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公開番号2025072435
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-09
出願番号2025014424,2022195499
出願日2025-01-31,2017-12-21
発明の名称分析物検出のためのユニバーサルバイオセンサーシステム
出願人ファンダメンタルソリューションズコーポレーション
代理人個人
主分類C12N 5/10 20060101AFI20250430BHJP(生化学;ビール;酒精;ぶどう酒;酢;微生物学;酵素学;突然変異または遺伝子工学)
要約【課題】標的分析物を検出するためのバイオセンサーシステムを提供する。
【解決手段】所定の種類の生細胞と、前記生細胞に関連するシグナル生成レポーターと、前記シグナル生成レポーターに関連するシグナル伝達経路または他の活性化メカニズムまたは手段と、前記活性化メカニズムに関連するユニバーサル検出成分と、前記ユニバーサル検出成分と関連する分析物結合成分とを含み、前記分析物結合成分は、前記ユニバーサル検出成分および前記標的分析物の両方に特異的である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
標的分析物を検出するためのバイオセンサーシステムであって、
（ａ）所定の種類の生体細胞と、
（ｂ）前記生体細胞に関連するシグナル生成レポーターと、
（ｃ）前記シグナル生成レポーターに関連するシグナル伝達経路または活性化メカニズムと、
（ｄ）前記活性化メカニズムに関連するユニバーサル検出成分と、
（ｅ）前記ユニバーサル検出成分に関連する分析物結合成分であって、前記ユニバーサル検出成分および標的分析物の両方に特異的である、前記分析物結合成分と
を有する、バイオセンサーシステム。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
請求項１記載のバイオセンサーシステムにおいて、前記生体細胞が、原核細胞、真核細胞、酵母細胞、昆虫細胞、哺乳類細胞、動物細胞、植物細胞、非生殖細胞、固定細胞、薬剤処理細胞、化学的に処理された細胞、浸透圧処理された細胞、放射細胞、人工細胞、合成細胞、濾胞樹状細胞、ナチュラルキラー細胞、マクロファージ、単球、単核食細胞、好中球、好酸球、または好塩基球である、バイオセンサーシステム。
【請求項３】
請求項２記載のバイオセンサーシステムにおいて、前記昆虫細胞がショウジョウバエシュナイダー２細胞またはｓｆ９細胞である、バイオセンサーシステム。
【請求項４】
請求項２記載のバイオセンサーシステムにおいて、前記哺乳類細胞が、ＨＥＫ細胞、ＣＨＯ細胞、ＣＯＳ細胞、３Ｔ３細胞、または他の培養、不死化、もしくは継代された哺乳類細胞である、バイオセンサーシステム。
【請求項５】
請求項１記載のバイオセンサーシステムにおいて、前記シグナル生成レポーターが、蛍光、紫外線、または可視特性を有する染料；発光シグナルまたは蛍光シグナルを生じるように適合された酵素；蛍光性、荷電性、または磁性のナノ粒子、ナノドット、または量子ドット；蛍光タンパク質；または他のカルシウム感受性の発光分子または蛍光分子である、バイオセンサーシステム。
【請求項６】
請求項５記載のバイオセンサーシステムにおいて、前記蛍光タンパク質が緑色蛍光タンパク質である、バイオセンサーシステム。
【請求項７】
請求項５記載のバイオセンサーシステムにおいて、前記シグナル生成レポーターが、オベリン、タラシコリン、ミトロコミン（ハリスタリン）、クリチン（フィアリジン）、ムネモプシン、ベロビン、Ｉｎｄｏ－１、Ｆｌｕｏ－２、Ｑｕｉｎ－２、Ｆｌｕｏ－３、Ｒｈｏｄ－２、カルシウムグリーン、ＢＡＰＴＡ、カメレオン、または他のカルシウム感受性の発光分子または蛍光分子である、バイオセンサーシステム。
【請求項８】
請求項１記載のバイオセンサーシステムにおいて、前記シグナル伝達経路または活性化メカニズムが、前記生体細胞のｐＨまたは温度の変化；前記生体細胞の電気的または磁気的性質の変化；前記生体細胞内のＧタンパク質共役受容体シグナル伝達経路の活性化；前記生体細胞内のホスファチジルイノシトール経路の活性化；ジアシルグリセロール、セラミド、または他の親油性メッセンジャー分子を放出する前記生体細胞内のシグナル伝達経路の活性化；一酸化窒素、ｃＡＭＰ、ｃＧＭＰ、または他の環状ヌクレオチドを放出または生成する前記生体細胞内のシグナル伝達経路の活性化；スーパーオキシド、過酸化水素、一酸化炭素、硫化水素、または他の二次酸化還元シグナル伝達分子を放出または生成する前記生体細胞内のシグナル伝達経路の活性化；または前記生体細胞によって発現される受容体の構造変化によって活性化され、前記構造変化は、前記ユニバーサル検出成分が標的分析物に結合した後に初めて起こる、バイオセンサーシステム。
【請求項９】
請求項１記載のバイオセンサーシステムにおいて、前記ユニバーサル検出成分が、抗体可変多様性結合（ＶＤＪ）領域、Ｆａｂフラグメント、または他の抗体決定基；Ｔ細胞可変結合（ＶＪ）、可変多様性結合（ＶＤＪ）、または他のＴ細胞受容体決定基；合成ペプチド；既知の大きさの非ペプチド有機決定因子；レクチン決定因子、炭水化物結合モジュール、または他の炭水化物結合決定因子；脂質結合決定因子；金属または他の金属結合決定因子を結合するメタロチオン決定因子；免疫受容体チロシン系阻害モチーフ（ＩＴＩＭ）；前記生体細胞内のシグナル伝達経路のＦｃ結合部分に非共有結合するＦｃ決定因子；または前記生体細胞内のシグナル伝達経路のビオチンまたは（ストレプト）アビジン結合部分に非共有結合するビオチンまたは（ストレプト）アビジン決定因子を有する、バイオセンサーシステム。
【請求項１０】
請求項１記載のバイオセンサーシステムにおいて、前記分析物結合成分が、アフィボディ、アプタマー、または可溶性受容体であり、または前記分析物結合成分は、一本鎖抗体または一本鎖ダイアボディであるＩｇＧフラグメントを含む、バイオセンサーシステム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許出願は、２０１６年１２月２２日付け出願の「分析物の迅速検出のためのシステムおよび装置」という名称の米国仮出願第６２／４３８，０６８号の利益を主張し、また２０１７年７月６日付け出願の分析物の迅速検出のためのバイオセンサーシステム」という名称である米国本出願第１５／６４２，８００号（米国特許第９，８５０，５４６号）米国特許出願の一部継続出願であり、その全体が参照により本明細書に組み込まれ、あらゆる目的のための米国特許出願の一部をなす。
続きを表示（約 3,800 文字）【背景技術】
【０００２】
本発明は、概して、生物学的試料または他の種類の試料中の対象の様々な分析物を検出するためのシステム、装置、試薬、および方法に関し、より詳細には、バイオセンサーが試験されるサンプル中の対象の分析物と反応する時の検出可能なシグナルの放出に基づき、リアルタイムで対象の分析物を検出および同定するためのバイオセンサーベースのシステムに関する。以下の特許：米国特許第９，０２３，６４０号；９，７５２，１９９；９，８５０，５４６；９，８５０，５４７；および９，８５０，５４８は、本発明の技術に関する追加の背景情報を提供しており、すべての目的のために、その全体が参照により本明細書に組み入れられる。
【０００３】
一般論として、バイオセンサーは、敏感な生物学的成分を物理化学的検出器成分と組み合わせる分析物の検出のためのシステムまたは装置である。典型的なバイオセンサーシステムの構成要素は、生物学的成分、トランスデューサーまたは検出成分、および試験結果を意味のある有用な方法で表示する関連する電子機器またはシグナルプロセッサーを含む。生物学的要素は、典型的には、組織、微生物、オルガネラ、細胞受容体、酵素、抗体、核酸などのような生物学的材料を含み、これらは既知の生物工学的プロセスによって作り出すことができる。変換器または検出成分は、分析物と生物学的成分との相互作用から生じる信号をより容易に測定および定量化することができる別の信号に変換する物理化学的方法（例えば、光学的、圧電的、および／または電気化学的）で働く。バイオセンサーは、抗体－抗原相互作用などの生体分子－分析物相互作用を定性化または定量化するための分子生物学および情報技術（例えば、超小型回路、光ファイバーなど）の統合から生じた。食品中の感染性病原体、病原体または／および毒素を検出するための迅速で、敏感で、扱いやすく、そして費用効果の高い検出ツールに対する大きな需要があることを考慮すると（例えば、Ｍｅａｄｅｔａｌ．，ＦｏｏｄＲｅｌａｔｅｄＩｌｌｎｅｓｓａｎｄＤｅａｔｈｉｎｔｈｅＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓ，ＥｍｅｒｇｉｎｇＩｎｆｅｃｔｉｏｕｓＤｉｓｅａｓｅｓ；Ｖｏｌ．５，Ｎｏ．５，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ－Ｏｃｔｏｂｅｒ１９９９（６０７－６２５）（その全体が参照により本明細書に組み入れられる）において、食品中の感染性病原体、病原性微生物、毒素、およびその他の汚染物質を検出および識別するための、リアルタイムの携帯型の装置および機器等、バイオセンサーの利用に対する継続的な必要性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
以下は、本発明の特定の例示的実施形態の概要を提供する。この概要は、広範囲の概要ではなく、そして本発明の肝要なまたは重要な側面もしくは成分を同定すること、またはその範囲を記述することを意図しない。しかしながら、本発明を説明し請求するために使用される言語における不定冠詞の使用は、記述されるシステムを単一の構成要素または成分に限定することを決して意図するものではないことを理解されたい。むしろ、本明細書における「ａ」または「ａｎ」の使用は、「少なくとも１つ」または「１つまたは複数」を意味すると解釈されるべきである。
【０００５】
本発明の別の態様によれば、標的分析物を検出するための第１のバイオセンサーシステムが提供される。このシステムは、所定の種類の生体細胞と、前記生体細胞に関連するシグナル生成レポーターと、前記シグナル生成レポーターに関連するシグナル伝達経路または活性化メカニズムと、前記活性化メカニズムに関連するユニバーサル検出成分と、前記ユニバーサル検出成分に関連する分析物結合成分であって、前記ユニバーサル検出成分および標的分析物の両方に特異的である、前記分析物結合成分とを含む。
【０００６】
本発明の別の態様によれば、標的分析物を検出するための第２のバイオセンサーシステムが提供される。このシステムは、所定の種類の生体細胞と、前記生体細胞内のシグナル生成レポーターであって、前記生体細胞内で生じる所定の変化に応答する、前記シグナル生成レポーターと、前記シグナル生成レポーターに関連するシグナル伝達経路または活性化メカニズムであって、前記生体細胞内に所定の変化を誘導するように作動する、前記シグナル伝達経路または活性化メカニズムと、前記活性化メカニズムに関連するユニバーサル検出成分であって、前記活性化メカニズムを誘発するように作動する、前記ユニバーサル検出成分と、前記ユニバーサル検出成分と関連する分析物結合成分であって、前記ユニバーサル検出成分および標的分析物の両方に特異的である、前記分析物結合成分とを有し、標的分析物も結合している分析物結合成分が前記ユニバーサル検出成分に結合すると、前記ユニバーサル検出成分が前記活性化メカニズムを誘発させて前記生体細胞内での所定の変化を生じさせ、それによってシグナル生成レポーターに、検出可能なシグナルを生成させる、バイオセンサーシステムを含む。
【０００７】
本発明の別の態様によれば、標的分析物を検出するための第３のバイオセンサーシステムが提供される。このシステムは、所定の種類の生体細胞と、前記生体細胞内のシグナル生成レポーターであって、前記生体細胞内で生じる所定の変化に応答する、前記シグナル生成レポーターと、前記シグナル生成レポーターに関連するシグナル伝達経路または活性化メカニズムであって、前記生体細胞内に所定の変化を誘導するように作動する、前記シグナル伝達経路または活性化メカニズムと、前記活性化メカニズムに関連するユニバーサル検出成分であって、前記活性化メカニズムを誘発するように作動する、前記ユニバーサル検出成分と、前記ユニバーサル検出成分と関連する分析物結合成分であって、前記ユニバーサル検出成分および標的分析物の両方に特異的である、前記分析物結合成分とを有し、標的分析物も結合している分析物結合成分が前記ユニバーサル検出成分に結合すると、前記ユニバーサル検出成分が前記活性化メカニズムを抑制して前記生体細胞内での所定の変化を減少させ、それによってシグナル生成レポーターに、減衰したシグナルを生成させ、またはシグナルを生成させない、バイオセンサーシステムを含む。
【０００８】
本発明のさらなる特徴および態様は、当業者であれば、例示的な実施形態の以下の詳細な説明を読んで理解することが明らかだろう。当業者によって理解されるように、本発明のさらなる実施形態は、本発明の範囲および精神から逸脱することなく可能とされる。したがって、図面および関連する説明は、例示的であり、本質的な限定的ではないと見なされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本明細書に組み込まれその一部を形成する添付の図面は、本発明の１つまたは複数の例示的な実施形態を概略的に示し、そして上記の一般的な説明および以下の詳細な説明と共に本発明の原理を説明するために提供する。
図１ａ－ｂは、本発明の例示的実施形態による第１のバイオセンサーの図示であり、ジャーカットＴ細胞がエクオリンを産生し、膜貫通非抗体シグナル伝達成分ＩｇＧｂｐ－ＣＤ３ζを発現するように操作される。
図２ａ－ｂは、本発明の例示的実施形態による第２のバイオセンサーの図示であり、ＭＣ／９肥満細胞がエクオリンを産生するように操作されており、及びＭＣ／９細胞が天然型受容体ＦｃεＲＩを発現し、可溶性非抗体シグナル伝達成分ＩｇＧｂｐ－ＩｇＥに結合する。
図３ａ－ｂは、本発明の例示的な実施形態による第３のバイオセンサーの図示であり、ＭＣ／９肥満細胞がエクオリンを産生するように操作されており、ＭＣ／９細胞が天然型受容体ＦｃεＲＩを発現し、ＭＣ／９肥満細胞によって排出された可溶性非抗体シグナル伝達成分ＩｇＧｂｐ－ＩｇＥに結合する。
図４は、本発明の例示的実施形態による第４のバイオセンサーの図示であり、バイオセンサー細胞は、エクオリンを産生し、ビオチン化検出素子に結合する膜貫通非抗体シグナル伝達素子ｍＳＡ－ＣＤ３ζを発現するように操作されている。
図５は、本発明の例示的実施形態による第５のバイオセンサーの図であ理、バイオセンサー細胞が、エクオリンを産生し、ビオチン化された検出成分に結合する膜貫通非抗体シグナル伝達成分ｍＳＡ－ＣＤ３ζを発現するように操作されている。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下の詳細な説明は例示の目的のための多くの詳細を含むが、当業者であれば、以下の詳細に対する多くの変形および変更が本発明の範囲内であることを理解するだろう。したがって、本発明の以下の実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明に対する一般性を失うことなく、また限定を課すことなく説明される。
（【００１１】以降は省略されています）

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