バイオマーカー検出のための超高感度ナノレーザセンサ

用于生物标志物检测的超灵敏纳米激光传感器

基本信息

批准号：
24246020
负责人：
馬場俊彦
金额：
$ 12.31万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

これまで研究ではナノスロット付きGaInAsPフォトニック結晶ナノレーザに関して,単純にタンパク質に対する超高感度を示してきたが,本研究では最初に不純物濃度が極めて高い試料における目標タンパク質の選択的な検出を調査した.これは実際に高濃度の不純物が含まれる血液に対して特別な前処理なしにバイオマーカを検出できるかどうかを判断する重要な実験である.タンパク質には抗原抗体反応モデルとなるビオチン-ストレプトアビジン,不純物にはBSAを用い,様々な不純物濃度での検出を試みた.その結果,ストレプトアビジン自体は100zMという極低濃度が検出され,それが1μMというの高濃度BSA中でも判別可能なことが確認された.これ以上のBSA濃度になると,BSAの非特異吸着の影響と思われる背景信号の上昇により,ストレプトアビジンによる吸着は確認できなくなった.つまりこれらがそれぞれ検出限界と不純物許容限界となるが,限界濃度の目標タンパク質に帯する選択比は10兆と評価された.血中には約1nMの不純物(主にBSAと同様のアルブミン系)が含まれ,低濃度バイオマーカの濃度は一般に1pM程度である.今回の実験で使用したビオチン-ストレプトアビジンは親和定数が高いため検出が容易であり,多くのバイオマーカはこれより2桁程度親和定数が低い.しかし試料を1000倍に希釈して不純物を1μMに低下させても1fMのバイオマーカを検出すればよく,それは親和定数の低下を考慮しても十分に可能なことが示された.

之前的研究只是简单地证明了使用纳米槽 GaInAsP 光子晶体纳米激光器对蛋白质具有超高的灵敏度，但在这项研究中，我们首先研究了杂质浓度极高的样品中目标蛋白质的选择性检测，问题是是否真的有可能检测到样品中的生物标志物。含有高浓度杂质的血液，未经特殊预处理。这是确定蛋白质的重要实验。我们使用作为抗原抗体反应模型的生物素-链霉亲和素作为蛋白质，使用BSA作为杂质，并尝试在各种杂质浓度下进行检测。结果，我们发现：链霉亲和素本身为100zM，已确认检测到极低浓度的BSA，并且即使在1μM的高BSA浓度下也可以区分。由于背景信号增加，无法再证实链霉亲和素的吸附，这被认为是 BSA 非特异性吸附的影响。换句话说，这些分别是检测限和杂质耐受限，但无法确认极限浓度下目标蛋白的选择，估计血液中含有约1nM的杂质（主要是类似于BSA的白蛋白类物质），低浓度生物标志物的浓度为一般在1 pM左右，本实验中使用的生物素-链霉亲和素具有较高的亲和常数，易于检测，许多生物标志物的亲和常数比此低约两个数量级，但样品被稀释了1000倍。结果表明，即使杂质减少至 1 μM，也足以检测 1 fM 的生物标志物，即使考虑到亲和常数的降低，这也是足够可能的。