など）、電極物質（以下により詳細に記載する）、プラスチック（たとえば、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレン、ナイロンなど）、ガラス、セラミックスなどを含むことができる。１つの好ましい実施形態は、その表面上に固定化されたヤマゴボウマイトジェンを有する少なくとも１つのウエルを含む、マルチウエルプレートである。本発明は、ヤマゴボウマイトジェンでコーティングされた固相上に生体物質を固定化する方法であって、固相と生体物質を接触させるステップを含む方法も含む。本発明は、アッセイを行うための方法であって、生体物質をヤマゴボウマイトジェンでコーティングされた固相上に固定化するステップ、及び前記生体物質の量又は活性（たとえば、結合活性又は酵素活性）を測定するステップを含む方法も含む。本発明の好ましい実施形態では、生体物質を、結合アッセイによってサンプル中の検体を測定するための結合試薬として使用する。
【００２２】
商業源からのヤマゴボウマイトジェンの性質は、ロットごとに変わることが見出され、ロットをスクリーニングすることが、適切に行われる調製のために重要であった。その性質は、精製されたレクチン調製物中のタンパク質と炭水化物の比（重量で０．１〜９で変わる可能性がある）と相関関係があるようであった。本出願人は、炭水化物が過重であったレクチンは、接近可能な結合部位を有していなかったと仮定する。したがって、本発明の方法及び／又はデバイスにおいて使用するヤマゴボウマイトジェン調製物は、内生の炭水化物から精製して、１．０以上、より好ましくは２．５以上、最も好ましくは９．０以上のタンパク質／炭水化物の比を得ることが好ましい。
【００２３】
他の好ましい実施形態では、脂質又は脂質／タンパク質層を、標識した膜の要素（たとえば、ビオチン又はハプテン標識脂質、タンパク質又は糖）と、電極表面上、好ましくはカーボン電極上、より好ましくはカーボンコンポジット電極上、最も好ましくはカーボンインク電極上に固定化させた、結合試薬（たとえば、ストレプトアビジン、アビジン又は抗体）を結合させることによって固定化する。膜は、膜二重層中への疎水性標識の物理的挿入によって、あるいはＮＨＳエステルを用いる反応などの、標準的な化学的改変技法による膜の化学的改変によって、標識することができると思われる。
【００２４】
他の好ましい実施形態では、脂質又は脂質／タンパク質層を、膜の要素と、電極表面上、好ましくはカーボン電極上、より好ましくはカーボンコンポジット電極上、最も好ましくはカーボンインク電極上に固定化させた微小管又は細胞接着プロモーターを、結合させることによって固定化する。
【００２５】
本発明の電極は、電極と固定化された脂質又は脂質／タンパク質層との間に、スペーサー層を含むことができる。このような層は、たとえば層を電極に保持させるための化学的連結として、かつ／あるいは、親水性のスペーサー体積として（すなわち、電極表面と脂質／タンパク質層の間の直接的な接触を減らすスペーサー体積によって、脂質／タンパク質層の両側を水又は水様の環境と接触させることができ（たとえば、スペーサー層がヒドロゲルを含むとき）、かつ／あるいは、脂質／タンパク質層の要素に、たとえば生物膜中で観察される運動性を保持させることができるとして、機能することができる。参照としてここに組み込まれる、ＰＣＴ特許公開ＷＯ９９／５１９８４、及び米国特許第５，６３７，２０１号、第５，４０１，３７８号、及び第５，７６６，９６０号を参照のこと。
【００２６】
本発明のいくつかの実施形態では、固定化した脂質、タンパク質又は脂質／タンパク質層を固定化させて、かつ／あるいは架橋させて、より高い安定性を与える。架橋は、ｉ）膜要素（たとえば、脂質、タンパク質及び／又は糖）と電極表面上の化学成分の間の架橋、及びｉｉ）膜要素自体の間の架橋を含んでよい。架橋及び／又は固定化は、さまざまな技法、たとえば組織固定化の分野で知られている技法、検鏡用のサンプル調製、バイオコンジュゲートケミストリー、架橋した脂質膜の親和標識及び調製によって行うことができる。固定化層をアルコールなどの脱水剤で処理することによって、固定化を行うことができる。有用な架橋試薬には、脂質／タンパク質層又は電極表面の要素と反応することができる１つ又は複数の官能基を含む架橋試薬がある（たとえば、イミドエステル、ＮＨＳエステルなどの活性エステル、マレイミド、α−ハロカルボニル、ピリジルジオールなどの二硫化物、カルボジイミド、アリールアジド、アミン、チオール、カルボキシレート、ヒドラジド、アルデヒド又はケトン、活性カルバメート、グリオキサールなど）。いくつかの適用例では、光反応性の架橋連結剤（アリールアジドなど）を使用して、架橋プロセスをより良く制御することが有利である可能性がある。代表的な架橋剤には、ホモ及びヘテロ二官能性架橋剤、Ｐｉｅｒｃｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．によって販売されている架橋剤、及び／又は１９９４  Ｐｉｅｒｃｅ  Ｃａｔａｌｏｇ  ａｎｄ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ（Ｐｉｅｒｃｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．、Ｒｏｃｋｆｏｒｄ、ＩＬ、１９９４）中に記載された架橋剤などがあり、その架橋剤に関する章は、参照としてここに組み込んである。脂質単層及び二重層は、脂質頭部基及び／又は尾部基を化学的に架橋させることによって（たとえば、アルケン又はアルキン基などの光化学的に架橋可能な基を含む尾部を有する脂質を含ませることによって、かつ／あるいは二重層脂質膜に広がることができる脂質を含ませることによって）、架橋させることができる。参照としてここに組み込まれる、米国特許第５，６３７，２０１号を参照のこと。
【００２７】
固定化した脂質／タンパク質層、特に生物膜を含む生物構造の固定化及び／又は架橋中に、構造の内部要素が溶液に曝されるように、浸透層を有する層を処理することが有利である可能性がある。このような処理が、このような内部要素の測定、及び／又は溶液中で物質を捕獲するための結合試薬としてのそれらの使用を可能にする。固定化された生物構造の浸透処理は、組織化学の分野で使用する標準的な浸透処理法及び試薬を使用して、行うことができる。我々は、アルコールを用いて電極上に組織を固定化することによって、電極上に安定した組織層が形成されるだけでなく、細胞を浸透させ、ホスホチロシン含有タンパク質などの細胞内要素のアッセイの実施を可能にすることを見出した。
【００２８】
本発明の固定化した脂質、タンパク質及び／又は脂質／タンパク質層は、さまざまな脂質及び／又はタンパク質を含むことができる。要素（たとえば、受容体、タンパク質など）は、固定化後に、当該の生物学的活性を有し、少なくともある程度（好ましくは少なくとも２０％、より好ましくは少なくとも２５％、さらに好ましくは少なくとも３０％、さらに好ましくは少なくとも３５％、さらに好ましくは少なくとも４０％、及び最も好ましくは少なくとも５０％）は保たれることが好ましい。
【００２９】
本発明の１つの具体的な実施形態では、全細胞を表面上に固定化させる。固定化細胞中の当該の酵素の活性は、固定化によって、少なくとも２０％、より好ましくは少なくとも２５％、さらに好ましくは少なくとも３０％、さらに好ましくは少なくとも３５％、さらに好ましくは少なくとも４０％、及び最も好ましくは少なくとも５０％のレベルで保たれる。細胞は確立された細胞系を含んでよく、あるいは特定の正常組織、又は知られている組織、又は未同定の病原体に由来するものであってよい。
【００３０】
好ましい脂質要素は、リン脂質（たとえば、ホスファチジルコリン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルイノシトールリン酸を含めたホスファチジルイノシチド、ホスファチジルグリセロール、及びホスファチジン酸）、リゾリン脂質、セラミド、スフィンゴミエリン、スフィンゴ脂質、スフィンゴ糖脂質、糖セラミド、ステロール（たとえば、コレステロール）、脂肪酸及び胆汁塩酸を含む。長鎖の炭化水素尾部を有する脂質は、ミリスチル、パルミチル、ステアリル、アラキジル、ベヘニル、リグノセリル、セロチル、パルミトオレオイル、オレオイル、バクセニル、リノレオイル、及びアラキドニルの鎖を含めた、飽和、モノ不飽和又はポリ不飽和尾部を含むことができる。好ましいタンパク質要素には、固有のチロシンキナーゼ活性を有する１種の膜貫通型受容体；非チロシンキナーゼ膜貫通型受容体（たとえば、トランスフェリン受容体）；Ｇタンパク質結合受容体（ＧＰＣＲ）；ＧＰＣＲエフェクタータンパク質（たとえば、アデニル酸シクラーゼ）；オルガネラ結合ＧＴＰアーゼ；グアニンヌクレオチド交換因子（ＧＥＦ）；ＧＴＰアーゼ活性化タンパク質（ＧＡＰ）；サイトカイン／ケモカイン受容体；細胞接着分子（たとえば、ＶＣＡＭ、インテグリン）；細胞質周辺膜タンパク質キナーゼ（たとえば、ｓｒｃ）；細胞内タンパク質キナーゼアダプター／ドッキングタンパク質（たとえば、インシュリン受容体基質１、ＧＲＢ２）；イオンチャンネル（たとえば、ニコチン性アセチルコリン受容体及びのう胞性繊維性膜貫通調節因子（ＣＦＴＲ））；受動輸送体タンパク質（たとえば、グルコース輸送体）；能動（ＡＴＰ−依存性）輸送体；イオン関連輸送体（たとえば、Ｎａ＋／グルコースチャンネル）；グリコシルトランスフェラーゼ；及び糖タンパク質改変酵素がある。
【００３１】
１つの好ましい実施形態によれば、固定化される物質はタンパク質を含む。好ましくは、結果として生じる電極は、電極０．３２２平方インチ当たり０．１マイクログラムと１０マイクログラムの間の合計タンパク質、より好ましくは０．１マイクログラムと５マイクログラムの間、より好ましくは０．１マイクログラムと１マイクログラムの間、さらに好ましくは０．３マイクログラムと０．７マイクログラムの間、及び最も好ましくは約０．５マイクログラム（すなわち、好ましくは電極１平方インチ当たり０．３マイクログラムと３０マイクログラムの間の合計タンパク質、より好ましくは０．３マイクログラムと１５マイクログラムの間、より好ましくは０．３マイクログラムと３マイクログラムの間、さらに好ましくは１マイクログラムと２マイクログラムの間、及び最も好ましくは約１．５マイクログラム）の合計タンパク質を含む。
【００３２】
本発明は、さまざまな物質を１つ又は複数の電極上に固定化することを含む。固定化することができる物質には、生物膜を含む生物構造体（たとえば、多細胞生物、生物組織、細胞、オルガネラ、ウイルス粒子、シナプス小胞などの細胞によって放出される小胞、及びウイルス誘導性膜封入型ウイルス粒子など）、及びそれに由来する生物膜がある。このような生物構造体は、動物、植物、酵母菌、真菌、ウイルスなどであってよく（あるいはこれらに由来するものであってよい）、髪、柔毛、羽毛、皮膚、真皮、内皮、神経組織、血液細胞、内部器官、リンパ系組織、心臓血管系組織、呼吸系組織、腎臓及び尿管組織、胃腸組織、肝臓組織、骨格筋組織、内分泌系からの組織、結合組織、腫瘍、及びこれらの断片を含めた、さまざまな異なる組織型に由来するものであってよい。細胞は真核性又は原核性であってよい。細胞は生きているかあるいは死んでいてよい。固定化することができる細胞には、生物に由来する（たとえば、組織サンプル又は生検に由来する）細胞、及び培養中に増殖する細胞（不死化した細胞系及びハイブリドーマを含む）がある。電極の表面上に固定化する生命力のある細胞は、表面と接触させながら増殖させることができる。固定化することができるオルガネラの例には、核、エンドソーム、クラスリンで被覆された小胞、小胞体断片、シナプス小胞、ゴルジ断片、ミトコンドリア、ペルオキシソーム、リソソームなどがある。固定化することができる物質には、膜、膜断片、膜シート、膜小胞、膜ゴースト、膜サブドメイン（たとえば、膜ラフト）などを含めた、生物膜、たとえば、生物、組織、細胞、オルガネラ又はウイルス粒子に由来する生物膜がある。粗製サンプル、たとえば粗製の細胞溶解物又は細胞上清からの、オルガネラ及び他の細胞由来の物質を固定化することができる。あるいは、これらの物質は、たとえば遠心分離、勾配遠心分離、クロマトグラフィーなどによって、最初に精製することができる。固定化することができる物質は、生物膜の合成類似体、たとえば、生物学的に由来がある脂質及び／又は合成脂質を脂質単層、二重層、及び／又はリポソーム中に復元することによって作製した、ミセル又は膜も含む。このような合成生物膜は、復元型膜タンパク質及び／又は受容体も含んでよい。膜タンパク質を場合によっては含む、復元型脂質膜を作製するための方法は、当分野では知られており、溶剤可溶性脂質と膜タンパク質を混合させること、及び（たとえば、透析によって）溶剤を除去して、膜タンパク質を含む脂質膜を形成することを含む。
【００３３】
本発明の好ましい実施形態では、電極上の脂質又は脂質／タンパク質層は、生物膜を含む生物構造体、生物膜、及び／又は合成生物膜（たとえば前に記載した、生物構造体、生物膜、及び／又は合成生物膜）を含む物質を、電極上に固定化することによって形成する。選択的な実施形態では、この固定化は、電極表面上での物質と官能基の間の共有結合又は架橋の形成、物質の要素と電極上に固定化された結合試薬の選択的結合、及び／又は、最も好ましくは、電極表面上への物質の受動的吸着を含む。他の実施形態では、膜脂質及び／又はタンパク質を、共有結合の形成によって、特異的結合相互作用によって、かつ／あるいは溶剤可溶性膜脂質及び／又はタンパク質の非特異的な吸着によって固定化する。このような固定化は、溶剤の存在下で行うことができる。あるいは固定化は、（たとえば、透析によって、あるいは溶剤に選択的親和性があるマトリックスによって）溶剤を除去して、膜の形成及び／又は疎水性要素の吸着を促進させるステップを含む。他の代替的な実施形態では、１枚又は複数枚のタンパク質、脂質及び／又は脂質／タンパク質フィルムを、電極に移す（たとえば、Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ法により空気−水界面で形成されたフィルムを移すことによって、最も好ましくは、２つの脂質単層を順に移して、脂質二重層フィルム、膜タンパク質を場合によっては含むフィルムを形成することによって）。
【００３４】
本発明の電極は、膜及び／又は膜要素に関する高い結合能を有することが好ましい。たとえば、細胞由来の要素を含む固定化層に関しては、アッセイにおいて電極／アッセイ用ドメイン／ウエル当たりに、複数の細胞等価の要素が存在してよい（たとえば、好ましくは約１０より大きい細胞等価、より好ましくは約１００の細胞等価、さらに好ましくは約１０００の細胞等価、さらに好ましくは約１０，０００以上の細胞等価）。要素は、多数の前記要素を示すために選択した、細胞に由来することが好ましい。たとえば、受容体（たとえば、細胞膜断片中の受容体）は、細胞膜当たり少なくとも１０３個の受容体、より好ましくは細胞膜当たり少なくとも１０４個の受容体、より好ましくは細胞膜当たり少なくとも１０５個の受容体、さらに好ましくは細胞膜当たり少なくとも１０６個の受容体を有する細胞に由来することが好ましい。
【００３５】
驚くことに、電極誘導型発光、特に電気化学発光を使用することによって、非常に低い検出限界が可能である。したがって、低濃度の活性型受容体を有する膜を、本発明において使用することもできる。アッセイ領域（たとえば、マルチウエルプレートのウエル）は、ウエル当たり１００，０００個未満の細胞、より好ましくはウエル当たり５０，０００個未満の細胞、さらに好ましくはウエル当たり１０，０００個未満の細胞、及び最も好ましくはウエル当たり約１，０００個未満の細胞を含むことが好ましい。他の実施形態によれば、アッセイ領域（たとえば、マルチウエルプレートのウエル）は、１０１２個未満の受容体、より好ましくは１０１０個未満の受容体、さらに好ましくは１０８個未満の受容体、及び最も好ましくは１０６個未満の受容体を、ウエル当たりに含む。
【００３６】
一実施形態によれば、アッセイ用電極はアッセイ用モジュール中に組み込まれる、たとえば電極は、マルチウエルプレートの１つ又は複数のウエル中に位置する。マルチウエルのアッセイ用モジュールを含めた、適切なアッセイ用モジュール、及び使用法、及びそれを組み込んだシステムは、参照としてここに組み込まれる、２００１年６月２９日に出願された、発光測定用のアッセイ用プレート、リーダーシステム及び方法「Ａｓｓａｙ  Ｐｌａｔｅｓ、Ｒｅａｄｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ」という表題の、米国仮出願第６０／３０１，９３２号中に述べられている（３、４及び５．１〜５．６項を参照のこと）。本発明の１つの好ましい実施形態によれば、アッセイ用モジュール又はプレートは、１つ又は複数の（好ましくは２個以上、６個以上、２４個以上、９６個以上、３８４個以上、１５３６個以上、９６００個以上）のアッセイ用ウエル、アッセイ用チャンバ及び／又はアッセイ用ドメイン（たとえば、アッセイ反応が起こる、かつ／あるいはアッセイ用シグナルが放射される、モジュール表面上の別個の位置；典型的には電極表面、好ましくは作用電極表面）を含む。特に好ましい実施形態によれば、アッセイ用プレートは、標準的なウエル形状（たとえば、６ウエル、２４ウエル、９６ウエル、３８４ウエル、１５３６ウエル、６１４４ウエル又は９６００ウエル）を有する、マルチウエルのアッセイ用プレートである。
【００３７】
本発明は、電極上の脂質及び／又は脂質／タンパク質層のアレイ、及びこのようなアレイを含むモジュールも含む。本発明の一実施形態では、複数のアッセイ用ドメインを含むアレイを電極表面上に形成し、このアッセイ用ドメインは、本発明の脂質及び／又は脂質／タンパク質層を含む。生体物質の溶液のパターン蒸着により、アレイが形成されることが好ましいが、しかしながら、生物学的なアレイを形成するための他の標準的な技法を使用することができる。電極誘導型発光アッセイでは、１つの電極上のアレイから生じる発光を、カメラ（たとえば、ＣＣＤ又はｃｍｏｓカメラ）又は他の画像検出装置を使用して、測定することが好ましい。本発明の他の実施形態では、脂質及び／又は脂質／タンパク質層のアレイを、独立にアドレス指定可能な電極のパターン化されたアレイ上に形成する。この場合、光電子増倍管、光トランジスター、又は光ダイオードなどの１つの非画像検出装置を用いて、異なる電極で異なる回数で発光を誘導することにより、発光を測定することができる。特に好ましい実施形態では、脂質及び／又は脂質／タンパク質層のアレイを、マルチウエルプレートのウエル中の電極上に形成する。
【００３８】
１つの好ましい実施形態では、パターン化されたアレイを、１つ又は複数の電極、好ましくは元素状炭素を含む１つ又は複数の電極、より好ましくは１つ又は複数のカーボンコンポジット電極上、最も好ましくは１つ又は複数のカーボンインク電極上の表面上での、さまざまな組織型及び／又は細胞型（すなわち膜断片、オルガネラ及び／又はそれらに由来する他の細胞要素）のパターン化された固定化によって形成する。このようなアレイ、及びこのようなアレイを含むモジュールによって、特異的組織／細胞の型分け、タンパク質発現の特異的測定、複数の細胞標的などに対する潜在的な薬剤候補又は毒素の同時スクリーニングなどの、さまざまな分析が可能である。
【００３９】
本発明の一態様は、改良された電極組成及び表面を有する電極、及びこれらの電極組成及び表面を含むアッセイ用モジュール上の、物質、好ましくは脂質／タンパク質層の固定化に関する。本発明の電極は、導電性物質からなることが好ましい。本発明の電極は、金、銀、プラチナ、ニッケル、鋼、イリジウム、銅、アルミニウム、導電性合金などの金属を含むことができる。本発明の電極は、酸化物被覆金属（たとえば、酸化アルミニウム被覆アルミニウム）も含むことができる。電極は、導体形の分子状炭素などの、非金属導体を含むことができる。電極は、半導体物質（たとえば、シリコン、ゲルマニウム）、又はインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、アンチモンスズ酸化物（ＡＴＯ）などの半導体フィルムからなっていてもよい。電極は、導電性複合体、インク、ペースト、ポリマー配合物、金属／非金属複合体などを含む物質の混合物からなっていてもよい。このような混合物は、非導電性物質と混合された導電性又は半導体物質を含むことができる。電極物質は、シリコーン系物質を実質的に含まないことが好ましい。
【００４０】
本発明のアッセイ用モジュール中に使用する電極（特に作用電極）は、有利なことに発光種から発光を誘導することができる。作用電極に好ましい物質は、第三級アルキルアミン（トリプロピルアミンなど）の存在下において、ルテニウム−トリス−ビピリジンから電気化学発光を誘導することができる物質である。このような好ましい物質の例には、プラチナ、金、ＩＴＯ、炭素、炭素−ポリマー複合体、及び導電性ポリマーがある。
【００４１】
電極は、カーボン電極、すなわち元素状炭素系物質、炭素、カーボンブラック、黒鉛状炭素、カーボンナノチューブ、炭素フィブリル、グラファイト、炭素繊維、及びこれらの混合物などを含む電極であることが好ましい。有利なことに、電極は、導電性炭素−ポリマー複合体、マトリックス（たとえば、カーボンインク、カーボンペースト、金属インク）中に分散した導電性粒子、及び／又は導電性ポリマーからなっていてよい。本発明の１つの好ましい実施形態は、炭素、好ましくは炭素層、より好ましくはカーボンインクのスクリーン印刷層を含む電極（たとえば、作用電極及び／又は対電極）を有する、アッセイ用モジュール、好ましくはマルチウエルプレートである。いくつかの有用なカーボンインクには、Ａｃｈｅｓｏｎ  Ｃｏｌｌｏｉｄｓ  Ｃｏ．（たとえば、Ａｃｈｅｓｏｎ  ４４０Ｂ、４２３ｓｓ、ＰＦ４０７Ａ、ＰＦ４０７Ｃ、ＰＭ−００３Ａ、３０Ｄ０７１、４３５Ａ、Ｅｌｅｃｔｒｏｄａｇ  ５０５ＳＳ、及びＡｑｕａｄａｇ（商標））、Ｅ．Ｉ．Ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏ．（たとえば、Ｄｕｐｏｎｔ  ７１０５、７１０１、７１０２、７１０３、７１４４、７０８２、７８６１Ｄ、及びＣＢ０５０）、Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ  Ｉｎｃ（たとえば、Ｃ−１００）、及びＥｒｃｏｎ  Ｉｎｃ．（たとえば、Ｇ−４５１）によって製造される物質がある。
【００４２】
他の好ましい実施形態では、本発明の電極は炭素フィブリルを含む。「炭素フィブリル」、「カーボンナノチューブ」、単層ナノチューブ（ＳＷＮＴ）、多層ナノチューブ（ＭＷＮＴ）、「黒鉛状ナノチューブ」、「黒鉛状フィブリル」、「カーボンチューブ」、「フィブリル」、及び「バッキーチューブ」という語、これらすべての語を使用して、広いクラスの炭素物質を記載することができる（Ｄｒｅｓｓｅｌｈａｕｓ，Ｍ．Ｓ．；Ｄｒｅｓｓｅｌｈａｕｓ，Ｇ．；Ｅｋｌｕｎｄ，Ｐ．Ｃ．；フラーレン及びカーボンナノチューブの科学（Ｓｃｉｅｎｃｅ  ｏｆ  Ｆｕｌｌｅｒｅｎｅｓ  ａｎｄ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ）、Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ、Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ、ＣＡ．、１９９６、及びその中で引用されている参照文献を参照のこと）。「フィブリル」及び「炭素フィブリル」という語は、本出願を通じて使用して、この広いクラスの炭素系物質を含ませる。米国特許第４，６６３，２３０号；第５，１６５，９０９号；及び第５，１７１，５６０号中に開示された、個々の炭素フィブリルが、特に有用である。炭素フィブリルは、約３．５ｎｍ〜７０ｎｍの範囲の直径、及び直径の１０２倍を超えるを超える長さ、多数の、本質的に連続した、整然とした炭素原子の層の外側領域、及び別個の内側コア領域を有することができる。単なる例示的な目的で、炭素フィブリルの典型的な直径は、おおよそ約７ｎｍと２５ｎｍの間であってよく、長さの典型的な範囲は、１０００ｎｍ〜１０，０００ｎｍであってよい。炭素フィブリルは、炭素原子の単層、及び１ｎｍ〜２ｎｍの範囲の直径を有してもよい。本発明の電極は、１つ又は複数の炭素フィブリルを、たとえばフィブリルマット、フィブリル凝集体、フィブリルインク、フィブリル複合体（たとえば、油、ペースト、セラミック、ポリマーなどに分散したフィブリルを含む導電性複合体）の形で含むことができる。本発明の１つの好ましい実施形態は、カーボンナノチューブ含有複合体を含む基材を含む（カーボンナノチューブはポリマーマトリックス中に分散していることが好ましい）、マルチウエルプレートに関するものであり、その基材の表面はエッチングされてカーボンナノチューブが露出しており、それによって１つ又は複数の作用電極が形成される。
【００４３】
電極は、成形法によって（すなわち、電極の作製中に）、パターン蒸着によって、パターン印刷によって、選択的エッチングによって、ダイ切断又はレーザードリル処理などの切断法によって、かつ／あるいは電子技術による微細加工の分野で知られている技法によって、複数の型に形成することができる。電極はそれ自体で支持することができ、あるいは他の物質の上、たとえばフィルム、プラスチックシート、接着性フィルム、紙、裏材、メッシュ、フェルト、繊維状物質、ゲル、固体（たとえば、金属、セラミックス、ガラス）、エラストマー、液体、テープ、接着剤、他の電極、誘電体物質などの上に支持することができる。支持体は剛性又は柔軟性、平面形又は異形、透明、半透明、不透明又は反射性であってよい。支持体は、アセテート又はポリスチレンなどのプラスチックの、平面形シートを含むことが好ましい。電極物質は、塗装、スプレーコーティング、スクリーン印刷、インクジェット印刷、レーザー印刷、スピンコーティング、蒸発コーティング、化学物質の真空蒸着などの、当分野で知られるさまざまなコーティング及び蒸着法によって、支持体に施すことができる。支持電極は、フォトリソグラフィー技法（たとえば、電子技術の微細加工において確立された技法）を使用して、選択的エッチングによって、かつ／あるいは選択的蒸着によって（たとえば、マスクによって行われる蒸発又はＣＶＤ法によって）形成することができる。好ましい実施形態では、電極は導電性の炭素／ポリマー複合体の押し出しフィルムからなる。他の好ましい実施形態では、電極は、基材に蒸着したスクリーン印刷された導電性インクからなる。他の導電性物質によって、電極を支持することができる。スクリーン印刷されたカーボンインクの電極に、導電性金属インク（たとえば、銀インク）層をプリントして、電極の導電性を向上させることが有利である。
【００４４】
本発明の１つの好ましい実施形態によれば、電極表面（好ましくは、アッセイ用モジュール又はアッセイ用プレートの作用電極表面）は、誘電体表面に結合し、この誘電体表面は電極表面よりも、上昇又は下降しており（上昇していることが好ましい）、かつ／あるいは疎水性が異なる（より疎水性であることが好ましい）。誘電体境界は、０．５〜１００マイクロメートル、あるいはより好ましくは２〜３０マイクロメートル、あるいは最も好ましくは８〜１２マイクロメートル、電極表面に対して高いことが好ましい。誘電体境界は、非常に明確な縁部を有する（すなわち、電極と誘電体境界の間の界面に、急な境界壁及び／又は鋭角を与える）ことがより好ましい。
【００４５】
第１の電極表面は、誘電体表面より１０°小さい、好ましくは１５°小さい、より好ましくは２０°小さい、より好ましくは３０°小さい、さらに好ましくは４０°小さい、及び最も好ましくは５０°小さい、水との接触角を有することが好ましい。電極表面よりも上昇しており、かつ／あるいは疎水性である誘電体表面を有することの１つの利点は、試薬の蒸着プロセス中にあり、この場合、誘電体境界を使用して、電極表面の境界内に試薬を閉じ込めることができる。特に、電極と誘電体境界の間の界面に急な境界壁及び／又は鋭角を有する、非常に明確な端部を有していることは、溶液滴を「ピンで留める」ため、及びそれらを電極表面に閉じ込めるために特に有用である。本発明の特に好ましい実施形態では、パターン誘電体インクを電極上かつ／あるいは電極周辺にプリントすることによって、誘電体境界を形成し、そのパターンは電極上の１つ又は複数のアッセイ用ドメインを露出させるように設計する。誘電体層中の穴のアレイを使用してアッセイ用ドメインのアレイを形成し、脂質及び／又は脂質／タンパク質層のアレイのパターン蒸着中に、そのアッセイ用ドメイン中に試薬を閉じ込めることが最も好ましい。
【００４６】
化学的又は機械的処理により電極を改造して、試薬及び／又は膜の固定化を改善することができる。表面を処理して、試薬及び／又は膜の固定化用の官能基を導入すること、又は表面の吸着性を高めることができる。表面処理を使用して、電極表面の性質、たとえば、表面上での水の広がり、又は電極の表面での電気化学的プロセスの動態に影響を与えることもできる。使用することができる技法は、電磁放射線、電離放射線、プラズマ、又は酸化剤、求電子剤、求核剤、還元剤、強酸、強塩基などの化学試薬、及び／又はこれらの組合せに曝すことを含む。電極の１つ又は複数の要素をエッチングする処理が、粗面度、したがって電極の表面積を増大させることによって、非常に有用となる可能性がある。ポリマーマトリックス又は結合剤中に導電性粒子又は繊維（たとえば、炭素粒子又はフィブリル）を有するコンポジット電極の場合、ポリマーの選択的なエッチングを使用して、導電性粒子又は繊維を曝すことができる。
【００４７】
１つの非常に有用な実施形態は、グロー放電とも呼ばれる、プラズマ、具体的には低温プラズマを用いた処理による、電極、より広義には本発明に組み込まれる物質の改変である。この処理を行って、処理中にプラズマと接触する、電極の表面の性質を変える。プラズマによる処理は、たとえば電極の物理的性質、化学組成、又は表面の化学的性質を変えることができる。これらの変化によって、たとえば試薬及び／又は膜の固定化を助長する、汚染物質を減少させる、他の物質への接着性を高める、表面の濡れ性を変える、物質の蒸着を容易にする、パターンを作製する、かつ／あるいは均一性を高めることができる。有用なプラズマの例には、酸素、窒素、アルゴン、アンモニア、水素、フルオロカーボン、水、及びこれらの組合せがある。酸素プラズマが、炭素−ポリマー複合物質中の炭素粒子を曝すためには特に好ましい。酸素プラズマを使用して、カルボン酸又は他の酸化炭素の官能基を炭素又は有機物に導入して（これらは、たとえば活性エステル又は塩化アシルとして、活性化させることができる）、試薬の結合を可能にすることもできる。同様に、アンモニア含有プラズマを使用して、アッセイ試薬との結合で使用するためのアミノ基を導入することができる。
【００４８】
固定化を改善あるいは促進するため、電極の湿潤性を変えるため、表面積を増大させるため、試薬（たとえば、脂質、タンパク質又は脂質／タンパク質層）の固定化、又は検体の結合に関する結合能を増大させるため、かつ／あるいは電極における電気化学反応の動態を変化させるために、電極表面を処理することが有用である可能性がある。しかしながら、いくつかの適用例では、未処理電極を使用することが好ましい可能性がある。たとえば我々は、適用例が広い動的範囲、したがって電極の領域当たりの高い結合能を必要とするときは、固定化前にカーボンインク電極をエッチングすることが有利であることを見出している。我々は、酸化エッチング（たとえば、酸素プラズマによる）は、トリプロピルアミン（ＴＰＡ）の酸化の可能性、及び水との接触角を、エッチングされていないインクと比べて減少させるという、他の利点を有することを発見している。水との接触角が小さいことにより、少量の水性緩衝液に施すことによって、試薬を電極上に吸着させることができ、その少量を電極表面上に均一に広げることができる。驚くべきことに、我々は、インク中にポリマー結合剤が存在するにもかかわらず、エッチングされていないカーボンインク電極上で優れたアッセイを行うこともできることを見出している。実際、高感度又は非特異性が低い結合を必要とするいくつかの適用例では、エッチングされていないカーボンインク電極を使用して、露出した炭素の表面積を最小限にし、したがってバックグラウンドのシグナル、及び試薬と露出した炭素の非特異的結合からの試薬の損失を最小限にすることが好ましい。使用するインク、及びインクを施すために使用する方法に応じて、電極表面は水溶液によって容易に湿らせることはできない。我々は、試薬の吸着中に、低濃度の非イオン性溶剤を試薬の溶液に加えて、電極表面上での溶液の広がりを助長することによって、我々が電極の低い濡れ性を補うことができることを見出している。均一な広がりは、少量の溶液からの試薬の局所的な固定化中は、特に重要である。たとえば我々は、０．００５〜０．０４％のＴｒｉｔｏｎ  Ｘ−１００（登録商標）を加えることによって、タンパク質の電極への吸着に影響を与えず、電極上あるいは周辺に施される誘電体フィルム（好ましくは、０．５〜１００マイクロメートル、あるいはより好ましくは２〜３０マイクロメートル、あるいは最も好ましくは８〜１２マイクロメートルの厚さであり、非常に明確な端部を有する、印刷用誘電体フィルム）の能力を害さずに、エッチングされていないカーボンインク表面上にタンパク質溶液を広げて、電極表面に流体を閉じ込めることができることを見出している。Ｔｒｉｔｏｎ  Ｘ−１００などの非イオン性溶剤を使用して、エッチングされていないスクリーン印刷された電極上での試薬（たとえば、捕獲試薬及び／又は生体膜）の広がりを助長するときは（すなわち、試薬の固定化を可能にするために）、試薬を含む溶液を電極表面上で乾燥させることが好ましい。この乾燥ステップが、固定化プロセスの効率及び再現性を大幅に向上させることが見出されている。
【００４９】
電極は化学官能基を用いて誘導体化することができ、官能基を使用して、他の物質、膜などを電極に結合させることができる。物質はこれらの官能基と共有結合することができ、あるいは物質を、誘導型又は非誘導型電極に非共有的に吸着させることができる。電極表面に共有結合する化学官能基によって、電極を調製することができる。これらの化学官能基には、ＣＯＯＨ、ＯＨ、ＮＨ２、活性カルボキシル（たとえば、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド（ＮＨＳ）−エステル、ポリ−（エチレングリコール）、チオール、アルキル（（ＣＨ２）ｎ）基、及び／又はこれらの組合せ）があるが、これらだけには限られない。いくつかの化学官能基（たとえば、ＣＯＯＨ、ＯＨ、ＮＨ２、ＳＨ、活性カルボキシル）を使用して、試薬を電極に結合させることができる。有用な固定化及びバイオコンジュゲーション技法をさらに参照するためには、Ｇ．Ｈｅｒｍａｎｓｏｎ、Ａ． Ｍａｌｌｉａ  ａｎｄ  Ｐ．Ｓｍｉｔｈ、固定化される親和性リガンドに関する技法（Ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ  Ａｆｆｉｎｉｔｙ  Ｌｉｇａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）（Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ、Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ、１９９２）及びＧ．Ｈｅｒｍａｎｓｏｎ、バイオコンジュゲーション技法（Ｂｉｏｃｏｎｊｕｇａｔｅ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）（Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ、Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ、１９９６）を参照のこと。
【００５０】
好ましい実施形態では、ＮＨＳ−エステル基を使用して、求核性化学官能基（たとえば、アミン）を有する、他の分子又は物質を結合させる。好ましい実施形態では、求核性化学官能基が、自然にかつ／あるいは化学的誘導体化によって、生体分子上かつ／あるいは生体分子中に存在する。適切な生体分子の例には、アミノ酸、タンパク質及びその機能断片、抗体、抗体の結合断片、酵素、核酸、及びこれらの組合せがあるが、これらだけには限られない。これは、多くのこのような可能性のある技法の１つであり、ここで与える例、及び多くの他の類似の物質及び／又は生体分子に一般的に適用される。好ましい実施形態では、ＥＣＬ用に使用することができる試薬を、ＮＨＳ−エステル基を介して電極に結合させることができる。
【００５１】
本発明の他の実施形態では、脂質、タンパク質及び／又は脂質／タンパク質層を、電極表面上で自己集合する官能基を使用することによって固定化する。リン脂質二重層膜（たとえば、リポソーム）は、アルカンチオールの層（あるいは代替的に、その頭部基中にチオールが存在する脂質）を含む金電極の表面上で自発的に融合して、脂質単層又は二重層を与える（吸着したチオール基の性質及び密度に応じて）。あるいは、生物膜中のチオール含有要素を使用して、生体膜を金電極に吸着させることができる。電極表面上で自己集合するのに有用な官能基には、ｉ）金及びプラチナなどの軟質金属表面上ではチオール、ホスフィン及びイソシアネート；シリカ及びＩＴＯなどの酸化物表面上ではシラン（たとえば、クロロシラン又はアルコキシシラン）、及びアルミニウム及びＩＴＯなどの硬質金属表面及び酸化物表面上ではカルボキシレート及びホスホネート基がある。リン脂質二重層はそれ自体が、いくつかの電極表面上において自発的に凝集して（小胞の融合によって、あるいはＬａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔの移動によって）、単層（たとえば、疎水性表面上）又は二重層（たとえば、シリカ又はＩＴＯなどの酸化物表面上）を形成することができる。
【００５２】
物質の電極への非特異的結合の程度を調節することが、望ましい可能性がある。単なる非制限的な例として、タンパク質、抗体、抗体の断片、細胞、亜細胞粒子、ウイルス、血清及び／又は１つ又は複数のその要素、ＥＣＬ標識（たとえば、ＲｕＩＩ（ｂｐｙ）３及びＲｕＩＩＩ（ｂｐｙ）３誘導体）、シュウ酸（塩）、トリアルキルアミン、抗原、検体、及び／又はこれらの組合せ）の非特異的吸着を低下させるかあるいは防止することが、望ましい可能性がある。他の例では、生体分子の結合を向上させることが望ましい可能性がある。
【００５３】
非特異的結合を低下させるかあるいは防止する、１つ又は複数の化学物質部分（遮断基としても知られている）は、電極中、表面、あるいは近辺に存在してよい。このような部分、たとえば、ＰＥＧ部分及び／又は帯電した残基（たとえば、リン酸イオン、アンモニウムイオン）を、電極上に結合又はコーティングすることができる。有用な遮断試薬の例には、タンパク質（たとえば、血清アルブミン及び免疫グロブリン）、核酸、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドのブロックコポリマー、ポリエチレンイミン、及び溶剤又は界面活性剤（たとえば、Ｂｒｉｊ、Ｔｒｉｔｏｎ、Ｔｗｅｅｎ、Ｔｈｅｓｉｔ、Ｌｕｂｒｏｌ、Ｇｅｎａｐｏｌ、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ、Ｔｅｔｒｏｎｉｃ、Ｆ１０８、及びＳｐａｎの商標名によって知られる、非イオン性溶剤／界面活性剤の群）がある。脂質及び／又は脂質／タンパク質層用の特に好ましい遮断剤には、ポリカチオン、好ましくはポリリシンなどのポリアミン、あるいはより好ましくはポリエチレンイミン（ＰＥＩ）がある。これらのポリカチオンは、タンパク質遮断剤及び／又は溶剤と組み合わせて使用することができる。
【００５４】
電極中で使用する物質を界面活性剤で処理して、非特異的結合を減らすことができる。たとえば電極を、当業者によく知られている界面活性剤及び／又は溶剤（たとえば、Ｔｗｅｅｎシリーズ、Ｔｒｉｔｏｎ、Ｆ１０８、Ｓｐａｎ、Ｂｒｉｊ）で処理することができる。ＰＥＧ及び／又は、ＰＥＧと同様に機能する分子（たとえば、オリゴ糖又は多糖、他の親水性オリゴマー又はポリマー）（ポリエチレングリコールの化学的性質（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｇｌｙｃｏｌ  ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）：生物工学的及び生物医学的施用（Ｂｉｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）、Ｈａｒｒｉｓ，Ｊ．Ｍ．Ｅｄｉｔｏｒ．１９９２、Ｐｌｅｎｕｍ  Ｐｒｅｓｓ）の溶液を、界面活性剤及び／又は溶剤の代わりにかつ／あるいはそれらと共に使用することができる。前に列挙したものなどの、いくつかの物体の望ましくない非特異的吸着は、遮断剤の競合的な非特異的吸着によって、たとえばウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）又は免疫グロブリンＧ（ＩｇＧ）などのタンパク質によって、遮断することができる。電極上にアッセイ試薬（たとえば、生物膜）を吸着又は共有結合させ、後に電極を遮断剤で処理して、表面上の残りの非占有部位を遮断することができる。あるいは、非標識リガンドそのものを用いて、遮断を行うことができる。より詳細には、非標識リガンドを電極の表面上の非占有部位に固定化することができる。不可逆的な、非特異的結合を遮断するために、非標識リガンドが使用されると思われる。必要性によって、受容体（特異的、可逆的な結合側）から非標識リガンドを遊離させるために、このような遮断にさらなる洗浄が続くと思われる。
【００５５】
好ましい実施形態では、生体分子又は他の媒体を（共有的又は非共有的手段によって）、炭素含有物質、たとえば、カーボンブラック、フィブリル、及び／又は他の物質中に分散した炭素に固定化することが、望ましい可能性がある。抗体、抗体の断片、タンパク質、酵素、酵素基質、阻害剤、共同因子、抗原、ハプテン、リポタンパク質、リポ多糖、細胞、亜細胞要素、細胞受容体、ウイルス、核酸、抗原、脂質、糖タンパク質、炭水化物、ペプチド、アミノ酸、ホルモン、タンパク質結合リガンド、薬理物質、及び／又はこれらの組合せを結合させることができる。ポリマー、エラストマー、ゲル、コーティング、ＥＣＬタグ、レドックス活性種（たとえば、トリプロピルアミン、シュウ酸（塩））、無機物質、キレート剤、連結剤などだけには限られないが、これらの非生物体を結合させることが、望ましい可能性もある。複数の種を同時に吸着させて、電極の表面上に混合層を形成することができる。
【００５６】
本発明のマルチウエルのアッセイ用プレート中で使用する電極は、典型的には非多孔質であるが、しかしながら、いくつかの適用例では、多孔質の電極（たとえば、カーボンファイバー又はフィブリルのマット、焼結金属、及び濾過膜に蒸着した金属フィルム、紙又は他の多孔質基材）を使用することが有利である。これらの適用例は、電極による溶液の濾過を使用するものを含み、ｉ）電極表面への物質の移動を増大させ（たとえば、溶液中の分子の電極表面上の分子への結合の反応速度を増大させる）、ｉｉ）電極表面上で粒子を捕獲し、かつ／あるいはｉｉｉ）ウエルから液体を除去する。
【００５７】
本発明のアッセイ用電極、モジュール及び固定化層は、さまざまな確立されたアッセイ形式、たとえば電気化学的な電圧及び／又は電流、あるいは好ましくは、電極誘導型の発光、最も好ましくは電気化学発光の測定に基づくアッセイを行うのに有用である。ＥＣＬアッセイを行うための方法の例に関しては、米国特許第５，５９１，５８１号；第５，６４１，６２３号；第５，６４３，７１３号；第５，７０５，４０２号；第６，０６６，４４８号；第６，１６５，７０８号；第６，２０７，３６９号；及び第６，２１４，５５２号、及び公開ＰＣＴ出願ＷＯ８７／０６７０６及びＷＯ９８／１２５３９が読者の対象であり、これらの参照文献は参照としてここに組み込まれる。アッセイは、検体の量の測定、サンプルの性質の測定（たとえば、温度、発光、電気化学的活性、色、濁度など）、化学的、生化学的及び／又は生物学的活性の測定（たとえば、酵素活性）、動態又は熱力学的パラメータの測定（たとえば、反応の速度又は平衡定数）などだけには限られないが、これらを対象とすることができる。
【００５８】
本発明の一実施形態では、発光、化学発光及び／又はレドックス活性物質（好ましくはＥＣＬ活性物質）を含む可能性があるサンプルを、本発明のアッセイ用プレート又はアッセイ用プレートの１つ又は複数のウエルに導入し、サンプルからの電気化学又は発光シグナル（好ましくは電気化学発光）を誘導及び測定して、物質の量を測定する、かつ／あるいは物質を同定する。本発明の他の実施形態では、発光、化学発光及び／又はレドックス活性物質（好ましくはＥＣＬ活性物質）を含むサンプルを、本発明のアッセイ用プレート又はアッセイ用プレートの１つ又は複数のウエルに導入し、サンプルからの電気化学又は発光シグナル（好ましくは電気化学発光）を誘導及び測定して、物質の存在、物質からのシグナルの生成に影響を与える化学的活性又は生物学的活性（たとえば、ＥＣＬ共反応体、水素イオン、発光抑制物質、化学発光誘発物質などの存在、生成及び／又は消費）を測定する。本発明の他の実施形態では、発光、化学発光及び／又はレドックス活性物質（好ましくはＥＣＬ活性物質）を標識として使用して、酵素基質又は結合試薬などのアッセイ試薬を監視することができる。検体に特異的な標識した結合試薬を使用することによって、検体を測定するためのアッセイ形式には、均質法及び混成法がある。混成法は、溶液中の標識から固相／電極上の標識（及び／又は物質と結合した標識）を分離するための、洗浄ステップを含むことができる。
【００５９】
非常にさまざまな物質が、電極誘導型の発光、特に電気化学発光を発し、本発明の方法、プレート、キット、システム及び装置と共に使用することができることが示されてきている。好ましい電気化学発光システムでは、ＥＣＬ活性物質及び／又は標識を、電気化学発光を発した後で再生させ、電気化学発光の実験の最中に、それらを繰り返し励起状態に励起させること、かつ／あるいは発光を発するのを誘導することができる。たとえば、１つのクラスのＥＣＬ活性物質は、ある機構によって機能すると考えられ、この機構はｉ）物質を酸化させるステップ、ｉｉ）酸化させた物質を強力な還元剤によって還元して、励起状態でその物質を生成させるステップ、ｉｉｉ）励起状態から光子を放射させてＥＣＬ活性物質を再生させるステップを含む。ＥＣＬ活性物質と強力な還元剤の間の酸化還元ポテンシャルの違いは、ステップ（ｉｉ）によって放出されるエネルギーが、光子のエネルギー以上であるほど充分なものであることが好ましい。類似の機構では、ステップ（ｉ）及び（ｉｉ）を、ｉ）物質の還元、及びｉｉ）強力な酸化剤による還元させた物質の酸化に置き換えることができる。いくつかの特に好ましいシステムでは、機構は、ＥＣＬ共反応体（たとえば、トリプロピルアミンなどの第三級アミン）を酸化させて強力な還元剤を形成するステップ、あるいは同様に、ＥＣＬ共反応体を還元して強力な酸化剤を形成するステップを、さらに含むと考えられる。
【００６０】
好ましい発光物質及び標識には、Ｒｕ、Ｏｓ及びＲｅの発光性有機金属複合体がある。いくつかの特に有用な物質は、ルテニウムとオスミウムのポリピリジル複合体、特に構造ＭＬ１Ｌ２Ｌ３を有する複合体であって、Ｍがルテニウム又はオスミウムであり、Ｌ１、Ｌ２及びＬ３がそれぞれビピリジン、フェナントロリン、置換ビピリジン及び／又は置換フェナントロリンである複合体である。我々は、負に帯電した基、好ましくは硫酸基、及び最も好ましくはスルホン酸基を含む置換体である置換ビピリジン又はフェナントロリンを（その開示が参照としてここに組み込まれる、２００１年６月２９日に出願された、改善された非特異的結合性を有するＥＣＬ標識、その使用法、及びそれを含むキット（ＥＣＬ  Ｌａｂｅｌｓ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｎｏｎ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｂｉｎｄｉｎｇ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ、Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  Ｕｓｉｎｇ  ａｎｄ  Ｋｉｔｓ  Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｓａｍｅ）という表題の、同時係属米国特許出願第０９／８９６，９７４号中に記載されたように）、特に炭素、炭素粒子、炭素フィブリル、炭素複合体、炭素フィブリル複合体及び／又はカーボンインクを含む電極に含ませることは、非特異的結合に対するそれらの耐性のために、特に好ましいことを見出している。
【００６１】
本発明は、本発明の電極を使用する検出法にも関する。
【００６２】
本発明の一態様は、当該の検体を測定する方法であって、当該の検体が膜タンパク質、膜脂質、脂質／タンパク質層、及び／又は生物膜（又はそれらの要素）を含み、かつ当該の検体が、電極（好ましくはアッセイ用モジュール中、最も好ましくはマルチウエルプレートのウエル中の）に固定化されている、方法に関する。一実施形態は、ｉ）当該の検体を電極上に固定化するステップ（たとえば、電極と当該の検体を含むサンプルを接触させることによって）、及びｉｉ）当該の検体を測定するステップを含む。固定化は、電極上での官能基との共有結合の形成によって、あるいはより好ましくは、電極上に固定化された結合試薬（たとえば、抗体又はレクチン、最も好ましくはＣｏｎＡ、ＷＧＡ、ＰＨＡ又はＰＷＭ）との特異的結合相互作用の形成によって、あるいは最も好ましくは、電極上での受動的吸着によって、進行することが好ましい。固定化は、電極上での検体を含むタンパク質／脂質層の形成、電極表面での既存の脂質／タンパク質層中への検体の取り込みを含むことができる。アッセイ法は、細胞を溶解させて、たとえば細胞検体を溶液中に放出させる、検体を含むオルガネラを放出させる、かつ／あるいは検体を含む膜断片を放出させる、かつ場合によっては、放出された検体を精製するステップも含むことができる。
【００６３】
本発明の他の態様は、生体物質に結合する当該の検体を測定する方法であって、生体物質が膜タンパク質、膜脂質、脂質／タンパク質層、及び／又は生物膜（又はそれらの要素）を含み、かつ生体物質が、電極（好ましくはアッセイ用モジュール中、最も好ましくはマルチウエルプレートのウエル中の）に固定化されている、方法に関する。一実施形態は、ｉ）生体物質と検体を含むサンプルを接触させるステップ、ｉｉ）検体及び生体物質を含む複合体を電極上に形成させるステップ、及びｉｉ）当該の検体を測定するステップを含む。生体物質は、電極上での官能基との共有結合によって、あるいはより好ましくは電極上に固定化された捕獲試薬との特異的結合相互作用によって、あるいは最も好ましくは、電極上での受動的吸着によって、電極上に固定化することが好ましい。場合によっては、アッセイ法は、電極上に生体物質を固定化するステップも含む。この固定化ステップは、生体物質とサンプルを接触させるステップの前、最中かつ／あるいは後に、行うことができる。
【００６４】
１つの好ましい実施形態では、さまざまな組織型及び／又は細胞型をアレイ中に、１つ又は複数の電極表面上、好ましくはカーボン電極上、より好ましくはカーボンコンポジット電極上、最も好ましくはカーボンインク電極上に固定化する。固定化した細胞又は組織は、電極表面への固定化によって、依然として生命力がある状態である可能性がある。この実施形態によれば、表面に接着したときに、細胞は増殖することができる。あるいは、細胞又は組織を固定化、架橋かつ／あるいは浸透処理する。アッセイ用モジュールは、異なる組織／細胞を型分けするため、異なる細胞型に関するタンパク質発現及び刺激応答の違いをアッセイするために、使用することができる。型分けは生命力がある細胞に、あるいは細胞溶解の後で行うことができる。
【００６５】
他の実施形態では、表面上に固定化する無傷の細胞又は組織すべてを、増殖期最中の、あるいは固定化直後の、当該の酵素の活性に関してアッセイする。あるいは酵素活性は、細胞溶解後に測定することができる。
【００６６】
１つの好ましい実施形態では、電極表面上、好ましくはカーボン電極の表面上、より好ましくはカーボンコンポジット電極上、最も好ましくはカーボンインク電極上に固定化する生体物質を使用して、固定化される生体物質と相互作用する当該のリガンドを、さらに捕獲し測定する。
【００６７】
さらに本発明の他の実施形態によれば、１つ又は複数の細胞要素の測定用に適合させたアッセイ用ドメインを有する電極を含むウエルに、細胞を分配する。たとえば、アッセイ用ドメインは、細胞要素と結合する結合試薬を有することができる。あるいは、細胞要素が酵素であるとき、アッセイ用ドメインは、酵素の基質又は生成物と結合する結合試薬を含むことができる。同様に、酵素の基質を含むアッセイ用ドメインを使用して、酵素を測定することができる（すなわち、基質の生成物への形質転換を監視することによって）。これらのシステムを使用して、細胞に影響を与える物質（たとえば、薬剤、ホルモン、毒素など）又は条件（すなわち、温度、ｐＨ、圧力などの変化）の、ウエル中の細胞に対する影響を、細胞に影響を与える物質又は条件で細胞を攻撃し、細胞要素のレベルの変化（たとえば、その物質又は条件で攻撃されていない対照細胞に対するもの）を測定することによって、測定することができる。細胞は非接着性であってよく、あるいは細胞は接着性であり、電極表面又は他の表面に接着することができてよい。いくつかの場合、細胞と結合試薬を、同じ電極表面に固定化することができる。場合によっては、細胞要素を測定する前に、細胞を溶解させ（たとえば、溶剤を加えることによって）、あるいは浸透処理して、攻撃後に細胞内から細胞要素を放出させる。全細胞又は細胞溶解物を含む複合マトリックスの存在下で、電気化学発光系アッセイを行うことができることを、我々は見出している。多くの場合、これらのアッセイは非洗浄形式で行うことができ、ＥＣＬ測定前のウエルからの細胞及び／又は細胞残骸の除去を必要としない。いくつかの電極組成物又は固定化試薬が当該の細胞と適合性がないとき、細胞又は表面を、電極／表面上に蒸着させてあるか、あるいは細胞と電極／表面の間に吊るされたポリマーフィルム又は膜を使用することによって、離した状態にすることができる。たとえば、市販の膜挿入体（たとえば、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｍｉｌｌｉｃｅｌの挿入体、又はＣｏｓｔａｒ  Ｔｒａｎｓｃｅｌｌの挿入体）を使用することによって、マルチウエル形式で、吊るした膜を与えることができる。
【００６８】
他の実施形態では、外部細胞膜を浸透処理するか、あるいは溶解させることができ、特定のオルガネラ（ゴルジ、ＥＲなど）に特異的な生体物質を電極の表面上で捕獲する（たとえば、特異的な抗体を使用することによって）。一例では、α−シヌクレインを含むシナプス小胞を、ＬＢ５０９又はＳｙｎ−１抗体を使用して、捕獲し分析する。あるいは、アポトーシスの初期段階中に、原形質膜が小分子に対して浸透性になる。標識した基質は、細胞壁を通過し、細胞中の当該のオルガネラに局在することができ；細胞溶解後に、オルガネラを電極上に固定化し、測定する。
【００６９】
１つの好ましい実施形態では、生命力がある細胞又は組織を電極表面上に固定化し、たとえば尿素を用いた処理又は細菌感染などの、化学的又は生物学的攻撃に曝す。攻撃の後に、分子上の細胞応答又は形態レベルを、細胞表面上での分子のカスケード活性化、分泌、又は発現によって測定する。あるいは、測定前に細胞を溶解させた後に、細胞応答を測定することができる。さらに、攻撃の前、最中、あるいは後に、細胞を増殖させ、表面と接触させて複製することができる。たとえば、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  Ａｕｒｅｕｓを用いた感染によって、一般に「サイトカインストーム」と呼ばれる自発的なサイトカイン放出が引き起こされる。本発明は、生命力がある細胞の電極表面への固定化、Ｓｔａｐｈ  Ａを用いた細胞の攻撃、及び「ストーム」中の特定のサイトカイン放出の量及び割合の検出を提供する。
【００７０】
あるいは、一実施形態によれば、攻撃に応答して、サイトカインが細胞から放出される可能性があり、溶液中に存在するチロシンキナーゼを活性化させ、次に電極表面上に固定化されたチロシンキナーゼ基質をリン酸化する。このプロセスは、細胞、細胞残骸、及び非固定化生体物質を除去した後にアッセイすることができ、あるいは抗チロシン抗体を使用して直接アッセイすることができる。
【００７１】
検体を測定する前述の方法は、電気エネルギー（たとえば、電流又は電圧）を電極に加えるステップ（好ましくは、電気化学発光を誘導するのに適した条件下、たとえば、第三級アルキルアミン、好ましくはトリプロピルアミンなどのＥＣＬ共反応体の存在下で）、及び電極において誘導される（たとえば、発光種、好ましくは検体と結合する電気化学発光種から）、発光（好ましくは、電気化学発光）を測定するステップであって、発光シグナルが存在する検体の量と相関関係があるステップをさらに含むことが好ましい。場合によっては、方法は、発光を誘導する前に、ＥＣＬ共反応体を導入するステップを含むことができる。発光種は検体そのものであってよく、あるいはそれは、検体に（あるいは検体を含む生体膜又は脂質／タンパク質層に）結合した、発光種であってよい。このような結合は、ｉ）共有結合（たとえば、検体に、あるいは検体を含む膜の脂質又はタンパク質要素）、ｉｉ）特異的結合相互作用（たとえば、検体又は検体を含む膜の膜要素を対象とする標識抗体による）、及び／又はｉｉｉ）非特異的結合相互作用（たとえば、検体を含む膜の脂質二重層に分配される疎水性標識を使用する）を含むことができる。アッセイ法は、たとえば、検体と標識、又は標識結合試薬などの標識試薬を接触又は混合させることによって、標識と検体（あるいは検体を含む膜の要素）の間の結合を形成させるステップをさらに含むことが好ましい。結合の形成は、固定化ステップの前、最中及び／又は後に行うことができる。アッセイ法は、電極に結合しない物質（たとえば、検体、生体物質、遮断試薬、標識試薬など）を除去するための、１つ又は複数の洗浄ステップも含むことができる。
【００７２】
本発明の他の態様は、生体物質と結合相手の間の結合相互作用を測定する方法であって、生体物質が膜タンパク質、膜脂質、脂質／タンパク質層、生物膜、及び生物膜の要素、及びこれらの組合せからなる群から選択され、かつ生体物質が電極上（好ましくはアッセイ用モジュール中、最も好ましくはマルチウエルプレートのウエル中）に固定化されている、方法に関する。一実施形態は、ｉ）生体物質と生体物質の結合相手を接触させるステップ、ｉｉ）生体物質及び結合相手を含む複合体を電極上で形成するステップ、及びｉｉ）複合体を測定して、結合相互作用を測定するステップを含む。生体物質は、電極上での官能基との共有結合によって、あるいはより好ましくは電極上に固定化された捕獲試薬との特異的結合相互作用によって、あるいは最も好ましくは電極上での受動的吸着によって、電極上に固定化することが好ましい。場合によっては、アッセイ法は、生体物質を電極上に固定化するステップも含む。この固定化ステップは、生体物質と結合相手を接触させるステップの前、最中及び／又は後に行うことができる。結合相互作用の測定は、ｉ）生体物質の量の測定、ｉｉ）結合相手の量の測定、及びｉｉｉ）結合相手との生体物質の親和性の測定だけには限らないが、これらを含めた、さまざまな適用例で使用することができる。アッセイ法は、結合の程度が、たとえば阻害剤の量又は阻害剤の阻害定数を示すように、生体物質及び／又は結合相手と、結合相互作用の阻害剤を接触させるステップをさらに含むことができる。阻害アッセイを使用して、結合相互作用の阻害剤用の化合物を、スクリーニングすることができる。
【００７３】
結合相互作用を測定する前述の方法は、電気エネルギー（たとえば、電流又は電圧）を電極に加えるステップ（好ましくは、電気化学発光を誘導するのに適した条件下、たとえばＥＣＬ共反応体の存在下で）、及び電極において誘導される（たとえば、発光種、好ましくは結合相手と結合する電気化学発光種から）、発光（好ましくは、電気化学発光）を測定するステップであって、発光シグナルが結合相互作用の数と相関関係があるステップをさらに含むことが好ましい。場合によっては、方法は、発光を誘導する前に、ＥＣＬ共反応体を導入するステップを含むことができる。発光種は結合相手そのものであってよく、あるいはそれは、結合相手に結合した発光種であってよい。このような結合は、ｉ）共有結合、ｉｉ）特異的結合相互作用（たとえば、結合相手を対象とする標識抗体による）、及び／又はｉｉｉ）非特異的結合相互作用を含むことができる。アッセイ法は、たとえば、結合相手と標識、又は標識結合試薬などの標識試薬を接触又は混合させることによって、標識と結合相手の間の結合を形成させるステップをさらに含むことが好ましい。結合の形成は、固定化ステップの前、最中及び／又は後に行うことができる。アッセイ法は、電極に結合しない物質（たとえば、結合相手、生体物質、遮断試薬、標識試薬など）を除去するための、１つ又は複数の洗浄ステップも含むことができる。
【００７４】
本発明の他の態様は、生物膜、膜タンパク質、及び／又は脂質／タンパク質層を改変する活性又はプロセスを測定する方法であって、生物膜、膜タンパク質、及び／又は脂質／タンパク質層を、活性を含むサンプル又はプロセスが起こる条件に曝すステップ、及び改変の程度を測定して活性又はプロセスを測定するステップを含む方法に関する。改変の程度は、本発明のアッセイ法にしたがって（たとえば、出発物質又は生成物に特異的な標識抗体を使用することによって）、改変された膜、膜タンパク質、及び／又は脂質／タンパク質層、及び／又は残りの非改変膜（又はその要素）を選択的に測定することによって、測定することが好ましい。場合によっては、改変の程度が、たとえば阻害剤の量又は阻害剤の阻害定数を示すように、活性又はプロセスの阻害剤の存在下で、活性又はプロセスを行う。阻害アッセイを使用して、結合相互作用の阻害剤用、かつ／あるいは固定化生物膜、膜タンパク質、及び／又は脂質／タンパク質層の結合相手を改変する活性又はプロセスの測定用の化合物を、スクリーニングすることもできる。
【００７５】
一実施形態では、膜タンパク質、膜脂質、又は生物膜を電極上に固定化し、膜改変活性又はプロセスを施し、アッセイして改変の程度を決定する。他の実施形態では、膜タンパク質、膜脂質、又は生物膜を膜改変活性又はプロセスを施し、電極上に固定化し、アッセイして改変の程度を決定する。さらに他の実施形態では、細胞に膜改変活性又はプロセスを施し、細胞を溶解させ、細胞に由来する生物膜又は膜要素（たとえば、オルガネラ、膜断片、膜小胞、膜ゴースト、膜タンパク質、膜脂質など）を電極上に固定化し、アッセイして改変の程度を決定する。測定することができる活性又はプロセスの例には、キナーゼ活性／リン酸化（膜結合キナーゼの自己リン酸化を含む）、リン酸活性／脱リン酸化、膜脂質組成又は方向の変化（たとえば、アポトーシス中のホスファチジルセリンのレベルの変化）、加水分解、又は膜ホスファチジルイノシトールのリン酸化状態の変化、タンパク質のプレニル化、生物膜と可溶性タンパク質及び／又は周辺膜タンパク質の結合及び／又は放出、生物膜間のタンパク質及び／又は脂質の移動（たとえば、オルガネラ間、かつ／あるいはオルガネラと細胞質膜の間）などがある。
【００７６】
生物膜を改変させる活性又はプロセス（あるいは代替的に、活性又はプロセスの阻害剤）を測定する方法の一実施形態は、膜タンパク質の活性化から生じる（たとえば、物理的又は化学的環境の変化、膜電位の変化、タンパク質の凝集、リガンドと膜受容体の結合などの結果として）、活性又はプロセスを測定することに関するものである。たとえば、膜タンパク質の活性化は、タンパク質又は膜の他の要素のリン酸化（リン酸化した要素は、たとえばホスホペプチド特異的抗体を使用して測定する）、ｉｉ）周辺膜タンパク質又は細胞質タンパク質などの可溶性細胞要素の、膜への金属イオン封鎖又は結合（あるいは代替的に、放出）（可溶性細胞要素の結合は、たとえばその要素に特異的な抗体を使用して測定する）、ｉｉｉ）膜タンパク質の上方又は下方制御（膜タンパク質は、たとえば観察するその特定の膜タンパク質に特異的な抗体を使用して測定する）などを、もたらす可能性がある
【００７７】
本発明は、生体物質の捕獲を向上させるための方法も対象とする。
【００７８】
当該の生体物質の表面上への安定した吸着には、表面と生体物質の間の共有結合、あるいは代替的には、表面の結合を調節する特異的結合対、たとえばビオチン−ストレプトアビジンの要素の１つとの共有結合をもたらす、表面の化学的改変が、典型的には必要である。驚くべきことに、膜断片及び小胞を含めた生体物質の電極表面への受動的吸着は、非常に良く機能している。本発明は、受動的捕獲に抵抗する生体物質用の代替法、又は流動性又はミクロ相分離などの膜の性質に大きく依存する代替法も提供する。
【００７９】
本発明の一実施形態では、レクチン調節型の捕獲によって、生体物質を固定化する。有利なことに、レクチン調節型の捕獲は、当該の多くの生体物質の特異的改変を必要とせず、一般的には、示した当該の生体物質の活性を害することはない。本発明のレクチンは、表面上に容易に吸着する、ＰＨＡ、ＷＧＡ、ＣｏｎＡ及びＰＷＭ（「好ましいレクチン」）を含むことが好ましい。ＰＨＡ及び、特にＰＷＭは、さまざまな生物膜断片の固定化において特に有効であることが見出されている。レクチンは、ガラス、プラスチック（たとえば、ポリスチレン、ポリプロピレン、ｐｖｃなど）上に固定化することができる。本発明のいくつかの実施形態では、ＥＬＩＳＡ、蛍光、化学発光、リン光、又は放射活性系アッセイで使用するために、マルチウエルプレートのウエルにレクチンを固定化する。あるいはレクチンを、ミクロ粒子、好ましくは磁気化可能なミクロ粒子上に固定化することができる。このようなミクロ粒子は、ＥＣＬアッセイを含めたさまざまなアッセイ形式用に、固相支持体として使用することができる（たとえば、米国特許第６，３２５，９７３号を参照のこと）。
【００８０】
レクチンは、検知手段、より好ましくは電極の表面上に固定化することが好ましい。本発明の１つの具体的な実施形態では、レクチンを、炭素表面上（好ましくは元素状炭素を含む複合体、最も好ましくはカーボンインクから形成された表面）に、受動的に、あるいはビオチン−アジピン仲介の相互作用によって固定化することができ、生体物質の捕獲用にさらに使用することができる。１つの好ましい実施形態は、受動的インキュベーション（すなわち、正常な実験条件下で非改変型レクチンと表面を接触させる）を含む。たとえば、１つの具体的な実施形態では、４℃で１時間のインキュベーションが、所望量のレクチンを表面上に固定化するのに充分である。場合によっては、タンパク質（たとえば、ウシ血清アルブミン）などの遮断剤、又は溶剤（たとえば、Ｔｈｅｓｉｔ、Ｔｗｅｅｎ２０、Ｔｒｉｔｏｎ  Ｘ−１００などの非イオン性溶剤）で、表面を遮断することができる。特に好ましい遮断剤は、ポリカチオン、好ましくはポリリシンなどのポリアミン、あるいはより好ましくはポリエチレンイミン（ＰＥＩ）である。これらのポリカチオンは、タンパク質遮断剤及び／又は溶剤と組み合わせて使用することができる。その上に吸着したレクチンを有する表面は乾燥を保つことができ、所望の後の時間に再水和することができる。
【００８１】
１つの具体的な実施形態では、過剰な非吸着型レクチン、ＰＨＡ、ＷＧＡ、ＣｏｎＡ又はＰＷＭなどを、表面と当該の生体物質を接触させる前に除去する。本発明の他の具体的な実施形態によれば、レクチン処理した表面を当該の生体物質と共に、所望の時間インキュベーションした後に、過剰な非固定化型生体物質を除去する。
【００８２】
本発明の１つの好ましい実施形態では、表面を、レクチンを吸着させる前、好ましくはＰＨＡ、ＷＧＡ、ＣｏｎＡ又はＰＷＭを吸着させる前に、洗浄試薬、好ましくは洗浄剤、変性剤、高ｐＨ緩衝溶液又は酵素で前処理する。本発明の他の好ましい実施形態では、過剰な非固定化型生体物質を除去した後に、１つ又は複数の遮断試薬で、表面を遮断する。
【００８３】
本発明の１つの具体的な実施形態では、表面は、電極、好ましくはカーボン電極、より好ましくはパターンカーボン電極の表面である。この実施形態によれば、レクチン、好ましくはＰＨＡ、ＷＧＡ、ＣｏｎＡ及びＰＷＭ（「好ましいレクチン」）、最も好ましくはＰＷＭ又はＰＨＡを、表面、好ましくは検知手段の表面、より好ましくは電極の表面上、最も好ましくは元素状炭素を含む表面上に、直接的に前吸着させる。場合によっては、表面をプラズマ処理して、結合に関する表面の表面能力を増大させるか、あるいは複合体の要素を露出させる（たとえば、カーボンインクなどの炭素複合体中の炭素を露出させる）。本発明の１つの好ましい実施形態によれば、本発明のレクチンの直接的な吸着は、炭素表面誘導体化を含まず、速度及び使用しやすさの大幅な改善をもたらす。あるいは、本発明の１つの具体的な実施形態によれば、ビオチン化レクチンが、アジビンをコーティングした炭素表面上に容易に固定化される。
【００８４】
本発明によればレクチンは、表面に固定化された後に、その活性、すなわち、当該の生体物質と相互作用し、結合し、かつそれを捕獲する能力を有利なことに保持している。たとえば、表面を乾燥させた２４時間後まで、好ましくは１週間後、より好ましくは１年後でさえも、ＰＨＡは表面上で活性状態のままである。本発明によれば、前処理した表面はすぐに使用することができるか、あるいは保存し、好都合なときに使用して、当該の生体物質を捕獲することができる。
【００８５】
本発明の好ましいレクチンの、そのそれぞれの多糖との高い親和性は、本発明の有利な特性の１つである。いくつかの好ましいレクチンによって認識される、特定のオリゴ糖部分の特徴は、たとえばＰＷＭはＹｏｋｏｙａｍａ，Ｋ．他、Ｂｉｏｃｈｉｍｉｃａ  ｅｔ  Ｂｉｏｐｈｙｓｉｃａ、Ａｃｔａ、５３８（１９７８）３８４〜３９６中で、及びＷＧＡはＫａｔａｇｉｒｉ，Ｙ．他、炭水化物研究（Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ）、１２０（１９８３）２８３〜２９２中で、研究されてきている。このような情報を適用して、特定の生体物質を捕獲することに関する、特定のレクチンの適用性を判定することができる。たとえば、ＰＷＭ及びＰＨＡレクチンは、本発明で試験する多様な生体物質型、たとえばＫ５６２、Ａ４３１及びＨＥＫ−２９３細胞に由来するミクロソーム（膜断片）を首尾よく捕獲する。
【００８６】
このプロセスの機構の現在の理解が、特許請求する主題の範囲を制限するとは決して予想されないが、当該の生体物質の表面上に示されるオリゴ糖への特異的結合によって、レクチンが生体物質を捕獲することが、当分野において認められている（図１Ｅ）。本発明を使用して固定化される好ましい当該の生体物質は、グリコシル化タンパク質、脂質結合タンパク質、膜タンパク質、脂質／タンパク質層、ミクロソーム抽出物、細胞から抽出した脂質小胞、膜脂質、無傷の細胞、細胞溶解物、細胞断片、細胞膜、膜ゴースト、オルガネラ、オルガネラ断片、オルガネラ膜、ビリオン、ビリオン断片、ビリオン膜、リポソーム、溶剤可溶性タンパク質、溶剤可溶性脂質、全細胞、組織、及びこれらの組合せからなる群から選択される。
【００８７】
１つの好ましい実施形態では、捕獲される生体物質は、表面固定化によって活性状態のままである受容体、好ましくは膜受容体を含む。単離した受容体は単独で、あるいは大きな複合体の一部分として固定化することができ、かつ／あるいは膜に埋め込むことができる。
【００８８】
本発明の一実施形態では、当該の生体物質に特異的な前吸着した抗体を有する、表面（好ましくは、元素状炭素を含む表面、より好ましくは炭素含有電極の表面）上で、当該の生体物質を捕獲するための方法を提供する。これらの抗体は単独で、あるいは本発明の好ましいレクチンなどのレクチンと組み合わせて使用することができる。本発明の１つの具体的な実施形態では、抗体を使用して、ミクロソームの集合を亜分画し、炭素表面上で捕獲されたミクロソームのサンプル中の全ミクロソームに対する、当該の生体物質を含むミクロソームの割合を特に増大させる。
【００８９】
本発明の１つの具体的な実施形態によれば、受動的インキュベーションによって、抗体を表面上に前吸着させることができる。あるいは、ビオチン化抗体を、ビオチン−アジビン、又はビオチン−ストレプトアビジンの相互作用によって、アジビン又はストレプトアビジンをコーティングした表面上に固定化することができる。
【００９０】
本発明の一実施形態では、脂質及び／又は脂質タンパク質層は、磁気粒子などの粒子（たとえば、酸化鉄ナノ粒子を含むコアを有するポリスチレン粒子）の固相上に存在する。このような固定化は、前に記載したように、受動的吸着、共有結合によって、生体特異的相互作用などによって行うことができる。このような固定化脂質及び／又は脂質／タンパク質層は、電極上で磁気粒子を回収するステップを含む方法によって（たとえば、電極の近辺に磁場をかけることにより、磁気粒子を電極の表面に引き寄せることによって）、電極上に固定化された層と同様の方式で、電極誘導型発光アッセイにおいて使用することができる。
【００９１】
５．６  キット
本発明の他の態様は、アッセイ、好ましくは発光アッセイ、より好ましくは電極誘導型発光アッセイ、及び最も好ましくは電気化学発光アッセイを行う際に使用するためのキットであって、本発明の１つ又は複数のアッセイ用電極及び／又はアッセイ用モジュール、及び（ａ）少なくとも１つの発光標識（好ましくは電気化学発光標識）、（ｂ）少なくとも１つの発光共反応体）、（ｃ）１つ又は複数の結合試薬、（ｄ）ｐＨ緩衝液、（ｅ）１つ又は複数の遮断試薬、（ｆ）防腐剤、（ｇ）安定剤、（ｈ）酵素、（ｉ）溶剤、（ｊ）乾燥剤及び（ｋ）吸湿剤からなる群から選択される少なくとも１つのアッセイ用要素を含むキットに関する。
【００９２】
キットは、１つ又は複数のアッセイ用電極を有するアッセイ用モジュール、好ましくはアッセイ用プレート、より好ましくはマルチウエルのアッセイ用プレート、及びアッセイ用要素を、１つ又は複数、好ましくは２つ以上、より好ましくは３つ以上の容器中に含むことが好ましい。
【００９３】
アッセイ用モジュールは、セクター中で電極誘導型発光アッセイ（好ましくは電気化学発光アッセイ）を行う際に使用するために適合させた、マルチウエルプレートであることが好ましい。
【００９４】
一実施形態によれば、キットは、１つ又は複数のアッセイ用要素を、１つ又は複数のプレートのウエル中に、好ましくは乾燥形で含む。
【００９５】
一実施形態によれば、アッセイ用要素は別の容器中に存在する。他の実施形態によれば、キットは、結合試薬及び安定剤を含む容器を含む。他の実施形態によれば、ウエル用の試薬は、結合試薬、安定剤を含むことができる。キットは、ウエル中にはいかなる液体も含まないことが好ましい。
【００９６】
１つの好ましい実施形態は、電極誘導型発光アッセイ（好ましくは電気化学発光アッセイ）を行う際に使用するためのキットであって、アッセイ用プレート、好ましくはマルチウエルのアッセイ用プレート、及び少なくとも１つの発光標識（好ましくは電気化学発光標識）及び少なくとも１つの電気化学発光共反応体）からなる群から選択される少なくとも１つのアッセイ用要素を含むキットに関する。
【００９７】
本発明の他の好ましい実施形態は、生体物質を固定化するための表面を作製するためのキットに関する。本発明に従い、キット要素を好都合に設計して、レクチン、細胞接着試薬又は抗体で当該の表面を前処理することによって、生体物質を固定化させる表面の能力を向上させるための試薬を与える。
【００９８】
他の実施形態は、マルチウエルプレート、及び少なくとも１つの電極誘導型発光標識（好ましくは電気化学発光標識）、及び／又は少なくとも１つの生体物質及び／又は少なくとも１つの遮断試薬（たとえばＢＳＡ）を含むキットに関する。本発明の他の好ましい実施形態は、少なくとも１つのウエルが、レクチン、好ましくはＰＨＡ、ＷＧＡ、ＣｏｎＡ又はＰＷＭで処理した表面を含む、マルチウエルプレートに関する。１つの好ましい実施形態では、マルチウエルプレートは、レクチン調節型の捕獲により少なくとも１つのウエル中に固定化された、当該の生体物質をさらに含む。本発明の１つの特定の実施形態では、ウエルの少なくとも１つの表面が電極、好ましくはカーボン電極、より好ましくはパターンカーボン電極である。
【００９９】
１つの好ましい実施形態によれば、キットは、無傷の細胞、細胞溶解物、細胞断片、細胞膜、膜ゴースト、オルガネラ、オルガネラ断片、オルガネラ膜、ビリオン、ビリオン断片、ビリオン膜、リポソーム、溶剤可溶性タンパク質、溶剤可溶性脂質、又はこれらの組合せからなる群から選択される、少なくとも１つの物質を含む。
【０１００】
他の実施形態によれば、キットは、原形質膜断片、エンドソーム、クラスリンで被覆された小胞、小胞体断片、シナプス小胞、ゴルジ断片、膜サブドメイン、ミトコンドリア、ペルオキシソーム、リソソーム、リポソーム、ウイルス粒子、細胞からのウイルス誘導性膜封入型粒子片、及び無傷の、生物学的に由来がある脂質膜小体からなる群から選択される、生体物質を含む。
【０１０１】
１つの好ましい実施形態によれば、キットは、抗体、抗体の断片、タンパク質、酵素、酵素基質、阻害剤、共同因子、抗原、ハプテン、リポタンパク質、リポ多糖、細胞、亜細胞要素、細胞受容体、ウイルス、核酸、抗原、脂質、糖タンパク質、炭水化物、ペプチド、アミノ酸、ホルモン、タンパク質結合リガンド、薬理物質、発光標識（好ましくはＥＣＬ標識）、又はこれらの組合せから選択される、好ましくはプレート表面上に固定化された、少なくとも１つの生体試薬を含む。少なくとも１つの生体試薬は、１つ又は複数の膜と結合させるために適合させるかあるいは選択し、このような固定化膜を有する電極を生成させることが好ましい。
【０１０２】
生体物質は、固有のチロシンキナーゼ活性を有する１種の膜貫通型受容体；非チロシンキナーゼ膜貫通型受容体（たとえば、トランスフェリン受容体）；Ｇタンパク質結合受容体（ＧＰＣＲ）；ＧＰＣＲエフェクタータンパク質（たとえば、アデニル酸シクラーゼ）；ホスファチジルイノシチド（たとえば、ホスファチジルイノシトール４，５二リン酸（ＰＩＰ２））；リン脂質又はスフィンゴ脂質組成物、同体、又は機能体（すなわち、アポトーシス中に存在するホスファチジルセリンの変形）；オルガネラ結合ＧＴＰアーゼ／グアニンヌクレオチド交換因子（ＧＥＦ）／ＧＴＰアーゼ活性化タンパク質（ＧＡＰ）；サイトカイン／ケモカイン受容体；細胞接着分子（たとえば、ＶＣＡＭ、インテグリン）；細胞質周辺膜タンパク質キナーゼ（たとえば、ｓｒｃ）；細胞内タンパク質キナーゼアダプター／ドッキングタンパク質（たとえば、インシュリン受容体基質１、ＧＲＢ２）；イオンチャンネル（たとえば、ニコチン性アセチルコリン受容体、ＣＦＴＲなど）；受動輸送体（たとえば、グルコース）；能動（ＡＴＰ−依存性）輸送体；イオン関連輸送体（たとえば、Ｎａ＋／グルコース）；グリコシルトランスフェラーゼ／及び糖タンパク質改変酵素；核膜断片；及び可溶性受容体からなる群から選択される、少なくとも１つの活性タンパク質を含む脂質／タンパク質層を含むことが好ましい。
【０１０３】
キットは、タンパク質、核酸、又はこれらの組合せを含む固定化試薬を含むことが好ましい。
【０１０４】
１つの好ましい実施形態によれば、複数のウエルは、少なくとも２つの異なる生体試薬を含む。たとえばウエルは、２つ以上のアッセイ用ドメインを含むことができ、２つ以上のアッセイ用ドメインは、異なる生体試薬を有する。
【０１０５】
キットは、少なくとも１つの電気化学発光共反応体、及び／又は少なくとも１つの電極誘導型発光標識（好ましくは電気化学発光標識）を含むことが好ましい。
【０１０６】
他の実施形態によれば、キットは多数のアッセイ用に適合させてある。キットは、追加的アッセイで使用するための追加のアッセイ用試薬をさらに含むことが好ましく、この追加的アッセイは、放射性アッセイ、酵素アッセイ、化学的比色アッセイ、蛍光アッセイ、化学発光アッセイ、及びこれらの組合せからなる群から選択される。
【０１０７】
他の実施形態によれば、キットは２個以上、好ましくは４個以上、より好ましくは８個以上、より好ましくは１５個以上、最も好ましくは２５個以上の、アッセイ用モジュール又はプレートを含む。好ましい実施形態によれば、キットは何度も封ができるバッグ又は容器（たとえば、ジップロック式開口部）中に含まれる。
【０１０８】
バッグ又は容器は、実質的に水を通さないことが好ましい。１つの好ましい実施形態によれば、バッグは箔、好ましくはアルミニウム箔である
【０１０９】
包装は半透明、透明あるいは不透明であってよい。プレートは、乾燥又は不活性雰囲気を含む、アルミニウムを内張りしたプラスチック製の容器又はバッグ中に包装することが好ましい（たとえば、バッグは窒素又はアルゴンの雰囲気下で密封することができ、あるいはバッグは、乾燥剤を含むことができる）。他の実施形態によれば、容器は真空密封される。
【０１１０】
容器は１個のプレートを含むことが好ましい。他の実施形態によれば、容器は１０個のプレートを含む。他の実施形態によれば、容器は１０個と１００個の間のプレートを含む。
【０１１１】
アッセイ用モジュール又はプレートは、滅菌状態であり、かつ／あるいは埃及び他の汚染物質を実質的に含まないことが好ましい。
【０１１２】
アッセイ用モジュールは、実質的に滅菌状態でもあることが好ましい。
【０１１３】
他の実施形態は、少なくとも１つの電極、及び前記電極上に固定化された少なくとも１つの結合試薬を含む、アッセイ用予備モジュールに関するものであり、前記結合試薬は、脂質タンパク質、脂質／タンパク質層、及び／又は膜脂質からなる群から選択される、１つ又は複数の生体物質と特異的に結合することができ、これによって、前記電極上に固定化された前記１つ又は複数の生体物質を有する、アッセイ用モジュールが形成される。１つ又は複数の生体物質は、天然の脂質二重層を含むことが好ましい。好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの結合試薬は、細胞、細胞断片、細胞膜、オルガネラ、細胞核、又はこれらの組合せからなる群に由来するか、あるいはこれらから選択される、生体物質と特異的に結合することができる。一実施形態は、複数の電極を含むアッセイ用予備モジュールに関するものであり、前記電極は、その上に固定化された少なくとも１つの結合試薬を有し、前記結合試薬は、１つ又は複数の脂質タンパク質、１つ又は複数の脂質／タンパク質層、及び／又は１つ又は複数の膜脂質と特異的に結合することができる。
【０１１４】
５．１１  生物学的に活性がある化合物を選択する方法、及び新規な薬剤を製造する方法
本発明の他の態様は、生物学的に活性がある化合物を選択又は同定するための、及び場合によっては、このような生物学的に活性がある化合物を適切な用量で適切な担体組成物に取り込ませるための、改善された方法及びシステムに関する。本発明は、本発明のアッセイ用電極、キット及び／又は方法を使用して、好ましくはハイスループットスクリーニング（ＨＴＳ）によって、新しい薬剤をスクリーニングすることを含み、５０を超える、より好ましくは１００、より好ましくは５００、さらに好ましくは１，０００、及び最も好ましくは５，０００の新しい薬剤のスクリーニングを含むことが好ましい。特に好ましい実施形態によれば、スクリーニングは、１０，０００を超える、５０，０００を超える、１００，０００を超える、５００，０００を超える、かつ／あるいは１，０００，０００を超える化合物に関する。
【０１１５】
本発明の一実施形態は、化合物のライブラリーから生物学的に活性がある化合物を選択又は同定するための方法であって、前記方法が前記化合物のライブラリーを、生物学的又は生化学的活性に関してスクリーニングすることを含み、前記スクリーニングが化合物のライブラリーを、生物学的又は生化学的活性に関してアッセイすることを含み、アッセイを本発明のアッセイ用電極を使用して行う方法に関する。
【０１１６】
方法は、１つ又は複数の活性化合物を同定することを、さらに含むことが好ましい。
【０１１７】
方法は、前記１つ又は複数の活性化合物を、ｉｎ  ｖｉｖｏでの生物学的利用能、毒性及び／又は生物学的活性に関して試験することを、さらに含むことが好ましい。１つの好ましい実施形態によれば、この試験は、本発明のアッセイ用電極を使用してさらにスクリーニングすることを含む。
【０１１８】
方法は、前記１つ又は複数の活性化合物の類似体を合成することを、さらに含むことが好ましい。１つの好ましい実施形態によれば、本発明のアッセイ用電極を使用して、生物学的利用能、生物学的活性及び／又は毒性に関して、類似体をスクリーニングする。
【０１１９】
特に好ましい実施形態によれば、方法は、１つ又は複数の化合物を、ヒト及び／又は動物に投与するための薬剤に調剤することをさらに含む。この調剤は、薬剤中の１つ又は複数の活性化合物の適切な量を決定すること、及びその適切な量と１つ又は複数の賦形剤又は担体を混合させることを含むことが好ましい。賦形剤は、糖及び／又は澱粉を含むことが好ましい。
【０１２０】
本発明の他の実施形態は、生化学物質の１つ又は複数の複合混合物を分析して、その中の複数の結合要素を測定する方法であって、
（ａ）前記混合物を電極上に固定化された１つ又は複数の脂質／タンパク質層を有する１つ又は複数のアッセイ用電極を接触させ、好ましくは、前記混合物を電極誘導型発光アッセイ（好ましくは電気化学発光アッセイ）に適合させたマルチウエルプレートに加えることによって接触させることであって、かつプレートのウエルがアッセイ用電極を含むこと、
（ｂ）発光を誘導するのに充分な電圧又は電流を電極にかけること、及び
（ｃ）放射発光を測定することを含む方法に関する。
【０１２１】
本発明の他の実施形態は、１つ又は複数の組合せ（生物学的及び／又は化学的）混合物の結果を分析して、その中の複数の結合要素を測定する方法であって、
（ａ）前記混合物を１つ又は複数のアッセイ用電極と接触させ、好ましくは、前記混合物を電極誘導型発光（好ましくは電気化学発光）アッセイに適合させたマルチウエルプレートに導入することによって、接触させることであって、前記プレートが１つ又は複数のアッセイ用電極を含む複数のウエルを有すること、
（ｂ）発光を誘導するのに充分な電圧又は電流を電極にかけること、及び
（ｃ）放射発光を測定することを含む方法に関する。
【０１２２】
本発明の他の実施形態は、多数の同時アッセイにおいてサンプル中の１つの生化学物質を測定するための方法であって、
（ａ）好ましくは前記サンプルを、電極誘導型発光（好ましくは電気化学発光）アッセイに適合させたマルチウエルプレートに導入することによって、前記サンプルとアッセイ用電極を接触させることであって、前記プレートが１つ又は複数のアッセイ用電極を含む複数のウエルを有すること、
（ｂ）発光を誘導するのに充分な電圧又は電流を電極にかけること、及び
（ｃ）放射発光を測定することを含む方法に関する。
【０１２３】
本発明の他の実施形態は、薬剤を発見するための方法であって、
（ａ）試験用に多数の化合物を選択すること、
（ｂ）前記多数の化合物を生物学的活性に関してスクリーニングして（前に記載したマルチウエルプレート及び／又は装置のいずれか１つを使用する）、１つ又は複数の生物学的活性がある化合物を発見すること、及び
（ｃ）前記１つ又は複数の生物学的活性がある化合物を改変させて、毒性を低下させかつ／あるいは生物学的活性を増大させ、それによって１つ又は複数の改変型の生物学的活性がある化合物を形成することを含む方法に関する。
【０１２４】
方法は、前記改変型の生物学的活性がある化合物を、生物学的活性及び／又は毒性に関してスクリーニングすること（前に記載した本発明のアッセイ用電極を使用する）を、さらに含むことが好ましい。
【０１２５】
方法は、１つ又は複数の前記改変型の生物学的活性がある化合物の適切な用量を判定することを、さらに含むことが好ましい。方法は、このような用量を糖又は澱粉などの適切な担体に取り込ませて、固体形（たとえば、ピル又は錠剤）あるいは液体形の薬剤を形成することを、さらに含むことが好ましい。
【０１２６】
有利なことに、本発明のアッセイ用電極、アッセイ用モジュール、及び方法は、さまざまなスクリーニング及び／又は薬剤発見法に組み込む、かつ／あるいはその中で使用することができる。このようなスクリーニング及び／又は薬剤発見法には、Ｂｌａｋｅへの米国特許第５，５６５，３２５号；Ｃｈｅｎ他への米国特許第５，５９３，１３５号；Ｔｈａｓｔｒｕｐ他への米国特許第５，５２１，１３５号；Ａｇｒａｆｉｏｔｉｓ他への米国特許第５，６８４，７１１号；Ｄｏｗｅｒ他への米国特許第５，６３９，６０３号；Ａｓｈｂｙ他への米国特許第５，５６９，５８８号；米国特許第５，５４１，０６１号；米国特許第５，５７４，６５６号；及びＰｅｔｅｒｓｏｎ他への米国特許第５，７８３，４３１号中で述べられたものがある。
【０１２７】
他の実施形態によれば、本発明は、薬剤と関係がある悪影響を識別すること、及びその悪影響に関する情報をデータベースに保存することをさらに含む。参照としてここに組み込まれる、Ｃｌａｓｓｅｎによる米国特許第６，２１９，６７４号を参照のこと。
【０１２８】
本発明の他の態様は、本発明の方法を使用して作製する、改良型の生物学的活性がある化合物及び／又は薬剤に関する。
【０１２９】
（実施例）
以下の実施例は、本発明の範囲内に入るいくつかの生成物及び方法を例示するものである。これらは当然ながら、決して本発明を制限するものとみなすべきではない。多数の変更及び変形形態を、過度の実験なしで当業者によって、本発明に関して行うことができる。
【０１３０】
物質及び方法
以下に示す化合物１（Ｓｕｌｆｏ−ＴＡＧ  ＮＨＳ  Ｅｓｔｅｒ、Ｍｅｓｏ  Ｓｃａｌｅ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ）は、電気化学発光標識のＮＨＳエステルであり、電気化学発光測定用に生体分子を標識するために使用される。生体分子の標識は、生体分子をリン酸緩衝生理食塩水、ｐＨ８．０に溶かした溶液にＳｕｌｆｏ−ＴＡＧ  ＮＨＳ  Ｅｓｔｅｒを加えることによって行った。標識した生体分子は、サイズ排除クロマトグラフィー（たとえば、Ｓｕｐｅｒｄｅｘ  Ｐｅｐｔｉｄｅ  Ｇｅｌ  ｏｆ  Ｓｅｐｈａｄｅｘ  Ｇ５０、Ｐｈａｒｍａｃｉａ  Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓを使用する）、又は逆相ＨＰＬＣによって、非結合標識から典型的には精製した。標識タンパク質に関しては、タンパク質当たりの標識の割合を、標識の濃度（４５５ｎｍでのＳｕｌｆｏ−ＴＡＧの吸光率から計算したもの、ε４５５〜１３，７００Ｍ−１ｃｍ−１）、及びタンパク質の濃度（ＢＣＡ  Ｐｒｏｔｅｉｎ  Ａｓｓａｙ、Ｐｉｅｒｃｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓを使用して決定したもの）から計算した。レクチン及びビオチン化レクチンは、ＥＹ  Ｌａｂｓ、又はＶｅｃｔｏｒ  Ｌａｂｓから購入した。
【０１３１】
【化１】
2005517905.tif 000004
【０１３２】
電気化学発光測定を、特異的に設計された９６ウエルのマルチウエルプレートの底部に形成された、スクリーン印刷されたカーボンインクの電極を使用して行った。これらのプレートは、同時係属仮出願第６０／３０１，９３２号（発光試験測定用のアッセイ用プレート、リーダーシステム及び方法「Ａｓｓａｙ  Ｐｌａｔｅｓ，Ｒｅａｄｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ」という表題で、２００１年６月２９日に出願されたもの、参照として本明細書に組み込まれている）中、特にＥｘａｍｐｌｅ６．１のＰｌａｔｅ  Ｔｙｐｅ  Ｂの記載中により詳細に記載されている。類似のプレートが現在市販されている（ＭＳＤ  Ｍｕｌｔｉ−Ａｒｒａｙ  Ｐｌａｔｅｓ，Ｍｅｓｏ  Ｓｃａｌｅ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）。プレートのそれぞれのウエルは、１つの作用電極（おおよそウエルの中央に）、及び２つの対電極（おおよそウエルの両端に）を有していた。いくつかの例では、カーボンインクの電極を酸素プラズマで処理して、露出する炭素粒子の表面積を増大させ、表面の濡れ性を改善した（プラズマ処理はアッセイを行うためには必要ではなかったが、しかしながらプラズマ処理は、シグナルとバックグラウンドの比、及びアッセイ精度を増大させることが見出された）。それぞれのウエルの露出した作用電極表面は、周辺の印刷用誘電体インクの層によって画定することができ、この層を使用して、少量の流体を作用電極に閉じ込めることができた。
【０１３３】
カーボン電極の表面上でＥＣＬ標識からの電気化学発光を誘導し、同時係属仮出願第６０／３０１，９３２号（発光試験測定用のアッセイ用プレート、リーダーシステム及び方法「Ａｓｓａｙ  Ｐｌａｔｅｓ，Ｒｅａｄｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ」という表題で、２００１年６月２９日に出願されたもの、参照として本明細書に組み込まれている）のＥｘａｍｐｌｅ６．３中に記載されたように、画像プレートリーダーを使用して測定した。類似のプレートリーダーが現在市販されている（Ｓｅｃｔｏｒ  ＨＴＳ装置、Ｍｅｓｏ  Ｓｃａｌｅ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）。
【実施例１】
【０１３４】
ＥＧＦ−ＥＧＦ受容体の結合アッセイ
この実施例は、表皮成長因子受容体（ＥＧＦＲ）を含む固定化された膜断片への表皮成長因子（ＥＧＦ）の結合を測定する、電気化学発光系アッセイを示す。この実施例は、ＥＧＦＲを含む固定化されたすべての生命力がある細胞への表皮成長因子（ＥＧＦ）の結合を測定する、電気化学発光系アッセイも示す。
【０１３５】
ＥＧＦＲは、細胞受容体の受容体チロシンキナーゼファミリーのメンバーである。ＥＧＦＲは、ＥＧＦ結合活性を有する細胞外ドメイン、膜貫通ドメイン、及びチロシンキナーゼ活性を有する細胞質ドメインからなる、内在性膜タンパク質である。この受容体は、多くの表皮及び繊維芽細胞の細胞系を含めた、さまざまな細胞型の原形質膜中に見られる。ＥＧＦＲのシグナリングは、分化、アポトーシス、タンパク質分泌、及び高い細胞の運動性を含めた、広範囲の細胞プロセスと関連がある。それは、癌を治療し傷の修復を助長するための新しい物質を開発することを対象とする、薬剤開発努力の標的でもある。
【０１３６】
ＥＧＦ−ＥＧＦＲの結合アッセイは、受動的吸着によって、あるいは生体特異的相互作用によって、カーボンインク電極の表面上に固定化された固定化ＥＧＦＲ含有膜断片を使用する。あるいは、ＥＧＦＲ含有細胞すべてを電極上に固定化することができる。標識ＥＧＦの固定化ＥＧＦＲへの結合は、ＥＧＦと結合した電気化学発光標識の、電気化学発光の検出によって測定する。アッセイの概要は、受動的に吸着した膜の場合に関しては図２で略述し、以下により詳細に記載する。図２に示す小胞は、球状の小胞として示されているが、たとえば図１Ｂ、１Ｃ及び１Ｄに示すように、二重層又は単層シートを含むこともでき、あるいは（小胞の代わりに、あるいは小胞に加えて）二重層又は単層シートであってもよいことに、留意しなければならない。さらにアッセイは、図１Ｅで略述するように、レクチン又は抗体などの捕獲試薬でコーティングした電極を使用して行うことができる。アッセイを使用して、ＥＧＦ又はＥＧＦＲを測定することができ、あるいはＥＧＦとＥＧＦＲの結合に影響を与える物質（たとえば、阻害剤又は促進剤）を測定又はスクリーニングすることができる。この実施例はリガンドとＥＧＦＲの結合に関する結合アッセイを記載するものであるが、この実施例で記載する技法は、他の膜関連タンパク質、特に他の受容体チロシンキナーゼに広く適用される。
【０１３７】
実施例１．１
ＥＧＦの標識
ＥＧＦをＳｕｌｆｏ−ＴＡＧ  ＮＨＳ  Ｅｓｔｅｒで標識した。この生成物は、以後はＳＴＡＧ−ＥＧＦと呼び、タンパク質１分子当たりに約２個の標識を有していた。
【０１３８】
実施例１．２
ＥＧＦＲ含有膜断片の調製
ＥＧＦＲ含有膜断片を、細胞当たり１０６個までのＥＧＦＲを発現する接着性のヒト類表皮腫細胞系である、Ａ−４３１細胞から調製した。陰性対照として、Ｋ−５６２細胞、ＥＧＦＲを発現しないヒト細胞系（慢性骨髄性白血病を有する患者から単離したもの）から、類似の方法によって膜断片を調製した。両方の細胞系は、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｔｙｐｅ  Ｃｕｌｔｕｒｅ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ（Ｍａｎａｓｓａｓ、ＶＡ）から入手可能である。
【０１３９】
Ａ−４３１細胞を、１５０ｍｍのペトリ皿中において７０〜８０％の集合状態に、１０％（ｖ／ｖ）のウシ胎児血清を含むダルベッコの改変イーグル培地（ＤＭＥＭ）中で増殖させた。処理前に、同じ培地中で細胞を一晩増殖させたが、ウシ胎児血清の濃度は５％（ｖ／ｖ）に低下させた。これらの細胞を、冷たいＤ−ＰＢＳ（ダルベッコのリン酸緩衝生理食塩水、ＧＩ１３ＣＯ  ＃１４０４０−１３３）で洗浄した。それぞれの皿に、１ｍＬの冷たいＨＥ  Ｂｕｆｆｅｒ、２０ｍＭのＨＥＰＥＳ、１ｍＭのＥＤＴＡ、ｐＨ８．０を含み、プロテアーゼ阻害剤の混合液（Ｃｏｍｐｌｅｔｅ  Ｍｉｎｉ  ＥＤＴＡ−Ｆｒｅｅ  Ｐｒｏｔｅａｓｅ  Ｃｏｃｋｔａｉｌ  Ｔａｂｌｅｔｓ、Ｒｏｃｈｅ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ、１０ｍＬの緩衝液当たり１錠剤）も含む緩衝液を加えた。細胞を、ペトリ皿の表面からこすり取った。生成した懸濁液中の細胞を、Ｄｏｕｎｃｅ  Ｈｏｍｏｇｅｎｉｚｃｒ（２５ストロークは緩い固定化ピストン、及び２５ストロークは固い固定化ピストン）で溶解させた。細胞溶解物を遠心分離して（１２００ｒｐｍ、５分、４℃）、無傷の細胞及び大きな細胞残骸を除去した。上澄みを高速で遠心分離して（９０００ｒｐｍ、３０分、４℃）、細胞膜断片を小球形にした。ペレットをＨＥ  Ｂｕｆｆｅｒに再懸濁させ（細胞の８枚のペトリ皿に関して１ｍＬ）、その懸濁液を、２６又は２８Ｇニードルに静かに通した（ニードルの平面側をプラスチックチューブの壁に対して保持した）。このプロセスは１５回繰り返した（この追加のせん断均質化ステップは、おそらくは凝集体を破壊し膜断片の大きさをより均一にすることによって、膜断片を使用するアッセイの再現性を向上させることが見出された）。
【０１４０】
生成した懸濁液を、ＢＣＡ  Ａｓｓａｙ（Ｐｉｅｒｃｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．）を使用して合計タンパク質含量に関してアッセイし、必要な場合は希釈して、タンパク質濃度を１．０と１．６ｍｇ／ｍＬの間にした。場合によっては、たとえばスクロース勾配による遠心分離によって、膜断片をさらに精製することができると思われるが、しかしながら、追加の精製ステップは、断片を使用するアッセイに対してほとんど影響が無かったか、あったとしてもわずかであった。膜の懸濁液を、乾燥氷／エタノール浴中で急速冷凍し、−８０℃で保存した。膜断片の構造は特徴付けられなかったが、主に膜小胞からなり、細胞膜の細胞外側に存在するように適応した小胞、及び細胞膜の細胞質側に存在するように適応した小胞、おそらく膜シート（たとえば、閉じた球状の構造に対向する平面状の二重層）をおそらく含むと考えられる。
【０１４１】
実施例１．３．１
カーボンインク電極上での膜断片の受動的吸着
前に記載した特異的に設計された９６ウエルのマルチウエルプレートの底部に形成された、プラズマ処理したスクリーン印刷されたカーボンインク電極上に、受動的吸着によって膜断片を固定化した。
【０１４２】
膜断片の凍結させた懸濁液を、氷上でゆっくりと解凍させた。次いでこの懸濁液を０．１Ｍの炭酸ナトリウム緩衝液、ｐＨ９．０（あるいは代替的に、リン酸緩衝生理食塩水）に希釈して、０．１ｍｇ／ｍＬのタンパク質濃度を得た。懸濁液（５μＬ／ウエル、〜１０００細胞等価）を、マルチウエルプレートのウエル中の作用電極に施し、１５〜６０分間インキュベートして、膜断片を電極表面に受動的に吸着させた。このような条件下で、懸濁液を、誘電体層近くの作用電極の露出表面（０．２１ｃｍ２の幾何学的表面積を有する）に閉じ込め、これによって他の表面への膜の吸着を防いだ。膜断片の量を、使用する作用電極領域用に最適化して、非固定化又は弱く固定化された膜断片の量を最少にしながら、電極上の活性受容体の量を最大にした。吸着させた膜断片の構造は特徴付けられなかったが、ｉ）吸着した無傷の膜小胞（図２に示すもの）、ｉｉ）吸着によって開いて、リン脂質単層、二重層又は多層（膜タンパク質はリン脂質層と結合している）でコーティングされた電極表面を与える小胞、及び／又はｉｉｉ）電極表面に直接吸着される膜タンパク質を含む可能性がある。
【０１４３】
処理したプレートは、ＥＧＦ結合アッセイにおいて、「そのままの状態で」（すなわち、洗浄せずに）すぐに使用した。場合によっては、プレートを乾燥状態で保存し、その後使用した。一例では、ウエルの底部に２５ｕＬのリン酸緩衝生理食塩水、ｐＨ７．４（ＰＢＳ）を浸し、性能を低下させずにこの湿った状態で保存した。あるいは、ウエル中の非コーティング表面を遮断することを目的とする遮断剤（たとえば、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）などのタンパク質、又はＴｈｅｓｉｔなどの非イオン性溶剤）を使用する前に、プレートを遮断することができた。驚くべきことに、遮断中又はアッセイの工程中に、固定化膜をＴｈｅｓｉｔ（たとえば、０．０２％までの濃度で）及びＴｒｉｔｏｎ  Ｘ−１００（たとえば、０．２％までの濃度で）などの非イオン性溶剤に曝すことによって、細胞膜を溶解させ膜タンパク質を可溶化させる、これらの溶剤の知られている能力にもかかわらず、アッセイシグナルに対してごくわずかな影響があった。さらに顕著に、プレートを乾燥状態で保存することができることが見出された（たとえば、固定化ステップ中に、膜の懸濁液を作用電極上で乾燥させることによって）。実際、乾燥したプレートを再水和させることによって行ったアッセイによって、ＥＧＦ結合アッセイにおいて高度のシグナルが得られた（おそらくは、乾燥プロセスによって、固定化膜断片が開かれかつ／あるいは再方向付けされて、追加のリガンド結合部位が露出されたからである）。
【０１４４】
実施例１．３．２
カーボンインク電極上に直接前吸着させたレクチンを使用する、膜断片の固定化
プラズマ処理したＭｕｌｔｉＡｒｒａｙ  ９６ウエルプレート（Ｍｅｓｏ  Ｓｃａｌｅ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）の作用電極を、ＰＢＳに溶かした４．０μＭのＣｏｎＡ、１．０μＭのＰＨＡ−Ｅ又は４．０μＭのＷＧＡを含む１０ｕＬの溶液で処理した。プレートは密封し、断続的に攪拌しながら１時間インキュベートした。インキュベーションの後に、レクチン溶液を捨て、プレートをＰＢＳで４回洗浄した。ＰＢＳで洗浄した後に、０．０６μｇ／μｌのＡ４３１又はＫ５６２膜溶液をＰＢＳに溶かしたもの（実施例１．２で記載したのと同様に調製したもの）２５μＬを、実施例１．３．１で記載したのと同様にウエルに加えた（ウエル当たり合計１．５μｇ）。プレートを密封し、室温で１時間インキュベートした。ウエル中の液体を除去し、ＳＴＡＧ−ＥＧＦ結合アッセイにおいてプレートを使用した。
【０１４５】
実施例１．３．３
アジビンをコーティングしたカーボンインク電極上に前吸着させた、ビオチン標識レクチンを使用する、膜断片の固定化
アジビンをコーティングした作用電極を有する、プラズマ処理したＭｕｌｔｉ−Ａｒｒａｙプレート（Ｍｅｓｏ  Ｓｃａｌｅ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）を、３％ＢＳＡで遮断し、ＰＢＳで洗浄した。１９０ｎＭのＣｏｎ−Ａｂ、１９０ｎＭのＰＨＡ−Ｅｂ又は３８０ｎＭのＷＧＡｂをＰＢＳに溶かしたもの２５μｌをウエル当たりに加えることによって、ビオチン化レクチンで電極をコーティングした。プレートは密封し、断続的に攪拌しながら１時間インキュベートした。インキュベーションの後に、レクチン溶液を捨て、レクチンをコーティングした電極を、実施例１．３．２で記載したのと同様に膜断片で処理した。次いでプレートを、ＳＴＡＧ−ＥＧＦ結合アッセイにおいて使用した。
【０１４６】
実施例１．３．４
カーボンインク電極上への膜断片の抗体利用型固定化
アジビンをコーティングした作用電極を有する、プラズマ処理したＭｕｌｔｉ−Ａｒｒａｙプレート（Ｍｅｓｏ  Ｓｃａｌｅ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）を、３％ＢＳＡ溶液で遮断し、ＰＢＳで洗浄した。ビオチン化抗ＥＧＦＲ抗体（ＮｅｏＭａｒｋｅｒｓからのマウス抗ＥＧＦＲクローン１９９．１２）をＰＢＳ及び１％ＢＳＡに溶かしたもの２５μｌ（又は１ｐｍｏｌ）をウエル当たりに加えることによって、抗ＥＧＦＲ抗体で電極をコーティングした。インキュベーションの後に、抗体溶液を捨て、プレートをＰＢＳで４回洗浄した。実施例１．２で記載したのと同様に調製した膜断片を、ウエル当たりに１０μＬ（０．５０μｇ）加えた。プレートを密封し、室温で１時間インキュベートした。過剰の非吸着物質を捨て、プレートをＳＴＡＧ−ＥＧＦ結合アッセイにおいて使用した。
【０１４７】
実施例１．３．５
電極表面上への細胞固定化
ＥＧＦＲを発現するＡ−４３１細胞、及びＥＧＦＲを発現しない対照のＫ５６２細胞を、実施例１．２で記載したのと同様に、１５０ｍｍのペトリ皿中において７０〜８０％の集合状態に、１０％（ｖ／ｖ）のウシ胎児血清を含むダルベッコの改変イーグル培地（ＤＭＥＭ）中で増殖させた。増殖させた後に、同じ培地中でインキュベートすることによって、細胞を一晩で餓死させた。ただし、ウシ胎児血清の濃度は５％（ｖ／ｖ）に低下させた。これらの細胞を、冷たいＤ−ＰＢＳ（ダルベッコのリン酸緩衝生理食塩水、ＧＩＢＣＯ  ＃１４０４０−１３３）で洗浄し、プラズマ処理したＭｕｌｔｉ−Ａｒｒａｙ  ９６ウエルプレート（Ｍｅｓｏ  Ｓｃａｌｅ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）のウエルのＤ−ＰＢＳ中に加えて、２５μＬの体積中に１００〜５０００細胞／ウエルの範囲の濃度を得た。プレートを室温で３０分間インキュベートし、細胞を電極に吸着させ、次いでＳＴＡＧ−ＥＧＦ結合アッセイにおいて使用した。
【０１４８】
実施例１．４
ＳＴＡＧ−ＥＧＦの固定化ＥＧＦＲへの結合に関する、電気化学発光アッセイ
受動的に吸着させた膜断片又は全細胞（実施例１．３．１で記載したのと同様に調製したもの）を有するそれぞれのウエルに、さまざまな濃度のＳＴＡＧ−ＥＧＦを３％ＢＳＡ（非特異的結合を妨げるための遮断剤として）を含むＰＢＳに溶かしたものを含む、２５μＬ（ウエルの底部全体覆うのに充分な体積）の溶液を加えた。結合反応は、室温で１時間進行させた。ウエルはＰＢＳで４回洗浄し、次いで１５０ｍＭのトリプロピルアミン（ＴＰＡ）をリン酸緩衝液、ｐＨ７．５に溶かしたものを含む溶液１５０μＬを満たした。あるいは、他のウエルでは、洗浄ステップを省略し、非結合ＳＴＡＧ−ＥＧＦを最初に除去せずにＴＰＡ溶液を加えた（「非洗浄アッセイ」）。次いで、固定化ＥＧＦＲに結合したＳＴＡＧ−ＥＧＦからＥＣＬを誘導し、Ｓｅｃｔｏｒ  ＨＴＳプレートリーダー（Ｍｅｓｏ  Ｓｃａｌｅ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  ＬＬＣ、Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ  ＭＤ）を使用して測定した。洗浄アッセイでは、ＥＣＬ測定をＴＰＡ溶液の添加後に短時間内（５分以内）で行って、ＳＴＡＧ−ＥＧＦの解離によるシグナルの損失を避けることが好ましかった。非洗浄アッセイでは、タイミングはそれほど重要ではなかった。なぜなら、遊離リガンドが溶液中に残っており、ＴＰＡ添加の結合平衡に対する影響はわずかだったからである。ＥＣＬ測定は、ＴＰＡ溶液の添加後に１時間も行うことが可能であり、シグナルの変化は非常にわずかであった。実施例１．３．２〜１．３．５に記載した手順に従って固定化した細胞及び膜断片を使用する、ＳＴＡＧ−ＥＧＦ結合アッセイは、前に記載したプロトコルのわずかな変形を使用して行った。
【０１４９】
図３Ａ及び３Ｂは、受動的に吸着させた膜断片を有するプレートに関して、ＳＴＡＧ−ＥＧＦの濃度の関数として測定したＥＣＬシグナルを示す。図３Ａは、非結合ＳＴＡＧ−ＥＧＦを除去するための洗浄ステップを有するアッセイ（洗浄アッセイ）の結果を示し、図３Ｂは、非結合ＳＴＡＧ−ＥＧＦを除去せずに行ったアッセイ（非洗浄アッセイ）の結果を示すものであり、このアッセイは、溶液中の標識に対する電極の表面上での標識に関する、ＥＣＬ測定の表面の選択性を利用する。図３Ａは、ＳＴＡＧ−ＥＧＦはＥＧＦＲ含有Ａ−４３１膜をコーティングした電極に特異的に結合すること、及びＳＴＡＧ−ＥＧＦはＥＧＦＲを含まないＫ−５６２膜をコーティングした電極への検出可能な非特異的結合をほとんど示さないことを示す。図３Ｂは、Ａ−４３１膜への特異的結合は、洗浄ステップを含まない結合アッセイにおいて観察することができることを示す（Ｋ−５６２膜断片をコーティングした電極上での、［ＳＴＡＧ−ＥＧＦ］に関して観察されるシグナルの直線的増加は、非特異的結合によるものではなく、電極近くではない溶液中のＳＴＡＧ−ＥＧＦからの電気化学発光によるものである）。
【０１５０】
非特異的結合によるシグナル及び溶液中の標識からのシグナルは、ＥＧＦＲ含有膜の存在下で観察されるシグナルから対照細胞膜の存在下で観察されるシグナルを引くことによって、補正することができる。図３Ｃ及び３Ｄは、洗浄アッセイ（３Ｃ）及び非洗浄アッセイ（３Ｄ）に関して、［ＳＴＡＧ−ＥＧＦ］の関数として補正シグナルを示す。データの両方のセットを、解離定数（Ｋｄ）を有する１対１の結合相互作用を仮定するモデルに、適合させることができる。図３Ｃ及び３Ｄから得られるＫｄ値、それぞれ５ｎＭ及び８ｎＭは、文献中の値（１〜４ｎＭ）よりわずかに高いが、それと矛盾しない。
【０１５１】
図５Ａは、カーボンインク電極の表面に受動的に固定化されたレクチン（ＰＨＡ−Ｅ、ＣｏｎＡ及びＷＧＡ）を使用して、ＥＧＦＲ含有膜を捕獲したときの、ＳＴＡＧ−ＥＧＦの濃度の関数として測定されたベースライン補正ＥＣＬシグナルを示す。図５Ｂは、アジビンをコーティングしたカーボンインク電極の表面に固定化されたビオチン化レクチンを使用して、ＥＧＦＲ含有膜を捕獲したときの、ＳＴＡＧ−ＥＧＦの濃度の関数として測定されたベースライン補正ＥＣＬシグナルを示す。これらの例では、ＥＣＬ測定の前にウエルに加えたトリプロピルアミン溶液は、Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ  Ｆｒｅｅ  ＭＳＤ  Ａｓｓａｙ  Ｂｕｆｆｅｒ  Ｇ  （Ｍｅｓｏ  Ｓｃａｌｅ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）であった。図６Ａは、カーボンインク電極のアジビンコーティング表面に固定化されたビオチン化抗ＥＧＦＲ抗体を使用して、ＥＧＦＲ含有膜を固定化したときの、ＳＴＡＧ−ＥＧＦの濃度の関数として測定されたベースライン補正ＥＣＬシグナルを示す。この方法は、結合性による最初の亜分画が有利であるとき、多様な小胞群を測定するために、非常に有用である可能性がある。
【０１５２】
図６Ｂは、全細胞をカーボンインク電極上に固定化したときの、ＳＴＡＧ−ＥＧＦの濃度の関数として測定されたベースライン補正ＥＣＬシグナルを示す。この例では、ＥＣＬ測定の前にウエルに加えたトリプロピルアミン溶液は、Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ  Ｆｒｅｅ  ＭＳＤ  Ａｓｓａｙ  Ｂｕｆｆｅｒ  Ｇ（Ｍｅｓｏ  Ｓｃａｌｅ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）であった。
【０１５３】
図６Ｂの挿入図は、ＳＴＡＧ−ＥＧＦの濃度を１ｎＭに固定化したときの、電極表面上に固定化された細胞の数の関数として測定されたベースライン補正ＥＣＬシグナルを示す。この挿入図は、広範囲の細胞濃度に関するこの方法の広い適用性を示す。
【０１５４】
実施例１．５
ＳＴＡＧ−ＥＧＦの固定化されたＥＧＦＲへの結合の阻害剤に関する、電気化学発光アッセイ
ＥＧＦ−ＥＧＦＲ結合アッセイを使用して、結合相互作用の阻害剤をスクリーニングすること、かつ／あるいは結合定数を測定することができる。図４は、非標識ＥＧＦを加えることによる、ＳＴＡＧ−ＥＧＦのＥＧＦＲへの結合の阻害を示す。この実験は、実施例１．４で記載したのと同様に行った。ただし、ＳＴＡＧ−ＥＧＦ（１２０ｎＭの濃度において定数を保った）を、マルチウエルプレートのウエルに加える前に、さまざまな濃度の非標識ＥＧＦと組み合わせた。図３は、ＥＧＦがＥＧＦＲへの結合に関してＳＴＡＧ−ＥＧＦと有効に競合し、高濃度のＥＧＦでは、阻害がほぼ完全なものであった（すなわち、シグナルが対照細胞で観察されたシグナルと近似した）ことを示す。
【０１５５】
ハイスループットスクリーニングの適用例では、阻害剤の不在下におけるシグナルを、強力な阻害剤の存在下において観察されるシグナル、又は結合相手の１つの不在下において観察されるバックグラウンドシグナルと、容易にかつ確信して区別することができることが有利である。シグナルとバックグラウンドの比（１５ｎＭのＳＴＡＧ−ＥＧＦの存在下においてＡ−４３１膜及びＫ−５６２膜から得た、シグナルの比として計算したもの）は、洗浄アッセイ及び非洗浄アッセイに関して、それぞれ３４及び１９であった。同じ条件下でのアッセイに関する、Ｚ−因子（１［（３σＳ＋３σＢ）／（Ｓ−Ｂ）］として定義し、前式でσＳ及びσＢは、シグナルとバックグラウンドの標準偏差である）は、それぞれ０．８８及び０．７であり、アッセイがスクリーニングの適用例に非常に適していることが示された（Ｊ．ｏｆ生体分子のスクリーニング（Ｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ）、１９９９、４（２）、６７〜７３を参照のこと）。
【実施例２】
【０１５６】
ＮＤＰ−α−ＭＳＨ−ＭＣ５受容体結合アッセイ
この実施例は、［Ｎｌｅ４，Ｄ−Ｐｈｅ７］−α−メラニン細胞刺激ホルモン（ＮＤＰ−ＭＳＨ）、α−メラニン細胞刺激ホルモンの類似体の、メラノコルチン５受容体（ＭＣ５）を含む固定化膜断片への結合を測定する、電気化学発光系アッセイを示す。メラノコルチン５受容体（ＭＣ５）は、７つの膜貫通Ｇタンパク質が結合した受容体であり、その本来のリガンドには、メラノコルチンペプチド、副腎皮質刺激ホルモン、及び（α−ＭＳＨを含めた）メラニン細胞刺激ホルモンの３つのイソ型がある。充分に文書化された副腎皮質ステロイド形成及び着色などのα−ＭＳＨ効果に加えて、メラノコルチンは、学習及び記憶、血圧調節、免疫調節、体重の恒常性、及び細菌防御を含めた、いくつかの生物学的プロセスとも関連してきている。いくつかの生物学的プロセスにおける受容体の重要な役割によって、受容体は薬剤開発尽力の貴重な標的となっている。ＭＣ５はＧタンパク質結合受容体スーパーファミリーの代表例であり、この実施例によって、スーパーファミリーの任意のメンバーに関するハイスループットスクリーニング用に、本発明の方法を容易に使用することができることが示されるので、この実施例も貴重である。
【０１５７】
α−ＭＳＨ−ＭＣ５結合アッセイは、（ｉ）電極表面に受動的に吸着させた、あるいは（ｉｉ）レクチンをコーティングしたカーボンインク電極の表面に吸着させた、あるいは（ｉｉｉ）前吸着させたビオチン化レクチンを有するアジビンをコーティングした電極上で、ＭＣ５含有膜断片を使用する。ＭＣ５受容体は、構造的かつ機能的にＥＧＦＲと異なるが、標識α−ＭＳＨの固定化ＭＣ５への結合は、α−ＭＳＨと結合した電気化学発光標識の電気化学発光の検出によって、実施例１で前に記載したＳＴＡＧ−ＥＧＦ−ＥＧＦＲ系に関する結合測定と類似の方法で、測定される。この実施例は、本発明の驚くほど高い多機能性及び広い適用性を示す。さらに、固定化膜断片（カーボンインク電極表面に受動的に吸着させた断片を含む）への結合を測定する能力は、驚くべきものである。なぜなら、α−ＭＳＨのＭＣ５への結合は受容体の立体配座の変化を含み、一般に結合は、膜固定化によって、たとえば固定化により生じる可能性がある膜流動性の変化によって、影響されると予想されるからである。
【０１５８】
実施例２．１
ＮＤＰ−α−ＭＳＨの標識
合成ＮＤＰ−α−ＭＳＨリガンド（Ｎｅｗ  Ｅｎｇｌａｎｄ  Ｐｅｐｔｉｄｅ）を、Ｓｕｌｆｏ−ＴＡＧで標識し、ゲル濾過クロマトグラフィーによって精製した。以後ＮＤＰ−α−ＭＳＨ−ＴＡＧと呼ぶこの生成物は、タンパク質１分子当たりに約１個の標識を有していた。
【０１５９】
実施例２．２
膜の調製
ＭＣ５含有膜断片をＰｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ  Ｌｉｆｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓから購入し、さらに精製せずに使用した。膜断片はＨＥＫ−２９３細胞に由来するものであり、それを形質転換してＭＣ５を発現させた。野生型ＨＥＫ−２９３細胞由来の細胞膜（かつＭＣ５を発現しなかったもの）も購入し、対照として使用した。
【０１６０】
実施例２．３．１
カーボンインク電極上での膜断片の直接的固定化
プラズマ処理したＭｕｌｔｉ−Ａｒｒａｙ  ３８４ウエルプレートの、スクリーン印刷されたカーボンインクの作用電極上での受動的吸着によって、膜断片を固定化した。他に示さない限りは、Ｂｉｎｄｉｎｇ  Ｂｕｆｆｅｒ、２５ｍＭのＨＥＰＥＳ−ＫＯＨ、１．５ｍＭのＣａＣｌ２、１ｍＭのＭｇＳＯ４、１００ｍＭのＮａＣｌ、及びプロテアーゼ阻害剤を含む緩衝液に懸濁させた、０．１５μｇ／μＬである膜の懸濁液５μＬからの、膜を吸着させた。プレートを密封し、周囲温度で１時間インキュベートした。インキュベーションの後に、０．０１％ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）及び３％ＢＳＡをＢｉｎｄｉｎｇ  Ｂｕｆｆｅｒに溶かしたものからなる２０μＬの遮断溶液で、ウエルを遮断した。プレートを密封し、周囲温度で３０分間インキュベートした。ウエル中の液体を捨て、プレートをＮＤＰ−α−ＭＳＨ−ＴＡＧ結合アッセイ用に使用した。
【０１６１】
実施例２．３．２
カーボンインク電極上に直接前吸着させたレクチンを使用する、膜断片の固定化
純粋なＰＨＡ−Ｅを、ＰＨＡ−Ｅ（ウエル当たり１０ｐｍｏｌ）をＰＢＳ（ウエル当たり５μＬ）に溶かしたものをプレートのウエルに分配することによって、プラズマ処理したＭｕｌｔｉ−Ａｒｒａｙ  ３８４ウエルプレートの作用電極上に受動的に吸着させた。プレートを密封し、周囲温度で１時間インキュベートした。インキュベーションの後に、３％ＢＳＡ遮断溶液を加え（ウエル当たり６５μＬ）、プレートを密封し、室温で１時間インキュベートした。プレートをＰＢＳで４回洗浄し、乾燥させた。ＭＣ５含有膜断片を、実施例２．３．１に記載した手順を使用して、プレート中に固定化した。ただしこの場合は、レクチン−糖相互作用によって固定化を行った。
【０１６２】
実施例２．３．３
アジビンをコーティングしたカーボンインク電極上に前吸着させたビオチン化レクチンを使用する、膜断片の改善された固定化
アジビンをコーティングした作用電極を有する、プラズマ処理したＭｕｌｔｉ−Ａｒｒａｙプレートを、実施例２．３．２に記載した手順を使用して、ビオチン化ＰＨＡ−Ｅでさらにコーティングした。ただし、固定化はビオチン−アジビン相互作用によって行った。ＭＣ５含有膜断片を、実施例２．３．１に記載した手順を使用して、プレート中に固定化した。
【０１６３】
実施例２．４
ＮＤＰ−α−ＭＳＨ−ＴＡＧの固定化ＭＣ５への結合に関する、電気化学発光アッセイ
ＮＤＰ−α−ＭＳＧ−ＴＡＧを（Ｂｉｎｄｉｎｇ  Ｂｕｆｆｅｒ及び３％ＢＳＡ中に）含む１０μＬの溶液を、固定化ＭＣ５含有膜を含むプレートのウエルに加えることによって、結合アッセイを行った。結合反応は、周囲温度で１時間進行させた。次いでウエル中の流体を除去し、３５μＬの溶剤を含まないトリプロピルアミンの緩衝溶液（ＭＳＤ  Ａｓｓａｙ  Ｂｕｆｆｅｒ  Ｔ、界面活性剤を含まない、Ｍｅｓｏ  Ｓｃａｌｅ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）を加えた。ウエルからのＥＣＬを、Ｓｅｃｔｏｒ  ＨＴＳプレートリーダーを使用して測定した。
【０１６４】
図７Ａは、実施例２．３．１で記載したのと同様にＭＣ５含有膜をカーボンインク電極上に受動的に固定化したときの、ＮＤＰ−α−ＭＳＧ−ＴＡＧの濃度の関数として測定されたベースライン補正ＥＣＬシグナルを示す。図７Ｂ及びＣは、ＭＣ５含有膜を、（Ｂ）実施例２．３．２で記載したのと同様に受動的に吸着させたレクチン、又は（Ｃ）実施例２．３．３で記載したのと同様にビオチン−アジビン相互作用によって固定化したレクチンによる捕獲によって固定化したときの、ＮＤＰ−α−ＭＳＧ−ＴＡＧの濃度の関数として測定されたＥＣＬシグナルを示す。それぞれの固定化条件は、機能的ＭＣ５を固定化するため、及び電気化学発光測定によりＭＣ５への結合を検出するために有用であった。
【０１６５】
図７Ａ〜Ｃの挿入図は、ＮＤＰ−α−ＭＳＧ−ＴＡＧの濃度を１ｎＭに固定化したときの、固定化膜の濃度の関数として測定されたベースライン補正ＥＣＬシグナルを示す。挿入図によって、広範囲の膜濃度に関する本発明の適用性が示される。
【０１６６】
実施例２．５
ＮＤＰ−α−ＭＳＨ−ＴＡＧの固定化ＭＣ５への結合の阻害剤に関する、電気化学発光アッセイ
結合アッセイを使用して、結合相互作用の阻害剤をスクリーニングすること、及び／又は阻害定数を測定することができる。図８は、非標識ＮＤＰ−α−ＭＳＨを加えることによる、ＮＤＰ−α−ＭＳＨ−ＴＡＧのＭＣ５への結合の阻害を示す。この実施例では、ＭＣ５含有膜断片を、実施例２．３．２に記載したものと類似の固定化プロトコルに従った、受動的に吸着させた純粋なヤマゴボウマイトジェンの層上での捕獲によって、プラズマ処理したＭｕｌｔｉ−Ａｒｒａｙ９６ウエルプレート（Ｍｅｓｏ  Ｓｃａｌｅ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）の電極表面に固定化した。阻害アッセイは、非標識ＮＤＰ−α−ＭＳＨ及び１２０ｎＭのＮＤＰ−α−ＭＳＨ−ＴＡＧをＢｉｎｄｉｎｇ  Ｂｕｆｆｅｒ及び３％ＢＳＡに溶かした混合物を含む２５μＬの溶液を加えること、及び周囲温度で１時間インキュベートすることによって行った。次いでウエル中の流体を除去し、１５０μＬの溶剤を含まないトリプロピルアミンの緩衝溶液（ＭＳＤ  Ａｓｓａｙ  Ｂｕｆｆｅｒ  Ｔ、界面活性剤を含まない、Ｍｅｓｏ  Ｓｃａｌｅ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）を加えた。ウエルからのＥＣＬを、Ｓｅｃｔｏｒ  ＨＴＳプレートリーダーを使用して測定した。
【０１６７】
図８は、ＮＤＰ−α−ＭＳＨがＭＣ５への結合に関して、３．２ｎＭと等しい結合定数（ＥＣ５０）でＮＤＰ−α−ＭＳＨ−ＴＡＧと有効に競合し、高濃度のＮＤＰ−α−ＭＳＨ−ＴＡＧでは、阻害がほぼ完全なものであった（すなわちシグナルが、ＭＣ５を発現しなかった対照細胞で観察されたシグナルと近似した）ことを示す。
【実施例３】
【０１６８】
ＥＧＦＲ活性化依存性のリン酸化（予想）の測定
Ａ４３１細胞をＥＧＦに曝して、ＥＧＦＲを活性化させる。ＥＧＦＲの活性化によって、その自己リン酸化がもたらされる。細胞を実施例１．２で記載したのと同様に溶解させて、細胞膜断片を形成させる（かつ好ましくは、遠心分離によって精製する）。細胞膜断片は、電極上に事前に固定化した捕獲試薬（たとえば、コムギ胚凝集素、膜要素に特異的な抗ＥＧＦＲ、又は他の抗体、好ましくは細胞質側で見られるエピトープ）との受動的吸着又は特異的結合によって、マルチウエルプレートに組み込んだカーボン電極上に固定化する（実施例１．３で記載したのと同様に）。固定化膜断片は、ＳＴＡＧ標識抗ホスホチロシン抗体を含む緩衝溶液で処理する。他のプロトコルでは、膜をウエルに加える前に、膜と抗体を事前に混合させる。トリプロピルアミンの緩衝溶液をウエルに導入し、ＥＣＬを実施例１．４で記載したのと同様に誘導し測定する。ＥＧＦ活性化細胞に関して測定されるＥＣＬシグナルは、ＥＧＦに曝さなかった対照Ａ４３１細胞に関して測定されるシグナルより大きく、ＥＧＦの活性化が膜要素のリン酸化をもたらすことが示される。
【実施例４】
【０１６９】
ＥＧＦＲ活性化依存性の結合事象リン酸化（予想）の測定
Ａ４３１細胞をＥＧＦに曝して、ＥＧＦＲを活性化させる。ＥＧＦＲの活性化によって、ＥＧＦＲの自己リン酸化、次にｓｈｅとＥＧＦＲ、及びｇｒｂ−２とｓｈｅの順次の結合がもたらされる。細胞を実施例１．２で記載したのと同様に溶解させて、細胞膜断片を形成させる（かつ好ましくは、遠心分離によって精製する）。細胞膜断片は、電極上に固定化した捕獲試薬（たとえば、コムギ胚凝集素、膜要素に特異的な抗ＥＧＦＲ、又は他の抗体、好ましくは細胞質側で見られるエピトープ）との受動的吸着（実施例１．３で記載したのと同様の）又は特異的結合によって、マルチウエルプレートに組み込んだカーボン電極上に固定化する。固定化膜断片は、ｓｈｃ又はｇｒｂ−１を対象とするＳＴＡＧ標識抗体を含む、緩衝溶液で処理する。他のプロトコルでは、膜をウエルに加える前に、膜と抗体を事前に混合させる。トリプロピルアミンの緩衝溶液をウエルに導入し、ＥＣＬを実施例１．４で記載したのと同様に誘導し測定する。ＥＧＦ活性化細胞に関して測定されるＥＣＬシグナルは、ＥＧＦに曝さなかった対照Ａ４３１細胞に関して測定されるシグナルより大きく、ＥＧＦの活性化が、可溶性タンパク質ｓｈｅ及びｇｒｂ−１の細胞膜への封鎖をもたらすことが示される。
【実施例５】
【０１７０】
組み換え細胞系とのＶＥＧＦ−ＶＥＧＦＲの結合相互作用（予想）の測定
この実施例は、本発明の電極及び技法を使用して、正常ではタンパク質を発現しない（あるいは非常に低いレベルで発現する）細胞系で発現又は過剰発現されている、組み換え膜タンパク質の活性を測定することを示す。血管内皮成長因子受容体（ＶＥＧＦＲ）を、当分野で知られている方法に従って（たとえば、ＶＥＧＦＲ遺伝子を適切なプラスミドベクターに導入することによって）、正常ではＶＥＧＦＲを発現しない適切な細胞系（たとえば、ＨＥＫ−２９３細胞、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｔｙｐｅ  Ｃｕｌｔｕｒｅ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ、Ｍａｎａｓｓａｓ、ＶＡから入手可能な細胞系）で、発現させる（好ましくは安定的に）。ベクターを含むＨＥＫ−２９３細胞のクローンを、プラスミド上の選択的遺伝マーカーの存在によって選択する。これらのクローンは、標準的なウエスタンブロット分析によりＶＥＧＦＲの豊富さによって特徴付けられ、細胞当たり少なくとも１０３個の受容体、より好ましくは細胞当たり少なくとも１０４個の受容体、より好ましくは細胞当たり少なくとも１０５個の受容体、及び最も好ましくは細胞当たり少なくとも１０６個の受容体を発現する個々の細胞系を、さらなる研究用に選択する。
【０１７１】
工学処理したクローン細胞系におけるＶＥＧＦＲの活性を、同族リガンド、血管内皮成長因子（ＶＥＧＦ）による攻撃に応答する、工学処理した細胞中のＶＥＧＦＲの自己リン酸化を調べることによって確認する。当業者は、細胞系中の機能的受容体は、ＶＥＧＦに応答して自己トランスリン酸化を受け、細胞からのＶＥＧＦＲの免疫沈降、及び抗ホスホチロシン抗体を用いるウエスタンブロットによるその後の分析によって、これを監視することができることを理解するであろう。好ましくは細胞当たり少なくとも１０４個の機能的受容体、より好ましくは細胞当たり少なくとも１０５個の機能的受容体、及び最も好ましくは細胞当たり少なくとも１０６個の機能的受容体を含む細胞系を選択する。
【０１７２】
膜断片を、工学処理した細胞系から、親ＨＥＫ−２９３細胞系から、実施例１．２で記載したのと同様に調製する。標識形のＶＥＧＦ（ＳＴＡＧ−ＶＥＧＦ）を、実施例１．１で記載したのと同様に調製する。ＶＥＧＦＲを過剰発現する工学処理した細胞系からの膜を、実施例１．３と同様にカーボン電極上に固定化する。別の実験では、野生型ＨＥＫ−２９３細胞からの膜を、陰性対照として使用するためにカーボン電極上に固定化する。ＳＴＡＧ−ＶＥＧＦの固定化ＶＥＧＦＲへの結合に関する電気化学発光アッセイは、実施例１と同様に行う。ＳＴＡＧ−ＶＥＧＦの固定化ＶＥＧＦＲへの結合の阻害剤に関する電気化学発光アッセイは、実施例１．５に記載されたのと同様に行う。ＶＥＧＦＲ活性化依存性のリン酸化の測定は、実施例３と同様に行う。ＶＥＧＦＲ活性化依存性の結合事象の測定は、実施例４と同様に行う。
【実施例６】
【０１７３】
組み換え、精製した受容体とのＶＥＧＦ−ＶＥＧＦＲの結合相互作用（予想）の測定
組み換え、精製したＶＥＧＦＲは、いくつかの形で市販されている（たとえば、Ｒ＆Ｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．）。１つの形では、組み換え精製受容体は、ＩｇＧヒト抗体のＦｃドメインと融合した、細胞外の、受容体のＶＥＧＦ結合ドメインを構成する。Ｆｃドメインは、抗種抗体（たとえば、ウサギ抗ヒト抗体）による結合の標的である。ビオチン化、抗ヒトＦｃ抗体を、０．５μｇの抗体（５ｕｌのＰＢＳに溶かしたもの）を、ストレプトアビジンでコーティングしたカーボン電極を含む９６ウエルプレートのウエルに加え、周囲温度で３０分間インキュベートすることによって固定化する。ウエルは、周囲温度で１時間、２００ｕｌの３％ＢＳＡ（ウシ血清アルブミン）／０．０５％ＰＥＩ（ポリエチレンイミン）で遮断する。次に、ウエルをＰＢＳで４回洗浄する。次いで、０．２ｐｍｏｌ／ウエルの組み換え受容体、２５ｐ１の０．５％ＢＳＡ、緩衝溶液を加え、プレートを周囲温度で断続的に攪拌しながら１時間インキュベートする。次に、プレートをＰＢＳで４回洗浄する。ＳＴＡＧ−ＶＥＧＦを、（５０μＬの１ｎＭ溶液）、３％（ｗ／ｖ）ＢＳＡを含む緩衝溶液に加え、周囲温度で断続的に攪拌しながら３時間インキュベートする。次いで、プレートをＰＢＳで４回洗浄する。最後に、１００μｌのトリプロピルアミンの緩衝溶液をウエルに導入し、ＥＣＬを実施例１．４で記載したのと同様に誘導し測定する。ＳＴＡＧ−ＶＥＧＦの固定化された組み換え精製受容体への結合の阻害剤に関する電気化学発光アッセイは、実施例１．５に記載されたのと同様に行う。
【実施例７】
【０１７４】
レクチンのコーティングした電極上への、α−ｌ−酸性糖タンパク質の固定化
この実施例は、α−ｌ−酸性糖タンパク質（ＡＧＰ）の、カーボン電極の表面上に固定化されたレクチンへの結合を測定する、電気化学発光系アッセイを示す。この実施例によって、遊離グリコシル化タンパク質（すなわち、生物膜の要素ではないタンパク質）を、電極の表面上に固定化することができることが示される。
【０１７５】
カーボンインク電極上への受動的吸着によって、あるいはビオチン標識レクチンのアビジンでコーティングしたカーボンインク電極への結合によって、レクチンを固定化した。プラズマ処理した３８４ウエルのＭｕｌｔｉ−Ａｒｒａｙプレート（Ｍｅｓｏ  Ｓｃａｌｅ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）のカーボンインクの作用電極を、レクチンをＰＢＳに溶かした２μＭの溶液５μｌで電極を処理することによって、ＰＨＡ−Ｅ、ＣｏｎＡ又はＷＧＡレクチンでコーティングした。レクチンを含まないＰＢＳ溶液を、バックグラウンド対照として使用した。プレートを密封し、周囲温度で１時間インキュベートした。７０μｌの遮断溶液（ＭＳＤ  Ｂｌｏｃｋｅｒ  Ａ、Ｍｅｓｏ  Ｓｃａｌｅ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）を加えることによって、プレートを遮断し、ＰＢＳで洗浄した。ビオチン標識レクチンを類似の手順を使用して固定化した。ただし、Ｍｕｌｔｉ−Ａｒｒａｙプレートの作用電極は、アビジンで事前にコーティングした。
【０１７６】
Ｓｕｌｆｏ−ＴＡＧ  ＮＨＳ  Ｅｓｔｅｒ（ＳＴＡＧ−ＡＧＰ）で標識したＡＧＰの一連の希釈物を、ＰＢＳ中で調製し、レクチンをコーティングしたＭｕｌｔｉ−Ａｒｒａｙプレートのウエルに加えた（ウエル当たり５μｌ）。それぞれの状態をまったく同様に試験した。プレートを密封し、周囲温度で１５時間インキュベートした。インキュベーションの後に、３０μｌのＭＳＤ  Ｔアッセイ用緩衝液（Ｍｅｓｏ  Ｓｃａｌｅ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）の等分試料を、ウエル当たりに加え、Ｓｅｃｔｏｒ  ＨＴＳ装置上でプレートを分析した。
【０１７７】
図９Ａ及びＢは、直接的に（Ａ）あるいはビオチン−アジビン相互作用によって（Ｂ）固定化された、レクチン（ＣｏｎＡ、ＰＨＡ−Ｅ及びＷＧＡ）用のＴＡＧ−ＡＧＰの濃度の関数として、測定されたＥＣＬシグナルを示す。
【実施例８】
【０１７８】
電気化学発光の検出を使用する免疫組織化学法
この実施例は、カーボン電極表面で増殖させた全細胞中の、細胞のホスホチロシン含量を測定することによる、チロシンホスファターゼの活性及び阻害の測定を示す。この実施例は、原則として過度の実験なしで、カーボン電極表面で増殖させた細胞中の、さまざまな細胞検体を検出することができることを示す。この実施例は、電気化学発光の検出を使用して、電極上に固定化し浸透処理した全細胞中の、細胞内要素を測定することができることも示す。本発明の方法の多様性及び広範囲の適用性によって、抗体が対象とすることができる、任意の細胞のタンパク質、炭水化物、脂質又は小分子を検出することができる。
【０１７９】
Ｕ２−ＯＳ細胞を、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｔｙｐｅ  Ｃｕｌｔｕｒｅ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ（ＡＴＣＣ参照番号ＨＴＢ−９６）によって奨励される増殖条件を使用して、非プラズマ処理Ｍｕｌｔｉ−Ａｒｒａｙプレート中で増殖させた。これらのプレートは、５分間の行程でプレート表面に９９９９ジュールを送達させるように設定した高エネルギーのＵＶ光（Ｓｔｒａｔａ  Ｌｉｎｋｅｒ  Ｍｏｄｅｌ  ２４００、Ｓｔｒａｔａｇｅｎｅ）による照射により、事前に部分的に滅菌した。約１０，０００個のトリプシン処理した細胞を、９６ウエルプレートのそれぞれのウエル、１００μｌの組織培養基中（前のＡＴＣＣの参照を参照のこと）に分配し、組織培養用インキュベーター中で一晩インキュベートして（３７℃において、５％ＣＯ２を含む加湿雰囲気中で）、電極表面への細胞の接着を促進させた。
【０１８０】
Ｐｅｒ−Ｖａｎａｄａｔｅ、チロシンホスファターゼ阻害剤を、いくつかのウエルに加えて、これらのウエル中に１ｍＭの最終濃度を与えた。Ｐｅｒ−Ｖａｎａｄａｔｅによる処理は、細胞内のホスホチロシン含量を上昇させることが文書化されている（Ｌｕｎｄ−Ｊｏｈａｎｓｅｎ  Ｆ、Ｆｒｅｙ  Ｔ、Ｌｅｄｂｅｔｔｅｒ  ＪＡ、及びＴｈｏｍｐｓｏｎＰＡ、Ｃｙｔｏｍｅｔｒｙ．１９９６  Ｏｃｔ  １；２５（２）：１８２〜９０）。いくつかのウエルは、陰性対照として未処理のままにしておいた。組織培養用インキュベーター中での３０分のインキュベーションの後、培地を除去し、細胞を氷冷９９％イソプロパノールで１０分間固定化した。これらの細胞を、１０％ウシ胎児血清（ＰＢＳ／ＦＢＳ）を含むリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）中で１回洗浄し、１００μｌの同じ培地中でさらに１時間遮断した。
【０１８１】
ホスホチロシン含有タンパク質を、抗ホスホチロシンモノクローナル抗体（１００ｎｇ／ｍＬ）、及びルテニウム−トリス−ビピリジンで標識した抗マウス二次抗体（２００ｎｇ／ｍＬ）（ＯＲＩ−ＴＡＧ  ＮＨＳ  Ｅｓｔｅｒ、ＩＧＥＮ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）を含む９０μｌのＰＢＳ／ＦＢＳ中で、ウエルを１時間インキュベーションすることによって検出した。いくつかのウエルでは、抗ホスホチロシン抗体を、サンプルのいずれの要素とも結合しないと予想された抗体に置き換え、これらのウエルを使用して、アッセイのバックグラウンドシグナルを測定した。プレートは周囲温度で１時間インキュベーションし、次いでＰＢＳで３回洗浄した。ＥＣＬ  Ａｓｓａｙ  Ｂｕｆｆｅｒ（１５０μｌ、ＯｒｉＧｌｏ  Ｐｌｕｓ、ＩＧＥＮ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）を加え、Ｓｅｃｔｏｒ  ＨＴＳ装置を使用してプレートを分析した。
【０１８２】
【表１】
2005517905.tif 000005
【０１８３】
表１は、Ｐｅｒ−Ｖａｎａｄａｔｅで処理した細胞が、未処理細胞の３倍を超えたＥＣＬシグナルを（バックグラウンドを引いた後に）与えたことを示す。いずれの場合も、サンプルの数はｎ＝４であった。これら４つのウエルに関する平均値及び標準偏差は、表中に示す。さらに詳細には、対照細胞を過バナジン酸塩で処理し、検出は抗ホスホチロシン抗体ＰＹ２０の代わりにイソ型の対照抗体を使用した。これは「バックグラウンド」の列に表す。これらの結果は細胞内ホスホチロシン含量の予想された変化と一致し、固定化細胞のＥＣＬアッセイを使用して、細胞の内部要素を測定することができることが示される。さらなるデータによって、細胞内のホスホチロシンの基底レベルを、イソ型の対照抗体を使用して測定することができることが示され、これによって本発明で得られる感度のレベルが示される。
【実施例９】
【０１８４】
磁気粒子上に固定化されたＥＧＦＲ含有膜を使用する、ＥＧＦ−ＥＧＦＲ結合アッセイ
２．８μｍの直径を有するストレプトアジビンをコーティングした磁気ビーズ（Ｓｔｒｅｐｔａｖｉｄｉｎ  ＯＲＩＢＥＡＤＳ、ＩＧＥＮ  Ｉｎｔｅｍａｔｉｏｎａｌ）を、ＢＳＡを遮断剤（ＯＲＩ−ＢＥＡＤ  Ｂｉｎｄｉｎｇ  Ｂｕｆｆｅｒ、ＩＧＥＮ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）として含むリン酸緩衝生理食塩水にビオチン化ＷＧＡを溶かした溶液中で、ビーズをインキュベートすることによって、ビオチン化ＷＧＡでコーティングした。これらのビーズを磁気選別装置中においてＯＲＩ−ＢＥＡＤ  Ｂｉｎｄｉｎｇ  Ｂｕｆｆｅｒで洗浄し、ＯＲＩ−ＢＥＡＤ  Ｂｉｎｄｉｎｇ  Ｂｕｆｆｅｒ中で希釈して、１ｍｇ／ｍＬの濃度にした。
【０１８５】
実施例１．２で記載したのと同様に調製した、Ａ−４３１及び対照のＫ５６２膜を、ＯＲＩ−ＢＥＡＤ  Ｂｉｎｄｉｎｇ  Ｂｕｆｆｅｒに希釈して、０．１μｇ／μｌの濃度にした。等体積の希釈ＷＧＡコーティング磁気ビーズと希釈膜を混合させ、周囲温度で常に攪拌しながら２時間インキュベートした。次いで膜コーティングビーズを、磁気選別装置中においてＯＲＩ−ＢＥＡＤ  Ｂｉｎｄｉｎｇ  Ｂｕｆｆｅｒで洗浄し、ＯＲＩ−ＢＥＡＤ  Ｂｉｎｄｉｎｇ  Ｂｕｆｆｅｒ中で希釈して、１ｍＬ当たりビーズ０．１ｍｇの濃度にした。
【０１８６】
膜コーティングビーズ（１００μＬ）を、丸底ポリプロピレン製９６ウエルプレートに移し、さまざまな量のＳＴＡＧ−ＥＧＦを含む１００μＬの溶液と合わせた。プレートを室温で６０分間インキュベートし、次いでＭ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｍ−８  Ａｎａｌｙｚｅｒ（ＩＧＥＮ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）で分析した。Ｍ−８装置での測定は、白金電極を含むフローセル中にビーズを吸引することを含む。装置中の磁石が、ビーズを電極の表面に引き寄せる。トリプロピルアミン及び界面活性剤（ＯＲＩ−ＧＬＯＷ  Ｐｌｕｓ、ＩＧＥＮ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）を含む緩衝溶液で、ビーズを洗浄し、電極に電位をかけることによってＥＣＬを誘導する。図１０は、ＴＡＧ−ＥＧＦのＥＧＦＲへの結合による、ＥＣＬシグナルを示す（Ａ−４３１及び陰性対照Ｋ５６２膜を使用して測定される、シグナル間の違いとしてプロットする）。驚くべきことに、トリプロピルアミン溶液中の界面活性剤の存在にもかかわらず、妥当なＥＣＬシグナルを観察した。
【０１８７】
図１０の挿入図１０は、ＳＴＡＧ−ＥＧＦ濃度の関数として、測定されたＥＣＬシグナルとバックグラウンドシグナルの比を示し、したがって基質使用の最適かつ有用な範囲が定義される。
【０１８８】
７．参照文献の組み込み
本発明は、本明細書に記載した特定の実施形態によって、範囲が制限されるわけではない。実際、本明細書に記載したものに加えて、本発明のさまざまな変更形態が、前述の記載事項及び添付の図面から、当業者には明らかになるであろう。このような変更形態は、特許請求の範囲の範疇にあるものとする。さまざまな刊行物を本明細書に引用し、それらの開示はその全容が参照として組み込まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【０１８９】
【図１Ａ】本発明の一実施形態の、固定化された脂質／タンパク質小胞の概略図である。
【図１Ｂ】本発明の他の実施形態の、固定化された脂質単層の概略図である。
【図１Ｃ】本発明の他の実施形態の、固定化された脂質二重層の概略図である。
【図１Ｄ】本発明の他の実施形態の、固定化された脂質／タンパク質層の概略図である。
【図１Ｅ】本発明の他の実施形態の、固定化された脂質／タンパク質小胞の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態の、アッセイ表面上での生物膜断片の固定化及び検出の概略図である。
【図３Ａ】受動的に固定化された膜断片中のＳＴＡＧ−ＥＧＦのＥＧＦＲへの結合に関する、電気化学発光アッセイの結果を示す図である。プロットは、ＳＴＡＧ−ＥＧＦの濃度（ｎＭ）（水平軸）の関数として、平均ＥＣＬシグナル（垂直軸）を示す。
【図３Ｂ】受動的に固定化された膜断片中のＳＴＡＧ−ＥＧＦのＥＧＦＲへの結合に関する、電気化学発光アッセイの結果を示す図である。プロットは、ＳＴＡＧ−ＥＧＦの濃度（ｎＭ）（水平軸）の関数として、平均ＥＣＬシグナル（垂直軸）を示す。
【図３Ｃ】ＳＴＡＧ−ＥＧＦの固定化されたＥＧＦＲへの結合に関する、電気化学発光アッセイの結果を示す図である。プロットは、ＳＴＡＧ−ＥＧＦの濃度（ｎＭ）（水平軸）の関数として、バックグラウンド補正ＥＣＬシグナル（垂直軸）を示す。
【図３Ｄ】受動的に固定化された膜断片中の、ＳＴＡＧ−ＥＧＦの固定化されたＥＧＦＲへの結合に関する、電気化学発光アッセイの結果を示す図である。プロットは、ＳＴＡＧ−ＥＧＦの濃度（ｎＭ）（水平軸）の関数として、バックグラウンド補正ＥＣＬシグナル（垂直軸）を示す。
【図４】受動的に固定化された膜断片中の、ＳＴＡＧ−ＥＧＦの固定化されたＥＧＦＲへの結合の阻害剤に関する、電気化学発光アッセイの結果を示す図である。プロットは、非標識ＥＧＦの対数濃度（ｎＭ）（水平軸）の関数として、平均ＥＣＬシグナル（垂直軸）を示す。
【図５Ａ】ＳＴＡＧ−ＥＧＦのＥＧＦＲへの結合に関する、電気化学発光アッセイの結果を示す図である。ＥＧＦＲ含有膜の捕獲は、電極表面に受動的に吸着したレクチンによって仲介された。プロットは、ＳＴＡＧ−ＥＧＦの濃度（ｎＭ）（水平軸）の関数として、平均ＥＣＬシグナル（垂直軸）を示す。
【図５Ｂ】ＳＴＡＧ−ＥＧＦのＥＧＦＲへの結合に関する、電気化学発光アッセイの結果を示す図である。ＥＧＦＲ含有膜の捕獲は、アジビンをコーティングした電極表面に前吸着させたビオチン化レクチンによって仲介された。プロットは、ＳＴＡＧ−ＥＧＦの濃度（ｎＭ）（水平軸）の関数として、平均ＥＣＬシグナル（垂直軸）を示す。
【図６Ａ】ＳＴＡＧ−ＥＧＦのＥＧＦＲへの結合に関する、電気化学発光アッセイの結果を示す図である。ＥＧＦＲ含有膜の捕獲は、電極表面に吸着した抗ＥＧＦＲマウス抗体によって仲介された。プロットは、ＳＴＡＧ−ＥＧＦの濃度（ｎＭ）（水平軸）の関数として、平均ＥＣＬシグナル（垂直軸）を示す。
【図６Ｂ】本発明の他の実施形態の、ＳＴＡＧ−ＥＧＦのＥＧＦＲへの結合に関する、電気化学発光アッセイの結果を示す図である。ＥＧＦＲ発現細胞はすべて、電極表面上に固定化した。プロットは、ＳＴＡＧ−ＥＧＦの濃度（ｎＭ）（水平軸）の関数として、平均ＥＣＬシグナル（垂直軸）を示す。挿入図６Ａは、ＳＴＡＧ−ＥＧＦの細胞濃度（細胞／ウエル）（水平軸）の関数として、平均ＥＣＬシグナル（垂直軸）を示す。
【図７Ａ】受動的に固定化された膜断片中のＳＴＡＧ−ＮＤＰ−α−ＭＳＨのＭＣ５への結合に関する、電気化学発光アッセイの結果を示す図である。プロットは、ＳＴＡＧ−ＮＤＰ−α−ＭＳＨの濃度（ｎＭ）（水平軸）の関数として、平均ＥＣＬシグナル（垂直軸）を示す。挿入図７Ａは、ＭＣ５含有膜の濃度（μｇ／ウエル）（水平軸）の関数として、平均ＥＣＬシグナル（垂直軸）を示し、ＳＴＡＧ−ＮＤＰ−α−ＭＳＨの濃度はｎＭに固定化した。
【図７Ｂ】ＳＴＡＧ−ＮＤＰ−α−ＭＳＨのＭＣ５への結合に関する、電気化学発光アッセイの結果を示す図である。ＭＣ５含有膜の捕獲は、電極表面に受動的に吸着したレクチンによって仲介された。プロットは、ＳＴＡＧ−ＮＤＰ−α−ＭＳＨの濃度（ｎＭ）（水平軸）の関数として、平均ＥＣＬシグナル（垂直軸）を示す。挿入図７Ｂは、ＭＣ５含有膜の濃度（μｇ／ウエル）（水平軸）の関数として、平均ＥＣＬシグナル（垂直軸）を示し、ＳＴＡＧ−ＮＤＰ−α−ＭＳＨの濃度は１ｎＭに固定化した。
【図７Ｃ】ＳＴＡＧ−ＮＤＰ−α−ＭＳＨのＭＣ５への結合に関する、電気化学発光アッセイの結果を示す図である。ＭＣ５含有膜の捕獲は、アジビンをコーティングした電極表面に前吸着させたビオチン化レクチンによって仲介された。プロットは、ＳＴＡＧ−ＮＤＰ−α−ＭＳＨの濃度（ｎＭ）（水平軸）の関数として、平均ＥＣＬシグナル（垂直軸）を示す。挿入図７Ｃは、ＭＣ５含有膜の濃度（μｇ／ウエル）（水平軸）の関数として、平均ＥＣＬシグナル（垂直軸）を示し、ＳＴＡＧ−ＮＤＰ−α−ＭＳＨの濃度は１ｎＭに固定化した。
【図８】受動的に固定化された膜断片中の、ＳＴＡＧ−ＮＤＰ−α−ＭＳＨのＭＣ５への結合の阻害剤に関する、電気化学発光アッセイの結果を示す図である。プロットは、非標識Ｂ−ＮＤＰの対数濃度（ｎＭ）（水平軸）の関数として、平均ＥＣＬシグナル（垂直軸）を示す。
【図９Ａ】α−１−酸性糖タンパク質（ＡＧＰ）の受動的に固定化されたレクチンへの結合に関する、電気化学発光アッセイの結果を示す図である。プロットは、ＴＡＧ−ＡＧＰの濃度（ｎＭ）（水平軸）の関数として、平均ＥＣＬシグナル（垂直軸）を示す。
【図９Ｂ】α−１−酸性糖タンパク質（ＡＧＰ）の、アジビンをコーティングした表面に固定化されたビオチン化レクチンへの結合に関する、電気化学発光アッセイの結果を示す図である。プロットは、ＴＡＧ−ＡＧＰの濃度（ｎＭ）（水平軸）の関数として、平均ＥＣＬシグナル（垂直軸）を示す。
【図１０】ＳＴＡＧ−ＥＧＦのＥＧＦＲへの結合に関する、電気化学発光アッセイの結果を示す図である。ＥＧＦＲ含有膜の捕獲は、アジビンをコーティングした磁気粒子上に前吸着させたビオチン化レクチンによって仲介された。プロットは、ＳＴＡＧ−ＥＧＦの濃度（ｎＭ）（水平軸）の関数として、平均ＥＣＬシグナル（垂直軸）を示す。挿入図１０は、ＳＴＡＧ−ＥＧＦの濃度（ｎＭ）（水平軸）の関数として、ＥＣＬシグナルとバックグラウンドの比（垂直軸）としてプロットした、アッセイの感度を示す。
【図１Ａ】
2005517905.tif 000006
【図１Ｂ】
2005517905.tif 000007
【図１Ｃ】
2005517905.tif 000008
【図１Ｄ】
2005517905.tif 000009
【図１Ｅ】
2005517905.tif 000010
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2005517905.tif 000013
【図３Ｃ】
2005517905.tif 000014
【図３Ｄ】
2005517905.tif 000015
【図４】
2005517905.tif 000016
【図５Ａ】
2005517905.tif 000017
【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
2005517905.tif 000019
【図６Ｂ】
2005517905.tif 000020
【図６Ｃ】
2005517905.tif 000021
【図７Ａ】
2005517905.tif 000022
【図７Ｂ】
2005517905.tif 000023
【図７Ｃ】
2005517905.tif 000024
【図８】
2005517905.tif 000025
【図９Ａ】
2005517905.tif 000026
【図９Ｂ】
2005517905.tif 000027
【図１０Ａ】
2005517905.tif 000028
【図１０Ｂ】
2005517905.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】平成16年4月8日(2004.4.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの電極を含むアッセイ用モジュールであって、前記電極が元素状炭素を含み、前記電極に固定化された少なくとも１つの生体物質を有し、前記生体物質が、膜タンパク質、脂質／タンパク質層、及び／又は膜脂質からなる群から選択される、アッセイ用モジュール。
【請求項２】
前記生体物質が、無傷の細胞、細胞溶解物、細胞膜断片、細胞膜、膜ゴースト、オルガネラ、オルガネラ膜断片、オルガネラ膜、ビリオン、ビリオン断片、ビリオン膜、リポソーム、溶剤可溶性タンパク質、溶剤可溶性脂質、又はこれらの組合せからなる群から選択される、請求項１に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項３】
前記生体物質が、無傷の細胞、細胞膜、及び細胞膜断片からなる群から選択される、請求項１に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項４】
前記電極がカーボンインクを含む、請求項１、２又は３に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項５】
前記電極がスクリーン印刷されたカーボンインクを含む、請求項１、２、３又は４に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項６】
前記生体物質が前記電極上に受動的に吸着している、請求項１、２、３、４又は５に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項７】
前記生体物質が前記電極上で共有結合している、請求項１、２、３、４、５又は６に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項８】
前記生体物質が乾燥状態である、前記請求項のいずれかに記載のアッセイ用モジュール。
【請求項９】
前記生体物質が、前記電極上に付着している結合相手との特異的結合反応によって固定化されている、請求項１から５まで又は８のいずれか一項に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項１０】
前記結合相手が、第２の結合相手との第２の生体特異的相互作用によって前記電極に付着している、請求項９に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項１１】
前記第２の生体特異的相互作用が、ビオチン−アビジン、ビオチン−ストレプトアビジン、及び抗体−ハプテンからなる群から選択される、請求項１０に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項１２】
前記生体物質が、前記生体物質の成分とレクチンとの、前記レクチン表面での特異的結合相互反応によって、レクチン表面に固定化されている、請求項１、２、３、４又は５に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項１３】
前記レクチン表面が、フィトヘマグルチニン、ヤマゴボウマイトジェン、コムギ胚凝集素、及びコンカナバリンＡからなる群から選択されるレクチンを含む、請求項１２に記載のアッセイ用モジュール。
【請求項１４】
受動的に吸着した少なくとも１つの生体物質を有する少なくとも１つの電極を含むアッセイ用モジュールであって、前記生体物質が、膜タンパク質、脂質／タンパク質層、及び／又は膜脂質からなる群から選択される、アッセイ用モジュール。
【請求項１５】
複数のパターン形成電極を含むアッセイ用モジュールであって、前記パターン形成電極が固定化された少なくとも１つの生体物質を有し、前記生体物質が、膜タンパク質、脂質／タンパク質層、及び／又は膜脂質からなる群から選択される、アッセイ用モジュール。
【請求項１６】
固定化されたヤマゴボウマイトジェンを有し、固定化された少なくとも１つの生体物質を有する表面を含むアッセイ用モジュールであって、前記生体物質が、膜タンパク質、脂質／タンパク質層、及び／又は膜脂質からなる群から選択される、アッセイ用モジュール。
【請求項１７】
電極誘導型発光のアッセイを行う際に使用するためのキットであって、１つ又は複数の容器中に、前記請求項のいずれかに記載のアッセイ用モジュール、並びに（ａ）少なくとも１つの発光標識、（ｂ）少なくとも１つの発光共反応体、（ｃ）１つ又は複数の結合試薬、（ｄ）ｐＨ緩衝液、（ｅ）１つ又は複数の遮断試薬、（ｆ）防腐剤、（ｇ）安定剤、（ｈ）酵素、（ｉ）洗剤、及び（ｊ）乾燥剤からなる群から選択される、少なくとも１つのアッセイ用要素を含むキット。
【請求項１８】
膜タンパク質、脂質／タンパク質層、及び／又は膜脂質から選択される生体物質の結合相互作用を測定する方法であって、
（ａ）請求項１から１６までのいずれか一項に記載の電極を、１つ又は複数の結合相手と接触させること、及び
（ｂ）電極誘導型発光を使用して、前記生体物質と前記１つ又は複数の結合相手の間の結合を測定すること
を含む方法。
【国際調査報告】
2005517905.tif 000030
2005517905.tif 000031