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分子計測法およびそれを用いた分子計測装置 UPDATE

国内特許コード P180015096
整理番号 (S2016-1218-N0)
掲載日 2018年6月20日
出願番号 特願2017-186611
公開番号 特開2018-059926
出願日 平成29年9月27日(2017.9.27)
公開日 平成30年4月12日(2018.4.12)
優先権データ
  • 特願2016-192894 (2016.9.30) JP
発明者
  • 浮田 芳昭
出願人
  • 国立大学法人山梨大学
発明の名称 分子計測法およびそれを用いた分子計測装置 UPDATE
発明の概要 【課題】AFMを用いた相互作用測定はカンチレバーを生体分子で修飾することが煩雑でありその測定は困難である。また一度に一つの相互作用(結合力)しか定量できない。生体分子に限らず、より簡便な分子間相互作用を計測する測定方法(分子計測法)が求められている。
【解決手段】第1の分子と、前記第1の分子との相互作用により結合する第2の分子との結合力を測定する分子計測法であって、密度媒体よりも比重の小さい第1の微粒子、前記第1の分子と前記第2の分子の一方、前記第1の分子と前記第2の分子の他方、前記密度媒体よりも比重の大きい第2の微粒子の順にそれぞれ結合させた結合体を作成し、前記結合体と前記密度媒体とを充填したチャンバーを回転数を変化させながら回転させ、隣接する前記第1の微粒子と第2の微粒子が互いに離れた時点の回転数より前記結合力を計測する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


生体分子の優れた分子認識能力を利用したバイオセンサーの研究は世界中で行われている。バイオセンサーの高機能化には生体分子間の相互作用を解析することが必要不可欠である。これまでのところ、特許文献1や非特許文献1、2などのように原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)を用いた生体分子間相互作用測定方法(分子計測法)が実現している。例えば、非特許文献2では、原子間力顕微鏡を用いた生体分子間の相互作用の測定を行う方法と、その測定により生体分子間の結合力が数十~数百ピコニュートンであることが報告されている。



このようなAFMを用いた生体分子間相互作用の測定においては、カンチレバーを生体分子で修飾することが必要であり、一つ一つの相互作用を定量している。また、これによって、生体分子間の結合力の測定が可能となっている。

産業上の利用分野


本発明は、分子計測法およびそれを用いた分子計測装置に関し、特に分子間相互作用(結合力)の測定方法およびその計測装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
第1の分子と、前記第1の分子との相互作用により結合する第2の分子との結合力を測定する分子計測法であって、
密度媒体よりも比重の小さい第1の微粒子、前記第1の分子と前記第2の分子の一方、前記第1の分子と前記第2の分子の他方、前記密度媒体よりも比重の大きい第2の微粒子の順にそれぞれ結合させた結合体を作成し、
前記結合体と前記密度媒体とを充填したチャンバーを回転数を変化させながら回転させ、
隣接する前記第1の微粒子と第2の微粒子が互いに離れた時点の回転数より前記結合力を計測することを特徴とする分子計測法。

【請求項2】
前記第1の微粒子および前記第2の微粒子のうち、前記第2の分子と結合する微粒子は、第3の分子を備え、
前記第2の分子は前記第3の分子との相互作用により前記微粒子と結合する
請求項1に記載の分子計測法。

【請求項3】
前記第1の分子はプローブ分子である請求項1または2の何れかに記載の分子計測法。

【請求項4】
前記第1の分子は抗体、アプタマー、ビオチンのいずれかである請求項1乃至3の何れか1項に記載の分子計測法。

【請求項5】
前記第1の分子は抗体であり、前記第2の分子は抗原である請求項1乃至3の何れか1項に記載の分子計測法。

【請求項6】
前記第2の微粒子に代えて、前記チャンバーの内壁面に前記第1の分子と前記第2の分子の他方を結合させることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の分子計測法。

【請求項7】
前記チャンバーはディスク上に形成され、前記ディスクを回転させることで前記チャンバーを回転させることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の分子計測法。

【請求項8】
前記結合力は、前記結合力をF[N]、前記回転数をN[rpm]、前記第1の微粒子の体積をV[m]、前記第1の微粒子の密度をρs[kg/m]、密度媒体の密度をρf[kg/m]、前記チャンバーの回転半径r[m]、重力加速度[m/s]とするとき、
F=1118・r・N・10-6×(ρf-ρs)・V ×g
により算出することを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の分子計測法。

【請求項9】
前記ディスクは前記チャンバーを複数備え、一連の計測シーケンスによって前記結合力の計測を複数行うことを特徴とする請求項7に記載の分子計測法。

【請求項10】
前記一連の計測シーケンスよって得られた複数の前記結合力の計測結果により、前記結合力の測定値の度数分布であるスペクトル測定を行うことを特徴とする請求項9に記載の分子計測法。

【請求項11】
計測制御装置と、
前記計測制御装置により所定シーケンスにより回転数を変化させながらチャンバーを搭載したディスクを回転させるディスク回転装置と、
前記ディスク回転装置のディスクの回転に同期して撮影対象の前記チャンバーをとらえて複数の画像を撮影するカメラとを備え、
前記チャンバーは、密度媒体よりも比重の小さい第1の微粒子、前記第1の分子と前記第2の分子の一方、前記第1の分子と前記第2の分子の他方、前記密度媒体よりも比重の大きい第2の微粒子の順にそれぞれ結合させた結合体と、さらに前記密度媒体とを充填され、
前記計測制御装置は、複数の前記画像の画像データから、隣接する前記第1の微粒子と前記第2の微粒子が互いに離れた時点の画像データを抽出し、
抽出された前記画像データが撮影された時の前記ディスク装置の回転数を、前記シーケンスの情報から算出し、
算出された前記回転数から前記結合力を算出する分子計測装置。

【請求項12】
前記計測制御装置は、機械学習システムをさらに備え、前記機械学習システムが隣接する前記第1の微粒子と第2の微粒子が互いに離れた時点の前記画像データを抽出することを特徴とする請求項11に記載の分子計測装置。

【請求項13】
前記チャンバー内に前記結合体を複数入れて、一連の計測シーケンスによって前記結合力の計測を複数行うことを特徴とする請求項7に記載の分子計測法。

【請求項14】
前記一連の計測シーケンスよって得られた複数の前記結合力の計測結果により、前記結合力の測定値の度数分布であるスペクトル測定を行うことを特徴とする請求項13に記載の分子計測法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2017186611thum.jpg
出願権利状態 公開
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