DE10249608A1 - Device and method for structural analysis and detection of complex glycostructures - Google Patents

Device and method for structural analysis and detection of complex glycostructures Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mikroarray und einen Bindungsassay zur Detektion und zur Strukturanalyse von komplexen Glykokonjugaten, wobei das Glykokonjugat jeweils mit mindestens zwei verschiedenen Lektinen interagiert.The invention relates to a microarray and a binding assay for the detection and structural analysis of complex glycoconjugates, the glycoconjugate interacting with at least two different lectins.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung und zur Analyse von komplexen Glykostrukturen.The invention relates to a device and a method for the determination and analysis of complex glycostructures.

Kohlenhydrate können in Monosaccharide, Disaccharide, Oligosaccharide und Polysaccharide unterteilt werden. Die Oligo- und Polysaccharide können wiederum in Homoglykane oder Heteroglykane gegliedert werden, wobei die Heteroglykane mit den Vertretern der Proteoglykane, Peptidoglykane, Glykolipide und Glykoproteine zu den biologisch wichtigen Struktureinheiten gehören. Zusammengesetzte Kohlenhydrate, die konjugierte Verbindungen umfassen, wie beispielsweise Glykolipide und Glykoproteine, werden auch als Glykokonjugate bezeichnet. Glykokonjugate gehören zu den zentralen Biomolekülen der Zelle und sind an vielen physiologischen Prozessen beteiligt. Sie haben unter anderem Funktionen in der Immunabwehr, Zelldifferenzierung, bei Entzündungsprozessen sowie allgemein bei Zell-Zell-Interaktionen. Aufgrund ihrer Eigenschaften und vielfältigen Funktionen im Organismus spielt die Struktur der Glykokonjugate in den Bereichen der Grundlagenforschung, der Diagnostik, der Pharmaforschung sowie für die Arzneimittelentwicklung eine große Rolle. Der Begriff Glykokonjugate bezeichnet Moleküle, bei denen ein Kohlenhydratanteil (Mono-, Oligo- oder Polysaccharid) kovalent an ein Protein oder ein Lipid gebunden ist. Die Vielfalt innerhalb dieser Substanzklasse ist sehr groß, denn zu den Glykokonjugaten gehören neben den Glykoproteinen und Glykolipiden, bei denen der Protein- bzw. Lipidanteil überwiegt, auch die Lipopolysaccharide und die Proteoglykane, bei denen der Kohlenhydratanteil überwiegt. Der Kohlenhydratanteil besteht bei den Glykoproteinen und Glykolipiden typischerweise aus bis zu 20 Monosacchariden, bei Lipopolysacchariden und Proteoglykanen kann dieser erheblich größer sein. In der Biosynthese dieser komplexen Glykokonjugate nutzt die Natur neben der Auswahl an unterschiedlichen Monosaccharid-Bausteinen die verschiedensten Verknüpfungs- und Verzweigungsmöglichkeiten, so dass eine gigantische Strukturvielfalt innerhalb dieser Substanzklasse vorliegt. Kohlenhydrate weisen innerhalb der biologischen Bindungspartner von Proteinen in einer kurzen Sequenz potentiell die größte Anzahl von Variationsmöglichkeiten auf. Unter Verwendung einer üblichen Bibliothek von 20 verschiedenen Monosacchariden ergeben sich für die Bildung eines Hexasaccharids (einschließlich verzweigter Isomere) theoretisch 1015 verschiedene Strukturen.Carbohydrates can be divided into monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides and polysaccharides. The oligo- and polysaccharides can in turn be divided into homoglycans or heteroglycans, the heteroglycans with the representatives of the proteoglycans, peptidoglycans, glycolipids and glycoproteins being among the biologically important structural units. Compound carbohydrates that include conjugated compounds, such as glycolipids and glycoproteins, are also referred to as glycoconjugates. Glycoconjugates are one of the central biomolecules in the cell and are involved in many physiological processes. Among other things, they have functions in immune defense, cell differentiation, in inflammatory processes and in general in cell-cell interactions. Due to their properties and diverse functions in the organism, the structure of glycoconjugates plays a major role in the areas of basic research, diagnostics, pharmaceutical research and for drug development. The term glycoconjugate refers to molecules in which a carbohydrate portion (mono-, oligo- or polysaccharide) is covalently bound to a protein or a lipid. The diversity within this class of substances is very large, because the glycoconjugates include, in addition to the glycoproteins and glycolipids, in which the protein or lipid component predominates, also the lipopolysaccharides and proteoglycans, in which the carbohydrate component predominates. The carbohydrate content in glycoproteins and glycolipids typically consists of up to 20 monosaccharides, in lipopolysaccharides and proteoglycans this can be considerably larger. In the biosynthesis of these complex glycoconjugates, nature uses a wide variety of linkage and branching options in addition to the selection of different monosaccharide building blocks, so that there is a huge variety of structures within this class of substances. Carbohydrates potentially have the greatest number of possible variations in a short sequence within the biological binding partners of proteins. Using a common library of 20 different monosaccharides, theoretically 10 15 different structures result for the formation of a hexasaccharide (including branched isomers).

Wenn die Oligosaccharidketten verzweigt sind, spricht man von oligoantennären Verbindungen, wobei normalerweise di- bis pentaantennäre Strukturen vorliegen. Die dadurch gegebene "Multivalenz" der Moleküle in Bezug auf die Wechselwirkung mit einem Bindungspartner ist ein wichtiger Aspekt für die Spezifität und Stärke der Bindung. An jeder glykosylierten Stelle eines Proteins können die Oligosacharidstrukturen variieren. Die unterschiedlich glykosylierten Varianten bezeichnet man als Glykoformen dieses Proteins oder auch als Mikroheterogenität.If the oligosaccharide chains are branched, one speaks of oligoantennaren Compounds, usually being di- to pentaantennary structures available. The resulting "multivalency" of the molecules in relation on interaction with a binding partner is an important one Aspect for the specificity and strength the bond. The oligosaccharide structures can be found at each glycosylated site of a protein vary. The differently glycosylated variants are called one as glycoforms of this protein or as micro heterogeneity.

Im Gegensatz zu Monosacchariden bzw. Disacchariden oder anderen einfach aufgebauten Molekülen ist die schnelle, einfache und sichere Strukturanalyse von Glykokonjugaten mit bisherigen Vorrichtungen und Methoden nur bedingt möglich. In den genannten Bereichen, in denen an und mit Glykokonjugaten geforscht wird, sind analytische Verfahren zur Aufklärung der Identität des Bindungsverhaltens und der Struktur dieser Komponenten jedoch essentiell. Die bei Mono- und Disacchariden mit Erfolg angewandten physikalisch-chemischen Analyseverfahren können nicht mit ausreichendem Erfolg auf den Bereich der Glykokonjugate übertragen werden, da die Methoden aufgrund der Komplexität der Zielstrukturen sehr zeitaufwendig, kompliziert und wenig spezifisch sind. Aufgrund der großen Bedeutung der Glykokonjugate gab es im Stand der Technik mehrere Bestrebungen, deren Struktur sicher und effektiv zu detektieren.In contrast to monosaccharides or Disaccharides or other simple molecules the quick, easy and safe structural analysis of glycoconjugates only possible to a limited extent with previous devices and methods. In the areas mentioned, in which research is carried out on and with glycoconjugates are analytical methods for clarifying the identity of attachment behavior and however, the structure of these components is essential. The mono and disaccharides successfully applied physicochemical Analytical methods can not successfully transferred to the field of glycoconjugates because the methods are very time-consuming due to the complexity of the target structures, are complicated and not very specific. Because of the great importance the glycoconjugate, there have been several efforts in the prior art, to detect their structure safely and effectively.

Es wurde beispielsweise versucht, über massenselektive Verfahren eine Aussage über die Struktur zu treffen. Jedoch geben solche Verfahren keine Auskunft über das biospezifische Bindungsverhalten einer Substanz. So erfolgt die Identifizierung und Quantifizierung der Glykosilierungsmuster von Glykoproteinen durch massenselektive Verfahren. Dabei werden die Glykoproteine zunächst aufgespalten, das heißt, die zu untersuchende Struktur wird zunächst zerstört und die Glykane oder Glykopeptide werden nach chromatographischer Auftrennung mittels Massenspektroskopie charakterisiert. Bei einem weiteren Verfahren zur Charakterisierung der Glykokonjugate, der Affinitätschromatographie, werden mit Hilfe von Lektinen, die an Gelpartikel gebunden sind, Saccharide oder Glykokonjugate für den Einsatz weiterer Analyseschritte aufgereinigt. Um Substanzmischungen zu fraktionieren oder Strukturinformationen über Glykokonjugate zu erhalten, steht vor allem das Verfahren der seriellen Lektin-Affinitätschromatographie zur Verfügung, bei dem die Probenkomponenten im Durchflussverfahren über eine Kombination von Lektin-Adsorbentien fraktioniert werden.For example, attempts have been made to use mass selective Procedure a statement about to hit the structure. However, such procedures provide no information about that biospecific binding behavior of a substance. This is how Identification and quantification of glycosylation patterns of glycoproteins through mass selective processes. The glycoproteins first split up, that is, the structure to be examined is first destroyed and the glycans or glycopeptides become after chromatographic separation using mass spectroscopy characterized. Another characterization method glycoconjugate, affinity chromatography, with the help of lectins, which are bound to gel particles, saccharides or glycoconjugates for cleaned up the use of further analysis steps. To mixtures of substances to fractionate or get structural information about glycoconjugates, stands above all the method of serial lectin affinity chromatography to disposal, in which the sample components in the flow method over a Combination of lectin adsorbents be fractionated.

Bei den genannten Techniken ist es nachteilig, dass eine Aufreinigung der Glykokonjugate notwendig ist, da jegliche Verunreinigungen die Analytik behindern. So ist es erforderlich, dass oft mit größeren Mengen des aufgereinigten Glykokonjugats – häufig im Milligramm-Bereich – gearbeitet werden muss, was einen großen präparativen Aufwand erfordert. Auch ist es bisher nicht möglich, Glykostrukturen in einem einheitlichen Verfahren zu detektieren, so dass die Analytik von Glykokonjugaten mit herkömmlichen Methoden immer aus mehreren Teilschritten besteht und daher sehr zeitintensiv ist. Ein zentraler Nachteil der herkömmlichen Analyseverfahren ist jedoch, dass die Glykostrukturen nicht zerstörungsfrei analysiert werden können, das heißt, die Probe befindet sich nicht mehr in ihrem nativen Zustand, wodurch auch eine einmal analysierte Probe, die Glykostrukturen umfasst, in der Regel nicht weiterverwendet werden kann. Komplexe Strukturen, wie z.B. Glykoproteine mit mehr als zwei oder drei mehr oder weniger verzweigten Zucker-Ketten (Glykanen), werden von den bekannten Verfahren in der Regel nicht erfasst.With the techniques mentioned, it is disadvantageous that a purification of the glycoconjugates is necessary, since any impurities impede the analysis. For example, it is necessary to work with large amounts of the purified glycoconjugate - often in the milligram range - which requires a great deal of preparation. So far it has not been possible to detect glycostructures in a uniform procedure, so that the analysis of glycoconjugates with conventional methods always consists of several parts steps and is therefore very time-consuming. A central disadvantage of the conventional analysis methods, however, is that the glycostructures cannot be analyzed non-destructively, i.e. the sample is no longer in its native state, which means that once a sample has been analyzed and it includes glycostructures, it cannot be used as a rule , Complex structures, such as glycoproteins with more than two or three more or less branched sugar chains (glycans) are generally not covered by the known methods.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der komplexe Kohlenhydratstrukturen, wie Glykokonjugate, schnell, einfach, sicher und effizient detektiert und in ihrer Struktur bestimmt werden können.The object of the invention is therefore to provide a device with which complex carbohydrate structures, like glycoconjugates, detected quickly, easily, safely and efficiently and can be determined in their structure.

Die Erfindung löst dieses technische Problem durch die Bereitstellung eines Mikroarrays, umfassend min destens zwei voneinander verschiedene irrmobilisierte, gegen die Grundstruktur eines Glykokonjugates gerichtete Lektine, wobei die Grundstruktur mindestens ein Glykan, enthaltend mindestens zwei glykosidisch verknüpfte Monosaccharide, umfasst.The invention solves this technical problem by providing a microarray comprising at least one two different immobilized against the basic structure of a glycoconjugate directed lectins, the basic structure at least one glycan containing at least two glycosidically linked monosaccharides, includes.

Der Erfindung liegt demgemäß die überraschende Lehre zugrunde, dass komplexe Glykokonjugate, wie Glykoproteine oder Glykolipide, nicht nur mit einem Lektin spezifisch Wechselwirken, sondern dass sie in der Lage sind, so mit mehreren Lektinen in messbare Interaktion zu treten, dass eine Analyse der Struktur der Glykokonjugate – des Analyten – möglich ist. Durch diese Wechselwirkung ein und desselben Analyten, mit mehreren verschiedenen Lektinen, entstehen auf dem Array mehrere Bereiche oder Orte mit einer speziellen Lektin-Zucker-Wechselwirkung, die mit verschiedenen, dem Fachmann bekannten, Methoden detektiert werden können. Diese Orte der spezifischen Wechselwirkung ergeben auf dem Mikroarray ein bestimmtes Muster, insbesondere wenn die Lektine auf dem Mikroarray in einer bestimmten geometrischen Ordnung – beispielsweise in mehreren Linien oder in einem Raster – immobilisiert sind. Durch bekannte Algorithmen der Bioinformatik und Strukturanalytik ist es möglich, von diesem Muster auf die Struktur und das Bindeverhalten des Glykokonjugates bzw. auf die Glykosylierung einer Struktur zu schließen. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zwei, drei, vier oder mehrere Dutzend verschiedene Lektine auf einem geordneten Raster – immobolisiert sind. Wenn die Bereiche, in denen Lektin-Kohlenhydrat Wechselwirkungen oder Lektin-Zucker Bindungsereignisse stattfinden, mit einem Marker detektiert werden bzw. wenn durch diese Wechselwirkung zum Beispiel ein elektrischer Impuls freigesetzt wird, der gemessen werden kann, bildet sich für jedes zu untersuchende Glykokonjugat ein spezifisches Muster oder ein Impulsalgorithmus heraus, anhand dessen analoge bzw. homologe Struktuxen bestimmt werden können. Während Monosaccharide, Disacchariden sowie einfach aufgebaute Oligosaccharide und einfache, nicht komplexe Polysaccharide mit physikalischen oder chemischen Methoden ausreichend charakterisiert werden können, ist dies bei komplexen Glykokonjugaten nicht möglich. So ist es aber mit Vorteil möglich, komplexe Glykokonjugate mit dem erfindungsgemäßen Mikroarray einfach, sicher und schnell zu detektieren und zu analysieren.The invention is accordingly surprising Understand that complex glycoconjugates, such as glycoproteins or glycolipids, not just interact specifically with a lectin, but that they are able to measure so with multiple lectins Interaction that an analysis of the structure of the glycoconjugates - the analyte - is possible. Through this interaction of one and the same analyte, with several different lectins, multiple areas or arise on the array Places with a special lectin-sugar interaction that with various methods known to the person skilled in the art can be detected can. These locations of specific interaction result on the microarray a particular pattern, especially when the lectins are on the microarray in a certain geometric order - for example in several Lines or in a grid - immobilized are. With well-known algorithms from bioinformatics and structural analysis Is it possible, from this pattern to the structure and binding behavior of the glycoconjugate or to conclude the glycosylation of a structure. It can be provided, for example, that two, three, four or several dozen different lectins on an ordered grid - immobolized are. If the areas where lectin-carbohydrate interactions or lectin-sugar binding events take place with a marker can be detected or if by this interaction for example an electrical pulse is released that can be measured forms for each glycoconjugate to be examined has a specific pattern or an impulse algorithm, based on which analog or homolog Structures can be determined. While Monosaccharides, disaccharides and simple oligosaccharides and simple, not complex polysaccharides with physical or chemical methods can be characterized sufficiently this is not possible with complex glycoconjugates. But that's an advantage possible, complex glycoconjugates easily, safely with the microarray according to the invention and to detect and analyze quickly.

Unter Immobilisierung im Sinne der Erfindung sind alle Methoden zur Einschränkung der Beweglichkeit und Löslichkeit von Lektinen auf chemischen, biologischen und/oder physikalischen Wegen zu verstehen. Die Immobilisierung kann durch unterschiedliche Methoden erfolgen, wie der Bindung der Lektine untereinander oder an Träger, durch Festhalten im Netzwerk einer polymeren Matrix oder die Immobilisierung auf einer Membran. Durch die Immobilisierung wird ein Auswaschen der Lektine bei den verschiedenen Waschschritten verhindert. Weiterhin kann nach dem Prozess der Interaktion die biologische Probe leicht wieder vom immobilisierten Lektin abgetrennt werden. Die Bindung bzw. die Immobilisierung der Lektine an den Träger bzw. Mikroarray kann durch direkte Trägerverbindung und durch Quervernetzung erfolgen. Die Trägerbindung bzw. Quervernetzung erfolgt gemäß der Erfindung insbesondere ionisch/adsorptiv oder durch kovalente Bindung. Die Quervernetzung im Sinne der Erfindung ist eine Vernetzung der Detektionsmoleküle – das heißt der Lektine – untereinander oder mit anderen Polymeren. Bei der Immobilisierung durch Einschluss werden die Lektine in Gelstrukturen bzw. in Membranen so eingeschlossen, dass eine Interaktion mit den Glykokonjugaten möglich ist.Under immobilization in the sense of Invention are all methods of restricting mobility and solubility from lectins to chemical, biological and / or physical Because of understanding. The immobilization can be different Methods take place, such as the binding of the lectins to each other or to carrier, by sticking to the network of a polymer matrix or by immobilization on a membrane. Due to the immobilization there is a washout prevents lectins during the various washing steps. Furthermore can after the process of interaction the biological sample easily again be separated from the immobilized lectin. The bond or the Immobilization of the lectins on the carrier or microarray can be done by direct carrier connection and done by cross-linking. Carrier binding or cross-linking takes place according to the invention especially ionic / adsorptive or by covalent bonding. The Cross-linking in the sense of the invention is a cross-linking of the detection molecules - that is to say the lectins - with one another or with other polymers. When immobilizing by inclusion the lectins enclosed in gel structures or in membranes in such a way that interaction with the glycoconjugates is possible.

Auf den Mikroarray können Lektine z.B. durch Auftropfen von runden Spots oder durch Rufdrucken von Linien immobilisiert werden, wobei als Mikroarray planare wie auch nicht planare Gebilde wie Kugeln, Quader oder Fibrillen und Stäbe eingesetzt werden können, die mit unterschiedlichen Lektinen imprägniert oder immobilisiert und so in eine räumliche Anordnung gebracht werden.Lectins can be placed on the microarray e.g. by dropping round spots or by calling Lines are immobilized, being planar as well as microarray non-planar structures such as spheres, cuboids or fibrils and rods are used can be which are impregnated or immobilized with different lectins and so in a spatial Order to be brought.

Dem Fachmann sind zahlreiche Möglichkeiten bekannt, die Lektine auf dem Mikroarray zu immobilisieren. Die Immobilisierung sollte hierbei so erfolgen, (i) dass jedem Lektin eine definierte Position auf dem Träger oder Mikroarray zugeordnet und (ii) dass jede Position auf dem Mikroarray oder Träger unabhängig ausgewertet werden kann. Es kann aber auch vorteilhaft sein, dass sich die Auftragungsorte verschiedener Lektine teilweise oder vollständig überlappen oder dass Lektingemische in Form eines Detektionsspots aufgetragen werden. Die Immobilisierung kann beispielsweise mit einem an die Halbleitertechnik angelehnten Verfahren erfolgen. Auch Druckverfahren ermöglichen es, die Lektine in definierten Flächen oder Orten an oder auf der Oberfläche des Mikroarrays abzulegen, wodurch eine stabile Bindung mit hoher Kopplungseffizienz erfolgen kann. Alle dem Fachmann bekannten Immobilisierungsmaßnahmen von Biomolekülen – z.B. an Säulenmaterialien – können ebenfalls verwandt werden, um die Lektine auf dem Array zu immobilisieren.Numerous possibilities are known to the person skilled in the art to immobilize the lectins on the microarray. The immobilization should take place in such a way (i) that each lectin is assigned a defined position on the support or microarray and (ii) that each position on the microarray or support can be evaluated independently. However, it can also be advantageous that the application sites of different lectins overlap partially or completely or that lectin mixtures are applied in the form of a detection spot. The immobilization can take place, for example, using a method based on semiconductor technology. Printing processes also enable the lectins to be defi ned areas or locations on or on the surface of the microarray, whereby a stable bond with high coupling efficiency can take place. All immobilization measures of biomolecules known to the person skilled in the art - for example on column materials - can also be used to immobilize the lectins on the array.

Ausgewählte Verfahren zum Immobilisieren sind beispielsweise das Contact Tip Printing, Ring and Pin Printing, Nanoelectric Printing and Nanopipetting, Buble Jet Printing, TopSpot Printing, Micro Contact Printing, Micro Fluidic Networks-Methoden, Photolithographic Activation-Verfahren, Photoresist Lithography, Electrochemical Focusing und Micro Wet Printing. Es können aber auch vergleichsweise einfache Probenauftragsgeräte aus der Dünnschichtchromatographie oder Autosampler für die HPLC sowie Pipet ten und Mikropipetten (Kolbenhubpipetten) eingesetzt werden. Mit Hilfe dieser Verfahren kann eine Lektin-Spot-Größe von ca. 1 um bis über 6 mm erzeugt werden. Die Lektindichte pro cm2 kann erfindungsgemäß beispielsweise im Bereich von ca. 0,01 bis 1000 pmol/cm2 liegen. Die genannten Verfahren ermöglichen eine einfache Handhabung und eine große Präzision der angelegten Volumina sowie sehr homogene Lektinspots, die mit einer hohen Parallelisierung auftragen werden. Die Verfahren, die eine direkte Synthese der Lektine auf dem Träger ermöglichen, weisen insbesondere eine hohe Integrationsdichte und eine einfache Kombination von Immobilisierung und Kopplung auf. Es ist möglich, die Lektine, die auch als Sonden bezeichnet werden können, mit weiteren Verfahren vorzubereiten, um den Anteil unspezifisch synthetisierter bzw. gebundener Lektine gering zu halten.Selected methods for immobilization are, for example, contact tip printing, ring and pin printing, nanoelectric printing and nanopipetting, bubble jet printing, top spot printing, micro contact printing, micro fluidic networks methods, photolithographic activation processes, photoresist lithography, electrochemical focusing and micro Wet printing. However, it is also possible to use comparatively simple sample application devices from thin-layer chromatography or autosamplers for HPLC as well as pipettes and micropipettes (piston-stroke pipettes). With the help of these methods, a lectin spot size of approximately 1 .mu.m to more than 6 mm can be generated. According to the invention, the lectin density per cm 2 can be, for example, in the range from approximately 0.01 to 1000 pmol / cm 2 . The methods mentioned enable simple handling and great precision of the volumes created, as well as very homogeneous lectin spots, which are applied with a high degree of parallelization. The methods that enable a direct synthesis of the lectins on the support have in particular a high integration density and a simple combination of immobilization and coupling. It is possible to prepare the lectins, which can also be referred to as probes, with further methods in order to keep the proportion of unspecificly synthesized or bound lectins low.

Die Lektine können jedoch auf dem Mikroarray auch durch ein Blot-Verfahren immobilisiert werden. Hierzu werden die Lektine oder sie umfassende Zellen oder Gewebe mittels einer Elektrophorese aufgetrennt. Die elektrophoretische Auftrennung kann z.B. mittels einer eindimensionalen oder mehrdimensionalen Elektrophorese, insbesondere einer 2D-Elektrophorese, erfolgen.However, the lectins can be on the microarray can also be immobilized by a blot process. To do this the lectins or cells or tissues comprising them by means of a Electrophoresis separated. The electrophoretic separation can e.g. by means of one-dimensional or multidimensional electrophoresis, in particular 2D electrophoresis.

Die elektrophoretisch aufgetrennten bzw. separierten Lektine werden dann entweder auf den Träger bzw. Mikroarray übertragen bzw, auf eine Membran, die in einem nächsten Schritt auf den Träger oder Mikroarray aufgebracht wird.The electrophoretically separated or separated lectins are then either transferred to the carrier or microarray or, on a membrane, which in a next step on the support or Microarray is applied.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Mikroarray mindestens zwei voneinander verschiedene immobilisierte Lektine, wobei die Lektine isolierbar sind, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Abrus precatorius, Adenia digitata, Agaricus bisporus, Aleuria aurantia, Amaranthus caudatus, Amphicarpaea biacteata, Anguilla anguilla, Arachis hypogaea, Artocarpus integrifolia, Bauhinia purpurea alba, Brachypodium sylvaticum, Canavalia ensiformis, Carcino scorpius rotunda canda, Cicer arietinum, Codium fragile, Crotalaria juncea, Cytisus sessilifolius, Datura stramonium, Dioclea grandiflora, Dolichos biflorus, Erythrina coralldendron, Erythrina cristagalli, Euonymos europaea, Galanthus nivalis, Glycine max, Griffonia (Bandeiraea) simplicifolia, Helix aspersa, He1ix pomatia, Hippeastrum hybrid, Hordeum vulgare, Hura crepitaus, Latyrus odoratus, Latyrus sativus, Latyrus tingitanus, Lens culinaris, Limax glavus, Limulus polyphemus, Lotus tetragonolobus, Lycopersicon esculentum, Maackia amurensis, Maclura pomifera, Macrotyloma axillare, Momordica charantia, Narcissus pseudonarcissus, Oryza sativa, Phaseolus coccineus, Phaseolus limensis, Phaseolus vulgaris, Phytolacca americana, Pisum sativum, Phosphocarpus tetragonolobus, Pseudomonas aeruginosa, Ricinus communis, Sambucus nigra, Secale cereale, Solanum tuberosum, Sophora japonica, Triticum vulgaris, Tritrichomonas mobilensis (Protozoe), Ulex europaeus, Vicia cracca, Vicia ervilia, Vicia graminea, Vicia faba, Vicia sativa, Vicia villosa, Viscum album, Wisteria floribunda, weiterhin können folgende humane, insbesondere rekombinant hergestellte, Lektine eingesetzt werden: E-Selecin (human, recombinant), L-Selectin (human, recombinant) und/oder P-Selectin (human, recombinant) sowie Galectine (human). Aus den genannten Organismen können mit Vorteil spezifische Lektine isoliert werden, die dazu geeignet sind, komplexe Glykostrukturen bzw. Glykokonjugate so zu binden, dass eine Detektion und Strukturanalyse möglich ist. So kann beispielsweise aus Agaricus bisporus das Lektin ABA, aus Aleuria aurantia AAL, aus Amaranthus caudatus ACL (ACA), aus Anguilla (Eel) anguilla AAA, aus Arachis hypogaea PNA, aus Artocarpus integrifolia AIL (Jacalin), aus Griffonia (Bandeiraea) simplicifolia GSL BSL, aus Bauhinia purpurea alba BPL (BPA), aus Canavalia ensiformis Con A, aus Datura stramonium DSA, aus Dolichos biflorus DBA, aus Erythrina coralldendron Ecor A, aus Erythrina cristagalli ECL (ECA), aus Euonymos europaeus EEL, aus Galanthus nivalis GNL, aus Glycine max SBA, aus Helix aspersa HAA, aus Helix pomatia HPA, aus Hippeastrum hybrid HHL (AL), aus Lens culinaris LCA, LcH (Lentil), aus Lotus tetragonolobus LTL, aus Lycopersicon esculentum LEA (Tomato), aus Maackia amurensis MAA, aus Maclura pomifera MPA, aus Narcissus pseudonarcissus NPL, NPA, aus Phaseolus coccineus PCA, aus Phaseolus limensis LBA, aus Phaseolus vulgaris PHA, aus Phytolacca americana PWM, aus Pisum sativum PSA, aus Pseudomonas aeruginosa I PA-I, aus Ricinus communis RCA60 und RCA120, aus Sambucus nigra SNA, aus Solanum tuberosum STA (Potato), aus Sophora japonica SJA, aus Triticum vulgaris WGA (Wheat Germ Agglutinin), aus Tritrichomonas mobilensis (Protozoe) TML, aus Ulex europaeus I UEA-I, aus Vicia faba VFA, aus Vicia villosa VVA, aus Viscum album VAA und aus Wisteria floribunda WFA (WFL) gewonnen werden, weiterhin sind die humanen (rekombinant, aus einer CHO Zelllinie) Lektine E-Selecin (human) CD62E, ELAM-1, CD62L, LAM-1, L-Selectin (human) LECAM-1, MEL-14, CD62P, GMP-140, P-Selectin (human) LECAM-3 und/oder PADGEM sowie Galectine gewinnbar, wobei "L" einem Lektin entspricht und "A" einem Agglutinin.In a preferred embodiment of the invention, the microarray comprises at least two different immobilized lectins, the lectins being isolable, selected from the group consisting of Abrus precatorius, Adenia digitata, Agaricus bisporus, Aleuria aurantia, Amaranthus caudatus, Amphicarpaea biacteata, Anguilla anguilla, Arachis hypogaea, Artocarpus integrifolia, Bauhinia purpurea alba, Brachypodium sylvaticum, Canavalia ensiformis, Carcino scorpius rotunda canda, Cicer arietinum, Codium fragile, Crotalaria juncea, Cytisus sessilifolius, Datura stramonium, Dioclea grandifhrinausiallichristinauria, dendella erifone, Erythema, dolomized erythematosus, dolomized erythrocyte, erythrocyte, erythrocyte, erythrocyte, erythrocyte, erythrocyte, erythrocyte, erythrocyte, erythrocyte, erythrocyte, erythrocyte, erythrocyte, erythrocyte, erythrocyte, erythropoiesis Galanthus nivalis, Glycine max, Griffonia (Bandeiraea) simplicifolia, Helix aspersa, He1ix pomatia, Hippeastrum hybrid, Hordeum vulgare, Hura crepitaus, Latyrus odoratus, Latyrus sativus, Latyrus tingitanus, Lens culinaris, Limax glavus, Lotus tetracopagonus es tum, Maackia amurensis, Maclura pomifera, Macrotyloma axillare, Momordica charantia, Narcissus pseudonarcissus, Oryza sativa, Phaseolus coccineus, Phaseolus limensis, Phaseolus vulgaris, Phytolacca americana, Pisum sativum, Phosphocarpus tetromonosumosa nasolomonosus, pseudonomacillus, pseudonarcissus, sosa Solanum tuberosum, Sophora japonica, Triticum vulgaris, Tritrichomonas mobilensis (Protozoe), Ulex europaeus, Vicia cracca, Vicia ervilia, Vicia graminea, Vicia faba, Vicia sativa, Vicia villosa, Viscum album, Wisteria floribunda, the following can also be produced by humans, especially reombinant human , Lectins are used: E-selecin (human, recombinant), L-selectin (human, recombinant) and / or P-selectin (human, recombinant) and galectins (human). Specific lectins which are suitable for binding complex glycostructures or glycoconjugates in such a way that detection and structural analysis are possible can advantageously be isolated from the organisms mentioned. For example, the lectin ABA from Agaricus bisporus, from Aleuria aurantia AAL, from Amaranthus caudatus ACL (ACA), from Anguilla (Eel) anguilla AAA, from Arachis hypogaea PNA, from Artocarpus integrifolia AIL (Jacalin), from Griffonia (Bandeiraea) simplicifolia GSL BSL, from Bauhinia purpurea alba BPL (BPA), from Canavalia ensiformis Con A, from Datura stramonium DSA, from Dolichos biflorus DBA, from Erythrina coralldendron Ecor A, from Erythrina cristagalli ECL (ECA), from Euonymos europaeus nivalis, from Galanth GNL, from Glycine max SBA, from Helix aspersa HAA, from Helix pomatia HPA, from Hippeastrum hybrid HHL (AL), from Lens culinaris LCA, LcH (Lentil), from Lotus tetragonolobus LTL, from Lycopersicon esculentum LEA (Tomato), from Maackia amurensis MAA, from Maclura pomifera MPA, from Narcissus pseudonarcissus NPL, NPA, from Phaseolus coccineus PCA, from Phaseolus limensis LBA, from Phaseolus vulgaris PHA, from Phytolacca americana PWM, from Pisum sativum PSA, from Pseudomonas aeruginosa , from Ricinus communis RCA 60 and RCA 120 , from Sambucus nigra SNA, from Solanum tuberosum STA (Potato), from Sophora japonica SJA, from Triticum vulgaris WGA (Wheat Germ Agglutinin), from Tritrichomonas mobilensis (Protozoe) TML, from Ulex europaeus I UEA-I, from Vicia faba VFA, from Vicia villosa VVA, from Viscum album VAA and from Wisteria floribunda WFA (WFL), the human (recombinant, from a CHO cell line) lectins E-selecin (human) CD62E, ELAM-1, CD62L, LAM-1, L-Selectin (human) LECAM-1, MEL-14, CD62P, GMP-140, P-selectin (human) LECAM-3 and / or PADGEM and galectins can be obtained, where "L" corresponds to a lectin and "A" corresponds to an agglutinin.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Mikroarray mindestens zwei voneinander verschiedene immobilisierte Lektine, wobei die Lektine zu den zu detektierenden Glykostrukturen eine Bindungsaffinität von Kd ≤ 10–6 mol/l aufweisen. Mit Vorteil ist es bei einer Bindungsaffinität von Kd ≤ 10–6 mol/l möglich, die Interaktion zwischen Glykokonjugat und immobilisierten Lektinen so genau zu analysieren und zu detektieren, dass ein qualitativer Nachweis des Glykokonjugates und eine Strukturanalyse effizient möglich ist.In a further preferred embodiment of the invention, the microarray comprises at least two different immobilized lectins, the lectins having a binding affinity of Kd zu 10 −6 mol / l to the glycostructures to be detected. With a binding affinity of Kd ≤ 10 -6 mol / l, it is advantageously possible to analyze and detect the interaction between glycoconjugate and immobilized lectins so precisely that a qualitative detection of the glycoconjugate and a structural analysis is possible efficiently.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfassen die immobilisierten Lektine einen Bindungslinker. Bindungslinker im Sinne der Erfindung sind alle Strukturen, die so mit den Lektinen assoziiert sind, dass diese kovalent oder komplex auf einem Träger des Mikroarrays bzw. auf dem Mikroarray selbst immobilisiert werden können. Die Linker können beispielsweise Peptidfragmente im Bereich von 0 bis 50 Aminosäuren sein. Die Lektine, die Linker umfassen, werden demgemäß vorteilhafterweise nicht über eine unspezifische Adsorption auf dem Mikroarray immobilisiert. Die Linker können auch so ausgebildet sein, dass eine Interaktion zwischen den einzelnen Lektinen bzw. Lektinen und den Trägern so ausgeschlossen ist, dass Störungen bzw. unspezifische Interaktionen nicht oder nur in sehr geringem Umfang auftreten. In solch einem Fall können die Linker beispielsweise als Abstandshalter eingesetzt werden. Linker im Sinne der Erfindung können demgemäß auch kurze synthetische DNA-Doppelstränge sein. Sie können auch dazu eingesetzt werden, bestimmte Lektine zunächst zu immobilisieren, um sie dann mit Hilfe spezifischer, beispielsweise DNA-Doppelstrang abbauender Enzyme, wieder abzuspalten. So ist es beispielsweise möglich, die komplexen Glykokonjugatstrukturen in einem ersten Schritt mit mehreren spezifischen Lektinen interagieren zu lassen, wobei ausgewählte Lektine dann durch einen Abspaltungsschritt mittels spaltbarer Linker vom Mikroarray gelöst werden, so dass die Glykokonjugatstrukturen in einer Probe nun mit anderen Lektinen Wechselwirken können, die z.B. eine andere Bindungsaffinität als die abgespaltenen Lektine aufweisen.In a further advantageous embodiment In the invention, the immobilized lectins comprise a binding linker. Binding linkers in the sense of the invention are all structures that are associated with the lectins in such a way that they are covalent or complex on a support of the microarray or immobilized on the microarray itself can. The Can linkers for example, peptide fragments in the range of 0 to 50 amino acids. The lectins comprising linkers are accordingly advantageously not via a non-specific adsorption immobilized on the microarray. The left can also be designed so that an interaction between the individual Lectins or lectins and the carriers is excluded, that interference or non-specific interactions, or only to a very small extent Scope occur. In such a case, the linkers can, for example can be used as a spacer. Linker in the sense of the invention can also be short synthetic DNA double strands his. You can also be used to start certain lectins immobilize, then using specific, e.g. DNA double strand degrading enzymes to split off again. For example, it is possible, the complex glycoconjugate structures in a first step to let several specific lectins interact, with selected lectins then by a cleavage step using cleavable linkers from Microarray solved so that the glycoconjugate structures in a sample are now included other lectins can interact, e.g. have a different binding affinity than the split lectins.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Linker insbesondere Streptavidin und/oder Biotin. Streptavidin im Sinne der Erfindung ist ein Protein aus Streptomycis avidinii, das mit einer Affinität von 10–15 M–1 an Biotin bindet und das ein Molekulargewicht von zirka 60.000 Da aufweist. Es weist vorteilhafterweise eine geringere unspezifische Reaktion als Avidin auf. Biotin im Sinne der Erfindung sind Coenzyme der Enzyme, die Carboxylierungen katalysieren. Die sehr hohe Affinität von Biotin für Streptavidin als auch für Avidin kann vorteilhafterweise zur Immobilisierung von biotinylierten Reagenzien genutzt werden.In a further preferred embodiment of the invention, the linker is in particular streptavidin and / or biotin. Streptavidin in the sense of the invention is a protein from Streptomycis avidinii which binds to biotin with an affinity of 10 −15 M −1 and which has a molecular weight of approximately 60,000 Da. It advantageously has a lower non-specific response than avidin. Biotin in the sense of the invention are coenzymes of the enzymes that catalyze carboxylations. The very high affinity of biotin for streptavidin as well as for avidin can advantageously be used to immobilize biotinylated reagents.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Mikroarrays werden die Lektine mit einer Packungsdichte von > 50 ng/cm2 immobilisiert. Eine daraus resultierende Oberflächenbelegung von > 10% ermöglicht eine optimale Wechselwirkung mit den Glykostrukturen. Die Varianten der möglichen Funktionali sierungen von Trägermaterialien sind selbstverständlich vielfältig. Voraussetzung für die Anbindung von Lektinen ist das Vorhandensein von entsprechenden funktionellen Gruppen auf dem Trägermaterial, mit denen das Lektin reagieren kann. Es können unter anderem folgende Varianten eingesetzt werden: Funktionalisierung mit Carboxylgruppen, Funktionalisierung mit Aminogruppen, Funktionalisierung mit Aldehydgruppen, Funktionalisierung mit Phenylgruppen, Funktionalisierung mit Thiolgruppen, Funktionalisierung mit Divinylsulphone (entstehende Bindung: Ether, Thioether, sekundäre Amine), Funktionalisierung mit Carbonyldiimidazol, Funktionalisierung mit Epichlorhydrine (entstehende Bindung: Ether, Thioether, sekundäre Amine), Funktionalisierung mit Glutaraldehyd (entstehende Bindung: Michaels Adduct, Schiffsche Base; Vorteil: gute Stabilität der Bindung), Funktionalisierung mit Hydrazine (entstehende Bindung: Amid-Bindung), Funktionalisierung mit Periodat (entstehende Bindung: Alkylamin), Funktionalisierung mit Diazonium (entstehende Bindung: Azo), Funktionalisierung mit Trichloro-S-triazine (entstehende Bindung: Triazinyl), Bisoxirane (entstehende Bindung: Alkylamide, Ether, Thioether), Cyanbromid (entstehende Bindung: Isoharnstoff, Imid, (carbamat), Funktionalisierung mit 4-Nitropheny-chloroformate (entstehende Bindung: Anhydrid, Carbamat, Urethan), Funktionalisierung mit Epoxidgruppen und die Funktionalisierung mit orga nischen Sulfonylchloriden (Tosylchlorid, Tresylchlorid) (entstehende Bindung: Alkylamin).In a further advantageous embodiment of the microarray, the lectins are immobilized with a packing density of> 50 ng / cm 2 . The resulting surface coverage of> 10% enables an optimal interaction with the glycostructures. The variants of the possible functionalizations of carrier materials are of course diverse. A requirement for the binding of lectins is the presence of appropriate functional groups on the support material with which the lectin can react. The following variants can be used, among others: functionalization with carboxyl groups, functionalization with amino groups, functionalization with aldehyde groups, functionalization with phenyl groups, functionalization with thiol groups, functionalization with divinylsulphones (resulting bond: ether, thioether, secondary amines), functionalization with carbonyldiimidazole, functionalization with Epichlorohydrins (resulting bond: ether, thioether, secondary amines), functionalization with glutaraldehyde (resulting bond: Michaels Adduct, Schiff base; advantage: good stability of the bond), functionalization with hydrazines (resulting bond: amide bond), functionalization with periodate ( resulting bond: alkylamine), functionalization with diazonium (resulting bond: azo), functionalization with trichloro-S-triazine (resulting bond: triazinyl), bisoxirane (resulting bond: alkylamides, ethers, thioethers), cyanogen bromide (resulting bond: Is Urea, imide, (carbamate), functionalization with 4-nitrophenychloroformate (resulting bond: anhydride, carbamate, urethane), functionalization with epoxy groups and functionalization with organic sulfonyl chlorides (tosyl chloride, tresyl chloride) (resulting bond: alkylamine).

Mit Vorteil ist die Funktionalisierung in einer schnellen Reaktion möglich, wobei die Immobilisierung der Lektine über die beschriebenen Methoden besonders vorteilhaft ist, da sich hier eine kovalente Bindung ausbildet. Das verhindert die Auswaschung der Lektine und dadurch einen Verlust an Bindungsaktivität oder beim erwünschten Ablösen der Probe eine Kontamination dieser durch Lektin-Moleküle.Functionalization is an advantage possible in a quick reaction the immobilization of the lectins using the methods described in particular is advantageous since a covalent bond is formed here. This prevents the lectins from being washed out and thus a loss of binding activity or the desired one supersede the sample is contaminated by lectin molecules.

Die Immobilisierung erfolgt bei individuellen Reaktionsbedingungen und ist häufig unter Verwendung weiterer Chemikalien durchzuführen. Die Immobilisierung an Epoxidgruppen erfordert beispielsweise 8 – 48 h bei pH-Werten von pH 8,5 – 12. Die Anbindung von Proteinen an mit Carboxylgruppen aktivierte Matrices erfolgt bei pH 4 – 6 in 24 – 48 h. Dabei ist die Verwendung von Carbodiimid für die Reaktion vorteilhaft. Die Immobilisierung von Proteinen an mit Aminogruppen substituierte Träger erfolgt ebenfalls unter Verwendung weiterer Chemikalien wie Carbodiimid oder NaCNBH3.Immobilization takes place under individual reaction conditions and is often to be carried out using other chemicals. The immobilization on epoxy groups requires, for example, 8-48 h at pH 8.5-12. The binding of proteins to matrices activated with carboxyl groups takes place at pH 4-6 in 24-48 h. The use of carbodiimide is advantageous for the reaction. Proteins are also immobilized on supports substituted with amino groups using other chemicals such as carbodiimide or NaCNBH 3 .

Vorteilhafterweise wird eine Funktionalisierung mit Tresylchlorid (2,2,2-Trifluorethan-sulfonylchlorid) verwendet. Die Funktionalisierung von Trägermaterialien mit Tresylchlorid eignet sich besonders für die Anbindung von Proteinen, da die Reaktion unter milden Bedingungen stattfindet (pH 7–9) und die Proteine nicht schädigt. Die Bindung erfolgt über primäre Aminogruppen oder Thiolgruppen der Aminosäuren des Proteins. Die Reaktion ist vergleichsweise schnell (wenige Stunden) und läuft ohne den Einsatz weiterer Chemikalien ab. Die Tresylaktivierung ist bei trockenem Material oder bei Lagerung in verdünnter Salzsäure einige Monate stabil.Functionalization with tresyl chloride (2,2,2-trifluoroethane sulfonyl chloride) is used. The functionalization of carrier materials with tresyl chloride is particularly suitable for the binding of proteins, since the reaction takes place under mild conditions (pH 7-9) and does not damage the proteins. The binding takes place via primary amino groups or thiol groups of the amino acids of the protein. The reaction is comparatively quick (a few hours) and takes place without the use of additional chemicals. Tresyl activation is stable for a few months with dry material or when stored in dilute hydrochloric acid.

Mitunter ist es sinnvoll, den Träger unter Einbindung eines so genannten Spacers, eines Abstandshalters, zu funktionalisieren. Dieser Spacer vergrößert die Distanz zwischen Trägeroberfläche und Ligand und kann daher zu einer besseren Zugänglichkeit des Liganden beitragen. Übliche Spacer bestehen aus zwei terminalen funktionellen Gruppen und einer in der Länge wählbaren C-Kette wie z.B. 6-Aminohexansäure. Der verwendete Linker, das heißt die verwendete Trägerfunktionalisierung, kann auch bereits selbst einen Spacer darstellen.Sometimes it makes sense to wear the carrier Integration of a so-called spacer, a spacer functionalize. This spacer increases the distance between the carrier surface and Ligand and can therefore contribute to better accessibility of the ligand. Usual spacers exist from two terminal functional groups and one that can be selected in length C chain such as 6-aminocaproic acid. The linker used, that is the carrier functionalization used, can already be a spacer itself.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst der Mikroarray Metall, Polypropylen, Teflon, Silizium, Polyethylen, Polyester, Polystyren, Nitrid, Keramik, Quarz und/oder Glas. Metalle im Sinne der Erfindung sind alle Verbindungen, deren Zusammenhalt durch ein Kristallgitter entsteht. Die Grenze zwischen Metallen und Nichtmetallen ist flie ßend, so dass auch die Elemente Ce, Sn, As und Sb im Sinne der Erfindung Metalle sind. Zu den Metallen gemäß der Erfindung gehören auch die metallischen Gläser, das heißt Werkstoffe, die sich in einem metastabilen, weitgehend amorphen Zustand befinden. Selbstverständlich sind auch metallisch leitfähige Polymere Metalle im Sinne der Erfindung. vorteilhafterweise weisen Metalle im Sinne der Erfindung insbesondere eine gute Festigkeit, eine gute Härte und Verschleißbeständigkeit, eine hohe Zähigkeit und eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit auf. Polypropylene im Sinne der Erfindung sind thermoplastische Polymere des Propylens. Polypropylene zeichnen sich insbesondere durch eine hohe Härte, Rückstellfähigkeit, Steifheit und Wärmebeständigkeit aus. Der Mikroarray kann jedoch auch Teflon umfassen. Teflon gemäß der Erfindung sind Polytetrafluoroethylene, die vorteilhafterweise gute thermoplastische Eigenschaften aufweisen. Polyethylene entstehen insbesondere durch eine Polymerisation von Ethylen nach im Wesentlichen zwei unterschiedlichen Methoden, dem Hochdruck- und dem Niederdruckverfahren. Polyethylene, die im Hochdruckverfahren hergestellt werden, weisen vorteilhafterweise eine geringe Dichte auf. Die Eigenschaften von Mikroarrays, die Polypropylen umfassen, werden im Wesentlichen durch den Charakter des Polyethylen als partiell kristallinem Kohlenwasserstoff bestimmt. Vorteilhafterweise sind Polyethylene bis zu 60° in allen üblichen Lösungs mitteln praktisch unlöslich. Vorteilhafterweise bewirken polare Flüssigkeiten wie Alkohol, Ester und Ketone bei Zimmertemperatur kaum eine Quellung von Polyethylenen. Gegen Wasser, Laugen und Salzlösungen sowie anorganische Säuren verhalten sich Polyethylene vorteilhafterweise völlig indifferent. Mikroarrays oder Träger, die Polyethylene umfassen, haben z.B. eine sehr geringe Wasserdampfdurchlässigkeit. Der Mikroarray kann jedoch zweckmäßigerweise auch Polyester umfassen. Polyester im Sinne der Erfindung sind Verbindungen, die durch Ringöffnungspolymerisation von Lactonen oder durch Polykondensation von Hydroxycarbonsäuren bzw. von Diolen und Dicarbonsäuren bzw. Dicarbonsäurederivaten hergestellt werden. Polyester im Sinne der Erfindung umfassen auch Polyesterharze, Polyesterimide, Polyesterkautschuke, Polyesterpolyole und Polyesterpolyuretane. Polyester sind vorteilhafterweise Thermoplaste und besitzen ausgesprochenen Werkstoffcharakter. Sie zeichnen sich beispielsweise durch eine hohe Thermostabilität aus und können zu Legierungen mit Metallen, wie beispielsweise Kupfer, Aluminium und Magnesium, verarbeitet werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Mikroarray Keramik umfasst. Keramik im Sinne der Erfindung ist eine Sammelbezeichnung für aus insbesondere anorganischen und überwiegend nichtmetallischen Verbindungen und Elementen aufgebaute und insbesondere zu mehr als 30 Vol.% kristalline Materialien umfassende Stoffklasse. Dem Fachmann sind verschiedene Keramiken bzw. keramische Werkstoffe bekannt, die er als Mikroarray einsetzen kann. Es kann sich beispielsweise um so genannte Töpferware, Steingutgeschirr, Spaltplatten, Laborporzellan, Geschirrporzellan, Knochenporzellan, Aluminiumoxidkeramik, Dauermagnetwerkstoffe, Silicasteine und Magnesiasteine handeln. Bei tonkeramischen Werkstoffen wird im Sinne der Erfindung in grobe und feine Werkstoffe unterschieden, wobei feine tonkeramische Werkstoffe Irdengut, Steingut, Steinzeug und Porzellan umfassen. Es können jedoch mit Vorteil auch sonderkeramische Werkstoffe wie Glas-, Oxidkeramik, SiC-Steine und schmelzflüssig gegossene Steine als Mikroarray eingesetzt werden. Bevorzugt kann der Mikroarray auch Glas umfassen. Glas im Sinne der Erfindung sind Stoffe im amorphen, nichtkristallinen Festzustand, das heißt, der Glaszustand lässt sich im Sinne der Erfindung als eingefrorene unterkühlte Flüssigkeit bzw. Schmelze auffassen. Gläser sind daher anorganische oder organische, meist oxidische Schmelzprodukte, die durch einen Einführvorgang ohne Auskristallisation der Schmelzphasenkomponenten in einen festen Zustand überführt wurden. Selbstverständlich sind im Sinne der Erfindung auch Kristalle, Quarz, Schmelzen und unterkühlte Schmelzen als Gläser aufzufassen. Die Gläser können zum Beispiel Flachglas, Behälterglas, Wirtschaftsglas, Laborgeräteglas, Bleikristallglas, Faserglas, optische Glasfasern und andere sein. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass Silicat-freie Gläser, beispielsweise Phosphatgläser, eingesetzt werden. Der Mikroarray kann jedoch auch so beschaffen sein, dass optische Gläser, das heißt, z.B. Gläser mit besonderen optischen Brechungsindexen, eingesetzt werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the microarray comprises metal, polypropylene, Teflon, silicon, polyethylene, polyester, polystyrene, nitride, ceramic, quartz and / or glass. Metals in the sense of the invention are all compounds whose cohesion is created by a crystal lattice. The boundary between metals and non-metals is fluid, so that the elements Ce, Sn, As and Sb are also metals in the sense of the invention. The metals according to the invention also include the metallic glasses, that is to say materials which are in a metastable, largely amorphous state. Of course, metallically conductive polymers are metals in the sense of the invention. For the purposes of the invention, metals advantageously have, in particular, good strength, good hardness and wear resistance, high toughness and good electrical and thermal conductivity. Polypropylenes in the sense of the invention are thermoplastic polymers of propylene. Polypropylenes are particularly characterized by high hardness, resilience, stiffness and heat resistance. However, the microarray can also include Teflon. Teflon according to the invention are polytetrafluoroethylenes which advantageously have good thermoplastic properties. Polyethylenes are produced in particular by polymerizing ethylene using essentially two different methods, the high-pressure and the low-pressure process. Polyethylenes which are produced in the high-pressure process advantageously have a low density. The properties of microarrays comprising polypropylene are essentially determined by the character of the polyethylene as a partially crystalline hydrocarbon. Advantageously, polyethylenes are practically insoluble up to 60 ° in all common solvents. Advantageously, polar liquids such as alcohol, esters and ketones hardly cause polyethylene to swell at room temperature. Polyethylenes are advantageously completely indifferent to water, alkalis and salt solutions as well as inorganic acids. For example, microarrays or carriers that include polyethylenes have very low water vapor permeability. However, the microarray can expediently also comprise polyester. For the purposes of the invention, polyesters are compounds which are prepared by ring-opening polymerization of lactones or by polycondensation of hydroxycarboxylic acids or of diols and dicarboxylic acids or dicarboxylic acid derivatives. For the purposes of the invention, polyesters also include polyester resins, polyester imides, polyester rubbers, polyester polyols and polyester polyuretanes. Polyesters are advantageously thermoplastics and have a distinct material character. For example, they are characterized by high thermal stability and can be processed into alloys with metals such as copper, aluminum and magnesium. However, it can also be provided that the microarray comprises ceramic. Ceramic in the sense of the invention is a collective name for a class of substances composed of in particular inorganic and predominantly non-metallic compounds and elements and in particular comprising more than 30% by volume of crystalline materials. Various ceramics or ceramic materials are known to the person skilled in the art, which he can use as a microarray. It can be, for example, so-called pottery, earthenware, split plates, laboratory porcelain, tableware, bone china, aluminum oxide ceramics, permanent magnet materials, silica stones and magnesia stones. In the case of clay ceramic materials, a distinction is made between coarse and fine materials in the sense of the invention, fine clay ceramic materials comprising earthenware, earthenware, stoneware and porcelain. However, special ceramic materials such as glass, oxide ceramics, SiC stones and molten stones can also be used as a microarray with advantage. The microarray can preferably also comprise glass. Glass in the sense of the invention are substances in the amorphous, non-crystalline solid state, that is, the glass state can be understood in the sense of the invention as frozen, supercooled liquid or melt. Glasses are therefore inorganic or organic, mostly oxidic melt products, which have been converted into a solid state by an insertion process without crystallization of the melt phase components. In the context of the invention, crystals, quartz, melts and supercooled melts are of course also to be understood as glasses. The glasses can be, for example, flat glass, container glass, industrial glass, laboratory equipment glass, lead crystal glass, fiber glass, optical glass fibers and others. Of course, it is also possible to use silicate-free glasses, for example phosphate glasses. The microar However, ray can also be such that optical glasses, that is to say, glasses with special optical refractive indices, for example, are used.

Die Erfindung betrifft auch einen Bindungsassay zur Bestimmung von Glykostrukturen in einer Probe, wobei die Probe mit mindestens zwei voneinander verschiedenen immobilisierten Lektinen unter Ausbildung von Lektin-Zucker-Komplexen in Kontakt gebracht wird und die Lektin-Zucker-Komplexe in an sich bekannter Weise detektiert werden und die Lektine isolierbar sind, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Abrus precatorius, Adenia digitata, Agaricus bisporus, Aleuria aurantia, Amaranthus caudatus, Amphicarpaea biacteata, Anguilla anguilla, Arachis hypogaea, Artocarpus integrifolia, Bauhinia purpurea alba, Brachypodium sylvaticum, Canavalia ensiformis, Carcino scorpius rotunda canda, Cicer arietinum, Codium fragile, Crotalaria juncea, Cytisus sessilifolius, Datura stramonium, Dioclea grandiflora, Dolichos biflorus, Erythrina coralldendron, Erythrina cristagalli, Euonymos europaea, Galanthus nivalis, Glycine max, Griffonia (Bandeiraea) simplicifolia, Helix aspersa, Helix pomatia, Hippeastrum hybrid, Hordeum vulgare, Hura crepitaus, Latyrus odoratus, Latyrus sativus, Latyrus tingitanus, Lens culinaris, Limax glavus, Limulus polyphemus, Lotus tetragonolobus, Lycopersicon esculentum, Maackia amurensis, Maclura pomifera, Macrotyloma axillare, Momordica charantia, Narcissus pseudonarcissus, Oryza sativa, Phaseolus coccineus, Phaseolus limensis, Phaseolus vulgaris, Phytolacca americana, Pisum sativum, Phosphocarpus tetragonolobus, Pseudomonas aeruginosa, Ricinus communis, Sambucus nigra, Secale cereale, Solanum tuberosum, Sophora japonica, Triticum vulgaris, Tritrichomonas mobilensis (Protozoe), Ulex europaeus, Vicia cracca, Vicia ervilia, Vicia graminea, Vicia faba, Vicia sativa, Vicia villosa, Viscum album, Wisteria floribunda, weiterhin können folgende humane, insbesondere rekombinant hergestellte, Lektine eingesetzt werden: E-Selecin (human, recombinant), L-Selectin (human, recombinant) und/oder P-Selectin (human, recombinant) sowie Galectine (human). Die Bestimmung von Glykostrukturen durch den erfindungsgemäßen Bindungsassay betrifft zum einen die Detektion, das heißt den qualitativen Nachweis von in einer Probe befindlichen Glykostrukturen, als auch die Detektion von bestimmten Pattern auf dem Mikroarray, die Rückschlüsse darüber zulassen, mit welchen immobilisierten unterschiedlichen Lektinen ein und dieselbe Glykostruktur wechselwirkt, um so die Struktur des komplexen Oligo- oder Polysaccharides oder des Glykokonjugates zu bestimmen. Eine Probe im Sinne der Erfindung ist die Bezeichnung für ein durch Probenentnahme entnommenes biologisches oder chemisches Gut oder eines Teiles bzw. einer kleinen Menge eines solchen, dessen Beschaffenheit chemisch, biologisch, klinisch oder ähnlich geprüft werden soll. Die Probenentnahme erfolgt insbesondere so, dass die entnommene Teilmenge einem Durchschnitt der gesamten Menge entspricht. Die durch Untersuchung der Probe ermittelten Merkmale dienen der Beurteilung der durch die Probe erfassten Menge, die Rückschlüsse auf die Gesamtmenge, z.B. Trinkwasser, Lebensmittel, Gewebe, Zellen, Zellkulturen, Zellkultur-Überstände, transplantierte Organe und anderes, zulässt. Für die Untersuchung können die Proben durch Mischen, Zerteilen, Separieren, Vorfraktionieren, Zerkleinern, Zugabe von Enzymen oder Markern bzw. anders vorbehandelt werden. Dem Fachmann sind verschiedene Möglichkeiten der Vorbehandlung der Proben bekannt. Selbstverständlich kann es auch vorgesehen sein, dass die Probe so entnommen wird, dass sie keinem Durchschnitt der gesamten Menge entspricht. Eine Probe können alle biologischen und nichtbiologischen Materialien sein, wie biologische Gewebe und Flüssigkeiten, z.B. Blut, Lymphe, Urin, Gehirnflüssigkeit und andere, sowie Umweltabwässer, Bioreaktorenflüssigkeiten, Lebensmittelinhaltsstoffe, Gefahrenstoffe, Aerosole, Lipidmischungen u.v.a. mehr.The invention also relates to a Binding assay for the determination of glycostructures in a sample, the sample being immobilized with at least two different ones Lectins contacted to form lectin-sugar complexes and the lectin-sugar complexes are detected in a manner known per se and the lectins can be isolated, selected from the group comprising Abrus precatorius, Adenia digitata, Agaricus bisporus, Aleuria aurantia, Amaranthus caudatus, Amphicarpaea biacteata, Anguilla anguilla, Arachis hypogaea, Artocarpus integrifolia, Bauhinia purpurea alba, Brachypodium sylvaticum, Canavalia ensiformis, Carcino scorpius rotunda canda, Cicer arietinum, Codium fragile, Crotalaria juncea, Cytisus sessilifolius, Datura stramonium, Dioclea grandiflora, Dolichos biflorus, Erythrina coralldendron, Erythrina cristagalli, Euonymos europaea, Galanthus nivalis, Glycine max, Griffonia (Bandeiraea) simplicifolia, Helix aspersa, Helix pomatia, Hippeastrum hybrid, Hordeum vulgare, Hura crepitaus, Latyrus odoratus, Latyrus sativus, Latyrus tingitanus, Lens culinaris, Limax glavus, Limulus polyphemus, Lotus tetragonolobus, Lycopersicon esculentum, Maackia amurensis, Maclura pomifera, Macrotyloma axillare, Momordica charantia, Narcissus pseudonarcissus, Oryza sativa, Phaseolus coccineus, Phaseolus limensis, Phaseolus vulgaris, Phytolacca americana, Pisum sativum, Phosphocarpus tetragonolobus, Pseudomonas aeruginosa, Ricinus communis, Sambucus nigra, Secale cereale, Solanum tuberosum, Sophora japonica, Triticum vulgaris, Tritrichomonas mobilensis (Protozoe), Ulex europaeus, Vicia cracca, Vicia ervilia, Vicia graminea, Vicia faba, Vicia sativa, Vicia villosa, Viscum album, Wisteria floribunda, can continue the following human, in particular recombinantly produced, lectins are used: E-Selecin (human, recombinant), L-Selectin (human, recombinant) and / or P-selectin (human, recombinant) and galectins (Human). The determination of glycostructures by the binding assay according to the invention relates on the one hand, detection, that is, qualitative detection of glycostructures in a sample, as well as the detection of certain patterns on the microarray that allow conclusions about which ones are immobilized different lectins interact with one and the same glycostructure, the structure of the complex oligosaccharide or polysaccharide or of the glycoconjugate. A sample in the sense of the invention is the name for a biological or chemical taken by sampling Good or a part or a small amount of such a Chemical, biological, clinical or similar properties can be checked should. Sampling takes place in such a way that the partial quantity taken corresponds to an average of the total amount. That through investigation Characteristics determined in the sample are used to assess the characteristics of the sample detected amount, the conclusions the total amount, e.g. Drinking water, food, tissue, cells, Cell cultures, cell culture supernatants, transplanted Organs and other. For the investigation can the samples by mixing, dividing, separating, pre-fractionating, Crushing, adding enzymes or markers or otherwise pretreated become. Various options for pretreatment are known to the person skilled in the art of the samples known. Of course it can also be provided that the sample is taken in such a way that it doesn't correspond to an average of the total amount. A Can sample all biological and non-biological materials, such as biological tissues and liquids, e.g. Blood, lymph, urine, brain fluid and others, as well Environmental effluents, Bioreactor liquids, Food ingredients, hazardous substances, aerosols, lipid mixtures and many more. more.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Bindungsassays werden die Lektine physikalisch, chemisch und/oder biologisch durch in situ Synthese oder durch Ablegen zuvor synthetisierter Lektine auf dem Mikroarray immobilisiert. Für den Bindungsassay können unabhängig von der Art der immobilisierten Lektine die Träger oder Mikroarrays auf zwei prinzipiell verschiedenen wegen hergestellt werden:In an advantageous embodiment In the binding assay, the lectins become physical, chemical and / or biologically by in situ synthesis or by depositing previously synthesized Lectins immobilized on the microarray. For the binding assay, regardless of the type of immobilized lectins the carrier or microarrays on two principally different ways are made:

  • 1. Ablegen und Immobilisieren von zuvor synthetisierten oder aus Bibliotheken stammenden Lektinen an definierten Positionen eines funktionalisierten Trägermaterials. Hierfür können sowohl Spotting als auch Druckverfahren eingesetzt werden. Unter Spotting versteht man Verfahren, bei denen Flüssigkeitstropfen abgelegt werden, wobei durch Oberflächenwechselwirkung und Trocknen im Wesentlichen runde Spots entstehen. Andere Druckverfahren ermöglichen das Substrat in definierten Flächen auf der Oberfläche abzulegen.1. Storage and immobilization of previously synthesized or lectins from libraries at defined positions a functionalized carrier material. Therefor can both spotting and printing processes are used. Under Spotting is a process in which drops of liquid are deposited, being through surface interaction and drying essentially round spots arise. Other printing processes enable the substrate in defined areas on the surface store.
  • 2. In situ-Synthese der Lektine an definierten Positionen des Trägers oder des Mikroarrays durch sukzessive Kopplung monomerer Synthesebausteine.2. In situ synthesis of the lectins at defined positions of the carrier or the microarray by successively coupling monomeric synthesis building blocks.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden die Lektine durch Contact Tip Printing, Ring and Pin Printing and Nanopipetting, Buble Jet Printing, TopSpot Printing, Micro Contact Printing, Micro Fluidic Networks-Methoden, Photolithographic Activation-Verfahren, Photoresist Lithography, Electroche mical Focusing und/oder Micro Wet Printing immobilisiert.In a further advantageous embodiment become the lectins through Contact Tip Printing, Ring and Pin Printing and Nanopipetting, Buble Jet Printing, TopSpot Printing, Micro Contact Printing, Micro Fluidic Networks methods, Photolithographic Activation methods, Photoresist Lithography, Electroche mical Focusing and / or Micro Immobilized wet printing.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Oberfläche des Mikroarrays mit Poly-L-Lysinen, Aminosilanen, Aldehydsilanen, Epoxy-Gruppen, Gold, Streptavidin, Polylysinen, Silanen, reaktiven Gruppen, Polyacrylamid-Pads, immobilisierter Nitrocellulose, aktivierten Aldehyden, Agarose-Aldehyd-Gruppen und/oder Tresyl-Gruppen beschichtet. Durch derartige Substratoberflächenbehandlungen ist es vorteilhafterweise möglich, die Haltbarkeit und die Bindungskapazität der Oberfläche der Mikroarrays so zu verbessern, dass die Lektine sehr gut über einen längeren Zeitraum immobilisiert bleiben können. Selbstverständlich kann die Oberfläche des Trägers ganz allgemein, insbesondere durch Einwirken von biologischen, physikalischen und/oder chemischen Einflüssen erfolgen. Physikalisches Einwirken sind beispielsweise das Polieren, Ätzen, Beizen, Sandstrahlen, aber auch physikalische Verfahren, die zu einem Härten, Beschichten, Vergüten, Überziehen mit Schutzhäuten und ähnlichem führen. Eine Oberflächenbehandlung durch biologische Einwirkung kann beispielsweise das Bewachsen durch Mikroorganismen umfassen. Eine chemische Modifikation der Oberfläche der Träger beinhaltet beispielsweise die Behandlung mit Säuren, Basen, Metalloxiden und anderen. Die Oberfläche der Träger kann so modifiziert werden, dass die Detektionsmoleküle bzw. die Lektine auf dem Träger besonders gut haften bzw. so haften, dass sie in ihrer Aktivität nicht nachteilig modifiziert werden. Eine Oberflächenmodifizierung der Träger umfasst selbstverständlich auch eine Behandlung, die zu einer erhöhten Stabilität und Bruchfestigkeit insbesondere des Mikroarrays führt. Es können selbstverständlich auch klassische Oberflächenmodifizierungen aus der Histologie vorgenommen werden, wie das Beschichten mit z.B. Eiweißglycerin, Polylysin, aktivierten Dextranen und/oder Chromgelatine.In a further preferred embodiment of the invention, the surface of the microarray with poly-L-lysines, aminosilanes, aldehyde silanes, epoxy groups, gold, streptavidin, polylysines, silanes, reactive groups, polyacrylamide pads, immobilized nitrocellulose, activated aldehydes, agarose Aldehyde groups and / or tresyl groups coated. Such substrate surfaces actions, it is advantageously possible to improve the durability and the binding capacity of the surface of the microarrays in such a way that the lectins can remain immobilized very well over a longer period of time. Of course, the surface of the carrier can be made very generally, in particular by the action of biological, physical and / or chemical influences. Physical effects include polishing, etching, pickling, sandblasting, but also physical processes that lead to hardening, coating, tempering, covering with protective skins and the like. A surface treatment by biological action can include, for example, overgrowth by microorganisms. A chemical modification of the surface of the carrier includes, for example, treatment with acids, bases, metal oxides and others. The surface of the carrier can be modified so that the detection molecules or lectins adhere particularly well to the carrier or so that their activity is not disadvantageously modified. A surface modification of the carrier naturally also includes a treatment which leads to increased stability and breaking strength, in particular of the microarray. Classic surface modifications from histology can of course also be carried out, such as coating with, for example, protein glycerol, polylysine, activated dextrans and / or chromium gelatin.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden vor oder nach der Ausbildung der Zucker-Lektin-Komplexe ein markiertes oder unmarkiertes Lektin, eine markierte oder unmarkierte Glykostruktur und/oder ein markierter oder unmarkierter Antikörper zugesetzt.In a further preferred embodiment The invention will be before or after the formation of the sugar-lectin complexes a labeled or unlabeled lectin, a labeled or unlabeled Glycostructure and / or a labeled or unlabeled antibody added.

Mit Vorteil können folgende Detektionssysteme eingesetzt werden:
Direkt: Die Probenmoleküle selbst werden mit einem Marker versehen (Enzym (A), Fluoreszenz- oder Vis-Farbstoff (B), Biotin (C)...) Nach dem Bindungsereignis und dem Waschen kann entweder:
The following detection systems can be used with advantage:
Direct: The sample molecules themselves are provided with a marker (enzyme (A), fluorescent or Vis dye (B), biotin (C) ...) After the binding event and washing, either:

  • – direkt ausgelesen werden (B)- directly be read out (B)
  • – oder nach Umsetzung eines Enzymsubstrates und Auslesung des entstehenden Farbsignals (A)- or after implementation of an enzyme substrate and reading of the resulting Color signal (A)
  • – oder (C) nach Zugabe eines weiteren Markers (Enzym, Fluoreszenz- oder Vis-Farbstoff), der mit Avidin/Streptavidin gekoppelt ist.- or (C) after adding another marker (enzyme, fluorescent or Vis dye) coupled with avidin / streptavidin.

Mit Vorteil wird ein einfaches, schnelles, direktes Ergebnis erreicht, da die Probe selbst markiert wird.A simple, fast, direct result achieved because the sample itself is marked.

Indirekt: Nach Adsorption der Probenmoleküle werden diese mit einem für das zu bestimmende Glykokonjugat spezifischen Antikörper oder Lektin versehen. Dieser ist wiederum markiert. Nach erfolgter Bindung kann das Ereignis ausgelesen werden.Indirect: After adsorption of the sample molecules this with one for the glycoconjugate specific antibody to be determined or Lectin. This is again marked. After binding the event can be read out.

Durch die "doppelte" Spezifität wird vorteilhafterweise sehr gezielt eine bestimmte Substanz nachgewiesen.The "double" specificity advantageously makes it very specifically identified a specific substance.

Sandwich: Nach Adsorption der Probenmoleküle werden diese mit dem selben Lektin versehen, welches auf der Oberfläche immobilisiert ist (siehe Ausführungsbeispiel). Dieses Lektin bindet an das zu bestimmende Glykokonjugat spezifisch von der gegenüberliegenden Seite und ist selbst wiederum markiert. Nach erfolgter Bindung kann das Ereignis ausgelesen werden. Mit Vorteil wird die selbe Zuckerstruktur "doppelt" erkannt und detektiert. Es kann die eine Zuckerspezi fität bestimmt werden. Es werden nur komplexe Systeme mit mindestens zwei Glykosylierungsstellen erfasst. Es werden nur die ohnehin vorhandenen Lektine benötigt, keine weiteren Antikörper o.ä..Sandwich: After adsorption of the sample molecules provide them with the same lectin that immobilizes on the surface is (see embodiment). This lectin binds specifically to the glycoconjugate to be determined from the opposite Page and is itself marked. After binding can the event can be read out. The same sugar structure is advantageously recognized and detected "twice". It can be a sugar specificity be determined. There are only complex systems with at least two Glycosylation sites recorded. It will only be the ones that already exist Lectins needed no more antibodies or similar ..

Kompetitiv: Nach Adsorption der Probenmoleküle werden die wells mit einem markierten Modelladsorptiv versehen. Dieses bindet bekanntermaßen das immobilisierte Lektin. Das Modelladsorptiv kann nur an noch freie Bindungsstellen andocken bzw. konkurriert mit dem Probenmolekül um diese Bindungsstellen. Es wird ein positives Signal erhalten, wenn keine oder nur wenige Probenmoleküle angebunden sind bzw. nach dem Verhältnis, das sich in dieser Konkurrenzsituation einstellt.Competitive: After adsorption of the sample molecules provide the wells with a marked model adsorptive. This is known to bind that immobilized lectin. The model adsorptive can only be used on free Binding sites dock or compete with the sample molecule for them Binding sites. A positive signal is received if none or just a few sample molecules are connected or according to the relationship that exists in this competitive situation established.

Vorteilhafterweise ist der Nachweis von Systemen mit nur einer komplexen Zuckerstruktur möglich. Es werden bekannte Modellsysteme eingesetzt. Die kompetitive Situation gibt auch Auskunft über die Bindungskonstanten des Komplexes mit dem Probenmolekül.The proof is advantageous systems with only a complex sugar structure possible. It known model systems are used. The competitive situation also provides information about the binding constants of the complex with the sample molecule.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird zur Markierung ein Enzym, ein Farbstoff, ein Fluoreszenzmarker, ein Radioisotop, ein Metallkolloid und/oder ein Chelator eingesetzt. Dem Fachmann sind Methoden bekannt, wie er Marker insbesondere durch Verstärkungsmechanismen sensitiver ausbilden kann.In a further advantageous embodiment The invention uses an enzyme, a dye, for labeling Fluorescent marker, a radioisotope, a metal colloid and / or a Chelator used. Methods such as markers are known to the person skilled in the art especially through reinforcement mechanisms train more sensitive.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Lektine an Mikrotestplatten, Glasplättchen, Membranen, Geflechte, Fibrillen, insbesondere aus Polypropylen, Nitrozellulose, Glas und/oder PVDF immobilisiert. Als Mikrotestplatten können z.B. Mikrotiterplatten eingesetzt werden. Vorteilhafterweise weisen Mikrotestplatten Maße auf, die einen Einsatz in zahlreichen Laborroutinen gestatten. Beispielsweise sind zahlreiche Fluoreszenzmessgeräte, Fluoreszenzspektrometer und -photometer wie Fluoreszenzmikroskope und ähnliches so ausgebildet, dass Mikrotestplatten als Standard verwandt werden können. Die Immobilisierung der Moleküle auf spezielle Laborgefäße, beispielsweise Mikrotiterplatten, Petrischalen, Vielfachschalen, Multischalen und andere Kulturgefäße und Objektträger, ermöglicht daher vorteilhafterweise auch die Verwendung der vorhandenen Labormittel und -geräte zum Inkubieren, Einfrieren, Lyophilisieren und ähnlicher Laborgeräte in klinischen oder Forschungslaboratorien. Als Mikrotestplatten können beispielsweise bevorzugt Mikrotiterplatten mit transparentem, nicht fluoreszierendem Flachboden verwandt werden oder weißem oder schwarzem, undurchsichtigem Flachboden.In a further embodiment of the invention, the lectins are immobilized on micro test plates, glass plates, membranes, braids, fibrils, in particular made of polypropylene, nitrocellulose, glass and / or PVDF. Microtiter plates, for example, can be used as microtest plates. Microtest plates advantageously have dimensions that allow their use in numerous laboratory routines. For example, numerous fluorescence measuring devices, fluorescence spectrometers and photometers such as fluorescence microscopes and the like are designed in such a way that microtest plates can be used as standard. The immobilization of the molecules on special laboratory vessels, for example microtiter plates, petri dishes, multiple dishes, multi dishes and other culture vessels and slides, therefore advantageously also enables the use of the existing laboratory means and devices for incubating, freezing, lyophilizing and similar laboratory devices in clinical or research laboratories. For example, microtiter plates with transparent, non-fluorescent flat bottoms can preferably be used as microtest plates or white or black, opaque flat bottom.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine weitgehende planare Oberfläche des Mikroarrays mit einem Polymer beschichtet und folgend werden Lektine mittels des Polymers auf der Oberfläche immobilisiert. Vorteilhafterweise erfolgt in dieser Ausführungsform die Immobilisierung der Lektine direkt über das Polymer.In a further advantageous embodiment the invention is a largely planar surface of the Microarrays coated with a polymer and following are lectins immobilized on the surface by means of the polymer. advantageously, takes place in this embodiment immobilization of the lectins directly via the polymer.

Bevorzugt ist das Polymer so ausgewählt, dass es eine hydrophobe Oberfläche ausbildet und die Oberfläche gegenüber einem wässrigen Medium elektrisch isoliert. Mit Vorteil kann diese hydrophobe glatte Oberfläche unter anderem einen Selbstreinigungseffekt zeigen.The polymer is preferably selected such that it has a hydrophobic surface trains and the surface across from a watery Medium electrically isolated. This hydrophobic can advantageously be smooth surface among other things, show a self-cleaning effect.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Polymer ein Polyimid oder Polystyren. wählt man das Polymer geeignet aus, z.B. Polyimide, lassen sich auch weitere Mikroarrays oder sogar zusätzliche Microsysteme mit derselben anorganischen Oberfläche, z.B. einer Halbleiterschalung, industriell zu einem System verbinden. Polyimide sind insbesondere hochtemperaturbeständige Polymere; vorteilhaft weisen sie ausgezeichnete mechanische, thermische und elektrische Eigenschaften auf. Die Anwendungen des Polyimids umfassen insbesondere Pufferschichten, Passivierungsschichten, Bindeschichten und dielektrische Zwischenschichten auf dem Träger. Polyimide werden insbesondere flüssig aufgebracht und dann ausgehärtet. Bei diesem Aushärtungsschritt erhält das Polyimid mit Vorteil die gewünschten Eigenschaften. Für die Anwendungen kann das Polyimid li thographisch strukturiert werden. Polyimid kann selbstverständlich auch als Haftungsvermittler für Vergussmaterial und als Pufferschicht eingesetzt werden. Die Polyimidschicht reduziert beispielsweise den Stress im Silicium, der durch die Kapselung hervorgerufen wird und verhindert Risse an den Kanten. Silicium kann in Leitbahnen auf dem Mikroaray aufgebracht sein. Das Polyimid muss insbesondere unter sehr gleichmäßigen Temperaturbedingungen gehärtet werden, um Rissbildung im Polyimid und Farbungleichmäßigkeiten zu verhindern. Niedrige Sauerstoffwerte sind z.B. vorteilhaft, um eine gute Haftung zu erreichen. Polystyren oder Polystyrol ist ein thermoplastischer Kunststoff, der vor allem durch radikalische Polymerisation von Styrol gewonnen wird. Das radikalische Ende einer wachsenden Polymerkette greift nie eine Doppelbindung im Ring an, da der Benzolring eine außerordentlich stabile Struktur ist. Hieraus leiten sich mehrere Vorteile bei der Verwendung von Polystyrol ab, beispielsweise ist Polystyrol beständig gegenüber Säuren, Laugen und Alkohol.In a further preferred embodiment In the invention, the polymer is a polyimide or polystyrene. you choose the polymer is suitable, e.g. Polyimides, can also be more Microarrays or even additional ones Microsystems with the same inorganic surface, e.g. a semiconductor formwork, connect industrially into one system. Polyimides are special high temperature resistant polymers; they advantageously have excellent mechanical, thermal and electrical properties. The applications of the polyimide include in particular buffer layers, passivation layers, binding layers and dielectric interlayers on the carrier. Polyimides in particular liquid applied and then cured. at this curing step receives the polyimide advantageously the desired Characteristics. For the applications, the polyimide can be structured lithographically. Of course, polyimide can also as an intermediary for Potting material and used as a buffer layer. The polyimide layer For example, reduces the stress in silicon caused by the encapsulation is caused and prevents cracks on the edges. silicon can be applied to the micro array in interconnects. The polyimide especially under very uniform temperature conditions hardened to cracking in the polyimide and color unevenness to prevent. Low oxygen levels are e.g. beneficial to to achieve good liability. Polystyrene or polystyrene is a thermoplastic, which is mainly by radical polymerization of Styrene is obtained. The radical end of a growing polymer chain never attacks a double bond in the ring because the benzene ring has one extraordinarily stable structure. This has several advantages for the Use of polystyrene, for example, polystyrene is resistant to acids, bases and alcohol.

Bevorzugt werden W reaktive Moleküle durch die Bestrahlung mit W Licht kovalent immobilisiert. Bevorzugt ist weiterhin, dass das Polymer nur in vordefinierten Bereichen auf die Oberfläche des Mikroarrays aufgetragen wird. Hierdurch können vorteilhafterweise, ähnlich wie bei Schaltkreisen, bestimmte Strukturen, eine definierte Anordnung der Lektin-Spots oder Muster der Immobilisierung der Lektine vorgegeben werden. Somit sind bestimmte Reaktionen oder Wechselwirkungen zwischen den Lektinen und Glykostrukturen steuerbar.W reactive molecules are preferred by the radiation with W light is covalently immobilized. Is preferred furthermore that the polymer is only present in predefined areas the surface of the microarray is applied. This can advantageously, similar to for circuits, certain structures, a defined arrangement the lectin spots or patterns of immobilization of the lectins can be specified. Consequently are certain reactions or interactions between the lectins and glycostructures controllable.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Oberfläche, auf der die Lektine direkt gebunden werden sollen, durch Plasmabehandlung positiv und/oder negativ elektrisch geladen. Das heißt, die Oberflächen sind an den unterschiedlichsten Stellen unterschiedlich geladen. Polymere Werkstoffe liegen insbesondere in verschiedenen Formen vor. Die einzelnen Formen stellen unterschiedliche Anforderungen an den Bearbeitungsprozess. Je nach Ausformung der Oberfläche ist diese z.B. den Plasmen in unterschiedlicher Weise zugänglich. Eine Plasmabehandlung der Polymeroberfläche kann vorteilhafterweise die Oberflächenenergie stark erhöhen und andere Verarbeitungsverfahren ermöglichen. Bei einer Plasmabehandlung reagieren vor allem die Ionen und Radikale des Plasmas mit der Polymeroberfläche und erzeugen dort funktionale Gruppen, welche die Oberflächeneigenschaften des Polymers mit Vorteil bestimmen. Durch die positive oder negative Ladung wird insbesondere eine bessere Benetzbarkeit und/oder eine bessere Bindung der Biomoleküle erreicht.In a further advantageous embodiment the surface, on which the lectins are to be bound directly, by plasma treatment positively and / or negatively charged electrically. That is, the surfaces are loaded differently in different places. polymers In particular, materials come in various forms. The individual forms place different demands on the machining process. Depending on the shape of the surface these e.g. accessible to the plasmas in different ways. Plasma treatment of the polymer surface can advantageously the surface energy increase sharply and enable other processing methods. With a plasma treatment especially the ions and radicals of the plasma react with the polymer surface and create functional groups there that reflect the surface properties determine the polymer with advantage. By the positive or negative Charge will in particular have better wettability and / or better binding of the biomolecules reached.

Die Erfindung betrifft auch die Verwendung des Mikroarrays und/oder des erfindungsgemäßen Bindungsassays zum Nachweis eines Analyten und/oder zu einer Pattern Analyse. Neben den genannten Verfahren kann auch die Ellipsometrie eingesetzt werden. Bei dieser Technik werden adsorbierte Schichten (Monolayer und Submonolayer) aus einer Oberfläche mittels eines polarisierten Laserstrahls vermessen. Der reflektierte Laserstrahl mit veränderter Polarisation kann vermessen werden.The invention also relates to the use of the Microarrays and / or the binding assay according to the invention for detection an analyte and / or a pattern analysis. In addition to the above Ellipsometry can also be used. At this Technology are adsorbed layers (monolayer and submonolayer) from one surface measured using a polarized laser beam. The reflected Laser beam with a modified Polarization can be measured.

Die Technik der SPR (Surface Plasmon Resonance) arbeitet mit einem Sensorchip, der aus einer goldbeschichteten Glasplatte, überschichtet mit einem Polymer, besteht. Ein Prisma ist auf der Glasoberfläche installiert. Ein Signal entsteht durch die Änderung des Brechungsindex durch das Prisma, wenn aus der vorbeifließenden Lösung Moleküle an den Sensor adsorbieren. Das Signal zeigt eine Massenänderung an, die auf der Goldoberfläche stattfindet.The technology of the SPR (Surface Plasmon Resonance) works with a sensor chip that consists of a gold-plated Glass plate, layered with a polymer. A prism is installed on the glass surface. A signal arises from the change the refractive index through the prism when molecules flow from the solution flowing past the sensor adsorb. The signal indicates a mass change taking place on the gold surface.

Mit dem erfindungsgemäßen Mikroarray bzw. dem erfindungsgemäßen Bindungsassay können unbekannte Substanzen aus der Gruppe der Glykokonjugate gescreent, detektiert und analysiert werden. Durch die Verwendung von immobilisierten Lektinen ist es vorteilhafterweise möglich, dass co- und posttranslationale Veränderungen der Proteine, wie die Glykosilierung, nachgewiesen und analysiert werden. Dies ist von besonderer Bedeutung, da gerade die Glykosilierung von Proteinen deren Bioaktivität moduliert und einen entscheidenden Einfluss auf die Funktion, die Verfügbarkeit, die Wechselwirkung, die Kompartimentierung und die Lebensdauer dieser Substanz im Organismus hat. Ebenso spielt die Glykosilierung der Lipide eine große Rolle für deren Funktion als Rezeptoren in der Signalübertragung. Die zu untersuchenden Glykostrukturen können beispielsweise in Proben enthalten sein, die natürliche oder synthetische Glykostrukturen umfassen sowie deren Derivate und Abbauprodukte, definierte Stoffmischungen, synthetische und natürliche Vielstoffmischungen, wie zum Beispiel Zellen, Zellüberstände, Nährlösungen, Extrakte und/oder Seren. Die Screeningfunktion des beschriebenen Mikroarrays und des Bindungsassays beruht insbesondere auf dem parallelen Einsatz vieler verschiedener, mindestens aber von zwei Lektinen oder Lektinsystemen. Die gezielte Auswahl kohlenhydratbindender Lektine bietet mit Vorteil ein breites Spektrum an Bindungsaffinitäten zu definierten Zuckerstrukturen. Somit macht die Verwendung des Mikroarrays und des Bindungsassays den Einsatz von Lektinen in Form eines Arrays für die Analyse, insbesondere Strukturanalyse, von Glykokonjugaten möglich. Es ist vorteilhafterweise im Unterschied zu den bekannten Screeningverfahren auch möglich, Glykokonjugate anhand ihrer Glykosylierung nachzuweisen und zu analysieren. Es werden damit die co- und posttranslationalen Modi fikationen, wie Glykosylierungen, der Proteine berücksichtigt und detektiert, die einen entscheidenden Einfluss auf die physiologischen Eigenschaften der Substanzen haben. Durch die hohe Spezifität der ausgewählten Lektine können auch geringfügig veränderte Zuckerstrukturen voneinander unterschieden werden und dadurch Strukturinformationen vor allem über unbekannte Glykokonjugate gewonnen werden. Durch den Einsatz verschiedener Lektine mit sich ergänzenden Bindungsspezifitäten ist mit Vorteil auch eine Pattern-Analyse der Probe möglich. Dies ermöglicht auch den Vergleich von Proben – wie z.B. von Zelllinien – untereinander, welches eine häufige Problematik in Grundlagenforschung, Medizin und Klinik ist. Die Erfindung ermöglicht so den Nachweis und die Analyse neuer unbekannter Glykostrukturen in komplexen Vielstoffgemischen.With the microarray according to the invention or the binding assay according to the invention, unknown substances from the group of glycoconjugates can be screened, detected and analyzed. By using immobilized lectins, it is advantageously possible for co- and post-translational changes in the proteins, such as glycosylation, to be detected and analyzed. This is of particular importance since the glycosylation of proteins modulates their bioactivity and has a decisive influence on the function, availability, interaction, compartmentalization and lifespan of this substance in the organism. Glycosylation of the lipids also plays a major role in their function as receptors in signal transmission. The glycostructures to be investigated can be contained, for example, in samples which comprise natural or synthetic glycostructures as well as their derivatives and degradation products, defined substance mixtures, synthetic and natural multi-substance mixtures, such as cells, cell supernatants, nutrient solutions, extracts and / or sera. The screening function of the described microarray and the binding assay is based in particular on the parallel use of many different, or at least two, lectins or lectin systems. The targeted selection of carbohydrate-binding lectins advantageously offers a broad spectrum of binding affinities for defined sugar structures. The use of the microarray and the binding assay thus makes it possible to use lectins in the form of an array for the analysis, in particular structural analysis, of glycoconjugates. In contrast to the known screening methods, it is advantageously also possible to detect and analyze glycoconjugates based on their glycosylation. It takes into account and detects the co- and post-translational modifications, such as glycosylation, of the proteins that have a decisive influence on the physiological properties of the substances. Due to the high specificity of the selected lectins, even slightly changed sugar structures can be distinguished from each other and structural information can be obtained, above all, about unknown glycoconjugates. Through the use of different lectins with complementary binding specificities, a pattern analysis of the sample is also advantageously possible. This also enables the comparison of samples - such as cell lines - with each other, which is a common problem in basic research, medicine and clinic. The invention thus enables the detection and analysis of new, unknown glycostructures in complex multicomponent mixtures.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Beispiels anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert werden, ohne auf dieses Beispiel beschränkt zu sein.The invention is intended to be described below an example based on the associated Drawings explained without being limited to this example.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Lektin-Mikroarrays; 1 a schematic representation of an embodiment of the lectin microarray;

2 eine Anordnung von immobilisierten Lektinen auf einer 96-well Mikrotiterplatte im Arrayformat und 2 an arrangement of immobilized lectins on a 96-well microtiter plate in array format and

3 von Con A gebundene Oligosaccharid-Strukturen. 3 oligosaccharide structures bound by Con A.

Die 1 zeigt die schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Lektin-Mikroarrays. Ein Lektin wird an die Oberfläche einer Mikrotiterplattenvertiefung immobilisiert, indem sich der hochaffine Komplex Streptavidin-Biotin ausbildet. An die Saccharidbindungsstellen des Lektins können anschließend komplexe Glykane von Glykoproteinen binden.The 1 shows the schematic representation of an embodiment of the lectin microarray. A lectin is immobilized on the surface of a microtiter plate well by the formation of the high-affinity complex streptavidin-biotin. Complex glycans of glycoproteins can then bind to the saccharide binding sites of the lectin.

Die 2 zeigt die Anordnung von immobilisierten Lektinen auf der Oberfläche im Arrayformat.The 2 shows the arrangement of immobilized lectins on the surface in array format.

Die 3 zeigt den Vorteil dieses Anwendungsbeispiels, der in der Information liegt, dass nur komplexe Glykokonjugate mit mindestens zwei Glykanen nachgewiesen werden, die sowohl mit dem immobilisierten Lektin als auch mit dem Detektions-Lektin gleichzeitig wechselwirken können. Durch diesen Nachweis in Form einer Sandwich-Technik ist die Spezifität und Aussagekraft des Analysenergebnisses besonders hoch.The 3 shows the advantage of this application example, which lies in the information that only complex glycoconjugates with at least two glycans are detected, which can interact with both the immobilized lectin and the detection lectin at the same time. This demonstration in the form of a sandwich technique makes the analytical result particularly specific and meaningful.

Beispielexample

Material:Material:

Herstellung des Arrays:Manufacturing the array:

  • – Fluoreszenzspektrometer in Form eines Mikrotiterplatten-Readers- fluorescence spectrometer in the form of a microtiter plate reader
  • – 96 well Mikrotiterplatte, planar (flacher Boden), schwarz, nicht transparent; die Platte ist am Boden der wells gleichmäßig mit Streptavidin beschichtet- 96 well microtiter plate, planar (flat bottom), black, not transparent; the plate is evenly coated with streptavidin at the bottom of the wells
  • – biotinyliertes Concanavalin A (Lektin aus Canavalia ensiformis)- biotinylated Concanavalin A (lectin from Canavalia ensiformis)
  • – biotinyliertes RCA (Lektin aus Ricinus communis)- biotinylated RCA (lectin from Ricinus communis)
  • – biotinyliertes WGA (Lektin aus Triticum vulgaris)- biotinylated WGA (lectin from Triticum vulgaris)
  • – Pufferlösung A: BisTris-Puffer pH 7,0; 0,15 mol/L NaCl, 1 mmol/L Calcium-, Mangan- und Magnesium-Ionen- buffer solution A: BisTris buffer pH 7.0; 0.15 mol / L NaCl, 1 mmol / L calcium, manganese and magnesium ions
  • – Pufferlösung B: Puffer A, in dem 250 ug/mL BSA (Rinderserum Albumin) gelöst sind.- Buffer solution B: Buffer A in which 250 µg / mL BSA (bovine serum albumin) are dissolved.

Einsatz des Arrays:Use of the array:

  • – Pufferlösung A: BisTris-Puffer pH 7,0; 0,15 mol/L NaCl, 1 mmol/L Calcium-, Mangan- und Magnesium-Ionen- buffer solution A: BisTris buffer pH 7.0; 0.15 mol / L NaCl, 1 mmol / L calcium, manganese and magnesium ions
  • – Fetales Rinderserum, sterilfiltriert, 1:500 verdünnt mit Puffer A- Fetal Bovine serum, sterile filtered, diluted 1: 500 with buffer A.

Detektion:detection:

  • – Pufferlösung A: BisTris-Puffer pH 7,0; 0,15 mol/L NaCl, 1 mmol/L Calcium-, Mangan- und Magnesium-Ionen- buffer solution A: BisTris buffer pH 7.0; 0.15 mol / L NaCl, 1 mmol / L calcium, manganese and magnesium ions
  • – Concanavalin A (Lektin aus Canavalia ensiformis), mit FITC (Fluorescein-5-isothiocyanat, Fluoreszenzfarbstoff) markiert.- Concanavalin A (lectin from Canavalia ensiformis), with FITC (fluorescein-5-isothiocyanate, Fluorescent dye) marked.
  • – RCA (Lektin aus Ricinus communis), mit FITC (Fluorescein-5-isothiocyanat, Fluoreszenzfarbstoff) markiert- RCA (Lectin from Ricinus communis), with FITC (fluorescein-5-isothiocyanate, Fluorescent dye) marked
  • – WGA (Lektin aus Triticum vulgaris), mit FITC (Fluorescein-5-isothiocyanat, Fluoreszenzfarbstoff) markiert- WGA (Lectin from Triticum vulgaris), with FITC (fluorescein-5-isothiocyanate, Fluorescent dye) marked

Herstellung des Lektin-Arrays:Preparation of the lectin array:

Die biotinylierten Lektine Con A, RCA und WGA werden jeweils zu folgenden Konzentrationen in Puffer A gelöst:
Con A: 5,5 μg/mL
RCA: 3,0 μg/mL
WGA: 4,5 μg/mL
The biotinylated lectins Con A, RCA and WGA are each dissolved in buffer A at the following concentrations:
Con A: 5.5 μg / mL
RCA: 3.0 μg / mL
WGA: 4.5 μg / mL

Je 100 μL der Lektinlösungen werden in ein Well der Mikrotiterplatte pipettiert und für 4 h bei 8 °C inkubiert. Pipettierschema:
A 1: ConA
A 2: RCA
A 3: WGA
100 μL each of the lectin solutions are pipetted into a well of the microtiter plate and incubated for 4 h at 8 ° C. pipetting:
A 1: ConA
A 2: RCA
A 3: WGA

Die erzielte Belegung beträgt dann 100 – 400 ng Lektin/cm2 bzw. 70 – 300 ng Lektin/well (entsprechend 1 – 4 pmol/well).The occupancy achieved is then 100-400 ng lectin / cm 2 or 70-300 ng lectin / well (corresponding to 1-4 pmol / well).

Die Platte wird anschließend dreimal mit Puffer A gewaschen. Danach wird mit 100 μL Puffer B pro well für weitere 4 h bei 8 °C inkubiert. Die Platte wird anschließend wieder dreimal mit Puffer A gewaschen. Die so hergestellte Vorrichtung besteht aus der Anordnung von immobilisierten Lektinen auf einer Oberfläche im Arrayformat (2).The plate is then washed three times with buffer A. Then incubate with 100 μL buffer B per well for a further 4 h at 8 ° C. The plate is then washed three times with buffer A. The device thus produced consists of the arrangement of immobilized lectins on a surface in array format ( 2 ).

Einsatz des Lektin-Arrays:Use of the lectin array:

100 μL des 1:500 verdünnten fetalen Rinderserums werden auf die Wells A1, A2 und A3 gegeben (pipettiert) und für 4 h bei 8 °C inkubiert. Die Platte wird anschließend dreimal mit Puffer A gewaschen.100 μL of the fetal diluted 1: 500 Bovine serums are added to wells A1, A2 and A3 (pipetted) and for 4 h at 8 ° C incubated. The plate is then washed three times with buffer A.

Die mit FITC markierten Lektine Con A, RCA und WGA werden jeweils zu folgenden Konzentrationen in Puffer A gelöst:
Con A: 10 μg/mL
RCA: 10 μg/mL
WGA: 10 μg/mL
The lectins Con A, RCA and WGA labeled with FITC are each dissolved in buffer A at the following concentrations:
Con A: 10 μg / mL
RCA: 10 μg / mL
WGA: 10 μg / mL

Je 100 μL dieser Lektinlösungen werden in die Wells der Mikrotiterplatte pipettiert und für 4 h bei 8 °C inkubiert. Pipettierschema:
A 1: FITC-ConA
A 2: FITC-RCA
A 3: FITC-WGA
100 μL each of these lectin solutions are pipetted into the wells of the microtiter plate and incubated for 4 h at 8 ° C. pipetting:
A 1: FITC-ConA
A 2: FITC-RCA
A 3: FITC-WGA

Die Platte wird anschließend dreimal mit Puffer A gewaschen.The plate is then three times washed with buffer A.

Messung und Auswertung:Measurement and evaluation:

Die Auswertung erfolgt im Fluoreszenzspektrometer (Mikrotiterplatten-Reader). Dabei wird die relative Fluoreszenzaktivität in den Wells bestimmt. Die Anregungswellenlänge beträgt 485 nm. Die Emission wird gemessen bei 535 nm.The evaluation is carried out in the fluorescence spectrometer (Microplate reader). The relative fluorescence activity in the Wells determined. The excitation wavelength is 485 nm. The emission is measured at 535 nm.

Ergebnis:Result:

In Well A 2 und A 3 wird jeweils eine positive Fluoreszenzaktivität vermessen. Well A 1 zeigt keine Fluoreszenz. Dies deutet auf die Bindung einer komplexen Glykostruktur aus dem Serum an die Lektine RCA und WGA hin. Entsprechend den Bindungsaffinitäten von RCA und WGA kann hiermit auf folgende Strukturen geschlossen werden:In Well A 2 and A 3 respectively a positive fluorescence activity measured. Well A 1 shows no fluorescence. This indicates the Binding of a complex glycostructure from the serum to the lectins RCA and WGA out. Depending on the binding affinities of RCA and WGA, this can be used the following structures can be concluded:

  • – die Glykostruktur(en) im Serum besitzen je zwei Glykane (zwei unterschiedliche Glykosylierungsstellen)- the Glycostructure (s) in the serum each have two glycans (two different ones glycosylation sites)
  • – die Glykane weisen ß-D-Galactosen (entsprechend der Affinität von RCA s.u.) und terminale N-Acetylglucosamine oder Sialinsäuren (entsprechend der Affinität von WGA s.u.) auf.- the Glycans have ß-D-galactoses (according to the affinity from RCA see below) and terminal N-acetylglucosamines or sialic acids (corresponding of affinity from WGA see below).
  • – Mannosehaltige Strukturen entsprechend der Affinität von Con A (s.u.) treten nicht auf.- Mannose containing Structures corresponding to the affinity of Con A (see below) do not occur on.

Die genannten Eigenschaften treffen auf das im Serum vorliegende Glykoprotein Fetuin bekanntermaßen zu. Rinder-Fetuin besitzt einen Kohlenhydratanteil von etwa 30%. Es besitzt insgesamt 6 Glykane, von denen 3 bi- und triantennäre N-Glykane mit endständigen Sialinsäuren sind.Meet the properties mentioned to the glycoprotein fetuin present in the serum, as is known. Beef fetuin has a carbohydrate content of around 30%. It has a total of 6 glycans, 3 of which are bi- and triantennary N-glycans with terminal sialic acids are.

Bindungsspezifitäten der verwendteten Lektine: RCA: Generell werden Glykane mit terminalen Galactosen gebunden. Die Glykostruktur β-D-Gal-1,4-β-D-GlcNAc-1,0-R (terminales Lactosamin) gilt als Voraussetzung für die Bindung eines Glykans, wobei feste Bindungen hochspezifisch nur mit verzweigten, multivalenten N-Glykanen zustande kommen.Binding specificities of the lectins used: RCA: Generally, glycans are bound with terminal galactoses. The glycostructure β-D-Gal-1,4-β-D-GlcNAc-1,0-R (terminal Lactosamine) is a prerequisite for the binding of a glycan, where fixed bonds are highly specific only with branched, multivalent N-glycans come about.

WGA ist ein chitinbindendes Lektin, das Bindungsstellen für N-Acetylglucosamin (GlcNAc) und N-Acetylneuraminsäure (NeuNAc) besitzt. Die Bindungsstärke für Oligosaccharide nimmt mit der Anzahl der G1cNAc-Reste stark zu. Das Disaccharid N,N'-Diacetylchitobiose wird 131-mal stärker gebunden als das Monomer und das Trisaccharid N,N',N''-Triacetylchitotriose 3700-mal stärker. WGA bindet sialinsäurehaltige Glykoproteine.WGA is a chitin binding lectin, the binding site for N-acetylglucosamine (GlcNAc) and N-acetylneuraminic acid (NeuNAc) has. The bond strength for oligosaccharides decreases with the number of G1cNAc residues strongly too. The disaccharide N, N'-diacetylchitobiose gets 131 times stronger bound as the monomer and trisaccharide N, N ', N' 'triacetylchitotriose 3700 times stronger. WGA is binding sialic acid Glycoproteins.

Claims (19)

Mikroarray umfassend mindestens zwei voneinander verschiedene immobilisierte, gegen die Grundstruktur eines Glykokonjugats gerichtete Lektine, wobei die Grundstruktur mindestens ein Glykan, enthaltend mindestens zwei glykosidisch verknüpfte Monosaccharide, umfasst.Microarray comprising at least two of each other various immobilized against the basic structure of a glycoconjugate directed lectins, the basic structure containing at least one glycan comprises at least two glycosidically linked monosaccharides. Mikroarray nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lektine isolierbar sind ausgewählt aus der Gruppe umfassend Abrus precatorius, Adenia digitata, Agaricus bisporus, Aleuria aurantia, Amaranthus caudatus, Amphicarpaea biacteata, Anguilla anguilla, Arachis hypogaea, Artocarpus integrifolia, Bauhinia purpurea alba, Brachypodium sylvaticum, Canavalia ensiformis, Carcino scorpius rotunda canda, Cicer arietinum, Codium fragile, Crotalaria juncea, Cytisus sessilifolius, Datura stramonium, Dioclea grandiflora, Dolichos biflorus, Erythrina coralldendron, Erythrina cristagalli, Euonymos europaea, Galanthus nivalis, Glycine max, Griffonia (Bandeiraea) simplicifolia, Helix aspersa, Helix pomatia, Hippeastrum hybrid, Hordeum vulgare, Hura crepitaus, Latyrus odoratus, Latyrus sativus, Latyrus tingitanus, Lens culinaris, Limax glavus, Limulus polyphemus, Lotus tetragonolobus, Lycopersicon esculentum, Maackia amurensis, Maclura pomifera, Macrotyloma axillare, Momordica charantia, Narcissus pseudonarcissus, Oryza sativa, Phaseolus coccineus, Phaseolus limensis, Phaseolus vulgaris, Phytolacca americana, Pisum sativum, Phosphocarpus tetragonolobus, Pseudomonas aeruginosa, Ricinus communis, Sambucus nigra, Secale cereale, Solanum tuberosum, Sophora japonica, Triticum vulgaris, Tritrichomonas mobilensis (Protozoe), Ulex europaeus, Vicia cracca, Vicia ervilia, Vicia graminea, Vicia faba, Vicia sativa, Vicia villosa, Viscum album, Wisteria floribunda, E-Selecin (human, recombinant), L-Selectin (human, recombinant), P-Selectin (human, recombinant) und/oder Galectine (human).Microarray according to claim 1, characterized in that the lectins can be isolated selected from the group comprising Abrus precatorius, Adenia digitata, Agaricus bisporus, Aleuria aurantia, Amaranthus caudatus, Amphicarpaea biacteata, Anguilla anguilla, Arachis hypogaea, Artocarpus integrifodium albaachachuria, Bauhinia purpuria, Bauhinia purpuria, Bauhinia purpura sylvaticum, Canavalia ensiformis, Carcino scorpius rotunda canda, Cicer arietinum, Codium fragile, Crotalaria juncea, Cytisus sessilifolius, Datura stramonium, Dioclea grandiflora, Dolichos biflorus, Erythrina coralldendron, Erythrina Glyonymonia neaulum, ect. simplicifolia, Helix aspersa, Helix pomatia, Hip peastrum hybrid, hordeum vulgare, hura crepitaus, latyrus odoratus, latyrus sativus, latyrus tingitanus, lens culinaris, limax glavus, limulus polyphemus, lotus tetragonolobus, lycopersicon esculentum, maackia amurensis, maclura pomiferus, characaria, saracomacia, macrotyloma aria, macrotyloma saras, macrotyloma saras, macrotyloma saras, macrotyloma aria, macrotyloma aria, macrotyloma sarea, macrotyloma saras, macrotyloma sia , Phaseolus coccineus, Phaseolus limensis, Phaseolus vulgaris, Phytolacca americana, Pisum sativum, Phosphocarpus tetragonolobus, Pseudomonas aeruginosa, Ricinus communis, Sambucus nigra, Secale cereale, Solanum tuberosum, Sophora japonica, Triticum vulgaris, Tritrichomonas mobilensis (protozoan), Ulex europaeus, Vicia cracca, Vicia ervilia, Vicia graminea, Vicia faba, Vicia sativa, Vicia villosa, Viscum album, Wisteria floribunda, E-Selecin (human, recombinant), L-Selectin (human, recombinant), P-Selectin (human, recombinant) and / or Galectine (human). Mikroarray nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lektine zu den detektierenden Glykostrukturen eine Bindungsaffinität von Kd ≤ 10–6 mol/l aufweisen.Microarray according to one of claims 1 or 2, characterized in that the lectins to the detecting glycostructures have a binding affinity of Kd ≤ 10 -6 mol / l. Mikroarray nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lektine einen Bindungs-Linker und/oder eine Funktionalisierungsgruppe umfassen.Microarray according to one of claims 1 to 3, characterized in that the lectins are a binding linker and / or a functionalization group include. Mikroarray nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Linker und/oder die Funktionalisierungsgruppe ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Streptavidin, Biotin, Carboxylgruppen, Aminogruppen, Aldehydgruppen, Phenylgruppen, Thiolgruppen, Divinylsulphone, Carbonyldiimidazol, Epichlorhydrinen, Glutaraldehyd, Hydrazinen, Periodat, Diazonium, Trichloro-S-triazine, Bisoxirane, Cyanbromid, 4-Nitropheny-chloroformate, Epoxidgruppen und/oder Sulfonylchloride.Microarray according to one of claims 1 to 4, characterized in that the linker and / or the functionalization group are selected from the group consisting of streptavidin, biotin, carboxyl groups, Amino groups, aldehyde groups, phenyl groups, thiol groups, divinyl sulfones, Carbonyldiimidazole, epichlorohydrins, glutaraldehyde, hydrazines, Periodate, diazonium, trichloro-S-triazine, bisoxirane, cyanogen bromide, 4-nitropheny chloroformates, epoxy groups and / or sulfonyl chlorides. Mikroarray nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lektine in einer Packungsdichte von > 50 ng/cm2 immobilisiert sind.Microarray according to one of claims 1 to 5, characterized in that the lectins are immobilized in a packing density of> 50 ng / cm 2 . Mikroarray nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroarray Metall, Polypropylen, Teflon, Silizium, Polyethylen, Polyester, Polyehyren, Nitrid, Keramik, Quarz und/oder Glas umfasst.Microarray according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the microarray metal, polypropylene, teflon, silicon, polyethylene, Includes polyester, polyethylene, nitride, ceramic, quartz and / or glass. Bindungsassay zur Bestimmung von Glykostrukturen in einer Probe, dadurch gekennzeichnet, dass die Probe mit mindestens zwei voneinander verschiedenen immobilisierten Lektinen unter Ausbildung von Lektin-Zucker-Komplexen in Kontakt gebracht wird und die Lektin-Zucker Komplexe detektiert werden, wobei die Lektine isolierbar sind, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Abrus precatorius, Adenia digitata, Agaricus bisporus, Aleuria aurantia, Amaranthus caudatus, Amphicarpaea biacteata, Anguilla anguilla, Arachis hypogaea, Artocarpus integrifolia, Bauhinia purpurea alba, Brachypodium sylvaticum, Canavalia ensiformis, Carcino scorpius rotunda canda, Cicer arietinum, Codium fragile, Crotalaria juncea, Cytisus sessilifolius, Datura stramonium, Dioclea grandiflora, Dolichos biflorus, Erythrina coralldendron, Erythrina cristagalli, Euonymos europaea, Galanthus nivalis, Glycine max, Griffonia (Bandeiraea) simplicifolia, Helix aspersa, Helix pomatia, Hippeastrum hybrid, Hordeum vulgare, Hura crepitaus, Latyrus odoratus, Latyrus sativus, Latyrus tingitanus, Lens culinaris, Limax glavus, Limulus polyphemus, Lotus tetragonolobus, Lycopersicon esculentum, Maackia amurensis, Maclura pomifera, Macrotyloma axillare, Momordica charantia, Narcissus pseudonarcissus, Oryza sativa, Phaseolus coccineus, Phaseolus limensis, Phaseolus vulgaris, Phytolacca americana, Pisum sativum, Phosphocarpus tetragonolobus, Pseudomonas aeruginosa, Ricinus communis, Sambucus nigra, Secale cereale, Solanum tuberosum, Sophora japonica, Triticum vulgaris, Tritrichomonas mobilensis (Protozoe), Ulex europaeus, Vicia cracca, Vicia ervilia, Vicia graminea, Vicia faba, Vicia sativa, Vicia villosa, Viscum album, Wisteria floribunda, E-Selecin (human, recombinant), L-Selectin (human, recombinant), P-Selectin (human, recombinant) und/oder Galectine (human).Binding assay for the determination of glycostructures in a sample, characterized in that the sample with at least two different immobilized lectins under training of lectin-sugar complexes is brought into contact and the lectin-sugar complexes are detected are selected from which the lectins can be isolated of the group comprising Abrus precatorius, Adenia digitata, Agaricus bisporus, Aleuria aurantia, Amaranthus caudatus, Amphicarpaea biacteata, Anguilla anguilla, Arachis hypogaea, Artocarpus integrifolia, Bauhinia purpurea alba, Brachypodium sylvaticum, Canavalia ensiformis, Carcino scorpius rotunda canda, Cicer arietinum, Codium fragile, Crotalaria juncea, Cytisus sessilifolius, Datura stramonium, Dioclea grandiflora, Dolichos biflorus, Erythrina coralldendron, Erythrina cristagalli, Euonymos europaea, Galanthus nivalis, Glycine max, Griffonia (Bandeiraea) simplicifolia, Helix aspersa, Helix pomatia, Hippeastrum hybrid, Hordeum vulgare, Hura crepitaus, Latyrus odoratus, Latyrus sativus, Latyrus tingitanus, Lens culinaris, Limax glavus, Limulus polyphemus, Lotus tetragonolobus, Lycopersicon esculentum, Maackia amurensis, Maclura pomifera, Macrotyloma axillare, Momordica charantia, Narcissus pseudonarcissus, Oryza sativa, Phaseolus coccineus, Phaseolus limensis, Phaseolus vulgaris, Phytolacca americana, Pisum sativum, Phosphocarpus tetragonolobus, Pseudomonas aeruginosa, Ricinus communis, Sambucus nigra, Secale cereale, Solanum tuberosum, Sophora japonica, Triticum vulgaris, Tritrichomonas mobilensis (Protozoe), Ulex europaeus, Vicia cracca, Vicia ervilia, Vicia graminea, Vicia faba, Vicia sativa, Vicia villosa, Viscum album, Wisteria floribunda, E-Selecin (human, recombinant), L-selectin (human, recombinant), P-selectin (human, recombinant) and / or Galectine (human). Bindungsassay nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lektine physikalisch, chemisch und/oder biologisch durch in situ-Synthese oder durch Ablegen zuvor synthetisierter Lektine auf einem Mikroarray immobilisiert werden.Binding assay according to claim 8, characterized in that that the lectins are physically, chemically and / or biologically in situ synthesis or by depositing previously synthesized lectins be immobilized on a microarray. Bindungsassay nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lektine durch Contact Tip Printing, Ring and Pin Printing, Nanopipetting, Buble Jet Printing, TopSpot Printing, Micro Contact Printing, Micro Fluidic Networks-Methoden, Photolithographic Acti-vation-Verfahren, Photoresist Lithography, Electrochemical Focusing und/oder Micro Wet Printing immobilisiert werden.Binding assay according to one of the preceding claims 8 or 9, characterized in that the lectins by contact tip printing, Ring and Pin Printing, Nanopipetting, Buble Jet Printing, TopSpot Printing, Micro Contact Printing, Micro Fluidic Networks methods, Photolithographic activation process, Photoresist lithography, electrochemical focusing and / or micro Wet printing to be immobilized. Bindungsassay nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche des Mikroarrays mit Poly-L-Lysinen, Aminosilanen, Aldehydsilanen, Epoxy-Gruppen, Gold, Streptavidin, reaktive Gruppen, Polyacrylamid-Pads, immobilisierter Nitrocellulose, aktivierten Aldehyden, Agarose-Aldehyd-Gruppen und/oder Tresyl-Gruppen beschichtet wird.Binding assay according to one of claims 8 to 10, characterized in that a surface of the microarray with poly-L-lysines, Aminosilanes, aldehyde silanes, epoxy groups, gold, streptavidin, reactive groups, polyacrylamide pads, immobilized nitrocellulose, activated aldehydes, agarose-aldehyde groups and / or tresyl groups is coated. Bindungsassay nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder nach der Ausbildung der Zucker-Lektin-Komplexe mindestens ein markiertes oder unmarkiertes Lektin, mindestens eine markierte oder unmarkierte Glykostruktur und/oder mindestens ein markierter oder unmarkierter Antikörper zugesetzt werden.Binding assay according to one of claims 8 to 11, characterized in that before or after training the Sugar-lectin complexes at least one labeled or unlabeled Lectin, at least one labeled or unlabeled glycostructure and / or at least one labeled or unlabeled antibody is added become. Bindungsassay nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Markierung ein Enzym, ein Farbstoff, ein Fluoreszenzmarker, ein Radioisotop, ein Metallkolloid und/oder ein Chelator eingesetzt werden.Binding assay according to one of claims 8 to 12, characterized in that an enzyme, a Dye, a fluorescent marker, a radioisotope, a metal colloid and / or a chelator can be used. Bindungsassay nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lektine an Mikrotiterplatten, Glasplättchen, Membranen, Geflechte, Fibrillen, insbesondere aus Polypropylen, Nitrozellulose, Glas und/oder PVDF, immobilisiert werden.Binding assay according to one of claims 8 to 13, characterized in that the lectins on microtiter plates, Glass flakes, Membranes, braids, fibrils, in particular made of polypropylene, Nitrocellulose, glass and / or PVDF can be immobilized. Bindungsassay nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitgehend planare Oberfläche des Mikroarrays mit einem Polymer beschichtet wird und folgend Lektine mittels des Polymers auf der Oberfläche immobilisiert werden.Binding assay according to one of claims 8 to 14, characterized in that a largely planar surface of the Microarrays are coated with a polymer and then lectins be immobilized on the surface by means of the polymer. Bindungsassay nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass als das Polymer ein Polyimid oder Polystyrol verwendet werden.Binding assay according to one of claims 8 to 15, characterized in that as the polymer is a polyimide or Polystyrene can be used. Bindungsassay nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer nur in vordefinierten Bereichen auf die Oberfläche des Mikroarrays aufgetragen wird.Binding assay according to one of claims 8 to 16, characterized in that the polymer only in predefined Areas on the surface of the Microarrays is applied. Bindungsassay nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche durch Plasmabehandlung positiv und/oder negativ elektrisch geladen wird.Binding assay according to one of claims 8 to 17, characterized in that the surface by plasma treatment is positively and / or negatively charged electrically. Verwendung eines Mikroarrays nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder eines Bindungsassays nach einem der Ansprüche 8 bis 18 zum Nachweis eines Analyten und/oder zu einer Pattern Analyse.Use of a microarray according to one of claims 1 to 7 and / or a binding assay according to any one of claims 8 to 18 for the detection of an analyte and / or for a pattern analysis.
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