(57)【要約】【課題】磁気的手法を利用する標的物質の検出において、検知時の磁性標識と磁場検知用素子との距離をより短くすることができる高感度な標的物質検出材料、検出素子及び検出キットを提供する。【解決手段】標的物質を捕捉するペプチド分子としてイムノグロブリンGより分子量が小さいペプチド分子と、磁性体を含む粒子とを有する標的物質検出材料。また標的物質を表面近傍に保持するために同様のペプチド分子を有する標的物質検出素子。さらに、検出素子および検出材料を含み、これらの少なくとも一方がイムノグロブリンGより分子量が小さい捕捉用ペプチド分子を有する検出キット。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性標識と磁場を検知する素子とを組み合わせて、検体中の標的物質の有無あるいは濃度を検出する標的物質検出に用いる前記素子であって、
磁場を検知する部位と、前記標的物質と特異的に結合するペプチド分子と、該ペプチド分子を固定する部位とを有し、
前記ペプチド分子が、イムノグロブリンＧ分子より分子量が小さい事を特徴とする、標的物質検出用素子。
【請求項２】
前記磁場を検知する部位が、磁気抵抗効果素子、ホール効果素子、磁気インピーダンス素子および超電導量子干渉計素子のいずれかを含む事を特徴とする、請求項１に記載の標的物質検出用素子。
【請求項３】
磁性標識と磁場を検知する素子とを組み合わせて、検体中の標的物質の有無あるいは濃度を検出する標的物質検出に用いる前記磁性標識としての材料であって、
磁性体を含む粒子と、前記標的物質と特異的に結合するペプチド分子とを有し、該ペプチド分子が前記粒子の表面に固定されており、
前記ペプチド分子が、イムノグロブリンＧ分子より分子量が小さい事を特徴とする、標的物質検出用材料。
【請求項４】
磁気抵抗効果素子、ホール効果素子、磁気インピーダンス素子および超電導量子干渉計素子のいずれかを含む前記磁場を検知する素子と組み合わせて用いる事を特徴とする、請求項３に記載の標的物質検用標識材料。
【請求項５】
磁性標識と磁場を検知する素子とを組み合わせて、検体中の標的物質の有無あるいは濃度を検出する標的物質検出に用いるキットであって、
磁場を検知する部位と、前記標的物質と特異的に結合する第一のペプチド分子と、該第一のペプチド分子を固定する部位とを有する素子と、
磁性体を含む粒子と、前記標的物質と特異的に結合する第二のペプチド分子とを有し、該第二のペプチド分子が前記粒子に固定されている標識材料と、を含み、
前記第一のペプチド分子と前記第二のペプチド分子は、それぞれ前記標的物質の異なる領域に特異的に結合し、
前記第一のペプチド分子と前記第二のぺプチド分子の少なくとも一方は、イムノグロブリンＧ分子より分子量が小さい事を特徴とする、標的物質検出用キット。
【請求項６】
前記磁場を検知する部位が、磁気抵抗効果素子、ホール効果素子、および超電導量子干渉計素子のいずれかを含む事を特徴とする、請求項５に記載の標的物質検出用キット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検体中の標的物質を、磁気的な手法に基づいて検出する検出素子、検出材料、及び検出キットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バイオセンサは生体や生体分子の持つ、優れた分子認識能を活用した計測デバイスである。生体内には、互いに親和性のある物質の組合せとして例えば酵素-基質、抗原-抗体、DNA-DNA等がある。バイオセンサはこれらの組合せの一方を基材に固定もしくは担持し、用いることによって、もう一方の物質を選択的に計測できるという原理を利用している。近年では、バイオセンサは医療分野のみならず、環境や食料品等への幅広い応用が期待され、その使用領域を広げるためにも、あらゆる場所に設置あるいは持ち運び可能な小型、軽量、高感度なバイオセンサが望まれている。
【０００３】
そして、現在、高感度センシング方式のひとつとして、磁気センサーを用い、表面近傍に位置する磁性標識の有無あるいは数量を検知する事により検体中の標的物質の有無あるいは濃度を検出する標的物質検出素子の研究が盛んに進められている。このような標的物質検出素子を用いた検出では、まずセンサー素子の表面に、標的物質の特定の領域（抗原抗体反応の場合はエピトープと呼ばれる）と特異的に結合することができる第一の標的物質捕捉分子（抗原抗体反応の場合は一次抗体と呼ばれる）を固定する。このセンサー素子を標的物質を含む検体と接触せしめることで、第一の標的物質捕捉分子に標的物質を結合させる。次に第一の標的物質捕捉分子が捕捉した同一の標的物質と異なる領域で特異的に結合することができる第二の標的物質捕捉分子（抗原抗体反応の場合は二次抗体と呼ばれる）により磁気ビーズのような磁性標識を修飾する。この磁性標識を、上述の標的物質が固定された標的物質検出素子と接触させる。これにより、第二の標的物質捕捉分子を介して磁性標識をセンサー素子表面に固定する。その結果、センサー素子表面に固定された磁性標識の数量を何らかの磁気的手法で測定する事で、目的とする標的物質の数量あるいは濃度を計算することが可能となる。
【０００４】
また、異なる方法として、予め標的物質を含む検体中に、磁性標識した第二の標的物質捕捉分子を加えて標的物質と第二の標的物質捕捉分子を接触せしめ、「標的物質−第二の標的物質捕捉分子」複合体を形成させる。その複合体をセンサー素子上に固定された第一の標的物質捕捉分子と接触させる事によって結果的に磁性標識をセンサー素子表面に固定する方法をとる事ができる。
【０００５】
このような磁気検出の手法を用いた標的物質検出素子として、以下の手法が提案されている。即ち、特開2001-033455号公報には、標識としての磁性体を抗原抗体反応により検体に結合させ、該標識を磁化した上で、磁気センサーとしてのＳＱＵＩＤ（超電導量子干渉計）により該標識を検出する免疫検査方法が開示されている。
【０００６】
国際公開第０３/０６７２５８号パンフレットには、結合した磁性分子により形成される磁場を検知するための検知素子が半導体ホール素子を含んでおり、特定された磁性分子の量に基づいて測定対象物の分析を行うことを特徴とするバイオセンサが開示されている。
【０００７】
また、米国特許5981297号明細書には、センサー素子上の第一の捕捉分子と標的分子を介した第二の捕捉分子に標識された磁性微粒子の磁気信号を、磁気抵抗効果素子を用いて検出する方法が開示されている。  さらに、特表２００３−５２６１０４号公報には、磁気インピーダンス法を用いた磁性粒子を用いた生物学的および／または化学的混合物の分析の方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−０３３４５５号公報
【特許文献２】国際公開第０３/０６７２５８号パンフレット
【特許文献３】米国特許５９８１２９７号明細書
【特許文献４】特表２００３−５２６１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これらの従来手法は、実際の標的物質の有無あるいは濃度を磁気標識により高感度に検出できる方法として非常に有用である。従来手法を例えばイムノアッセイ（抗原抗体検査）に用いた場合のセンサー素子近傍の概略を、図１を用いて説明する。図１において、センサー素子１上に施された機能性膜２表面に固定された第一の標的物質捕捉分子３、および磁性標識６に固定された第二の標的物質捕捉分子５としてイムノグロブリン（免疫グロブリン）Ｇ（以降ＩｇＧと記載する場合もある）を用いている。この場合、センサー素子表面と磁性標識６との間の距離が、最低でも「ＩｇＧ−標的物質４−ＩｇＧ」の分だけ離れる事となる。実際の磁気信号である、磁性標識６から生じる浮遊磁界Ｈｒは、磁性粒子が大きさＭで磁化されているとき、下方向成分Ｈｚおよびセンサー素子膜面内方向成分Ｈｘに分けると、一般に知られているように式１で表される。単位はエルステッド（Oe）である(図２参照)。
【数１】
2007278748.tif 000002
【０００９】
ここでμは透磁率、rは磁性粒子の中心からの距離、θは磁性膜の膜面垂直方向からの傾きである。即ち、磁性標識６とセンサー素子１との位置関係が図２に示すような構成の場合、これらの間の距離を短縮する事が信号強度の向上、ひいては標的物質検出素子の感度向上にとって非常に重要な課題である。
【００１０】
本発明の目的は、標的物質に結合した磁性標識を磁気センサーにより検知することで、標的物質の有無、あるいは数量を検出する標的物質検出において、検知時の磁性標識とセンサー素子との距離を従来より短縮することができる素子および標識材料を提供することにある。本発明の更なる目的は、かかる素子と標的材料を含んだキットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者等は鋭意検討した結果、上記課題を解決することで現状開発されている磁気センサーの検出感度を向上させることができる素子および材料、さらにこれらを含んだキットを見出すに至った。
【００１２】
即ち本発明の素子は、磁性標識と磁場を検知する素子とを組み合わせて、検体中の標的物質の有無あるいは濃度を検出する標的物質検出に用いる前記素子であって、
磁場を検知する部位と、前記標的物質を特異的に捕捉するペプチド分子と、該ペプチド分子を固定する部位とを有し、
前記ペプチド分子が、イムノグロブリンＧ分子より分子量が小さい事を特徴とする、標的物質検出用素子である。
【００１３】
また本発明の標識材料は、磁性標識と磁場を検知する素子とを組み合わせて、検体中の標的物質の有無あるいは濃度を検出する標的物質検出に用いる前記磁性標識としての材料であって、
磁性体を含む粒子と、前記標的物質を特異的に捕捉するペプチド分子とを有し、該ペプチド分子が前記粒子の表面に固定されており、
前記ペプチド分子が、イムノグロブリンＧ分子より分子量が小さい事を特徴とする、標的物質検出用材料である。
【００１４】
さらに本発明のキットは、磁性標識と、該磁性標識の磁場を検知する素子とを組み合わせて、検体中の標的物質の有無あるいは濃度を検出する標的物質検出に用いるキットであって、
磁場を検知する部位と、前記標的物質を特異的に捕捉する第一のペプチド分子と、該第一のペプチド分子を固定する部位とを有する素子と、
磁性体を含む粒子と、前記標的物質を特異的に捕捉する第二のペプチド分子とを有し、該第二のペプチド分子が前記粒子に固定されている標識材料と、を含み、
前記第一のペプチド分子と前記第二のペプチド分子は、それぞれ前記標的物質の異なる領域を特異的に認識して結合し、
前記第一のペプチド分子および前記第二のぺプチド分子の少なくとも一方が、イムノグロブリンＧ分子より分子量が小さい事を特徴とする、標的物質検出用キットである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、磁性標識と、磁場を検知する素子とを組み合わせて、検体中の標的物質の有無あるいは濃度を検出する標的物質検出に用いる高感度な標的物質検出素子、検出材料、及び検出キットを提供することが可能と成る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明にかかる標的物質検出用素子、標的物質検出用標識材料および標的物質検出用キットは、
磁性標識と、磁場を検知する素子とを組み合わせて、検体中の標的物質の有無あるいは濃度を検出する標的物質検出に用いられる。
【００１７】
本発明にかかる標的物質検出用素子は、磁場を検知する部位（以下、磁場検知部位とも記載する）と、標的物質と特異的に結合するペプチド分子と、このペプチド分子を固定する部位（以下、ペプチド固定部位とも記載する）とを少なくとも有している。本発明は、このペプチド分子がイムノグロブリンＧ分子より分子量が小さい事を特徴としている。この検出用素子の構成として、磁場検知部位の表面にペプチド分子を固定する場合は、磁場検知部位をペプチド固定部位とすることもできる。この検出用素子は、更に一または複数の基板を有していてもよく、基板上に磁場検知部位が配置されてもよいし、基板をペプチド固定部位としてもよい。磁場検知部位とペプチド分子は、同一基板上にあっても、異なる基板にあってもよい。また、本発明の標的物質検出用素子は、磁場検知部と独立して、ペプチド分子が固定された基板を有する構成であってもよく、検出時にペプチド分子が固定された基板と磁場検知部とを非接触に離して配置する検出装置に使用することができる。また、この素子は更に、ペプチド分子固定部位の表面に、ペプチド分子を固定させるために機能する膜（以下、機能性膜とも記載する）を有している構成であってもよい。
【００１８】
本発明にかかる標的物質検出用標識材料は、磁性体を含む粒子と、標的物質と特異的に結合するペプチド分子とを有し、このペプチド分子がこの磁性体を含む粒子の表面に固定されており、このペプチド分子がイムノグロブリンＧ分子より分子量が小さい事を特徴とする。また、この磁性体を含む粒子は、その表面にペプチド分子を固定させるために機能する膜（以下、機能性膜とも記載する）を有している構成であってもよい。
【００１９】
また本発明にかかる標的物質検出用キットは、磁場を検知する部位と、標的物質と特異的に結合する第一のペプチド分子と、この第一のペプチド分子を固定する部位とを有する素子と、
磁性体を含む粒子と、標的物質と特異的に結合する第二のペプチド分子とを有し、この第二のペプチド分子がこの磁性体を含む粒子に固定されている材料と、を含み、
第一のペプチド分子と第二のペプチド分子は、それぞれ標的物質の互いに異なる領域に特異的に結合し、この第一のペプチド分子とこの第二のぺプチド分子の少なくとも一方は、イムノグロブリンＧ分子より分子量が小さい事を特徴とする。
【００２０】
本発明における機能性膜とは、前記標的分子と特異的に結合するペプチド分子を固定するための膜であり、その機能は、以下の２点である。即ち、（ア）前記ペプチド分子を効率的に固定するための表面の提供と、（イ）前記標的分子以外の分子が非特異的に吸着しないような（特に磁性標識を有する第二のペプチド分子が直接素子上に吸着しないような）表面の提供である。前者（ア）の達成のためには、ペプチドを固定するための官能基（通常カルボキシル基、エポキシ基、アルデヒド基）を表面に有するような処置を施すか、本発明の一方法で記載されている金親和性Diabodyであれば、金を表面に有する必要がある。また、ペプチドを物理吸着により固定する場合であればある程度洗浄が施してあれば、特別な表面処理は必要ない場合もある。また、後者（イ）の達成のためには、通常ブロッキング剤として用いるカゼインやPEG（ポリエチレングリコール）、PC（ホスホチジルコリン）のような化合物で表面をコートすることが必要な場合もある。
【００２１】
図１で示した従来手法では、磁性標識６はセンサー素子１上に機能性膜２を介して固定された第一の標的物質捕捉分子３と、標的物質４と、磁性標識で修飾されている第二の標的物質捕捉分子５の距離だけセンサー素子１上から離れる事となる。
【００２２】
本発明の要点は、従来法で捕捉分子として用いられているイムノグロブリンG分子の代りに、第一の標的物質捕捉分子、第二の標的物質捕捉分子の少なくとも一方として、イムノグロブリンG分子より分子量が小さいペプチド分子を用いる点にある。
【００２３】
非特許文献Chin. J. Traumatol. 8(5):277-82, 2005によれば、ＡＦＭ観察によるIgGの大きさは 13.64 x 6.28  x 2.61nmであると報告されている。更に、非特許文献Ultramicroscopy. 105(1-4), 103-10, 2005には、IgGの断片であるFab分子に相当する分子量５０，０００のフラグメントのＡＦＭ観察により、平均の最大径7.56nmであることが報告されている。よって、標的物質捕捉分子であるペプチド分子の分子量がイムノグロブリンG分子より小さければ、実際にペプチド分子が短くなることが証明されている。
【００２４】
以下に、本発明の好ましい実施の形態について、詳細に説明する。
【００２５】
まず、本発明に係るペプチド分子について説明する。ペプチド分子は、2個以上のα―アミノ酸がアミド結合（すなわちペプチド結合）を形成してできる化合物であり、ポリペプチド及びタンパク質などが含まれる。本発明に係るペプチド分子は、標的物質のある領域を特異的に認識し、結合することができ、且つイムノグロブリンG分子より分子量が小さいペプチド分子である。ここで、イムノグロブリンG分子は、イムノグロブリンの５つのクラスの中で最も分子量の小さい分子であり、H鎖（分子量５万から７万）２本、L鎖（分子量２．３万）２本のセットで構成されるため、その分子量は約１５０，０００で、１４０，０００から１７０，０００の分子量範囲に入る分子である。
【００２６】
本発明に係るペプチド分子として、例えば、抗体、受容体タンパク、酵素、又はこれらのペプチド分子の標的物質と結合する部位を含む分子であって、且つイムノグロブリンG分子より分子量が小さいペプチド分子が挙げられる。
【００２７】
抗体の標的物質と結合する部位を含む分子の例としては、前記イムノグロブリンG分子の一部を含んでいる分子が挙げられる。より具体的には、イムノグロブリンG分子のＦ（ａｂ’）２、Ｆａｂ’分子またはＦａｂ分子、並びにそれらの一部を含む分子が挙げられる。また、イムノグロブリンG分子の可変領域（Ｆｖ）、あるいはその一部を含む分子もそのようなペプチド分子として挙げられる。さらには、イムノグロブリンG分子の重鎖可変領域（ＶＨ）あるいはその一部を含む分子、並びにイムノグロブリンG分子の軽鎖可変領域（ＶＬ）あるいはその一部を含む分子もそのようなペプチド分子として挙げられる。
【００２８】
イムノグロブリンG分子の可変領域（Ｆｖ）は、重鎖可変領域（ＶＨ）および軽鎖可変領域（ＶＬ）からなるため、イムノグロブリンG分子の可変領域の一部とは、重鎖可変領域（ＶＨ）あるいは軽鎖可変領域（ＶＬ）であってもよい。
【００２９】
更に、生体外分子進化的手法であるファージディスプレイ法等の手法を用いて、アミノ酸数５−３０程度のペプチド鎖をライブラリーとし、前記標的分子に対し特異的親和性を有するペプチド分子を選択し、本発明の方法に用いることが可能である。
【００３０】
図３に、第一の捕捉分子となるペプチド分子、及び第二の捕捉分子となるペプチド分子として、イムノグロブリンG分子の可変領域（Ｆｖ）分子を用いた場合の概略図を示す。図中７が第一の標的物質捕捉分子となるイムノグロブリンG分子の可変領域（Ｆｖ）分子、図中８が第二の標的物質捕捉分子となるイムノグロブリンG分子の可変領域（Ｆｖ）分子を示している。
【００３１】
イムノグロブリンG分子の可変領域（Ｆｖ）分子は、イムノグロブリンG分子の標的物質の特異的親和性または結合性を司るユニットであり、原理的にはイムノグロブリンG分子と同等の特異的親和性あるいは結合性を有している。一方、イムノグロブリンG分子の可変領域（Ｆｖ）分子の分子量はイムノグロブリンG分子の約１／６、分子の大きさはイムノグロブリンG分子が約１５ｎｍであるのに対しイムノグロブリンG分子の可変領域（Ｆｖ）分子はその１／５以下の２ｍから３ｎｍの範囲にある。従って、センサー素子表面と磁性標識との間の距離は最大２５ｎｍ程度短縮され、その分だけ磁性標識から得られる信号は大きくなる事となる。
【００３２】
これらの分子の組合せは、標的物質に対する捕捉分子の分子構造、生産性、固定のし易さ等により様々な様態をとり得る。例えば、図４では、第一の捕捉分子としてイムノグロブリンG分子の可変領域（Ｆｖ）分子７、第二の捕捉分子としてイムノグロブリンG分子５を用いた例を示す。また、図５では、第一の捕捉分子としてイムノグロブリンG分子３、第二の捕捉分子としてイムノグロブリンG分子のＦａｂ分子９を用いた例を示す。
【００３３】
本発明にかかる素子、あるいは磁性標識へのペプチド分子の固定は、「磁性標識および素子のそれぞれに固定されたペプチド分子が標的物質を介して結合した状態」を検出時まで維持できるだけの強度および持続性を有していれば特に限定されない。そのような固定の種類として例えば、共有結合等の化学結合でもよいし、抗原−抗体間に働く分子間相互作用による固定でもよい。
【００３４】
例えば、センサー素子の表面に位置する機能性膜を金の薄膜とする事により、国際公開第０５/０９５４６１号パンフレットに開示されている、次のような構成の金結合性タンパク質を本発明にかかる第一の捕捉分子として用いることが出来る。即ち、第一の捕捉分子としては、以下の第一及び第二のドメインを含むことを特徴とする金結合性タンパク質が好適に利用できる（以下、金結合性Ｄｉａｂｏｄｙ（ダイアボディー）と記載する場合もある）。
（１）金に対する結合部位を有し、少なくともイムノグロブリンG軽鎖可変領域（ＶＬ）またはイムノグロブリンG重鎖可変領域（ＶＨ）の一部を含む第一のドメイン。
（２）標的物質に対する結合部位を有し、少なくともイムノグロブリンG重鎖可変領域（ＶＨ）またはイムノグロブリンG軽鎖可変領域（ＶＬ）の一部を含む第二のドメイン。
更に、磁性標識の表面の少なくとも一部を金とする事により、上述の構成の金結合性タンパク質を第二の捕捉分子としても用いる事ができる。
【００３５】
この場合、上述の第一のドメインが、センサー素子、或いは磁性標識に固定する場合のアンカーとなり、簡便且つ捕捉分子の捕捉能を保持した状態での固定が可能となる。この場合の例の概略図を図６に示す。金薄膜１０により表面を被覆されたセンサー素子上に、第一の捕捉分子として上述の構成の金結合性タンパク質１２が固定されている。この第一の捕捉分子に結合した標的物質を挟んで、金薄膜１１により被覆された磁性標識６上に固定された、第二の捕捉分子として上述の構成の金結合性タンパク質１３が標的物質の別の領域に結合する形で固定されている。このような金結合性タンパク質の分子の大きさは５ｎｍであり、磁性標識と素子との距離は、第一の捕捉分子、第二の捕捉分子ともに金結合性タンパク質を用いると、イムノグロブリンG分子の場合よりも最大２０ｎｍ程度短縮され、結果的に信号強度が向上する。さらに、金結合性タンパク質は、化学修飾による素子および標識材料への固定化を要さないため、化学反応による標的物質結合部位へのダメージがない。このため、金結合性タンパク質は、標的物質との親和性又は結合性が損なわれない状態の捕捉分子として好適に用いられる。よって、本発明にかかる素子、及び材料の有するペプチド分子として、あるいは、本発明にかかるキットに含まれる第一のペプチド分子及び第二のペプチド分子の少なくとも一方として、金結合性Ｄｉａｂｏｄｙ（ダイアボディー）を用いることが好ましい。
【００３６】
更に近年、様々な標的物質に対して特異的に結合する５から２０残基程度のアミノ酸が連なったペプチドの研究開発が進んできている。このようなペプチド分子も同様に本発明に用いる事ができる。具体的にこのようなペプチドは、ファージディスプレイ法、リボゾームディスプレイ法のような「分子進化工学」的手法を用いる事により、目的の標的物質をターゲットにして取得することができる。上述のペプチドをファージディスプレイにより取得する場合、ペプチドライブラリ（ファージディスプレイの場合はファージライブラリ）が必要であるが、必要に応じて変異を導入する事により自家製として作製する事も可能である。さらにはNew England Biolabs(NEB)社製のペプチドリガンド検索用ファージディスプレイキットのようなキットを購入して取得する事もできる。
【００３７】
本発明に用いる磁性標識としての材料に含まれる磁性体を含む粒子には、通常用いられる常磁性、超常磁性を示す磁性微粒子、磁性ビーズを用いる事ができる。一般的には、フェライトやマグネタイトといった鉄酸化物の粒子とスチレン系、デキストラン系、アクリルアミド系等のポリマーとの混合物、あるいはこれらのポリマーによる被覆物が用いられる。このような磁性微粒子、磁性ビーズの大きさは、素子の形状、大きさ、或いは用途によって様々に選択する事が可能であるが、一般的に数十ナノメートルから数百マイクロメートルの直径を有するものが好適である。
【００３８】
本発明の標的物質検出素子の検出方式は、磁界効果を利用する方式であれば如何なる方式でも用いることが可能であり、その中でも特に、磁気抵抗効果素子、ホール効果素子、磁気インピーダンス素子、および超電導量子干渉計素子が好適に用いることができる。これらの素子は、上述の標的物質検出用素子の構成における磁場を検知する部位に含まれる。本発明の素子、材料、及びキットが用いられる検出方式は、所謂磁気センサーに分類される方式であれば如何なる方式でもよく、その中でも特に磁気抵抗効果素子、ホール効果素子、磁気インピーダンス素子、および超電導量子干渉計素子を用いる検出方式のいずれか1つ以上の方式である事が望ましい。
【００３９】
本発明の検出素子により検出可能な標的物質は、前記第一のペプチド分子が認識、結合する事ができる領域と、前記第二のペプチド分子が認識、結合する事ができる領域とを併せ持つ物質であれば如何なる物質をも対象にする事が可能である。
【００４０】
通常標的物質として適用される生体物質としては、核酸、タンパク質、糖鎖、脂質及びそれらの複合体から選択される生体物質が含まれ、更に詳しくは、核酸、タンパク質、糖鎖、脂質から選択される生体分子を含んでなるものである。具体的には、ＤＮＡ、ＲＮＡ、アプタマー、遺伝子、染色体、細胞膜、ウイルス、抗原、抗体、レクチン、ハプテン、ホルモン、レセプタ、酵素、ペプチド、スフィンゴ糖、スフィンゴ脂質の何れかから選択された物質を含むものであれば、如何なる物質にも本発明を適用することができる。更には、前記の「生体物質」を産生する細菌や細胞そのものも、本発明が対象とする「生体物質」として標的物質となり得る。
【００４１】
その中でも特に、タンパク質（脂質タンパク、糖タンパク、タンパク質複合体およびタンパク質多量体など）の具体例として、いわゆる疾病マーカーが挙げられる。
【００４２】
疾患マーカーの例としては、胎児期に肝細胞で産生され胎児血中に存在する酸性糖蛋白であり、肝細胞癌（原発性肝癌）、肝芽腫、転移性肝癌およびヨークサック腫瘍のマーカーとなるα−フェトプロテイン（ＡＦＰ）；肝実質障害時に出現する異常プロトロンビンであり、肝細胞癌で特異的に出現することが確認されるＰＩＶＫＡ−ＩＩ；免疫組織化学的に乳癌特異抗原である糖蛋白で、原発性進行乳癌、再発・転移乳癌のマーカーとなるＢＣＡ２２５；ヒト胎児の血清、腸および脳組織抽出液に発見された塩基性胎児蛋白であり、卵巣癌、睾丸腫瘍、前立腺癌、膵癌、胆道癌、肝細胞癌、腎臓癌、肺癌、胃癌、膀胱癌および大腸癌のマーカーである塩基性フェトプロテイン（ＢＦＰ）；進行乳癌、再発乳癌、原発性乳癌および卵巣癌のマーカーとなる糖鎖抗原であるＣＡ１５−３；膵癌、胆道癌、胃癌、肝癌、大腸癌および卵巣癌のマーカーとなる糖鎖抗原であるＣＡ１９−９；卵巣癌、乳癌、結腸・直腸癌、胃癌および膵癌のマーカーとなる糖鎖抗原であるＣＡ７２−４；卵巣癌（特に漿液性嚢胞腺癌）、子宮体部腺癌、卵管癌、子宮頸部腺癌、膵癌、肺癌および大腸癌のマーカーとなる糖鎖抗原であるＣＡ１２５；上皮性卵巣癌、卵管癌、肺癌、肝細胞癌および膵癌のマーカーとなる糖蛋白であるＣＡ１３０；卵巣癌（特に漿液性嚢胞腺癌）、子宮体部腺癌および子宮頸部腺癌のマーカーとなるコア蛋白抗原であるＣＡ６０２；卵巣癌（特に粘液性嚢胞腺癌）、子宮頸部腺癌および子宮体部腺癌のマーカーとなる母核糖鎖関連抗原であるＣＡ５４／６１（ＣＡ５４６）；大腸癌、胃癌、直腸癌、胆道癌、膵癌、肺癌、乳癌、子宮癌および尿路系癌等の腫瘍関連のマーカー抗原として現在、癌診断の補助に最も広く利用されている癌胎児性抗原（ＣＥＡ）；膵癌、胆道癌、肝細胞癌、胃癌、卵巣癌および大腸癌のマーカーとなる糖鎖抗原であるＤＵＰＡＮ−２；膵臓に存在し、結合組織の弾性線維エラスチン（動脈壁や腱などを構成する）を特異的に加水分解する膵外分泌蛋白分解酵素であり、膵癌、膵嚢癌および胆道癌のマーカーとなるエラスターゼ１；ヒト癌患者の腹水や血清中に高濃度に存在する糖蛋白であり、肺癌、白血病、食道癌、膵癌、卵巣癌、腎癌、胆管癌、胃癌、膀胱癌、大腸癌、甲状腺癌および悪性リンパ腫のマーカーとなる免疫抑制酸性蛋白（ＩＡＰ）、膵癌、胆道癌、乳癌、大腸癌、肝細胞癌、肺腺癌および胃癌のマーカーとなる糖鎖抗原であるＮＣＣ−ＳＴ−４３９；前立腺癌のマーカーとなる糖蛋白質であるγ−セミノプロテイン（γ−Ｓｍ）；ヒト前立腺組織から抽出された糖蛋白であり、前立腺組織のみに存在し、それゆえ前立腺癌のマーカーとなる前立腺特異抗原（ＰＳＡ）；前立腺から分泌される酸性ｐＨ下でリン酸エステルを水解する酵素であり、前立腺癌の腫瘍マーカーとして用いられる前立腺酸性フォスファターゼ（ＰＡＰ）；神経組織及び神経内分泌細胞に特異的に存在する解糖系酵素であり、肺癌（特に肺小細胞癌）、神経芽細胞腫、神経系腫瘍、膵小島癌、食道小細胞癌、胃癌、腎臓癌および乳癌のマーカーとなる神経特異エノラーゼ（ＮＳＥ）；子宮頸部扁平上皮癌の肝転移巣から抽出・精製された蛋白質であり、子宮癌（頸部扁平上皮癌）、肺癌、食道癌、頭頸部癌および皮膚癌のマーカーとなる扁平上皮癌関連抗原（ＳＣＣ抗原）；肺腺癌、食道癌、胃癌、大腸癌、直腸癌、膵癌、卵巣癌および子宮癌のマーカーとなる糖鎖抗原であるシアリルＬｅＸ−ｉ抗原（ＳＬＸ）；膵癌、胆道癌、肝癌、胃癌および大腸癌のマーカーとなる糖鎖抗原であるＳＰａｎ−１；食道癌、胃癌、直腸・結腸癌、乳癌、肝細胞癌、胆道癌、膵癌、肺癌および子宮癌のマーカーであり、特に他の腫瘍マーカーと組み合わせて進行癌を推測し、再発予知・治療経過観察として有用である単鎖ポリペプチドである組織ポリペプタイド抗原（ＴＰＡ）；卵巣癌、転移性卵巣癌、胃癌、大腸癌、胆道系癌、膵癌および肺癌のマーカーとなる母核糖鎖抗原であるシアリルＴｎ抗原（ＳＴＮ）；肺の非小細胞癌、特に肺の扁平上皮癌の検出に有効な腫瘍マーカーであるシフラ（ｃｙｔｏｋｅｒａｔｉｎ；ＣＹＦＲＡ）；胃液中に分泌される蛋白消化酵素であるペプシンの２種（ＰＧＩ・ＰＧＩＩ）の不活性型前駆体であり、胃潰瘍（特に低位胃潰瘍）、十二指腸潰瘍（特に再発、難治例）、ブルンネル腺腫、ゾーリンガーエリソン症候群および急性胃炎のマーカーとなるペプシノゲン（ＰＧ）；組織障害や感染により、血漿中で変化する急性相反応蛋白であり、急性心筋梗塞等により心筋に壊死が起こると高値を示すＣ−反応性蛋白（ＣＲＰ）；組織障害や感染により、血漿中で変化する急性相反応蛋白である血清アミロイドＡ蛋白（ＳＡＡ）、主に心筋や骨格筋に存在する分子量約１７５００のヘム蛋白であり、急性心筋梗塞、筋ジストロフィー、多発性筋炎および皮膚筋炎のマーカーとなるミオグロビン；骨格筋，心筋の可溶性分画を中心に存在し、細胞の損傷によって血液中に遊出する酵素であって、急性心筋梗塞、甲状腺機能低下症、進行性筋ジストロフィー症および多発性筋炎のマーカーとなるクレアチンキナーゼ（ＣＫ）（骨格筋由来のＣＫ−ＭＭ型，脳，平滑筋由来のＣＫ−ＢＢ型，心筋由来のＣＫ−ＭＢ型の３種のアイソザイム及びミトコンドリア・アイソザイムや免疫グロブリンとの結合型ＣＫ（マクロＣＫ））；横紋筋の薄いフィラメント上でトロポニンＩ，Ｃとともにトロポニン複合体を形成し、筋収縮の調節に関与している分子量３９，０００の蛋白であり、横紋筋融解症、心筋炎、心筋梗塞および腎不全のマーカーとなるトロポニンＴ；骨格筋・心筋いずれの細胞にも含まれる蛋白であり、測定結果の上昇は骨格筋、心筋の障害や壊死を意味するため、急性心筋梗塞症、筋ジストロフィーおよび腎不全のマーカーとなる心室筋ミオシン軽鎖Ｉ；また、近年ストレスマーカーとして注目されてきているクロモグラニンＡ、チオレドキシン及び８−ＯｈｄＧ；等が挙げられる。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例を用いてさらに詳細に本発明を説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、材料、組成条件、反応条件等、同様な機能、効果を有する検出素子、検出装置が得られる範囲で自由に変えることができる。
（実施例１）
本実施例では、標的物質のモデルタンパク質としてニワトリ卵白リゾチーム（以降ＨＥＬと記載する場合もある）を用いる。また、検出素子に固定され、前記標的物質の特定の領域を特異的に認識し、結合することができる第一のペプチド分子として抗ＨＥＬ抗体のｓｃＦｖ（ｓｉｎｇｌｅ  ｃｈａｉｎ  Ｆｖ）を用いる。ｓｃＦｖは、抗原を認識する最小単位である可変領域（Fv）を構成するVH及びVLをペプチドリンカーで結合した単鎖可変領域フラグメントである。磁性標識に固定され、前記標的物質の第一のペプチド分子結合領域と異なる領域を特異的に認識し、結合することができる第二のペプチド分子として抗ＨＥＬ抗体のＦａｂ領域分子を用いる。さらに本実施例では、検出方法としてＴＭＲ（トンネル膜型磁気抵抗効果）手法を用いて本発明の効果の例を示す。
【００４４】
まず、抗ＨＥＬ抗体のｓｃＦｖ分子は以下のように作製する。
（１）発現ベクターによる形質転換
Ｊ．  ｏｆ  Ｂｉｏ．ｃｈｅｍ．，２００３，２７８，ｐ８９７９−８９８７記載のＨＥＬ結合ＨｙＨＥＬ１０  ｓｃＦｖ発現プラスミドを用いてＢＬ２１（ＤＥ３）コンピテントセル４０μＬを形質転換する。なお、ＨｙＨＥＬ１０ ｓｃＦｖのアミノ酸配列（配列番号１）および塩基配列（配列番号２）については配列表を参照のこと。
【００４５】
形質転換は、ヒートショックを氷中→４２℃×９０ｓｅｃ→氷中の条件でおこなう。ヒートショックにより形質転換した上記ＢＬ２１溶液にＬＢ培地７５０μＬを加え、一時間３７℃にて振盪培養を行なう。その後、６０００ｒｐｍ×５分間遠心を行い、培養上清６５０μＬを廃棄し、残った培養上清と沈殿となった細胞画分を攪拌し、ＬＢ／ａｍｐ．プレートに撒き、一晩３７℃にて静置する。
【００４６】
（２）予備培養
プレート上のコロニーを無作為に選択し、３．０ｍＬ  ＬＢ／ａｍｐ．培地にて２８℃にて一晩振盪培養を行なう。
【００４７】
（３）本培養
上記予備培養溶液を２×ＹＴ培地  ７５０ＭＬに植え継ぎ、更に培養を２８℃にて継続する。ＯＤ６００が０．８を越えた時点で、終濃度が１ｍＭとなるようにＩＰＴＧを加え、更に２８℃にて終夜培養を行なう。
【００４８】
（４）精製
目的のポリペプチド鎖を不溶性顆粒画分から以下の工程により精製する。
（Ａ）不溶性顆粒の回収
上記（３）で得られた培養液を６０００ｒｐｍ×３０ｍｉｎにて遠心し、沈殿を菌体画分として得る。得られた菌体をトリス溶液（２０ｍＭ  トリス／５００ｍＭ  ＮａＣｌ）１５ｍｌに氷中にて懸濁する。得られた懸濁液をフレンチプレスにて破砕し、菌破砕液を得る。次に、菌破砕液を１２，０００ｒｐｍ×１５ｍｉｎで遠心を行い、上清を除き、沈殿を不溶性顆粒画分として得る。
（Ｂ）不溶性顆粒画分の可溶化
（Ａ）で得られた不溶性画分を６Ｍ  塩酸グアニジン／トリス溶液  １０ｍＬを加えて、一晩浸漬する。次に、１２，０００ｒｐｍ×１０ｍｉｎで遠心し、上清を可溶化溶液として得る。
（Ｃ）金属キレートカラム
金属キレートカラム担体として、Ｈｉｓ−Ｂｉｎｄ（Ｎｏｖａｇｅｎ社製）を用いる。カラム調整やサンプル負荷、及び洗浄工程は、前記業者の推奨方法に準拠し、室温（２０℃）にて行う。目的であるＨｉｓタグ融合のポリペプチドの溶出は６０ｍＭイミダゾール／Ｔｒｉｓ溶液にて行う。溶出液のＳＤＳ−ＰＡＧＥ（アクリルアミド１５％）の結果、単一バンドであり、精製されていることを確認する。
（Ｄ）透析
上記溶出液に対して、外液を６Ｍ  塩酸グアニンジン／Ｔｒｉｓ溶液として４℃にて透析を行い、溶出液中のイミダゾールの除去を行い、目的のポリペプチド鎖を含む溶液を得る。
（Ｅ）リフォールディング
金結合性Ｆｖと上記ペプチドを融合したｓｃＦｖ−Ｓｐのポリペプチド鎖溶液を以下の工程により別個に、脱塩酸グアニンジンを透析にて行いながらタンパク質のリフォールディングを行う。
ａ）  ６Ｍ  塩酸グアニジン／Ｔｒｉｓ溶液を用い、それぞれのポリペプチド鎖のモル吸光係数とΔＯ．Ｄ．（２８０ｎｍ−３２０ｎｍ）値から濃度７．５μＭのサンプル（希釈後体積１０ｍｌ）を調整する。次にβ−メルカプトエタノール（還元剤）を終濃度３７５μＭ（タンパク濃度５０倍）になるよう添加、室温、暗所で４時間還元を行う。このサンプル溶液を透析バック（ＭＷＣＯ：１４，０００）に入れ、透析用サンプルとする。
ｂ）透析外液を６Ｍ塩酸グアニンジン／トリス溶液として、透析サンプルを浸漬し、緩やかに攪拌しながら６時間透析する。
ｃ）外液の塩酸グアニジン濃度を３Ｍ、２Ｍと段階的に下げる。それぞれの外液濃度において、６時間透析する。
ｄ）酸化型グルタチオン（ＧＳＳＧ）を終濃度３７５μＭ、Ｌ−Ａｒｇを  終濃度０．４Ｍ）となるようにトリス溶液に加え、上記３）の２Ｍの透析外液を加え、塩酸グアニジン濃度が１Ｍとし、ｐＨをＮａＯＨで、ｐＨ８．０（４℃）に調整した溶液にて、１２時間緩やかに攪拌しながら透析する。
ｅ）上記ｄ）と同様の作業にて塩酸グアニジン濃度０．５Ｍの含Ｌ−Ａｒｇ  トリス溶液を整し、更に１２時間透析する。
ｆ）最後にトリス溶液にて１２時間透析する。上記で得られた溶液に対して、更に外液をリン酸バッファー（以下、ＰＢＳ）に交換する。透析終了後、１００００ｒｐｍで約２０分遠心分離し凝集体と上清を分離する。得られる上清の吸光スペクトル測定し、２８０ｎｍから算出される濃度は６．３μＭである。
【００４９】
（Ｆ）ゲルろ過精製
Ｓｅｐｈａｄｅｘ７５（アマシャムバイオサイエンス社）を用いて、ゲルろ過による精製（バッファー条件：５０ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ、２００ｍＭ  ＮａＣｌ、１ｍＭＥＤＴＡ、ｐＨ８．０、流速：０．７ｍＬ／ｍｉｎ）を４℃にて行う。得られる分画を濃縮後、ＳＤＳ−ＰＡＧＥ（アクリルアミド１７．５％）及びＨＲＰ融合抗Ｈｉｓ抗体を用いて、上述と同様のＷｅｓｔｅｒｎ  Ｂｌｏｔｔｉｎｇを行う。これにより、目的のタンパク質の分画を特定し、単一バンドに精製される。その中で、約２５ｋＤａの単量体タンパク質であることを示唆するピークを分取し、ＨＥＬ抗体のｓｃＦｖ分子とする。
【００５０】
また、抗ＨＥＬ抗体のＦａｂ領域分子は、Rockland社製抗ＨＥＬポリクローナル抗体を定法によりペプシン処理後に2- メルカプトエタノールアミンで還元し、アフィニティカラム、ゲルろ過カラムにより精製する事により得る。得られる抗ＨＥＬ抗体のＦａｂ領域分子は、分子中のアミノ基を、磁性ビーズDynabeads M-270 Carboxylic Acid（Ｄｙｎａｌ社製、平均径２．８μｍ）のカルボキシル基にカルボジイミドによる活性化することにより結合させることで固定する。
【００５１】
次に検出デバイス及び磁気信号測定につき説明する。
【００５２】
図７（ａ）は本発明を説明するための検出デバイスであるスピントンネル磁気抵抗効果素子（TMR素子）100の断面を模式的に示した図である。支持体101上にハフニウム膜102、マンガン−イリジウム合金膜103、鉄−コバルト合金膜104、ルテニウム膜105、鉄−コバルト合金膜106、マグネシウム酸化膜107、鉄−コバルト合金膜108、ニッケル−鉄合金膜109、プラチナ膜110、シリコン膜111を順次形成する。ハフニウム膜102は下部電極であり、より高い電気導電性が求められる場合は、支持体101とハフニウム膜102の間に、例えばプラチナなどの電気抵抗の小さな材料からなる膜を形成しても良い。マンガン−イリジウム合金膜103、鉄−コバルト合金膜104、ルテニウム膜105、鉄−コバルト合金膜106からなる多層膜は、外部磁界の印加によっても磁化方向が容易に変化しないピンド層112である。鉄−コバルト合金膜104と鉄−コバルト合金膜106は磁気的に強く結合しておりこれらの磁化は反平行を向いている。また、マンガン−イリジウム合金膜103は反強磁性膜であり、鉄−コバルト合金膜104と交換結合している。鉄−コバルト合金膜108とニッケル−鉄合金膜109は交換結合をしており、2つの層によって、外部磁界によって磁化方向が容易に変化するフリー層113である。マグネシウム酸化膜107はトンネル障壁層、プラチナ膜110は磁性膜の酸化を防止する保護層であり、かつ上部電極である。
【００５３】
シリコン膜111の表面に第一のペプチド分子171を担持するために、シリコン膜111の表面は、まず親水化処理が施された後、アミノシランカップリング剤処理される。さらに第一のペプチド分子171を固定化させるためのグルタルアルデヒド等架橋剤を用いて、前記アミノシランカップリング剤由来のアミノ基とペプチド鎖間を化学結合させ所望の抗原を補捉する第一のペプチド分子171が固定されている。
【００５４】
この検出デバイスを用い、以下のプロトコールに従ってＨＥＬの検出を行う。検出デバイスには、HELを認識する第一のペプチド分子171が固定化されている。
（１）標的物質173であるＨＥＬを含むリン酸緩衝生理食塩水に上記検出デバイスを浸し、５分間インキュベートする。
（２）未反応のＨＥＬをリン酸緩衝生理食塩水で洗浄する。
（３）磁性粒子174により標識された第二のペプチド分子172を含むリン酸緩衝生理食塩水に工程（1）および（2）が終了した上記検出デバイスを浸し、５分間インキュベートする。
（４）未反応の該標識抗体をリン酸緩衝生理食塩水で洗浄する。ただし、磁性粒子174の平均直径は約400nmで超常磁性を示し、また、TMR素子100は上部から見た形状が200nm×400nmの長方形とする。
【００５５】
図7（d）に本実施例で用いる検出回路を示す。TMR素子100には定電流源１７７が直列に接続されている。ただし、検出電流はTMR素子100のマグネシウム酸化膜107をトンネリングするように膜面垂直方向に流す。さらに、TMR素子100の他端はセンスアンプ１７８の入力端子に接続される。TMR素子100にかかる電圧と参照電圧に差が有る場合には、検出信号がセンスアンプ１７８から出力される。
【００５６】
TMR素子100の表面に「第一のペプチド分子ー標的物質ー第二のペプチド分子」を介して固定された磁性粒子174に下方向で600 Oeの大きさの外部磁界１７５を印加し、磁性粒子174の磁化を下方向に向ける。磁性粒子174からは浮遊磁界が発生し、この浮遊磁界の膜面内成分が、フリー層113に大きく作用して磁化が膜面内で回転する。もし、磁性粒子174がTMR素子100上に存在しなければ、浮遊磁界が発生せず、TMR素子100に膜面内方向の磁界が印加されない。つまり、標的物質173の有無によってTMR素子100の磁化状態が異なり、抵抗値が異なることから、標的物質の検出が行われる。
【００５７】
上記検出を図７（ｂ）に示す本実施例の構成と図７（ｃ）に構成による対照例とで比較する。なお、本実施例では、「第一のペプチド分子として抗ＨＥＬ抗体のｓｃＦｖ171ｂ、第二のペプチド分子として抗ＨＥＬ抗体のＦａｂ領域分子172ｂ」が用いられている。対照例では、従来技術の構成である、「第一のペプチド分子として抗ＨＥＬポリクローナル抗体171ｃ、第二のペプチド分子として同じく抗ＨＥＬポリクローナル抗体172ｃ」が用いられている。
【００５８】
この場合、対照例ではフリー層113表面から磁性粒子174までの平均距離は約35nmであるのに対し、本実施例では１５nm程度となり、それに伴い、本実施例は対照例より強い電圧の変化が検出され、結果として検出感度が向上する。
【００５９】
本実施例においては膜面磁化膜からなるTMR素子を検出デバイスとして用いたが、検出デバイスはTMR素子に限られるものではなく、磁気センサーであればどのようなものでも使用可能である。また、磁気抵抗効果素子を用いる場合にも、TMR素子の他に、巨大磁気抵抗効果素子（GMR素子）でも本発明を達成可能である。ＧＭＲ素子の構造はTMR素子と酷似しているが、トンネル障壁層が無く、ピンド層とフリー層の間に非磁性金属層が形成される。非磁性金属層は銅による形成が一般的である。また、磁気抵抗効果素子を構成する磁性膜においても、面内磁化膜ではなく垂直磁化膜でも構わない。図７（e）は垂直磁化膜によって構成されたGMR素子の膜断面を模式的に示した図である。支持体114上に第１の垂直磁化膜115、第１の高スピン分極率層116、非磁性膜117、第２の高スピン分極率層118、第２の垂直磁化膜119が順次成膜されるGMR素子130を形成する。第１の垂直磁化膜115および第1の高スピン分極率層116からなる２層交換結合膜は膜面垂直方向が磁化容易軸であるピンド層120であり磁化方向が固定される。そのため第１の垂直磁化膜115はテルビウム、鉄およびコバルトからなる合金膜によって形成し、そのテルビウムの組成は補償組成に近い21at%とする。また、第１の高スピン分極率層116および第２の高スピン分極率層117は鉄とコバルトからなる合金膜であり、Co組成を40at%とする。また、第２の垂直磁化膜119および第２の高スピン分極率層118の２層交換結合膜はフリー層121である。フリー層121はその磁化が膜面垂直方向に容易に傾くことが可能であるならば良く、必ずしも零磁場で磁化方向が膜面垂直方向に向いている必要は無い。もし、零磁場で磁化方向が膜面垂直となる構成とするならば、ピンド層120の保磁力よりも小さな保磁力とする。第２の垂直磁化膜119はガドリニウム、鉄およびコバルトからなる合金で形成する。そうすることによって、磁化方向の変化が容易になる。高スピン分極率層116および118は単独に存在する場合には面内磁化膜であるが、垂直磁化膜115および119と交換結合することによって、磁化方向を膜面垂直方向に向けることが容易となる。フリー層121とピンド層120の間の非磁性膜は銅によって形成する。また、第２の垂直磁化膜119の表面をシリコンからなる保護膜122で覆う。GMR素子130の両端にPtからなる電極123および124を形成する。GMR素子においては検出電流は素子の膜面垂直方向でも、膜面内方向でも、あるいは斜め方向でも構わない。検出の際には、上記TMR素子を用いた場合と同様に、検出電流を流しながら外部磁界を印加し、GMR素子130にかかる電圧を読み取ることで、標的物質173を検出する。
【００６０】
（実施例２）
本実施例では、標的物質のモデルタンパク質として実施例１と同様にＨＥＬを用いる。また、検出素子に固定され、前記標的物質の特定の領域を特異的に認識し、結合することができる第一のペプチド分子として抗ＨＥＬ抗体のＦａｂ領域分子を用いる。磁性標識に固定され、前記標的物質の第一のペプチド分子結合領域と異なる領域を特異的に認識し、結合することができる第二のペプチド分子としてHEL及び金の双方を同時に認識することができるDiabodyを用いる。さらに本実施例では、検出方法としてＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）手法を用いて本発明の効果の例を示す。
【００６１】
抗ＨＥＬ抗体のＦａｂ領域分子は、実施例１に記載の方法と同様の方法で作製する。  HEL及び金の双方を同時に認識することができるDiabodyは以下のように作製する。
（１）発現ベクター作製
実施例１に記載のＨＥＬ結合ＨｙＨＥＬ１０  ｓｃＦｖ発現プラスミド上のＶＬコードＤＮＡ配列の前に金結合性ＶＨをコードするＤＮＡ（配列番号３及び４）及びリンカーとして（ＧＧＧＧＳ）×３をコードするＤＮＡ断片を挿入する。挿入する金結合性ＶＨ及びリンカーコードＤＮＡは従来公知のオーバーラップＰＣＲ法にて形成する。前記金結合性ＶＨコードＤＮＡの５’、３’末端にはＮｃｏＩ切断部位をフレームワークがずれないように設計する。
【００６２】
前記発現プラミド及びＰＣＲ産物をＮＣＯ１（タカラバイオ）にて業者推奨方法にて制限酵素反応を行う。前記酵素反応溶液をアガロースゲル電気泳動を行う。
【００６３】
ＰＣＲ産物の約０．４ｋｂｐ及びプラスミド反応液の３．０ｋｂｐを切り出し、精製キット（Ｐｒｏｍｅｇａ社製：商品名Ｗｉｚａｒｄ  ＳＶ  Ｇｅｌ  ａｎｄ  ＰＣＲ  Ｃｌｅａｎ−Ｕｐ  Ｓｙｓｔｅｍ）にて精製する。次に、上記にて得られたＤＮＡ断片をＴ４−Ｌｉｇａｓｅ（Ｒｏｃｈｅ社製）にて業者推奨の方法にて２時間ライゲーションを行う。
【００６４】
得られるライゲーション溶液を用いて、ＪＭ１０９コンピテントセル（Ｐｒｏｍｅｇａ社）をヒートショック法（氷中→４２℃×９０ｓｅｃ→氷中）により形質転換を行う。ヒートショック後の溶液にＬＢ培地（トリプトン１０ｇ、酵母エキス  ５ｇ、塩化ナトリウム  １０ｇ／Ｌ）７５０μＬを添加し、３７℃にて１時間振盪培養する。得られる培養液を６０００ｒｐｍにて５分間遠心し、上清を７００μＬ廃棄する。残りの培養液と沈殿を攪拌し、ＬＢ／アンピシリン（１００μｇ／ｍＬ）寒天プレートに展開し、３７℃にて１６時間静置する。１０個のコロニーを液体ＬＢ／アンピシリン培地にて一晩培養する。
【００６５】
培養液を遠心（６０００ｒｐｍ×５ｍｉｎ）で得られる沈殿（菌体）からＭｉｎｉｐｒｅｐｓ  ＳＶ  ｐｌｕｓ  ＤＮＡ  Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ（ｐｒｏｍｅｇａ社）を用い、業者推奨の方法にてプラスミドを回収する。
【００６６】
得られた１０個のプラスミドサンプルのＤＮＡシークエンス実験の結果は、５／１０で目的方向に金結合ＶＨコードＤＮＡが挿入されたプラスミドを得られることがわかる。このプラスミドをｐＵＴ−ＶＨＧＨＥＬ１０とする。
【００６７】
（２）発現ベクターによる形質転換
（１）で得られる金結合性ＶＨ融合ｓｃＦｖ発現プラスミドｐＵＴ−ＶＨＧＨＥＬ１０をヒートショックにより形質転換した上記ＢＬ２１溶液にＬＢ培地７５０μＬを加え、一時間３７℃にて振盪培養を行なう。その後、６０００ｒｐｍ×５分間遠心を行い、培養上清６５０μＬを廃棄し、残った培養上清と沈殿となった細胞画分を攪拌し、ＬＢ／ａｍｐ．プレートに撒き、一晩３７℃にて静置する。
（３）予備培養
プレート上のコロニーを無作為に選択し、３．０ｍＬ  ＬＢ／ａｍｐ．培地にて２８℃にて一晩振盪培養を行なう。
（４）本培養
上記予備培養溶液を２×ＹＴ培地  ７５０ＭＬに植え継ぎ、更に培養を２８℃にて継続する。ＯＤ６００が０．８を越えた時点で、終濃度が１ｍＭとなるようにＩＰＴＧを加え、更に２８℃にて終夜培養を行なう。
（５）精製
目的のポリペプチド鎖を不溶性顆粒画分から以下の工程により精製する。
（Ａ）不溶性顆粒の回収
上記（４）で得られた培養液を６０００ｒｐｍ×３０ｍｉｎにて遠心し、沈殿を菌体画分として得る。得られた菌体をトリス溶液（２０ｍＭ  トリス／５００ｍＭ  ＮａＣｌ）１５ｍｌに氷中にて懸濁する。得られた懸濁液をフレンチプレスにて破砕し、菌破砕液を得る。次に、菌破砕液を１２，０００ｒｐｍ×１５ｍｉｎで遠心を行い、上清を除き、沈殿を不溶性顆粒画分として得る。
（Ｂ）不溶性顆粒画分の可溶化
（Ａ）で得られた不溶性画分を６Ｍ  塩酸グアニジン／トリス溶液  １０ｍＬを加えて、一晩浸漬する。次に、１２，０００ｒｐｍ×１０ｍｉｎで遠心し、上清を可溶化溶液として得る。
（Ｃ）金属キレートカラム
金属キレートカラム担体として、Ｈｉｓ−Ｂｉｎｄ（Ｎｏｖａｇｅｎ社製）を用いる。カラム調整やサンプル負荷、及び洗浄工程は、前記業者の推奨方法に準拠し、室温（２０℃）にて行う。目的であるＨｉｓタグ融合のポリペプチドの溶出は６０ｍＭイミダゾール／Ｔｒｉｓ溶液にて行う。溶出液のＳＤＳ−ＰＡＧＥ（アクリルアミド１５％）の結果、単一バンドであり、精製されていることを確認する。
（Ｄ）透析
上記溶出液に対して、外液を６Ｍ  塩酸グアニンジン／ＰＢＳ溶液（  ８．０ｇ／Ｌ  ＮａＣｌ、  ｍＭ  ＫＣｌ  ０．２ｇ／Ｌ、Ｎａ２ＨＰＯ４−１２Ｈ２Ｏ  ３．６ｇ／Ｌ）、ＫＨ２ＰＯ４  ０．２ｇ／Ｌ）として４℃にて透析を行い、溶出液中のイミダゾールの除去を行い、目的のポリペプチド鎖を含む溶液を得る。
【００６８】
（Ｅ）リフォールディング
金結合性Ｆｖ融合ＨｙＨＥＬ１０ｓｃＦｖのポリペプチド鎖溶液を以下の工程により別個に、脱塩酸グアニンジンを透析にて行いながらタンパク質のリフォールディングを行う。
ａ）  ６Ｍ  塩酸グアニジン／ＰＢＳ溶液を用い、それぞれのポリペプチド鎖の盛る急行係数とΔＯ．Ｄ．（２８０ｎｍ−３２０ｎｍ）値から濃度７．５μＭのサンプル（希釈後体積１０ｍｌ）を調整する。このサンプル溶液を透析バック（ＭＷＣＯ：１４，０００）に入れ、透析用サンプルとする。
ｂ）透析外液を６Ｍ塩酸グアニンジン／ＰＢＳ溶液として、透析サンプルを浸漬し、緩やかに攪拌しながら６時間透析する。
ｃ）外液の塩酸グアニジン濃度を３Ｍ、２Ｍと段階的に下げる。それぞれの外液濃度において、６時間透析する。
ｄ）酸化型グルタチオン（ＧＳＳＧ）を終濃度３７５μＭ、Ｌ−Ａｒｇを  終濃度０．４ＭとなるようにＰＢＳ溶液に加え、上記３）の２Ｍの透析外液を加え、塩酸グアニジン濃度が１Ｍとし、ｐＨをＮａＯＨで、ｐＨ８．０（４℃）に調整した溶液にて、１２時間緩やかに攪拌しながら透析する。
ｅ）上記ｄ）と同様の作業にて塩酸グアニジン濃度０．５Ｍの含３７５μＭ  ＧＳＳＧ／０．４Ｍ  Ｌ−Ａｒｇ  ＰＢＳ溶液を整し、更に１２時間透析する。
ｆ）更に外液を３７５μＭ  ＧＳＳＧ／０．４Ｍ  Ｌ−Ａｒｇ  ＰＢＳ溶液にて１２時間透析する。１２時間毎に外液を１８０μＭ  ＧＳＳＧ／０．２ＭＬ−Ａｒｇ  ＰＢＳ溶液、９０μＭ  ＧＳＳＧ／０．１ＭＬ−Ａｒｇ  ＰＢＳ溶液と変更する。透析終了後、１００００ｒｐｍで約２０分遠心分離し凝集体と上清を分離する。得られる上清の吸光スペクトル測定し、２８０ｎｍから算出される濃度は６．７μＭである。上記で得られた溶液に対して、週濃度が０．００５％となるようにＴｗｅｅｎ２０を加える。
【００６９】
（Ｆ）ゲルろ過精製
Ｓｕｐｅｒｏｓｅ１２  ＰＣ  ３．２／３０（アマシャムバイオサイエンス社）を用いて、ゲルろ過による精製（バッファー条件：０．００５％Ｔｗｅｅｎ／ＰＢＳ、ｐＨ７．４、流速：０．７ｍＬ／ｍｉｎ）を４℃にて行う。得られる分画を濃縮後、ＳＤＳ−ＰＡＧＥ（アクリルアミド１２．５％）及びＨＲＰ融合抗Ｈｉｓ抗体を用いて、上述と同様のｗｅｓｔｅｒｎ  Ｂｌｏｔｔｉｎｇを行う。これにより、目的のタンパク質の分画を特定し、単一バンドに精製される。その中で、約３９ｋＤａの単量体タンパク質であることを示唆するピークを分取し、「HEL及び金の双方を同時に認識することができるDiabody」を得る。
【００７０】
本実施例で磁性標識として用いる金コロイド固定超常磁性微粒子の作製は、Anal. Chem. 2005, 77, 1031-1037  の方法に準じて以下のように行う。
【００７１】
予め、５質量％のBangs Laboratories社製「BioMag, amine-terminated superparamagnetic microparticles」縣濁液０．５ｍLを、予め精製水で洗浄し、最終体積２．５mＬとなるように調製する（以下磁性粒子溶液と記載する）。次に濃縮したBBI社製金コロイド（平均粒径約１００ｎｍ）溶液１ｍＬに、上記調製磁性粒子溶液０．２５ｍＬを加え、攪拌する。約２時間後、得られた粒子を磁石により収集し、水、エタノールで洗浄し、目的の金コロイド固定超常磁性微粒子を得る。
【００７２】
図８（ａ）は本発明を説明するための検出デバイスの断面を模式的に示した図である。本実施例では金属人工格子膜からなるGMR素子140を検出デバイスに用いる。支持体125上に下電極126としてプラチナ膜を成膜し、その上にコバルト薄膜と銅薄膜を交互に各１０層ずつ積層した金属人工格子膜127を形成する。さらに保護膜128および上部電極129としてプラチナ膜、捕捉分子としての第一のペプチド分子固定膜131としてシリコン膜を順次形成する。
【００７３】
その後、実施例１と同様に「第一のペプチド分子161−標的物質−第二のペプチド分子162」の反応を介して磁性粒子164をGMR素子140表面に固定する。GMR素子140は短辺の長さが90nmで長辺の長さが180nmの長方形である。この場合、磁性膜の長さ方向が磁化容易軸となる。金属人工格子膜は、非磁性を介した強磁性膜の磁性体の磁化方向が、零磁場中で反平行になり、膜面内方向の磁界を印加すると、強磁性体の磁化方向が、平行に向くという性質を持っている。
【００７４】
標的物質検出方法は、実施例1の場合と同様である。ただし、本実施例においては膜面内方向に外部磁界１７６を印加する。すなわち、GMR素子140表面に「第一のペプチド分子ー標的物質ー第二のペプチド分子」の反応を介して固定された磁性粒子164に右方向の外部磁界181を印加し、磁性粒子164の磁化を右方向に向ける。磁性粒子164からは浮遊磁界が発生し、フリー層240には外部磁界１７６（磁性粒子164の磁化方向）と反対方向の浮遊磁界が印加される。したがって、磁性粒子の有無によってGMR素子に印加される正味の磁界の大きさが異なり、この違いがGMR素子にかかる電圧の大きさの違いとして現れる。以上に説明した方法により被検体溶液中の標的物質173を検出することができる。
【００７５】
上記検出を図８（ｂ）に示す本実施例の構成と図８（ｃ）に構成による対照例とで比較する。なお、本実施例では、「第一のペプチド分子として抗ＨＥＬ抗体のＦａｂ領域分子161ｂ、第二のペプチド分子としてHEL及び金の双方を同時に認識することができるDiabody 162b」が用いられている。対照例では、従来技術の構成である、「第一のペプチド分子として抗ＨＥＬポリクローナル抗体１６１ｃ、第二のペプチド分子として同じく抗ＨＥＬポリクローナル抗体１６２ｃ」が用いられている。
【００７６】
本実施例における、HELを認識する第一のペプチド分子161、即ち、実施例では抗ＨＥＬ抗体のＦａｂ領域分子161ｂ、比較例では抗ＨＥＬポリクローナル抗体161ｃの検出デバイス上への固定は、実施例１に記載の方法と同様の方法により行う。
【００７７】
一方、本実施例の磁性微粒子164は、金コロイド膜165で被覆されているため、第二のペプチド分子162の固定は以下の通り行う。
【００７８】
本実施例：
第二のペプチド分子が「HEL及び金の双方を同時に認識することができるDiabody 162b」の場合は、特別な処理の必要が無い状態で金に固定されるため、以下の方法で固定が可能である。即ち、界面活性剤としてTween２０を０．１％（ｖ／ｖ）含むリン酸緩衝液（以降ＰＢＳＴ溶液と記載する場合もある）に磁性微粒子を分散させる。この分散液に、前記Ｄｉａｂｏｄｙが溶解したＰＢＳＴ溶液を加え、３０℃で２時間インキュベートし、磁石により磁性微粒子を収集し、ＰＢＳＴ溶液で洗浄することで「HEL及び金の双方を同時に認識することができるDiabody 162b」が固定された磁性微粒子を得る。
【００７９】
本実施例に対する比較例：
第二のペプチド分子が「抗ＨＥＬポリクローナル抗体162ｃ」の場合は以下のように固定を行う。即ち、Dithiobis(succinimidyl hexanoate)（同仁化学研究所社製）クロロホルム溶液に、前記磁性微粒子を加え、室温で１分反応させ、磁石により磁性微粒子を収集し、クロロホルムで洗浄後、窒素ガスにて乾燥させる。こうして得られた表面活性エステル化磁性微粒子に抗ＨＥＬ抗体のＦａｂ領域分子をアミンカップリングさせ、表面に抗ＨＥＬ抗体のＦａｂ領域分子が固定された磁性微粒子を得る。
【００８０】
これらの検出デバイスを用い、実施例１と同様のプロトコールに従ってＨＥＬの検出を行う。これらの場合、磁性微粒子164の直径を400nmとすると、比較例ではGMR素子140表面から磁性粒子164までの平均距離は約55nmであるのに対し、本実施例では35nm程度となり、それに伴い、本実施例は対照例より強い電圧の変化が検出され、結果として検出感度が向上する。
（実施例３）
本実施例では、標的物質のモデルタンパク質として実施例１と同様にＨＥＬを用いる。また、検出素子に固定され、標的物質の特定の領域を特異的に認識し、結合することができる第一のペプチド分子としてHEL及び金の双方を同時に認識することができるDiabodyを用いる。また磁性標識に固定され、前記標的物質の第一のペプチド分子結合領域と異なる領域を特異的に認識し、結合することができる第二のペプチド分子として抗ＨＥＬポリクローナル抗体を用いる。さらに本実施例では、検出方法として半導体ホール素子を用いた検出手法を用いて本発明の効果の例を示す。
【００８１】
本実施例の第一のペプチド分子として使用するHEL及び金の双方を同時に認識することができるDiabodyは、実施例２と同様に作製、取得する。本実施例の第二のペプチド分子として使用する抗ＨＥＬポリクローナル抗体は、Ｒｏｃｋｌａｎｄ社より入手する。素子の作製、測定手順は特ＷＯ03/067258に準じて行う。
【００８２】
図９（ａ）を用いて本発明のバイオセンサの検出原理を説明する。図９（ａ）は、センサチップ２０１の半導体ホール素子２０２近辺の断面を模式的に表したものである。半導体ホール素子２０２の表面に第一のペプチド分子１８１が固定されている。その第一のペプチド分子１８１に標的物質１７３が特異的に結合し、その標的物質１７３に、さらに、磁性粒子１７４が、前記磁性粒子１７４表面に固定された第二のペプチド分子１８２と前記標的物質１７３との特異的結合を介して結合している。
【００８３】
センサチップ２０１表面に対向する位置には、上部コイルＣＵ（第１の磁場発生手段）２０３を配置する。上述のようにセンサチップ２０１表面に磁性粒子１７４が結合した状態で、上部コイルＣＵ２０３に通電し磁場を発生させる。コイルの代わりに、例えば、永久磁石などを用いてもよい。図９（ａ）では磁束は、磁束方向を表す矢印２００で示される方向に形成され、半導体ホール素子面に対して垂直であることが示されている。磁束は磁性粒子１７４により収束されるため、磁性粒子１７４が無い場合に比べて半導体ホール素子２０１での磁束密度は増加する。又、上部コイルＣＵ２０３により磁場を印加するため、センサチップ２０１の表面から遠ざかるほど磁束密度が増加する。このため、センサチップ２０１表面に結合せずに浮遊している磁性粒子は上方に引き寄せられ半導体ホール素子２０２により検知する磁束密度には影響しない。半導体ホール素子２０２の出力電圧は磁束密度に比例するため、この出力電圧により磁性粒子１７４が半導体ホール素子２０２上に結合しているか否かを判定できる。
【００８４】
また、１つの半導体ホール素子２で複数の磁性分子の存在を検知する場合は、磁性粒子１７４により収束され増加する磁束密度の増分は、磁性粒子の数に依存する為、１つの半導体ホール素子２０２上に結合した磁性粒子１７４の数を検知することもできる。
【００８５】
また、本実施の形態においては、センサチップ１の裏側にも、下部コイルＣＤ（第２の磁場発生手段）２０４を配置する。この下部コイルＣＤ２０４は、磁性粒子１７４の検知するためではなく、磁性粒子１７４をセンサチップ２０１表面に近づけるための磁場を発生するものである。永久磁石などを用いてもよい。下部コイルＣＤ２０４は、センサチップ２０１への磁性粒子１７４の導入時に、通電して磁場を発生させるようにする。このセンサチップ２０１表面からの距離の増加に応じて磁束密度が減少するように形成された磁場により、磁性分子がセンサチップ２０１表面に引き寄せられるため、磁性粒子１７４がセンサチップ２０１表面に結合する時間が短縮される。
【００８６】
この検出デバイスを用い、以下のプロトコールに従ってＨＥＬの検出を行う。検出デバイスには、HELを認識する第一のペプチド分子１８１が固定化されている。
（１）標的物質173であるＨＥＬを含むリン酸緩衝生理食塩水に上記検出デバイスを浸し、５分間インキュベートする。
（２）未反応のＨＥＬをリン酸緩衝生理食塩水で洗浄する。
（３）磁性粒子174により標識された第二のペプチド分子１８２を含むリン酸緩衝生理食塩水に工程（1）および（2）が終了した上記検出デバイスを浸し、５分間インキュベートする。
（４）未反応の該標識抗体をリン酸緩衝生理食塩水で洗浄する。
【００８７】
まず上記（１）に記載の状態で、下部コイルにより磁場を印加する。このセンサチップ表面からの距離の増加に応じて磁束密度が減少するように形成された磁場により、磁性粒子はセンサチップ表面に引き付けられて、センサチップ表面に結合する速度が高められる。
【００８８】
次に、磁性粒子のセンサチップ表面への結合が完了した状態で、下部コイルによる磁場をＯＦＦし、センサチップに磁場を印加しない状態で、ホール素子の出力を取得する。
【００８９】
次に上部コイルにより磁場を印加し、ホール素子からの出力信号を取り出す。先に取得したゼロ磁場での出力と、本出力とを比較し、同様に取得した、磁性粒子を含まないセンサ素子の相対出力と比較することで、磁性粒子、即ち標的物質の濃度を検出する。
【００９０】
上記検出を図９（ｂ）に示す本実施例の構成と図９（ｃ）に構成による対照例とで比較する。なお、本実施例では、「第一のペプチド分子としてHEL及び金の双方を同時に認識することができるDiabody １８１ｂ、第二のペプチド分子として抗ＨＥＬポリクローナル抗体１８２ｂ」が用いられている。対照例では、従来技術の構成である、「第一のペプチド分子として抗ＨＥＬポリクローナル抗体１８１ｃ、第二のペプチド分子として同じく抗ＨＥＬポリクローナル抗体１８２ｃ」が用いられている。
【００９１】
図９（ｂ）に示す本実施例の構成において、第一のペプチド分子として用いるHEL及び金の双方を同時に認識することができるDiabody １８１ｂのセンサチップへの固定は次のように行う。即ち、センサチップ表面に金薄膜をスパッタ法或いは蒸着法により形成し、前記Ｄｉａｂｏｄｙが溶解したＰＢＳＴ溶液を加え、３０℃で２時間インキュベートした後、同じくＰＢＳＴ溶液で洗浄することでセンサチップにDiabodyが固定される。
【００９２】
図９（ｃ）に示す対照例の構成において、第一のペプチド分子として用いる抗ＨＥＬポリクローナル抗体１８１ｃのセンサチップへの固定は、実施例と条件を合わせるために次の方法によって行った。すなわち、センサチップ表面に金薄膜をスパッタ法或いは蒸着法により形成し、Dithiobis(succinimidyl hexanoate)（同仁科学研究所社製）クロロホルム溶液で室温で１分反応させ、クロロホルムで洗浄後、窒素ガスにて乾燥させて得られた表面活性エステル化金表面センサチップに抗ＨＥＬポリクローナル抗体をアミンカップリングさせて固定を行う。
【００９３】
実施例及び対照例の、磁性微粒子への抗ＨＥＬポリクローナル抗体の固定は、実施例１に記載の方法で行う。
【００９４】
この場合、対照例に比べ実施例のほうが磁性微粒子とセンサチップとの距離が１０ｎｍ短縮され、それに伴い、結果として検出感度が向上する。
【００９５】
（実施例４）
本実施例では、実施例１と同様の構成、即ち、標的物質のモデルタンパク質としてＨＥＬを用いる。また、検出素子に固定され、前記標的物質の特定の領域を特異的に認識し、結合することができる第一のペプチド分子として抗ＨＥＬ抗体のｓｃＦｖを用いる。また、磁性標識に固定され、前記標的物質の第一のペプチド分子結合領域と異なる領域を特異的に認識し、結合することができる第二のペプチド分子として抗ＨＥＬ抗体のＦａｂ領域分子を用いる。本実施例では、検出方法として超電導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）の手法を用いて本発明の効果の例を示す。各ペプチド分子のセンサ表面及び磁性微粒子への固定は実施例１に記載の方法と同様の方法により行う。
【００９６】
素子の作製、測定手順は特開2005-291909号公報に記載の方法に準じて行う。装置の構成を図１０（ａ）に示す。即ち、基板２１５上に固定された第一のペプチド分子１９１と、その標的物質１７３が特異的に結合し、更に前記標的物質１７３と特異的に結合し、磁性微粒子１７４に固定された第二のペプチド分子１９２を介して、磁性微粒子１７４が基板上に固定される。このように磁性微粒子が固定された基板２１５がＳＱＵＩＤ装置上に配置される。装置外面は断熱体２１３により被覆され、基板の下部にサファイア窓２１１が配置される。前記サファイア窓２１１の下部にサファイア棒２１２上に設置されたＳＱＵＩＤ素子２１０が配置される。このようなＳＱＵＩＤ装置は、液体窒素容器２１４の上部に配置される。本構成の装置を用いて、特開2005-291909号公報に開示されている検出を行う。
【００９７】
上記検出を図１０（ｂ）に示す本実施例の構成と図１０（ｃ）に構成による対照例とで比較する。なお、本実施例では、「第一のペプチド分子として抗ＨＥＬ抗体のｓｃＦｖ191ｂ、第二のペプチド分子として抗ＨＥＬ抗体のＦａｂ領域分子192ｂ」が用いられている。対照例では、従来技術の構成である、「第一のペプチド分子として抗ＨＥＬポリクローナル抗体191ｃ、第二のペプチド分子として同じく抗ＨＥＬポリクローナル抗体192ｃ」が用いられている。
【００９８】
基板への第一のペプチド分子の固定、及び磁性微粒子への第二のペプチド分子の固定は実施例１に記載の方法と同様の方法で行う。また、「第一のペプチド分子−標的物質ー第二のペプチド分子」を介した磁性微粒子の固定も実施例１に記載の方法と同様の方法で行う。
【００９９】
その結果、対照例に比べ実施例の方がＳＱＵＩＤ素子と磁性微粒子の距離が約20nm短縮されているためそれに伴い、本実施例は対照例より強い電圧の変化が検出され、結果として検出感度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の標的物質検出素子に対する従来例を説明する模式図である。
【図２】本発明の標的物質検出素子における信号強度の説明を行うための模式図である。
【図３】本発明の標的物質検出素子の一例を示す模式図である。
【図４】本発明の標的物質検出素子の一例を示す模式図である。
【図５】本発明の標的物質検出素子の一例を示す模式図である。
【図６】本発明の標的物質検出素子の一例を示す模式図である。
【図７（ａ）】本発明の実施例１の一般構成を示す模式図である。
【図７（ｂ）】本発明の実施例１における実施例の構成を示す模式図である。
【図７（ｃ）】本発明の実施例１における対照例の構成を示す模式図である。
【図７（ｄ）】本発明の実施例１における標的物質検出素子を含む信号検出回路を示す模式図である。
【図７（ｅ）】本発明の実施例１における垂直磁化膜によって構成されたGMR素子の膜断面の模式図である。
【図８（ａ）】本発明の実施例２の一般構成を示す模式図である。
【図８（ｂ）】本発明の実施例２における実施例の構成を示す模式図である。
【図８（ｃ）】本発明の実施例２における対照例の構成を示す模式図である。
【図９（ａ）】本発明の実施例３の一般構成を示す模式図である。
【図９（ｂ）】本発明の実施例３における実施例の構成を示す模式図である。
【図９（ｃ）】本発明の実施例３における対照例の構成を示す模式図である。
【図１０（ａ）】本発明の実施例４の一般構成を示す模式図である。
【図１０（ｂ）】本発明の実施例４における実施例の構成を示す模式図である。
【図１０（ｃ）】本発明の実施例４における対照例の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１  センサー素子
２  機能性膜
３  IｇG分子（第一の標的物質捕捉分子）
４  標的物質
５  IgG分子（第二の標的物質捕捉分子）
６  磁性標識
７  IｇG分子可変領域（Fｖ）分子（第一の標的物質捕捉分子）
８  IｇG分子可変領域（Fｖ）分子（第二の標的物質捕捉分子）
９  IgG分子のFab分子（第二の標的物質捕捉分子）
１０  金薄膜（機能性膜）
１１  金薄膜（磁性標識体被覆膜）
１２  金結合性Ｄｉａｂｏｄｙ（第一の標的物質捕捉分子）
１３  金結合性Ｄｉａｂｏｄｙ（第二の標的物質捕捉分子）
１００  スピントンネル磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子）
１０１  支持体
１０２  ハフニウム膜
１０３  マンガン−イリジウム合金膜
１０４  鉄−コバルト合金膜
１０５  ルテニウム膜
１０６  鉄−コバルト合金膜
１０７  マグネシウム酸化膜
１０８  鉄−コバルト合金膜
１０９  ニッケル−鉄合金膜
１１０  プラチナ膜
１１１  シリコン膜
１１２  ピンド層
１１３  フリー層
１１４  支持体
１１５  第１の垂直磁化膜
１１６  第１の高スピン分極率層
１１７  非磁性膜
１１８  第２の高スピン分極率層
１１９  第二の垂直磁化膜
１２０  ピント層
１２１  フリー層
１２２  保護膜
１２３  Ｐｔ（電極）
１２４  Ｐｔ（電極）
１２５  支持体
１２６  下部電極
１２７  金属人工格子膜
１２８  保護膜
１２９  上部電極
１３０  ＧＭＲ素子
１３１  固定膜
１４０  ＧＭＲ素子
１４１  ＴＭＲ素子
１５１  センサチップ
１５３  センサチップ
１５４  ＧＭＲ素子
１６１  第一のペプチド分子
１６１ｂ  抗ＨＥＬ抗体のＦａｂ領域分子（第一のペプチド分子）
１６１ｃ  抗ＨＥＬポリクローナル抗体（第一のペプチド分子）
１６２  第二のペプチド分子
１６２ｂ  Ｄｉａｂｏｄｙ（第二のペプチド分子）
１６２ｃ  抗ＨＥＬポリクローナル抗体（第二のペプチド分子）
１６４  磁性粒子
１６５  金コロイド膜
１７１  第一のペプチド分子
１７１ｂ  抗ＨＥＬ抗体のｓｃＦｖ（第一のペプチド分子）
１７１ｃ  抗ＨＥＬポリクローナル抗体（第一のペプチド分子）
１７２  第二のペプチド分子
１７２ｂ  抗ＨＥＬ抗体のＦａｂ領域分子（第二のペプチド分子）
１７２ｃ  抗ＨＥＬポリクローナル抗体（第二のペプチド分子）
１７３  標的物質
１７４  磁性粒子
１７５  外部磁界
１７６  外部磁界
１７７  定電流源
１７８  センスアンプ
１８１  第一のペプチド分子
１８１ｂ  Ｄｉａｂｏｄｙ（第一のペプチド分子）
１８１ｃ  抗ＨＥＬポリクローナル抗体（第二のペプチド分子）
１８２  第二のペプチド分子
１８２ｂ  抗ＨＥＬポリクローナル抗体（第一のペプチド分子）
１８２ｃ  抗ＨＥＬポリクローナル抗体（第二のペプチド分子）
１９１  第一のペプチド分子
１９１ｂ  抗ＨＥＬ抗体のｓｃＦｖ（第一のペプチド分子）
１９１ｃ  抗ＨＥＬポリクローナル抗体（第一のペプチド分子）
１９２  第二のペプチド分子
１９２ｂ  抗ＨＥＬ抗体のＦａｂ領域分子（第二のペプチド分子）
１９２ｃ  抗ＨＥＬポリクローナル抗体（第二のペプチド分子）
２００  磁束方向
２０１  センサチップ
２０２  半導体ホール素子
２０３  上部コイルＣＵ
２０４  下部コイルＣＤ
２１０  ＳＱＵＩＤ素子
２１１  サファイア窓
２１２  サファイア棒
２１３  断熱体
２１４  液体窒素容器
２１５  基板
２１６  センサチップ 
【図１】
2007278748.tif 000003
【図２】
2007278748.tif 000004
【図３】
2007278748.tif 000005
【図４】
2007278748.tif 000006
【図５】
2007278748.tif 000007
【図６】
2007278748.tif 000008
【図７（ａ）】
2007278748.tif 000009
【図７（ｂ）】
2007278748.tif 000010
【図７（ｃ）】
2007278748.tif 000011
【図７（ｄ）】
2007278748.tif 000012
【図７（ｅ）】
2007278748.tif 000013
【図８（ａ）】
2007278748.tif 000014
【図８（ｂ）】
2007278748.tif 000015
【図８（ｃ）】
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【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図９（ｃ）】
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【図１０（ａ）】
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【図１０（ｂ）】
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【図１０（ｃ）】
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【配列表】
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