(57)【要約】【課題】蛍光等の標識を施すことなくタンパク質等の各種標的を効率的に検出可能な標的検出装置等の提供。【解決手段】導電性部材と相互作用可能な領域を少なくとも一部に含みかつ標的に結合可能であり、前記導電性部材と相互作用していない時に光の照射を受けると発光可能な標的捕捉体と、前記導電性部材と相互作用している該標的捕捉体をその相互作用を解いて該導電性部材から放出させる標的捕捉体放出手段と、前記導電性部材に向けて光を照射する光照射手段と、前記光照射手段から照射された光を受けて前記標的捕捉体が発光する光を検出する光検出手段とを有する標的検出装置。導電性部材と相互作用可能な領域を少なくとも一部に含む相互作用部と、標的を捕捉可能な標的捕捉部と、該相互作用部における前記領域が前記導電性部材と相互作用していない時に光の照射を受けると発光可能な発光部とを有する標的捕捉体。【選択図】　　　　図６
2004132848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性部材と相互作用可能な領域を少なくとも一部に含みかつ標的を捕捉可能であり、前記導電性部材と相互作用していない時に光の照射を受けると発光可能な標的捕捉体と、前記導電性部材と相互作用している該標的捕捉体をその相互作用を解いて該導電性部材から放出させる標的捕捉体放出手段と、前記導電性部材に向けて光を照射する光照射手段と、前記光照射手段から照射された光を受けて前記標的捕捉体が発光する光を検出する光検出手段とを有することを特徴とする標的検出装置。
【請求項２】
標的捕捉体が、相互作用部と標的捕捉部と発光部とを有してなり、該相互作用部が、導電性部材と相互作用可能な領域を少なくとも一部に含み、該標的捕捉部が、標的を捕捉可能であり、該発光部が、前記標的捕捉部における前記領域が前記導電性部材と相互作用していない時に光が入射されると発光可能である請求項１に記載の標的検出装置。
【請求項３】
相互作用部がイオン性ポリマーである請求項１又は２に記載の標的検出装置。
【請求項４】
標的捕捉部が、抗体、抗原、酵素及び補酵素から選択される請求項１から３のいずれかに記載の標的検出装置。
【請求項５】
発光部が蛍光色素である請求項１から４のいずれかに記載の標的検出装置。
【請求項６】
標的が有機分子である請求項１から５のいずれかに記載の標的検出装置。
【請求項７】
標的捕捉体放出手段が、導電性部材に電場が印加され、該導電性部材と電気的に相互作用している標的捕捉体を、該導電性部材に印加されていた電場とは逆の電場を該導電性部材に印加することにより、電気的な反発力によって該導電性部材から放出させる請求項１から６のいずれかに記載の標的検出装置。
【請求項８】
標的捕捉体放出手段が、標的捕捉体に刺激を付与することにより該標的捕捉体の一部を切断し、導電性部材と相互作用していた該標的捕捉体を該導電性部材から放出させる請求項１から６のいずれかに記載の標的検出装置。
【請求項９】
光検出手段が、前記導電性部材により反射される光を受光すると共に、光源からの光を検出する請求項１から８のいずれかに記載の標的検出装置。
【請求項１０】
導電性部材と相互作用可能な領域を少なくとも一部に含む相互作用部と、標的を捕捉可能な標的捕捉部と、該相互作用部における前記領域が前記導電性部材と相互作用していない時に光の照射を受けると発光可能な発光部とを有してなることを特徴とする標的捕捉体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光等の標識を施すことなくタンパク質等の各種標的を効率的に検出可能な標的検出装置及びそれに好適に使用可能な標的捕捉体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヒトゲノム計画により解読されたヒトゲノム配列情報は、ライフサイエンスに関連する技術乃至産業に対して大きなパラダイム変化をもたらすものと考えられている。例えば、糖尿病の診断技術では、従来、血糖値が高くなるという病状に基づき、患者の体内でのインシュリン産生能がどの程度であるかにより、Ｉ型、ＩＩ型と分類してきた。しかし、前記ヒトゲノム計画により解読されたヒトゲノム配列情報を利用すれば、より詳細な診断による分類が可能となり、より適切な治療が可能となる。即ち、該ヒトゲノム配列情報によれば、血糖とインシュリンの検出、合成、分解等の調節に関係する酵素やレセプターなどの一連のタンパク質のアミノ酸配列構造、該タンパク質の存在量の制御に関係するＤＮＡ配列などが判る。このため、前記一連のタンパク質の中でも血糖値の調節が正常に行われない原因となっているタンパク質が何であるのかによって、糖尿病患者を更にサブタイプにまで細かく診断し分類することができ、それによってより適切な治療を行うことができる。このように、前記ヒトゲノム配列情報を利用することにより、特定の疾病に機能的に関連する一連のタンパク質の状態を把握することにより、該疾病のより適切な診断乃至治癒を行うことが可能になる。
【０００３】
ところが、このような特定の疾病に機能的に関連する一連のタンパク質の存在を簡便に検出することができる技術は、プロテオーム解析技術として未だ発展途上にある。現在、確立された検出技術としては、二次元電気泳動と質量分析機との併用による測定があるものの、この検出技術では、病院の検査室やベッドサイド等の臨床現場で患者の症状を迅速に把握するには十分ではない。
一方、分析技術としては、ＤＮＡチップを用いる技術なども知られている。このＤＮＡチップを用いる技術においては、測定対象であるＤＮＡを予めＰＣＲ反応（ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ　ｃｈａｉｎ　ｒｅａｃｔｉｏｎ）によって増幅（増量）する際に蛍光色素を導入し、アレイ状に配した相補的ＤＮＡ鎖と結合した試料中のＤＮＡ量を蛍光強度によって定量しようとするものである。しかし、このＤＮＡチップを用いる技術の場合、タンパク質の検出には向かないという問題がある。即ち、タンパク質は前記ＰＣＲ反応に相当する増幅を行うことができず、また、多種類のタンパク質が混合された状態で存在する場合には、個々のタンパク質と蛍光標識との反応性が異なるために個々のタンパク質に該蛍光標識を一様に導入することができないという問題がある。
【０００４】
一方、チオール基を介してＤＮＡを金電極に結合させ、該金電極に負電位を印加することにより、該ＤＮＡを基板から放出させることが開示されている（例えば、非特許文献１参照）。しかし、ここでは、この技術をどのように応用するのかについては何ら開示されていない。
【０００５】
【非特許文献１】
Ｊ．Ｗａｎｇ　ｅｔ　ａｌ．，Ｌａｎｇｍｕｉｒ，１５，６５４１−６５４５（１９９９）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来における問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、蛍光等の標識を施すことなくタンパク質等の各種標的を効率的に検出可能な標的検出装置及びそれに好適に使用可能な標的捕捉体を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段としては、後述する付記１から３５に記載した通りである。
本発明の標的検出装置は、導電性部材と相互作用可能な領域を少なくとも一部に含みかつ標的を捕捉可能であり、前記導電性部材と相互作用していない時に光の照射を受けると発光可能な標的捕捉体と、前記導電性部材と相互作用している該標的捕捉体をその相互作用を解いて該導電性部材から放出させる標的捕捉体放出手段と、前記導電性部材に向けて光を照射する光照射手段と、前記導電性部材により反射される光を受光すると共に、前記光照射手段から照射された光を受けて前記標的捕捉体が発光する光を検出する光検出手段とを有することを特徴とする。
本発明の標的検出装置においては、前記光照射手段が、前記導電性部材に向けて光を照射する。前記光検出手段が、前記導電性部材により反射される光を受光する。前記標的捕捉体放出手段を作動させる前は、前記標的捕捉体が前記導電性部材と相互作用しているので、該標的捕捉体は、前記光照射手段から照射された光を受けても発光しない。このため、前記光検出手段は、前記標的捕捉体が発光する光を検出しない。一方。前記標的捕捉体放出手段を作動させた後は、該標的捕捉体放出手段により、前記導電性部材と相互作用している該標的捕捉体が、その相互作用が解かれて該導電性部材から放出される。放出された該標的捕捉体は、前記光照射手段から照射された光を受けると発光する。このため、前記光検出手段は、前記標的捕捉体が発光する光を検出する。このとき、前記標的捕捉体に前記標的が捕捉されていると、該標的捕捉体の分子拡散速度が遅くなるため、該標的捕捉体に前記標的が捕捉されていない場合に比べて、前記光検出手段により検出される、前記標的捕捉体からの発光量（単位時間当りの光子数）が増減する。この発光量の変化の有無により、前記標的の存在の有無が前記光検出手段により検出される。
本発明の標的捕捉体は、導電性部材と相互作用可能な領域を少なくとも一部に含む相互作用部と、標的と捕捉可能な捕捉部と、該相互作用部における前記領域が前記導電性部材と相互作用していない時に光の照射を受けると発光可能な発光部とを有してなることを特徴とする。
本発明の標的捕捉体においては、前記相互作用部における少なくとも一部が前記導電性部材と相互作用可能（例えば、電気的に捕捉可能）である。前記捕捉部が前記標的を捕捉可能である。前記相互作用部が前記導電性部材と相互作用（例えば、電気的に結合）していない時に前記発光部が光の照射を受けると発光可能である。このため、本発明の標的捕捉体を用いれば、発光を任意に制御することができ、標的を捕捉し分子の拡散速度が遅くなることを利用してその発光時間の変化等を検出することにより、該標的の存在の有無等が検出可能である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（標的捕捉体）
本発明の標的捕捉体は、相互作用部と、標的捕捉部と、発光部とを有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の部を有してなる。
【０００９】
−相互作用部−
前記相互作用部は、導電性部材と相互作用可能な領域を少なくとも一部に含む限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記相互作用としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、電気的作用（電気的結合など）、化学的作用（化学結合など）、物理的作用（吸着など）、などが挙げられる。
前記相互作用部の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、線状であるのが好ましい。
【００１０】
前記相互作用部の具体例としては、前記導電性部材と電気的な相互作用（結合等）が可能である点でイオン性ポリマーなどが好適に挙げられる。
前記イオン性ポリマーとしては、正イオンポリマー及び負イオンポリマーから選択されるのが好ましい。
前記正イオンポリマー（正に帯電したイオンポリマー）としては、例えば、グアニジンＤＮＡ、ポリアミンなどが好適に挙げられる。
前記負イオンポリマー（負に帯電したイオンポリマー）としては、例えば、ポリヌクレオチド、ポリリン酸などが好適に挙げられる。これらは、負電荷が分子中に一定間隔で存在する点で前記導電性部材との相互作用（結合等）を制御し易い点で好ましい。
【００１１】
前記ポリヌクレオチドの中でも、ＤＮＡ及びＲＮＡから選択されるのが好ましい。前記ＤＮＡ及びＲＮＡは、一本鎖であってもよいし、二本鎖であってもよい。
前記ポリヌクレオチドを作成する方法としては、特に制限はなく、公知の方法の中から目的に応じて適宜選定することができ、例えば、ＤＮＡシンセサイザー（ＤＮＡ自動合成機）を用いる方法、あるいは、予め作成しておいたオリゴヌクレオチド配列に対し、モノマーブロックを並べてアニーリングし、ＤＮＡライゲース又はＲＮＡライゲースを作用させて結合させる方法、などが挙げられる。
前記ポリヌクレオチドの場合、その長さとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、少なくとも６塩基であるのが好ましい。一般に、該ポリヌクレオチドの長さが短い程、前記導電性部材から放出させるのに必要なピーク電圧が低くなる。
【００１２】
前記相互作用部においては、一部に前記導電性部材との相互作用力（例えば結合力など）が異なる部位が存在していてもよく、例えば、前記相互作用部が前記ポリヌクレオチドである場合には、該ポリヌクレオチドの３’末端に（ＣＨ２）３ＳＳ（ＣＨ２）３ＯＨなどの基を導入することができる。
この場合、該基のＳＳ部分が前記導電性部材（例えば金属電極など）と強固に結合する。該導電性部材に強固に結合した前記標的捕捉体は、該導電性部材に低い電圧を印加したのでは放出されなくなる（図５参照）。このため、前記導電性部材から低電圧で放出可能な前記標的捕捉体と、前記導電性部材から高電圧でないと放出不能な前記標的捕捉体とを形成することができ、前者を利用することにより、低コストで標的の存在を検出可能な標的検出装置などに好適に応用可能であり、また、後者を利用することにより、環境条件の変動等の影響の少ない標的検出装置などに応用可能である。
【００１３】
前記相互作用部の前記標的捕捉体１分子当たりにおける数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、少なくとも１つであり、２以上であってもよい。
【００１４】
前記導電性部材としては、導電性を示すものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、公知の電極基板などが挙げられ、中でも金属電極などが好ましい。
前記金属電極基板としては、例えば、金電極、銅電極、などが挙げられる。これらは、表面が研磨（ポリッシング）されているのが好ましい。
【００１５】
前記導電性部材に電場を印加する場合には、該導電性部材に対し参照電極を配置させることができる。該参照電極としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の電極の中から適宜選択することができる。
この場合に、前記導電性部材に印加する電場としては、前記標的捕捉体における前記相互作用部がイオン性ポリマーである場合、該イオン性ポリマーを該導電性部材に相互作用（結合等）させておくには該イオン性ポリマーの帯電電位と反対の電場であり、該イオン性ポリマーを該導電性部材との相互作用（結合等）を解いて該導電性部材から放出させるには該イオン性ポリマーの帯電電位と同じ電場である。また、前記電場としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、直流の電場であってもよいし、交流の電場であってもよい。
【００１６】
前記参照電極を用いる場合において、更に基準電極を配置させてもよい。この場合、前記導電性部材及び前記参照電極の間の電位を容易に制御することができる点で有利である。
【００１７】
−標的捕捉部−
前記標的捕捉部は、標的と捕捉可能である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。なお、前記捕捉の態様としては、特に制限はなく、例えば、吸着、化学結合（共有結合、イオン結合、配位結合、水素結合、分子間力など）、などが挙げられる。
【００１８】
前記標的捕捉部の具体例としては、前記標的に対する抗体、抗原、酵素、補酵素、などが好適に挙げられる。前記標的捕捉部は、前記標的との関係で選択することができる。例えば、前記標的が抗原である場合には、前記標的捕捉部としては該抗原に対する抗体を選択することができる。前記標的が抗体である場合には、前記標的捕捉部としては該抗体に対する抗原を選択することができる。前記標的が酵素（例えばアビジン）である場合には、前記標的捕捉部としては該酵素の補酵素（例えばビオチン）を選択することができる。前記標的が補酵素（例えばビオチン）である場合には、前記標的捕捉部としては該補酵素の酵素（例えばアビジン）を選択することができる。
【００１９】
前記標的捕捉部の前記標的捕捉体１分子当たりにおける数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、少なくとも１つであり、２以上であってもよい。
また、前記標的捕捉部の前記標的捕捉体における位置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記相互作用部が線状である場合にはその末端などが挙げられ、該相互作用部がポリヌクレオチドである場合には、３’末端であってもよいし、５’末端であってもよい。
【００２０】
前記標的としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、有機分子などが好適に挙げられる。
前記有機分子としては、例えば、タンパク質、リポ蛋白、糖蛋白、ポリペプチド、脂質、多糖類、リポ多糖類、核酸、薬物などが挙げられる。これらの中でも、タンパク質、血漿蛋白、腫瘍マーカー、アポ蛋白、ウイルス、自己抗体、凝固・線溶因子、ホルモン、血中薬物、ＨＬＡ抗原、核酸などが好ましく、タンパク質がより好ましい。
【００２１】
前記タンパク質としては、例えば、アビジン等の酵素などが挙げられる。
前記血漿蛋白としては、例えば、免疫グロブリン（ＩｇＧ，ＩｇＡ，ＩｇＭ，ＩｇＤ，ＩｇＥ）、補体成分（Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ１ｑ）、ＣＲＰ、α１−アンチトリプシン、α１−マイクログロブリン、β２−マイクログロブリン、ハプトグロビン、トランスフェリン、セルロプラスミン、フェリチンなどが挙げられる。
【００２２】
前記腫瘍マーカーとしては、例えば、α−フェトプロテイン（ＡＦＰ）、癌胎児性抗原（ＣＥＡ）、ＣＡ１９−９、ＣＡ１２５、ＣＡ１５−３、ＳＣＣ抗原、前立腺酸性ホスファターゼ（ＰＡＰ）、ＰＩＶＫＡ−ＩＩ、γ−セミノプロテイン、ＴＰＡ、エラスターゼＩ、神経特異エノラーゼ（ＮＳＥ）、免疫抑制酸性蛋白（ＩＡＰ）などが挙げられる。
【００２３】
前記アポ蛋白としては、例えばアポＡ−Ｉ、アポＡ−ＩＩ、アポＢ、アポＣ−ＩＩ、アポＣ−ＩＩＩ、アポＥなどが挙げられる。
【００２４】
前記ウイルスとしては、例えば、Ｂ型肝炎ウイルス（ＨＢＶ）、Ｃ型肝炎ウイルス（ＨＢＣ）、ＨＴＬＶ−Ｉ、ＨＩＶなどが挙げられる。また、ウイルス以外の感染症としては、ＡＳＯ、トキソプラズマ、マイコプラズマ、ＳＴＤなどが挙げられる。
【００２５】
前記自己抗体としては、例えば、抗マイクロゾーム抗体、抗サイログロブリン抗体、抗核抗体、リュウマチ因子、抗ミトコンドリア抗体、ミエリン抗体などが挙げられる。
【００２６】
前記凝固・線溶因子としては、例えば、フィブリノゲン、フィブリン分解産物（ＦＤＰ）、プラスミノゲン、α２−プラスミンインヒビター、アンチトロンビンＩＩＩ、β−トロンボグロブリン、第ＶＩＩＩ因子、プロテインＣ、プロテインＳなどが挙げられる。
【００２７】
前記ホルモンとしては、例えば、下垂体ホルモン（ＬＨ、ＦＳＨ、ＧＨ、ＡＣＴＨ、ＴＳＨ、プロラクチン）、甲状腺ホルモン（Ｔ３、Ｔ４、サイログロブリン）、カルシトニン、副甲状腺ホルモン（ＰＴＨ）、副腎皮質ホルモン（アルドステロン、コルチゾール）、性腺ホルモン（ｈＣＧ、エストロゲン、テストステロン、ｈＰＬ）、膵・消化管ホルモン（インスリン、Ｃ−ペプチド、グルカゴン、ガストリン）、その他（レニン、アンジオテンシンＩ，ＩＩ、エンケファリン、エリスロポエチン）などが挙げられる。
【００２８】
前記血中薬物としては、例えば、カルバマゼピン、プリミドン、バルプロ酸等の抗てんかん薬、ジゴキシン、キニジン、ジギトキシン、テオフィリン等の循環器疾患薬、ゲンタマイシン、カナマイシン、ストレプトマイシン等の抗生物質などが挙げられる。
【００２９】
前記核酸としては、癌関連遺伝子、遺伝病に関連する遺伝子、ウイルス遺伝子、細菌遺伝子及び病気のリスクファクターと呼ばれる多型性を示す遺伝子、などが挙げられる。
前記癌関連遺伝子としては、例えば、ｋ−ｒａｓ遺伝子、Ｎ−ｒａｓ遺伝子、ｐ５３遺伝子、ＢＲＣＡ１遺伝子、ＢＲＣＡ２遺伝子、ｓｒｃ遺伝子、ｒｏｓ遺伝子又はＡＰＣ遺伝子などが挙げられる。
前記遺伝病に関連する遺伝子としては、例えば、各種先天性代謝異常症、例えばフェニールケトン尿症、アルカプトン尿症、シスチン尿症、ハンチントン舞踏病、Ｄｏｗｎ症候群、Ｄｕｃｈｅｎｎｅ型筋ジストロフィー、血友病などが挙げられる。
前記ウイルス及び前記細菌遺伝子としては、例えば、Ｃ型肝炎ウイルス、Ｂ型肝炎ウイルス、インフルエンザウイルス、麻疹ウイルス、ＨＩＶウイルス、マイコプラズマ、リケッチア、レンサ球菌、サルモネラ菌などが挙げられる。
前記多型性を示す遺伝子としては、病気等の原因とは必ずしも直接は関係のない個体によって異なる塩基配列を持つ遺伝子、例えば、ＰＳ１（プリセリニン１）遺伝子、ＰＳ２（プリセリニン２）遺伝子、ＡＰＰ（ベーターアミロイドプレカーサー蛋白質）遺伝子、リポプロテイン遺伝子、ＨＬＡ（Ｈｕｍａｎ　Ｌｅｕｋｏｃｙｔｅ　Ａｎｔｉｇｅｎ）や血液型に関する遺伝子、高血圧、糖尿病等の発症に関係するとされている遺伝子、などが挙げられる。
【００３０】
前記標的を含む検体（試料）としては、例えば、細菌、ウイルス等の病原体、生体から分離された血液、唾液、組織病片等、糞尿等の排泄物、出生前診断を行う場合は、羊水中に存在する胎児の細胞、試験管内での分裂卵細胞の一部、などが挙げられる。これらの検体（試料）は、直接、又は必要に応じて遠心分離操作等により沈渣として濃縮した後、例えば、酵素処理、熱処理、界面活性剤処理、超音波処理、これらの組合せ等による細胞破壊処理を予め施したものを使用することができる。
【００３１】
−発光部−
前記発光部としては、前記相互作用部における前記領域が前記導電性部材と相互作用していない時に光の照射を受けると発光可能である限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、蛍光色素、金属、半導体ナノスフィアーなどが好適に挙げられる。
【００３２】
前記蛍光色素は、前記導電性部材が金属電極等の金属である場合には、該金属と相互作用している間（例えば、該金属の近傍に位置している間）は、吸収可能な波長の光が照射されても発光せず、該金属と相互作用しなくなった時（例えば、該金属とは離接している時）には、吸収可能な波長の光が照射されるとその光エネルギーにより発光可能であり、前記発光部として特に好適に使用可能である。
【００３３】
前記蛍光色素としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができるが、例えば、下記構造式１で表される化合物などが好適に挙げられる。
【００３４】
構造式１
【化１】
2004132848.tif 000003
【００３５】
前記発光部の前記標的捕捉体１分子当たりにおける数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、少なくとも１つであり、２以上であってもよい。
また、前記発光部の前記標的捕捉体における位置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記相互作用部が線状である場合にはその末端などが挙げられ、該相互作用部がポリヌクレオチドである場合には、３’末端であってもよいし、５’末端であってもよい。
【００３６】
本発明の標的捕捉体は、例えば、前記相互作用部が前記ポリヌクレオチドである場合、前記標的捕捉部となる分子により５’末端就職されたオリゴＤＮＡをプライマー及びＤＮＡポリメラーゼを用い、ポリヌクレオチド鎖を伸長していき、分子鎖中に前記発光部となる分子を結合させる方法、などによって製造することができる。
【００３７】
本発明の標的捕捉体の一例について、図面を参照しながら説明する。図１及び図２は、標的捕捉体の一実施例を示す概略説明図である。図１及び図２に示す通り、該標的捕捉体は、線状の相互作用部１０（例えばポリヌクレオチド）と、相互作用部１０の一端に結合された発光部１１（例えば蛍光色素）と、相互作用部１０の他端に結合された標的捕捉部（図示せず）（例えば抗体）とを有してなる。なお、該標的捕捉部は、発光部１１と同じ側の端部に設けられていてもよいし、相互作用部１０の側鎖に設けられていてもよい。図１は、該標的捕捉体におけるが相互作用部１０が導電性部材（例えば金属電極）と相互作用しており、光の照射を受けても発光部１１は発光しない状態を表している。一方、図２は、該標的捕捉体が、導電性部材（例えば金属電極）と相互作用しておらず、該導電性部材から放出されているので、光の照射を受けて発光部１１が発光している状態を表す。
【００３８】
本発明の標的捕捉体を用いれば、前記導電性部材（例えば金属電極など）から放出させるタイミングを制御することによりその発光を任意に制御することができ、また、標的を捕捉し該標的捕捉体の分子自身の拡散速度が遅くなることを利用することにより、その発光時間の変化等を検出することにより、該標的の存在の有無等を容易に検出することができる。
【００３９】
このため、本発明の標的捕捉体は、各種標的を検出、分析、診断等する分野において好適に使用することができ、以下の本発明の標的検出装置に特に好適に使用することができる。また、本発明の標的捕捉体は、いわゆるプロテインチップに応用可能である。前記プロテインチップによれば、例えば糖尿病において肝細胞がインシュリンの受容状態に応じて細胞内グリコーゲン代謝を切り換える場合において、インシュリン受容体からグリコーゲン分解酵素に至る一連のタンパク質相互作用ネットワークの一部が低下乃至昂進していることが捉えられ、リン酸化や糖鎖付加などのいわゆる翻訳後修飾も含めて、タンパク質のポピュレーションが捉えられる。その結果、従来のように症状として現れた現象を大括りにして例えば糖尿病と捉えるのではなく、相互作用ネットワークに係わるある特定のタンパク質の機能低下が糖代謝不全を起こしていることなどが把握できるようになり、機能不全の原因に対応した適切な診断乃至治療が可能になる。
【００４０】
（標的検出装置）
本発明の標的検出装置は、標的捕捉体と、標的捕捉体放出手段と、光照射手段と、光検出手段とを有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段を有してなる。
【００４１】
−標的捕捉体−
前記標的捕捉体としては、導電性部材と相互作用可能な領域を少なくとも一部に含みかつ標的に捕捉可能であり、前記導電性部材と相互作用していない時に光の照射を受けると発光可能なものであれば特に制限はないが、上述した本発明の標的捕捉体が好適に挙げられる。該標的捕捉体の詳細は、上述した通りである。
前記標的捕捉体は、前記導電性部材（例えば、金属電極など）に相互作用させた状態で保持させておき、前記標的捕捉体放出手段により該相互作用を解き、前記導電性部材から前記標的捕捉体を放出させて使用される。
【００４２】
前記標的捕捉体の使用数としては、特に制限はなく、前記標的の数や大きさ、前記発光部の発光強度・発光安定性等に応じて適宜選択することができる。測定ノイズを抑制する観点からは、前記標的捕捉体の使用数をある程度多くするのが好ましい。
【００４３】
−標的捕捉体放出手段−
前記標的捕捉体放出手段としては、前記導電性部材と相互作用している前記標的捕捉体をその相互作用を解いて該導電性部材から放出させることができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、放出手段、切断手段、などが挙げられる。
【００４４】
前記放出手段は、前記標的捕捉体の前記導電性部材との相互作用を解いて該標的捕捉体を該導電性部材から放出させる手段であり、例えば、該標的捕捉体と該導電性部材との相互作用が電気的結合である場合には、該導電性部材を一方の電極とし、該導電性基板の参照電極を設けた一対の電極及び該一対の電極間に電圧を印加可能な電源、あるいは、該一対の電極に更に該電極間の電位を制御するための基準電極を設けた一組の電極及び該一組の電極に電圧等を印加可能な電源、などが好適に挙げられる。
【００４５】
標的捕捉体放出手段が該放出手段である場合、前記導電性部材に電場を印加し、印加された該電場とは逆の電場により、電気的に該導電性部材と相互作用していた該標的捕捉体を電気的な反発力により放出させることができる。具体的には、前記標的捕捉体における前記相互作用部が前記ポリヌクレオチドである場合には、該ポリヌクレオチドは負電荷に帯電した負イオンポリマーであるので、前記導電性部材（例えば、金属電極など）に正電場を印加しておくと、該導電性部材と電気的な吸引力（相互作用）で該標的捕捉体は該導電性部材に保持可能となる。一方、該導電性部材に負電場を印加すると、該導電性部材と該標的捕捉体との間の電気的な反発力により該標的捕捉体が該導電性部材から放出される。したがって、前記導電性部材に印加する電場を適宜変化させるだけで，前記標的捕捉体を前記導電性部材から自在に放出させることができる。
【００４６】
前記切断手段は、前記標的捕捉体を切断し該標的捕捉体を該導電性部材から放出させる手段であり、例えば、前記標的捕捉体に刺激を付与することにより該標的捕捉体の一部を切断し、導電性部材と相互作用していた該標的捕捉体を放出させる手段などが挙げられる。
前記刺激としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、光、電気、薬剤、酵素などが好適に挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記切断手段を使用する場合には、前記切断手段が付与する前記刺激に対応し、該刺激により切断可能な部位を前記標的捕捉体が有していることが必要である。
【００４７】
前記標的捕捉体における前記相互作用部が前記ポリヌクレオチドである場合には、前記刺激として前記酵素（例えば制限酵素）を好適に使用することができ、該酵素が付与された前記ポリヌクレオチドは特定部位（例えば制限酵素部位）で切断される。
【００４８】
−光照射手段−
前記光照射手段としては、前記導電性部材に向けて光を照射することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、紫外線ランプ、半導体レーザーなどが好適に挙げられる。
前記光照射手段の光の照射方向としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記標的捕捉体が保持された前記導電性部材の表面方向であって、かつ該導電性部材からの反射光の進行方向が前記光検出手段方向であるのが好ましい。
前記光照射手段が照射する光の波長としては、前記標的捕捉体における前記発光部が吸収可能であり、かつ吸収後に発光可能な波長であれば特に制限はなく、該発光部の吸収ピーク波長との関係において適宜選択することができる。
【００４９】
−光検出手段−
前記光検出手段としては、前記光照射手段から照射された光を受けて前記標的捕捉体が発光する光を検出することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記光検出手段は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの光検出手段の中でも、前記導電性部材により反射される光を受光すると共に、導電性部材から放出され、検出領域内から検出領域外に向かって拡散し、移動する標的捕捉体が発光する光を検出することができるものが好ましい。この場合、受光可能な領域が一定であるので、該領域中を拡散移動する前記標的捕捉体が発光する光を検出することができ、該標的捕捉体の拡散速度を予め測定しておけば、該標的捕捉体に前記標的が捕捉されたか否かを検出することができる点で好ましい。
前記光検出手段の具体例としては、受光センサー、ＣＣＤカメラ、フォトマル、フォトダイオードなどが好適に挙げられる。
【００５０】
本発明においては、前記標的の存在を効率的かつ容易に検出する観点からは、前記光検出手段が、前記標的捕捉体が発光する光の単位時間当りの光子数を算出可能である、前記標的捕捉体が発光する蛍光強度を検出可能である、あるいは、前記標的捕捉体が発光する光が消光するまで（測定不能となるまで）の時間を測定可能である、のが好ましく、更には、導電性部材から放出され、検出領域内から検出領域外に向かって拡散し、移動する標的捕捉体であって標的と捕捉したものが発光する光の単位時間当りの光子数を算出し、導電性部材から放出され、検出領域内から検出領域外に向かって拡散し、移動する標的捕捉体であって標的と捕捉していないものが発光する光の単位時間当りの光子数と比較することにより、該標的捕捉体に標的が捕捉したか否かを検出可能であるのがより好ましい。
この場合、前記標的捕捉体に前記標的が捕捉されている場合と捕捉されている場合とにおける前記光子数を予め測定しておき、検量線を作成しておくことにより、該標的の存在の検出・診断等乃至定量を行うことができる点で有利である。
【００５１】
ここで、本発明の標的検出装置の作用について、図面を参照しながら説明する。図６は、本発明の標的検出装置の一実施例を説明するための概略説明図である。この標的検出装置は、前記導電性部材としての金属電極１上に保持した標的捕捉体（図１及び図２に示すものと同様）と、前記光照射手段としての紫外線ランプ２と、前記光検出手段としての受光センサー３とを少なくとも備えてなる。なお、金属電極１における上方に参照電極（図示せず）が設けられており、金属電極１と該参照電極とは、電場を印加可能な電源（図示せず）に接続されており、液中に浸漬された状態で配置されている。なお、該液には、試料液が混合されている。金属電極１と前記参照電極、及びこれらに電場を印加する電源が、前記標的捕捉体放出手段である。
【００５２】
紫外線ランプ２は、金属電極１による反射光が受光センサー３の方向に進行するようにして配置され、金属電極１の表面に紫外光２ａの照射を行う（図６及び７参照）。受光センサー３は、前記反射光を受光すると共に、前記標的捕捉体における発光部（図１及び２における発光部１１）が発光する光を受光する（図６及び７参照）。
前記標的捕捉体放出手段としての前記電源を作動させておき、金属電極１に負又は正の電場を印加しておくと、図３に示すように、前記標的捕捉体における相互作用部１０と金属電極１とが電気的な相互作用により、該標的捕捉体が金属電極１に結合している。この時、該標的捕捉体は、金属電極１に電気的に結合しているので、前記光照射手段から照射された光を受けても発光しない。したがって、図６に示すように、受光センサー３も前記標的捕捉体が発光する光を検出しない。
【００５３】
一方、前記電源を作動させ、金属電極１に今まで印加していた電場と逆の電場を印加すると、図４に示すように、金属電極１と前記標的捕捉体における相互作用部１０とのクーロン反発力により、金属電極から該標的捕捉体が放出される。この時、図７に示すように、該標的捕捉体は、紫外線ランプ２から照射された紫外線２ａを受光し、紫外線２ａの光エネルギーを吸収してその発光部１１が発光する。したがって、受光センサー３は、金属電極１が反射する反射光を検出する以外に、前記標的捕捉体における発光部１１が発光する光をも検出する。
【００５４】
このとき、前記標的捕捉体における前記標的捕捉部に前記標的が捕捉されていると、該標的捕捉体の分子拡散速度が遅くなるため、該標的捕捉体に前記標的が捕捉されていない場合に比べて、受光センサー３により検出される、前記標的捕捉体からの発光量（単位時間当りの光子数）が多くなる。この発光量の変化の有無により、前記標的の存在の有無が受光センサー３により検出される。
【００５５】
以上説明した本発明の標的検出装置によると、蛍光等の標識を施すことなくタンパク質等の各種標的を効率的に検出することができる。本発明の標的検出装置は、各種タンパク質等の検出が可能であることにより、各種の病気、例えば、糖尿病、高血圧症、高脂血症、その他の多因子性疾患全般などの診断に好適に適用可能である。
【００５６】
【実施例】
以下、実施例を示し本発明について更に具体的に説明するが、本発明は、下記実施例に何ら制限されるものではない。
【００５７】
まず、３’末端に（ＣＨ２）３ＳＳ（ＣＨ２）３ＯＨを導入し、５’末端に前記構造式１で表される蛍光色素及びビオチンを導入した一本鎖ポリヌクレオチド（ここでは１２塩基対）を合成した。これを前記標的捕捉体とした。なお、前記標的捕捉体における前記蛍光色素が前記発光部であり、前記ビオチンが前記標的捕捉部であり、前記ポリヌクレオチドが前記相互作用部である。
【００５８】
前記標的捕捉体を、ポリッシュした直径７ｍｍの円形状の金属電極１（この実施例では金電極）と室温で２４時間反応させた。そして、金属電極１とこれに対向配置させた参照電極とを電解液中に配置させ、二つの電極間に直流電場を印加し、金属電極１（金電極）に正電場を印加した。すると、金属電極１（金電極）に該標的捕捉体における前記相互作用部である一本鎖ヌクレオチドが電気的に相互作用（結合）した（図５参照）。この時、金属電極１（金電極）に電気的に結合した前記標的捕捉体の数は、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１９９９，１２１，１０８０３−１０８２１の文献の記載を参考に算出したところ、１．８×１０１０個であった。この状態で、紫外線ランプ２により金属電極１上に紫外線２ａを前記標的捕捉体に照射したところ、該標的捕捉体における蛍光色素は、蛍光を発しなかった。
【００５９】
そこで、次に、前記二つの電極間に直流電場を印加し、金属電極１（金電極）に負電場（パルスなどのモジュレーションをかけたもの）を印加した。すると、図６に示すように、クーロン反発力により金属電極１（金電極）から前記標的捕捉体（金属電極１とｓｓを介して強固に結合していないもの）が乖離し、放出された（図５参照）。そして、この時、金属電極１から放出された前記標的捕捉体は、紫外線ランプ２から照射される紫外線２ａを受けるとその発光部である前記蛍光色素が励起されて蛍光を発した。この蛍光色素による発光は、受光センサー３により検出された。
【００６０】
このとき、前記電解液中に、前記標的捕捉体におけるビオチンと結合可能なタンパク質であるアビジンが存在しない場合には、図７に示すように、該標的捕捉体の前記電界液中での拡散速度が速いため、該標的捕捉体における蛍光色素による蛍光についての単位時間当たりの光子数の減少割合（傾向強度の変動）が大きかった。
一方、前記電解液中に、前記標的捕捉体におけるビオチンと結合可能なタンパク質であるアビジンが存在する場合には、図８に示すように、該標的捕捉体が大きな分子であるアビジンと結合し、前記電界液中での拡散速度が遅くなるため、該標的捕捉体における蛍光色素による蛍光についての単位時間当たりの光子数の減少割合（蛍光強度の変動）が小さくなった。
【００６１】
なお、前記アビジンが前記電解液中に存在する場合と存在しない場合とにおける、該標的捕捉体における蛍光色素による蛍光についての単位時間当たりの光子数の減少割合を一図に示すと、図９に示す通りである。図９からも明らかなように、前記アビジンが前記電解液中に存在する場合には存在しない場合に比し、個々のピークに対する減衰率が小さくなった。
【００６２】
ここで、本発明の好ましい態様を付記すると、以下の通りである。
（付記１）　導電性部材と相互作用可能な領域を少なくとも一部に含む相互作用部と、標的を捕捉可能な標的捕捉部と、該相互作用部における前記領域が前記導電性部材と相互作用していない時に光の照射を受けると発光可能な発光部とを有してなることを特徴とする標的捕捉体。
（付記２）　相互作用部が線状である付記１に記載の標的捕捉体。
（付記３）　相互作用部がイオン性ポリマーである付記１又は２に記載の標的捕捉体。
（付記４）　イオン性ポリマーが正イオンポリマー及び負イオンポリマーから選択される付記３に記載の標的捕捉体。
（付記５）　イオン性ポリマーがポリヌクレオチドである付記３又は４に記載の標的捕捉体。
（付記６）　ポリヌクレオチドが、ＤＮＡ及びＲＮＡから選択される付記５に記載の標的捕捉体。
（付記７）　ポリヌクレオチドが少なくとも６塩基を有してなる付記５又は６に記載の標的捕捉体。
（付記８）　標的捕捉部が、抗体、抗原、酵素及び補酵素から選択される付記１から７のいずれかに記載の標的捕捉体。
（付記９）　発光部が蛍光色素である付記１から８のいずれかに記載の標的捕捉体。
（付記１０）　標的が有機分子である付記１から９のいずれかに記載の標的捕捉体。
（付記１１）　有機分子が、蛋白、リポ蛋白、糖蛋白、ポリペプチド、脂質、多糖類、リポ多糖類、核酸及び薬物から選択される付記１０に記載の標的捕捉体。
（付記１２）　導電性部材との相互作用が電気的な相互作用である付記１から１１のいずれかに記載の標的捕捉体。
（付記１３）　導電性部材と相互作用可能な領域を少なくとも一部に含みかつ標的に結合可能であり、前記導電性部材と相互作用していない時に光の照射を受けると発光可能な標的捕捉体と、前記導電性部材と相互作用している該標的捕捉体をその相互作用を解いて該導電性部材から放出させる標的捕捉体放出手段と、前記導電性部材に向けて光を照射する光照射手段と、前記光照射手段から照射された光を受けて前記標的捕捉体が発光する光を検出する光検出手段とを有することを特徴とする標的検出装置。
（付記１４）　標的捕捉体が、相互作用部と標的捕捉部と発光部とを有してなり、該相互作用部が、導電性部材と相互作用可能な領域を少なくとも一部に含み、該標的捕捉部が、標的と結合可能であり、該発光部が、前記標的捕捉部における前記領域が前記導電性部材と相互作用していない時に光が入射されると発光可能である付記１３に記載の標的検出装置。
（付記１５）　相互作用部が線状である付記１４に記載の標的検出装置。
（付記１６）　相互作用部がイオン性ポリマーである付記１４又は１５に記載の標的検出装置。
（付記１７）　イオン性ポリマーが正イオンポリマー及び負イオンポリマーから選択される付記１６に記載の標的検出装置。
（付記１８）　イオン性ポリマーがポリヌクレオチドである付記１６又は１７に記載の標的検出装置。
（付記１９）　ポリヌクレオチドが、ＤＮＡ及びＲＮＡから選択される付記１８に記載の標的検出装置。
（付記２０）　ポリヌクレオチドが少なくとも６塩基有してなる付記１８又は１９に記載の標的検出装置。
（付記２１）　標的捕捉部が、抗体、抗原、酵素及び補酵素から選択される付記１４から２０のいずれかに記載の標的検出装置。
（付記２２）　発光部が蛍光色素である付記１４から２１のいずれかに記載の標的検出装置。
（付記２３）　標的が有機分子である付記１３から２２のいずれかに記載の標的検出装置。
（付記２４）　有機分子が、蛋白、リポ蛋白、糖蛋白、ポリペプチド、脂質、多糖類、リポ多糖類、核酸及び薬物から選択される付記２３に記載の標的検出装置。
（付記２５）　導電性部材との相互作用が電気的な相互作用である付記１３から２４のいずれかに記載の標的検出装置。
（付記２６）　導電性部材が電極であり、該導電性部材と対向して配置された参照電極を有する付記１３から２５のいずれかに記載の標的検出装置。
（付記２７）　基準電極を更に有する付記２６に記載の標的検出装置。
（付記２８）　標的捕捉体放出手段が、導電性部材に電場が印加され、該導電性部材と電気的に相互作用している標的捕捉体を、該導電性部材に印加されていた電場とは逆の電場を該導電性部材に印加することにより、電気的な反発力によって該導電性部材から放出させる付記１３から２７のいずれかに記載の標的検出装置。
（付記２９）　標的捕捉体放出手段が、標的捕捉体に刺激を付与することにより該標的捕捉体の一部を切断し、導電性部材と相互作用していた該標的捕捉体を該導電性部材から放出させる付記１３から２７のいずれかに記載の標的検出装置。
（付記３０）　刺激が、光、電気、薬剤及び酵素から選択される付記２９に記載の標的検出装置。
（付記３１）　光照射手段が紫外線ランプである付記１３から３０のいずれかに記載の標的検出装置。
（付記３２）　光検出手段が、前記導電性部材により反射される光を受光すると共に、光源からの光を検出する付記１３から３１のいずれかに記載の標的検出装置。
（付記３３）　光検出手段が、標的捕捉体が発光する光の単位時間当りの光子数を算出する付記１３から３２のいずれかに記載の標的検出装置。
（付記３４）　光検出手段が、導電性部材から放出され、検出領域内から検出領域外に向かって拡散し、移動する標的捕捉体であって標的と結合したものが発光する光の単位時間当りの光子数を算出し、導電性部材から放出され、検出領域内から検出領域外に向かって拡散し、移動する標的捕捉体であって標的と結合していないものが発光する光の単位時間当りの光子数と比較することにより、該標的捕捉体に標的が結合したか否かを検出する付記１３から３３のいずれかに記載の標的検出装置。
（付記３５）　導電性部材が電極基板である付記１３から３４のいずれかに記載の標的検出装置。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によると、従来における問題を解決することができ、蛍光等の標識を施すことなくタンパク質等の各種標的を効率的に検出可能な標的検出装置及びそれに好適に使用可能な標的捕捉体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の標的捕捉体の一例を示す概略説明図である。
【図２】図２は、図１に示す標的捕捉体における発光部が発光した状態の一例を示す概略説明図である。
【図３】図３は、標的捕捉体が導電性基板に固定された状態の一例を示す概略説明図である。
【図４】図４は、標的捕捉体放出手段により標的捕捉体の放出例を示す概略説明図である。
【図５】図５は、放出不能に導電性基板に固定された標的捕捉体の一例を示す概略説明図である。
【図６】図６は、本発明の標的検出装置を用いて標的の存在を検出した状態の一例を示す概略説明図である。
【図７】図７は、本発明の標的検出装置を用いて標的であるタンパク質が存在しない場合の光検出手段の検出結果の一例を示すグラフである。
【図８】図８は、本発明の標的検出装置を用いて標的であるタンパク質が存在する場合の光検出手段の検出結果の一例を示すグラフである。
【図９】図９は、本発明の標的検出装置を用いて標的であるアビジンの有無による光検出手段の検出結果の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１　　　金属基板（金基板）
２　　　紫外線ランプ
２ａ　　紫外線
３　　　受光センサー
３ａ　　反射光
１０　　　相互作用部
１１　　　発光部
１１ａ　　発光した発光部
【図１】
2004132848.tif 000004
【図２】
2004132848.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004132848.tif 000009
【図７】
2004132848.tif 000010
【図８】
2004132848.tif 000011
【図９】
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