DE102006031913A1 - GAT1 assay - Google Patents
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Abstract
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Identifizieren eines Wirkstoffes, welcher eine enzymatische Eigenschaft des GAT1-Proteins modifiziert. Es werden Primärträger bereitgestellt, welche des GAT1-Protein im Bereich ihrer Membranen enthalten. Die Primärträger werden im Oberflächenbereich einer als Sekundärträger dienenden Biosensorelektrode angelagert. Es wird ein potentieller Wirkstoff bereitgestellt. Der potentielle Wirkstoff wird mit dem GAT1-Protein zur Wechselwirkung gebracht. Bestimmt wird der qualitative und/oder quantitative Einfluss des potentiellen Wirkstoffes durch Detektieren einer elektrischen Aktion des GAT1-Proteins oder deren Änderung über die Biosensorelektrode als Sekundärträger, z. B. mittels einer elektrischen Strommessung oder Spannungsmessung.A method for identifying an agent that modifies an enzymatic property of the GAT1 protein is proposed. Primary carriers are provided which contain the GAT1 protein in the region of their membranes. The primary carriers are deposited in the surface area of a biosensor electrode serving as a secondary carrier. A potential drug is provided. The potential drug is interacted with the GAT1 protein. The qualitative and / or quantitative influence of the potential active substance is determined by detecting an electrical action of the GAT1 protein or its change via the biosensor electrode as secondary carrier, e.g. B. by means of an electrical current measurement or voltage measurement.
Description
Die Erfindung betrifft einen GAT1-Assay und insbesondere ein Verfahren zur Identifizierung von Substanzen, die die Transportaktivität von GAT-1 beeinflussen oder von GATT transportiert werden.The The invention relates to a GAT1 assay, and more particularly to a method to identify substances that affect the transport activity of GAT-1 be influenced or transported by GATT.
Die Erfindung betrifft ferner einen Wirkstoffkomplex, der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren identifiziert ist oder wurde, ein Verfahren zum Herstellen eines Arzneimittels, einen Testkit zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, ein Screeningverfahren sowie die Verwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, des erfindungsgemäßen Testkits sowie des Arzneimittels.The The invention further relates to an active ingredient complex, which according to the inventive method is or has been identified, a method of making a Drug, a test kit for carrying out the method according to the invention, a Screening method and the uses of the method according to the invention, of the test kit according to the invention and the drug.
Die Fortschritte in der pharmazeutischen Wirkstoffentwicklung bewirken ein rasches Ansteigen der Anzahl von potentiell zur Verfügung stehenden therapeutischen Mitteln. Es ist jedoch häufig ein großes Problem, die entsprechenden Mittel so zu formulieren, dass sie bioverfügbar sind, d.h. vom Körper hinreichend aufgenommen werden, um eine optimale Wirksamkeit bzw. Verträglichkeit zu sichern.The To bring about advances in pharmaceutical drug development a rapid increase in the number of potentially available therapeutic Means. It is however common a big Problem of formulating the appropriate means so that they are bioavailable, i.e. sufficient from the body be included for optimal efficacy or tolerability to secure.
Natürliche Transportproteine spielen bei der Aufnahme unterschiedlicher Moleküle eine wichtige Rolle.Natural transport proteins play an important role in the uptake of different molecules.
GABA (γ-Aminobutyrat) ist der vorherrschende inhibitorische Neurotransmitter und im Nervensystem von Säugetieren weit verbreitet. GABA wird am synaptischen Spalt durch spezifische hoch affine Transporter verdrängt, von denen mindestens vier (GAT1–GAT4) kloniert wurden. In situ Hybridisierung hat gezeigt, dass GAT1 und GAT4 Expression gehirnspezifisch ist.GABA (Γ-aminobutyrate) is the predominant inhibitory neurotransmitter and in the nervous system of mammals widespread. GABA becomes specific at the synaptic cleft high-affine transporter displaced, of which at least four (GAT1-GAT4) were cloned. In situ hybridization has shown that GAT1 and GAT4 expression is brain specific.
Der GAT1 GABA Transporter (humane 559 Sequenz), ist ungefähr 2298 Nukleotide lang und beinhaltet eine vorausberechnete Methionin initiierende codierende Sequenz von etwa 1800 Nukleotiden, einschließlich Stoppcodon. Die codierende Sequenz, die etwa zwischen Nukleinsäuren 235 und 2034 lokalisiert ist, codiert für ein GAT1 GABA Transporter Protein.Of the GAT1 GABA transporter (human 559 sequence) is approximately 2298 Nucleotides long and includes a predicted methionine initiating coding Sequence of about 1800 nucleotides, including stop codon. The coding Sequence located approximately between nucleic acids 235 and 2034 is coded for a GAT1 GABA transporter protein.
GABA Aktivität am GABA A Rezeptor resultiert in Hyperpolarisation der Synapsen durch einströmende Chloridionen. Der GAT1 GABA Transporter pumpt GABA von außen in die Zelle. Die Hyperpolarisation, die durch die Blockierung des GABA Transporters entsteht, führt zu einem inhibitorischen Effekt auf die Zellkontraktion des glatten Muskels.GABA activity At the GABA A receptor results in hyperpolarization of the synapses by inflowing Chloride ions. The GAT1 GABA Transporter pumps GABA from outside into the Cell. The hyperpolarization caused by the blockage of the GABA Transporters arises, leads to an inhibitory effect on cell contraction of the smooth Muscle.
Für die Funktion von GAT1 ist also ein Chloridgradient essentiell.For the function GAT1 therefore requires a chloride gradient.
Im Hinblick auf die funktionale Rolle und das Expressionsmuster wären Modulatoren der Aktivität des GAT1 GABA Transporters von großem Interesse zur Behandlung von Epilepsie und verschiedenen kognitiven Störungen.in the Regarding the functional role and the expression pattern would be modulators the activity of the GAT1 GABA transporter of great Interest in the treatment of epilepsy and various cognitive Disorders.
Entsprechend sind im Stand der Technik unterschiedliche Verfahren und Messeinrichtungen bekannt, mit denen Eigenschaften bestimmter Wirkstoffe quantitativ und qualitativ analysiert und beschrieben werden können.Corresponding In the prior art, different methods and measuring devices known, with those properties of certain drugs quantitatively and can be qualitatively analyzed and described.
Auch ist es wünschenswert, vorgegebene und bekannte Wirkstoffe am Wirkortkomplex zu applizieren, z.B. am GAT1-Protein, an einer Zelle, einem Gewebe oder dergleichen, um die Funktionsweise dieses Wirkortes zu beeinflussen und/oder zu untersuchen.Also it is desirable apply prescribed and known active substances to the site complex, e.g. on the GAT1 protein, on a cell, a tissue or the like to the operation of this To influence and / or investigate the site of action.
So sind Eindungs- bzw. Aufnahmestudien von radioaktiv markierten Substraten an GAT1-überexprimierten Zellen bereits im Stand der Technik beschrieben.So are incorporation or uptake studies of radioactively labeled substrates at GAT1-overexpressed Cells already described in the prior art.
Übliche Experimente am Gesamtorganismus sind aufgrund der Komplexität der Organismen und ferner aufgrund ethischer und moralischer Umstände oft bedenklich und die damit erzielten Ergebnisse haben nur eine beschränkte Aussagekraft.Usual experiments on the whole organism are due to the complexity of the organisms and further Due to ethical and moral circumstances often questionable and the the results obtained have only a limited validity.
Folglich wurden Verfahren und Einrichtungen entwickelt, mit deren Hilfe eine isolierte Betrachtung der Wirkungsweise zu testender Wirkstoffe auf isolierte Wirkzentren oder eine Untersuchung der Wirkzentren selbst möglich ist. Dabei werden bestimmte Gewebe, isolierte Zellen und/oder andere biologische Einheiten, zum Beispiel Proteine oder dergleichen, in isolierter Art und Weise einer Betrachtung zugänglich gemacht.consequently procedures and facilities have been developed to isolated consideration of the mode of action of drugs to be tested on isolated centers of action or an investigation of the centers of action even possible is. This will include certain tissues, isolated cells and / or others biological entities, for example proteins or the like, in Isolated way of a viewing made accessible.
Es sind zum Beispiel Techniken bekannt, die unter Verwendung von Farbstoffen oder radioaktiven Stoffen arbeiten, und sich ändernde Transport- und/oder Bindungsspezifitäten ausnutzen und darstellen. Die Untersuchung der Wirkung von Substanzen bei radioaktiven Eindungs- und Aufnahmeassays lässt aber in der Regel keine Unterscheidung zu, ob ein Wirkstoff nur bindet oder auch transportiert wird (dazu müssten alle Wirkstoffe radioaktiv markiert sein).It For example, techniques using dyes are known or radioactive substances work, and changing transport and / or binding specificities exploit and represent. The study of the effect of substances in radioactive Eindungs- and recording assays but usually no Distinguish whether an active substance only binds or transports will (would have to all active substances are radioactively labeled).
Falls diese Vorgehensweise überhaupt möglich ist, ist sie aber dahingehend nachteilig, dass ihr oft nur ein geringes Auflösungsvermögen und eine hohe Fehleranfälligkeit zukommen. Oft sind solche Methoden auch relativ unempfindlich.If this procedure at all possible is, but it is disadvantageous in that it often only a small Resolving power and a high susceptibility to errors get. Often, such methods are also relatively insensitive.
Radioaktive Messungen bedürfen speziell ausgebildeten Personals sowie notwendiger Sicherheitseinrichtungen. Beide Methoden können nur "offline" durchgeführt werden und erfordern "Vermittler" in Form von Färbereagenzien oder radioaktiv markierten Substraten. Bestimmt wird nicht die unmittelbare Enzymaktivität, sondern die Änderung einer Substratkonzentration nach Abschluss des Transportes. Diese Substrate erfassen die Transportaktivität sehr langsam im Laufe von Minuten.Radioactive measurements require specially trained personnel and necessary safety equipment. Both methods can only be performed "offline" and require "mediators" in the form of staining reagents or radioactively mar labeled substrates. What is determined is not the immediate enzyme activity, but the change in a substrate concentration after completion of the transport. These substrates capture transport activity very slowly over the course of minutes.
Es sind ebenfalls elektrophysiologische Methoden bekannt, zum Beispiel die so genannte Patch-Clamp-Technik oder Zwei-Elektroden-Voltage-Clamp-Technik, bei welchen zum Beispiel Zellen isoliert einer elektrophysiologischen Untersuchung zugänglich sind. Bei diesem Vorgehen werden native Zellen unterschiedlichen Bedingungen ausgesetzt und es werden bestimmte elektrische Aktivitäten, die über die Zellmembran durch darin enthaltene Proteine, Proteinkomplexe oder dergleichen vermittelt werden, gemessen.It electrophysiological methods are also known, for example the so-called patch-clamp technique or two-electrode voltage-clamp technique, in which, for example, cells are isolated from an electrophysiological Investigation accessible are. In this approach, native cells become different Exposed to certain conditions and there are certain electrical activities that over the Cell membrane by proteins, protein complexes or the like are measured.
Trotz der dabei erzielbaren hohen Genauigkeit sind diese bekannten elektrophysiologischen Methoden dahingehend nachteilig, dass sie aufgrund ihres hohen messtechnischen Aufwandes, ihrer Störanfälligkeit und ihres sehr geringen Durchsatzes für einen schnellen, automatisierbaren und/oder breiten Einsatz ungeeignet sind und aufgrund der in der Regel nativen Umgebung der zu untersuchenden Objekte gewisse Probleme bei der Diskriminierung unerwünschter Signalanteile aufweisen.In spite of The achievable high accuracy are these known electrophysiological methods disadvantageous in that they due to their high metrological Effort, their susceptibility and their very low throughput for a fast, automatable and / or broad use are unsuitable and due to in the Usually native environment of the objects to be examined certain problems in the discrimination of unwanted Have signal components.
Darüber hinaus sind diese Methoden sehr kostenintensiv, da beispielsweise erfahrenes Personal für die Durchführung benötigt wird. Ferner ist für die Patch-Clamp-Methode und die Zwei-Elektroden-Voltage-Clamp-Methode eine Zellkultureinheit bzw. die Haltung von Xenopus laevis Fröschen erforderlich.Furthermore These methods are very costly because, for example, experienced Staff for the implementation needed becomes. Furthermore, for the Patch-clamp method and the two-electrode voltage clamp method a cell culture unit or the attitude of Xenopus laevis frogs required.
Ein
besonders günstiges
Verfahren zum Messen von elektrochemischen Vorgängen an beispielsweise Membranfragmenten
wird in der
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen GAT1-Protein-Assay zu schaffen, bei welchem auf besonders einfache und gleichwohl zuverlässige Art und Weise eine rasche Wirkstofftestung, insbesondere im Massenbetrieb, unter vertretbaren Kosten möglich ist.Of the The invention is therefore based on the object, a GAT1 protein assay in which in a particularly simple and yet reliable way and rapid drug testing, especially in mass production, possible at reasonable cost is.
Gelöst werden diese und weitere Aufgaben, die sich aus dem eingangs diskutieren Stand der Technik ergeben, durch ein Verfahren zum Identifizieren eines Wirkstoffkomplexes mit allen Merkmalen des Anspruchs 1.Be solved These and other tasks, which are discussed in the beginning State of the art, by a method for identifying an active substance complex with all features of claim 1.
Weiterhin sind Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Wirkstoff oder Wirkstoffkomplex, ein Verfahren zum Herstellen eines Arzneimittels, ein Testkit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, ein Screeningverfahren, sowie Verwendungen des Verfahrens, des Testkits sowie des Arzneimittels. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Unteransprüche.Farther the subject of the present invention is a drug or drug complex, a method for producing a drug, a test kit for execution of the method according to the invention, a screening method, as well as uses of the method, the test kit and the drug. Advantageous developments are the subject the respective dependent Dependent claims.
Im Transportzyklus von GAT1 werden Natrium- und Chloridionen zusammen mit GABA (γ-Aminobutyrat) über die Membran verschoben. Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, diese GABA-abhängige Ladungsverschiebung direkt durch Anbindung von Enzympräparationen auf einer geeigneten Oberfläche, die in ein Durchflusssystem integriert ist oder bei der ein Substratsprung durchgeführt werden kann, als Stromfluss zu messen und den Einfluss verschiedener Wirkstoffe auf die Messgröße Stromfluss zu untersuchen.in the Transport cycle of GAT1 become sodium and chloride ions together with GABA (γ-aminobutyrate) over the Membrane shifted. The invention is based on the idea, this GABA-dependent charge shift directly by attachment of enzyme preparations on a suitable Surface, which is integrated in a flow-through system or in which a substrate jump carried out can be measured as current flow and the influence of different Active substances on the measured variable current flow to investigate.
Die Erfindung betrifft damit ein Verfahren zum Identifizieren eines Wirkstoffkomplexes, welcher eine enzymatische Eigenschaft und/oder das Transportverhalten eines Wirkortkomplexes, welcher ein GAT1-Protein oder ein Teil davon enthält, modifiziert. Das erfindungsgemäße Verfahren weist folgende Schritte auf:
- (a) Bereitstellen einer Mehrzahl Primärträger, welche den Wirkortkomplex enthaltend das GAT1-Protein umfassen, insbesondere in einer Mehrzahl im Bereich einer Membran des jeweiligen Primärträgers enthalten,
- (b) Anlagern oder In-Kontakt-Bringen der Primärträger am oder im Oberflächenbereich eines Isolationsbereichs einer als Sekundärträger dienenden Biosensorelektrode in einem Messmedium, wobei der Sekundärträger bevorzugt gegenüber dem Messmedium und gegenüber den Primärträgern mittels des Isolationsbereichs mechanisch und elektrisch isoliert ist oder wird,
- (c) Bereitstellen mindestens eines potentiellen Wirkstoffkomplexes,
- (d) In-Kontakt-Bringen und In-Wechselwirkung-Bringen des potentiellen Wirkstoffkomplexes mit dem Wirkortkomplex der Primärträger oder Teilen davon, und
- (e) Bestimmen des qualitativen und/oder quantitativen Einflusses des potentiellen Wirkstoffkomplexes oder eines Teils davon auf enzymatische Eigenschaften des Wirkortkomplexes oder eines Teils davon durch Detektieren einer elektrischen Aktion oder des Wirkortkomplexes oder eines Teils davon oder eine Änderung dieser elektrischen Aktion über die Biosensorelektrode als Sekundärträger, dadurch gekennzeichnet, dass in den Verfahrensschritten (c), (d) und/oder (e) einer oder mehrere der folgenden Unterschritte durchgeführt werden:
- (f) Einbringen des Sekundärträgers mit den Primärträgern in einen Anlagerungspuffer und Detektieren einer elektrischen Aktion gemäß Verfahrensschritt (e)
- (g) Einbringen des Sekundärträgers mit den Primärträgern in ein zweites nicht-aktivierendes Medium und Detektieren einer elektrischen Aktion gemäß Verfahrensschritt (e), wobei im zweiten oder nicht-aktivierenden Medium ein Nicht-Substrat von GAT-1 vorgesehen ist,
- (h) Einbringen des Sekundärträgers mit den Primärträgern in ein drittes oder aktivierendes Messmedium und Detektieren einer elektrischen Aktion gemäß Verfahrensschritt (e), wobei das dritte oder aktivierende Messmedium dem zweiten oder nicht-aktivierenden Medium entspricht, jedoch zusätzlich ein Substrat des GAT1-Proteins enthält, insbesondere anstelle eines im zweiten oder nicht-aktivierenden Medium vorhandenen Nicht-Substrats.
- (a) providing a plurality of primary carriers which comprise the active site complex containing the GAT1 protein, in particular in a plurality in the region of a membrane of the respective primary carrier,
- (b) attaching or bringing into contact the primary carriers at or in the surface region of an isolation region of a biosensor electrode serving as a secondary carrier in a measurement medium, wherein the secondary carrier is or will be mechanically and electrically isolated from the measurement medium and from the primary carriers by means of the isolation region;
- (c) providing at least one potential active substance complex,
- (d) contacting and interacting the potential drug complex with the site complex of the primary carriers or portions thereof, and
- (E) determining the qualitative and / or quantitative influence of the potential active substance complex or a part thereof on enzymatic properties of the Wirkortkomplexes or a part thereof by detecting an electrical action or the Wirkortkomplexes or a part thereof or a change of this electrical action via the biosensor electrode as a secondary carrier , characterized in that in the process steps (c), (d) and / or (e) one or more of the following sub-steps are carried out:
- (f) introducing the secondary carrier with the primary carriers into an attachment buffer and detecting an electrical action according to the method step (s)
- (g) introducing the secondary carrier with the primary carriers into a second non-activating medium and detecting an electrical action according to process step (e), wherein a non-substrate of GAT-1 is provided in the second or non-activating medium,
- (h) introducing the secondary carrier with the primary carriers into a third or activating measuring medium and detecting an electrical action according to method step (e), wherein the third or activating measuring medium corresponds to the second or non-activating medium but additionally contains a substrate of the GAT1 protein , in particular instead of a non-substrate present in the second or non-activating medium.
Die erfindungsgemäßen Schritte (f), (g), (h) werden – gegebenenfalls mit Wiederholungen – bevorzugt in der vorgegebenen Reihenfolge durchgeführt.The inventive steps (f), (g), (h) - if appropriate with repetitions - preferred performed in the given order.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck "enzymatische Eigenschaft" des GATT-Proteins gleichzeitig auch immer das Transportverhalten, z.B. den durch diese Proteine vermittelten Substrat- und/oder Innentransport und nimmt damit auch immer Bezug auf den eingangs diskutierten Einfluss des Proteins auf die Bioverfügbarkeit potentieller Wirkstoffe. Wo immer von der Modifizierung der enzymatischen Eigenschaften des Proteins die Rede ist, sind erfindungsgemäß auch Untersuchungen mit um fasst, die zeigen, ob ein bestimmter Stoff vom GAT1-Protein transportiert wird.in the For purposes of the present invention, the term "enzymatic property" means the GATT protein at the same time always the transport behavior, e.g. through this Proteins mediated substrate and / or internal transport and thus decreases always referring to the influence of the protein discussed at the beginning on bioavailability potential agents. Wherever from the modification of the enzymatic Properties of the protein is, according to the invention also studies which includes whether a particular substance is transported by the GAT1 protein becomes.
Soll geprüft werden, ob ein potentieller Wirkstoff das GAT1-Protein aktiviert oder inhibiert, kann der potentielle Wirkstoff in allen Medien vorhanden sein.Should checked whether a potential drug activates the GAT1 protein or inhibited, the potential drug may be present in all media.
Soll geprüft werden, ob ein potentieller Wirkstoff transportiert wird, sollte der potentielle Wirkstoff im aktivierenden Medium vorhanden sein, nicht jedoch im Anlagerungspuffer bzw. im nicht-aktivierenden Medium.Should checked whether a potential drug is being transported should the potential drug is present in the activating medium, but not in the accumulation buffer or in the non-activating medium.
Bevorzugt enthalten das erste Medium oder der Anlagerungspuffer
- – K+
- – Cl- nicht oder in niedrigen Konzentrationen, insbesondere in niedrigeren Konzentrationen als im zweiten oder nicht-aktivierenden Medium und als im dritten oder aktivierenden Medium
- – gegebenenfalls Mg++ und
- – pH 6–8, besonders bevorzugt etwa 7.
- - K +
- - Cl - not or in low concentrations, in particular in lower concentrations than in the second or non-activating medium and as in the third or activating medium
- Optionally Mg ++ and
- PH 6-8, more preferably about 7.
Das zweite Medium oder nicht-aktivierende Medium enthalten bevorzugt:
- – Na+,
- – Cl-,
- – gegebenenfalls Mg++,
- – pH 6–8, besonders bevorzugt etwa 7,
- - Na + ,
- - Cl - ,
- Optionally Mg ++ ,
- PH 6-8, more preferably about 7,
Das dritte Medium oder aktivierende Medium enthalten bevorzugt:
- – Na+,
- – Cl-,
- – gegebenenfalls Mg++,
- – pH 6–8, besonders bevorzugt etwa 7,
- – enthält, sowie
- – ein Substrat des GAT1-Proteins, weiter bevorzugt GABA in einer Konzentration zwischen 1 μmol/l und 10 mmol/l.
- - Na + ,
- - Cl - ,
- Optionally Mg ++ ,
- PH 6-8, more preferably about 7,
- - contains, as well
- A substrate of the GAT1 protein, more preferably GABA in a concentration of between 1 μmol / l and 10 mmol / l.
Bevorzugt wird als Messmedium und insbesondere als zweites oder nichtaktivierendes Medium und/oder besonders bevorzugt als drittes oder aktivierendes Medium Medien mit GABA verwendet, insbesondere mit einer Konzentration von etwa 1 μmol/l bis 10 mmol/l.Prefers is used as a measuring medium and in particular as a second or non-activating Medium and / or particularly preferred as the third or activating Medium media used with GABA, especially with a concentration from about 1 μmol / l to 10 mmol / l.
Für die Funktion von GATT ist also ein Chloridgradient essentiell. Daher kann die Ruhe-/Anlagerungslösung chloridfrei sein und Gluconat enthalten. Die Messlösungen enthalten Chlorid. Statt Gluconat sollte auch jedes andere Anion, das von GAT1 nicht transportiert wird, im Anlagerungsmedium enthalten sein können.For the function GATT therefore requires a chloride gradient. Therefore, the Resting / annealing solution be chloride-free and contain gluconate. The measuring solutions included Chloride. Instead of gluconate, every other anion should also be used GAT1 is not transported, contained in the deposition medium can.
Bevorzugt wird als Wirkortkomplex oder Teil davon ein Monomer oder ein Oligomer eines GATT-Proteins verwendet.Prefers is the active site complex or part thereof a monomer or an oligomer used a GATT protein.
Weiter bevorzugt ist ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren identifizierter Wirkstoff oder Wirkstoffkomplex, welcher eine enzymatische Eigenschaft eines Wirkortkomplexes, der ein GAT1-Protein enthält, oder eines Teils davon modifiziert.Further preferred is one identified by the method according to the invention Active substance or active substance complex, which has an enzymatic property an active site complex containing a GAT1 protein, or a part of it modified.
Ferner wird ein Wirkortkomplex oder ein Teil davon verwendet, welcher auf einem GAT1-Protein basiert, das aus einem Gewebe eines Säugetiers stammt, z.B. aus dem Dünndarm, der Niere oder der Leber, oder hieraus abgeleitet ist.Further is used a Wirkortkomplex or a part thereof, which auf a GAT1 protein derived from a tissue of a mammal, e.g. from the small intestine, kidney or liver, or derived therefrom.
Insbesondere stammt das GAT1-Protein aus Säugetierzellen und liegt kloniert vor.Especially the GAT1 protein is derived from mammalian cells and is cloned before.
Vorzugsweise stammt der Wirkortkomplex, der das GAT1-Protein enthält, aus den Organismen Ratte, Schwein, Meerschwein, Maus, Kaninchen oder Mensch oder ist aus diesen genetisch abgeleitet.Preferably the site complex containing the GAT1 protein is derived from the organisms rat, Pig, guinea pig, mouse, rabbit or human or is from these genetically derived.
Erfindungsgemäß werden wässrige Messlösungen und insbesondere wässrige Elektrolytlösungen als Messlösung oder Messmedium verwendet, die als Anlagerungspuffer, nicht aktivierende sowie aktivierende Lösungen oder Medien bezeichnet werden.According to the invention, aqueous measuring solutions and, in particular, aqueous electrolyte solutions are used as the measuring solution or measuring medium which serve as addition buffer, non-activating agent as well as activating solutions or media.
Alle verwendeten Messlösungen enthalten ein dem Fachmann bekannten Puffer bevorzugt ausgewählt aus: MOPS, HEPES, MES, Tris, PIPES u. a., wie sie z.B. in "Buffers, Calbiochem" veröffentlicht sind, aber auch Veröffentlichungen und Lehrbüchern der Chemie, Biologie oder Biotechnologie entnommen werden können. Erfindungsgemäß sollen diese Mittel bei pH 6–8, bevorzugt bei etwa pH 7 puffern. Die Wahl des geeigneten PH-Bereichs bzw. des Puffers kann dabei vom Substrat (Wirkstoffkomplex) abhängen und vom Fachmann durch Routineexperimente ermittelt werden.All used measuring solutions contain a buffer known to those skilled in the art, preferably selected from: MOPS, HEPES, MES, Tris, PIPES and others. a., as they are e.g. published in "Buffers, Calbiochem", but also publications and textbooks of Chemistry, biology or biotechnology can be taken. According to the invention these agents at pH 6-8, preferably buffer at about pH 7. The choice of the appropriate PH range or the buffer can depend on the substrate (active substance complex) and be determined by the expert by routine experimentation.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird auch ein Anlagerungspuffer verwendet, zusammengesetzt aus K-gluconat, MgCl2, Hepes, pH 7/NMG, und DTT. Allerdings ist auch jede weitere Kationenspezies der 1. oder 2. Hauptgruppe des PSE oder Cholin+ verwendbar, wobei die Kationenkonzentration in etwa so hoch ist wie in der aktivierenden oder nicht-aktivierenden Lösung.In a particularly preferred embodiment, an attachment buffer composed of K-gluconate, MgCl 2 , Hepes, pH 7 / NMG, and DTT is also used. However, any other cation species of the 1st or 2nd main group of PSE or choline + can also be used, the cation concentration being approximately as high as in the activating or non-activating solution.
Erfindungsgemäß können die Verfahrensschritte (c) und/oder (d), gegebenenfalls auch (f) bis (h) mittels
- – Zumischen oder Injizieren des Wirkstoffkomplexes, eines Teils und/oder einer Vorstufe davon,
- – Austauschen oder Zumischen des Messmediums oder eines Teils davon und/oder
- – chemisches oder physikalisches Umsetzen oder Reagieren des Messmediums oder eines Teils davon oder des Wirkstoffs, eines Teils und/oder einer Vorstufe davon
- Admixing or injecting the active substance complex, a part and / or a precursor thereof,
- - replace or mix the measuring medium or a part thereof and / or
- - chemical or physical reaction or reaction of the measuring medium or a part thereof or the active ingredient, a part and / or a precursor thereof
Das bedeutet, dass zum einen der Wirkstoffkomplex oder ein Teil davon direkt durch Injizieren oder Beimischen in das Messmedium hinein zum Wirkortkomplex transportiert werden kann. Einfach gestaltet sich ein derartiger Vorgang, wenn das jeweilige Messmedium ausgetauscht wird, beispielsweise in kontinuierlicher Art und Weise. Weiter besteht die Möglichkeit, dass der Wirkstoff erst durch ein chemisches oder physikalisches Umsetzen oder Reagieren im Messmedium freigesetzt wird. Dies kann beispielsweise durch Bestrahlung erfolgen.The means that on the one hand the active substance complex or a part thereof directly by injecting or adding into the medium can be transported to the site complex. Simply designed such a process when the respective measuring medium exchanged is, for example, in a continuous manner. Next exists the possibility, that the active substance only by a chemical or physical Reacting or reacting in the medium to be released. This can for example, by irradiation.
Der qualitative und/oder quantitative Einfluss des potentiellen Wirkstoffes oder Wirkstoffkomplexes wird erfindungsgemäß durch Detektieren einer elektrischen Aktion bestimmt, welche durch den Wirkortkomplex oder einen Teil davon und insbesondere durch das GAT1-Protein vermittelt wird.Of the qualitative and / or quantitative influence of the potential active substance or active substance complex is inventively detected by detecting an electrical Action determines which by the Wirkortkomplex or a part and especially by the GAT1 protein.
Als elektrische Aktion verwendet wird ein durch den Wirkortkomplex oder einen Teil davon erzeugter elektrischer Strom oder ein davon erzeugtes elektrisches Potenzial, welches jeweils erzeugt wird durch Ladungs- oder Stofftransport oder -verschiebung, Konformationsänderungen, Ligandenbindung, -anlagerung oder -freigabe, oder einer Kombination davon.When electrical action is used by the site complex or a part thereof generated electric power or an electric generated therefrom Potential, which is generated in each case by charge or mass transport or displacement, conformational changes, ligand binding, annealing or release, or a combination thereof.
Diese elektrische Aktion wird mit und ohne potentiellen Wirkstoff bestimmt, und durch Vergleichen beider Messrei hen wird untersucht, ob der potentielle Wirkstoff Einfluss nimmt auf die enzymatischen Eigenschaften des GAT1-Proteins.These electrical action is determined with and without potential drug, and by comparing both sets of measurements it is examined whether the potential drug influences the enzymatic properties of the GAT1 protein.
Wie
in der
Bei der Ausgestaltung der Biosensorelektrode als Sekundärträger bestehen vielfältige Möglichkeiten.at consist of the configuration of the biosensor electrode as a secondary carrier diverse Options.
Besonders bevorzugt wird eine Biosensorelektrode als Sekundärträger verwendet, bei welcher ein elektrisch leitfähiger und festkörperartiger Elektrodenbereich mit mindestens einer Elektrode vorgesehen ist, welcher gegenüber dem Messmedium und gegenüber den Primärträgern elektrisch und mechanisch isoliert wird durch Vorsehen eines Isolationsbereichs in Form einer festkörperunterstützten Membran, welche schichtartig aufgebaut ist aus einer Unterschicht einer organischen Thioverbindung als unterster und der Elektrode jeweils zugewandter Schicht und aus einer Oberschicht einer amphiphilen organischen Verbindung.Especially Preferably, a biosensor electrode is used as secondary carrier, in which an electrically conductive and more solid Electrode area is provided with at least one electrode, which opposite the measuring medium and opposite the primary carriers electrically and mechanically isolated by providing an isolation region in the form of a solid supported membrane, which layered structure is composed of a lower layer of an organic Thio compound as the lowest and the electrode facing each layer and an upper layer of an amphiphilic organic compound.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Biosensorelektrode als Sekundärträger verwendet, bei welcher eine Elektrode im Elektrodenbereich aus Gold oder einer Goldlegierung ist, mit einer Monoschicht eines langkettigen Alkanthiols als Unterschicht und einer Monoschicht eines Lipids als Oberschicht darauf.In a preferred embodiment of the method according to the invention a biosensor electrode is used as a secondary carrier, in which a Electrode in the electrode area made of gold or a gold alloy is, with a monolayer of a long-chain alkanethiol as an undercoat and a monolayer of a lipid as a topcoat thereon.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird eine Biosensorelektrode als Sekundärträger verwendet, bei welcher der eine Elektrode der Biosensorelektrode als Sekundärträger abdeckende Bereich des Isolationsbereichs als Membranstruktur nach Art einer festkörperunterstützten Doppelschichtmembran oder Bilayermembran ausgebildet wird oder ist.In Another preferred embodiment is a biosensor electrode used as a secondary carrier, in which one of the electrodes of the biosensor electrode covers as a secondary carrier Area of the isolation area as a membrane structure in the manner of a solid-supported double-layer membrane or bilayer membrane is or is formed.
Im Hinblick auf die Primärträger, welche den Wirkortkomplex und die GAT1-Proteine im Bereich ihrer Membran enthalten, ergeben sich unterschiedliche Möglichkeiten, wobei der Zielsetzung des Verfahrens Rechnung getragen wird.in the Regard to the primary carriers, which the site complex and the GAT1 proteins in the area of their membrane contain different possibilities, with the objective of the procedure.
Für das erfindungsgemäße Verfahren kann als Primärträger jeweils eine eukariontische Zelle, eine prokariontische Zelle, insbesondere ein Oozyt, ein Bakterium, ein Virus, eine Organelle oder Bestandteile hiervon, insbesondere Membranfragmente, oder Verbände davon in nativer Form und/oder in abgewandelter Form, insbesondere in gereinigter und/oder modifizierter Form, verwendet werden.For the inventive method can as a primary carrier in each case a eukaryotic cell, a prokaryotic cell, in particular an oocyte, a bacterium, a virus, an organelle or constituents thereof, in particular membrane fragments, or associations thereof in native form and / or in a modified form, in particular in purified and / or modified Shape, to be used.
Als Primärträger können auch jeweils ein Vesikel, ein Liposom oder eine mizelläre Struktur verwendet werden. Die Membranfragmente können auch planar anlagern, d.h. als nicht sphärische Struktur.When Primary vehicles can too each a vesicle, a liposome or a micellar structure be used. The membrane fragments can also attach planar, i.e. as non-spherical Structure.
Besonders vorteilhaft gestaltet sich das erfindungsgemäße Verfahren dann, wenn die Sensoranordnung aus Biosensorelektrode als Sekundärträger und daran angelagerten Primärträgern in einem Messraum, Messbereich oder Messgefäß vom Messmedium umströmt oder angeströmt wird.Especially Advantageously, the inventive method designed when the Sensor arrangement of biosensor electrode as a secondary carrier and attached to it primary carriers in A measuring chamber, measuring range or measuring vessel flows around the measuring medium or flows against becomes.
So lässt sich durch Wechsel des Messmediums zum Beispiel ein Konzentrationssprung im Hinblick auf den Wirkstoffkomplex oder eines Teils davon leicht realisieren. Auch lassen sich durch ein derartiges Messen im Rahmen eines Fließsystems zuverlässig mit hoher Zeitauflösung die erfindungsgemäßen Versuchsbedingungen einstellen. Auch mit einer automatisier ten Pipettiervorrichtung kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft durchgeführt werden.So let yourself for example, a change in concentration due to a change of the measuring medium with regard to the active substance complex or a part thereof easily realize. Also can be by such a measurement in the frame a flow system reliable with high time resolution the experimental conditions according to the invention to adjust. Also with an automated pipetting device can the inventive method be carried out advantageously.
Besonders ökonomisch und für eine statistische Auswertung zugänglich gestaltet sich das erfindungsgemäße Verfahren dann, wenn aufeinander folgend eine Mehrzahl von Tests durchgeführt wird, insbesondere durch aufeinander folgendes Austauschen des Messmediums, ggf. mit zwischengeschaltetem Waschen oder Spülen des Messraums.Especially economical and for a statistical evaluation accessible the method according to the invention is designed in particular, when a plurality of tests are performed consecutively, in particular by successively replacing the medium to be measured, if necessary with Intermediate washing or rinsing the measuring space.
Wichtig ist bei dem vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren das Vergleichen der Aktion des Wirkortkomplexes bei vorliegendem Wirkstoffkomplex mit einer Situation, bei welcher der potentielle Wirkstoffkomplex nicht zugegen ist. Dies kann beispielsweise geschehen durch den Wechsel zwischen nicht-aktivierendem zu aktivierendem Medium in Gegenwart oder Abwesenheit des potentiellen Wirkstoffkomplexes und Vergleich der erhaltenen Messwerte.Important is in the present inventive method comparing the action of the active site complex in the case of the active ingredient complex with a situation where the potential drug complex is not present. This can be done for example by the Change between non-activating to be activated medium in the presence or absence of the potential Complex of active substances and comparison of the measured values obtained.
Potentielle zu testende Wirkstoffe sind insbesondere bevorzugt monoklonale Antikörper, Antikörperfragmente, polyklonale Antikörper und Peptide. Es können jedoch auch andere Substanzen, von denen vermutet wird, dass sie eine entsprechende Wirkung entfalten können, zugesetzt werden. Diese Substanzen werden vorzugsweise in gelöster Form verabreicht.potential active substances to be tested are particularly preferably monoclonal antibodies, antibody fragments, polyclonal antibodies and peptides. It can however, other substances that are suspected to be can develop a corresponding effect, are added. These substances are preferably dissolved in Administered form.
Besonders bevorzugte Substanzen, die als Testsubstanzen in dem erfindungsgemäßen Testsystem untersucht werden können, sind niedermolekulare Verbindungen. Solche Verbindungen haben oft keine oder nur geringe Nebenwirkungen, wenn sie als aktives Prinzip in einer pharmazeutischen Zusammensetzung eingesetzt werden. Ein weiterer Vorteil solcher Substanzen ist die Möglichkeit der oralen Verabreichung.Especially preferred substances used as test substances in the test system according to the invention can be examined are low molecular weight compounds. Such compounds often have none or only minor side effects when used as an active principle in a pharmaceutical composition can be used. Another advantage such substances is the possibility oral administration.
Beispiele
hierfür
sind zyklische Pentapeptide, wie sie von
Es kann der Wirkstoffkomplex sowohl im Anlagerungspuffer, im nicht-aktivierenden Medium als auch im aktivierenden Medium zugesetzt oder dort freigesetzt werden.It the active substance complex can be found both in the attachment buffer, in the non-activating Medium or added in the activating medium or released there become.
Auch ist als Zwischenschritt eine Inkubation der Wirkortkomplexe oder der sie tragenden Primärträger mit dem Wirkstoffkomplex denkbar.Also is an intermediate step an incubation of the Wirkortkomplexe or the primary carrier carrying them the active ingredient complex conceivable.
Des Weiteren ist es denkbar, dass zwischen den Schritten (f) und (h) ein Waschschritt durchgeführt wird durch Einbringen des Sekundärträgers mit den Primärträgern in ein viertes oder Waschmedium, welches bevorzugt mit dem nicht-aktivierenden Medium identisch ist.Of It is also conceivable that between steps (f) and (h) a washing step performed is by introducing the secondary carrier with the Primary carriers in a fourth or wash medium, which is preferred with the non-activating Medium is identical.
Ferner ist es denkbar, dass direkt vor dem Schritt (h) bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens der Schritt (f) wiederholt durchgeführt wird.Further It is conceivable that right before the step (h) at a particular preferred embodiment the method according to the invention the step (f) is repeatedly performed.
Es ist bevorzugt, wenn der Schritt (f) vor Beginn der eigentlichen Messreihe, d.h. bevor zum ersten Mal die Schritte (g) und (h) durchgeführt werden, für mindestens 5 Minuten (min), bevorzugt für mindestens 10 min, besonders bevorzugt für mindestens 15 min, noch mehr bevorzugt für mindestens 20 min und insbesondere bevorzugt für mindestens 30 min durchgeführt wird. Die Schritte (g) und (h) werden erfindungsgemäß für mindestens 0,5 Sekunden (sec), höchstens jedoch 5 sec und bevorzugt für etwa 1–2 sec durchgeführt. Nach der erstmaligen Durchführung der Schritte (g) und (h) wird Schritt (f) für mindestens 1 sec bis höchstens 120 sec durchgeführt, bevor zugt für mindestens 30 sec bis 90 sec, und besonders bevorzugt für 50 sec bis 70 sec.It is preferred if the step (f) before the actual Measurement series, i. before steps (g) and (h) are performed for the first time, for at least 5 minutes (min), preferred for at least 10 minutes, more preferably for at least 15 minutes, even more preferred for at least 20 minutes, and more preferably for at least 30 minutes. The steps (g) and (h) according to the invention for at least 0.5 seconds (sec), at most but 5 sec and preferably for about 1-2 sec carried out. After the first implementation of steps (g) and (h) becomes step (f) for at least 1 second to at most 120 sec performed before given to for at least 30 sec to 90 sec, and more preferably for 50 sec to 70 sec.
Das Anlagerungsmedium weist Kaliumionen in Konzentrationen im Bereich von etwa 10 mmol/l bis etwa 200 mmol/l auf, bevorzugt im Bereich von etwa 140 mmol/l. Das Anlagerungsmedium weist Chloridionen in Konzentrationen von etwa 0 mmol/l bis 100 mmol/l auf, bevorzugt im Bereich von etwa 4 mmol/l, auf jeden Fall deutlich weniger als das nicht aktivierende Medium und das aktivierende Medium.The addition medium has potassium ions in concentrations in the range of about 10 mmol / l to about 200 mmol / l, preferably in the range of about 140 mmol / l. The addition medium has Chloridi in concentrations of about 0 mmol / l to 100 mmol / l, preferably in the range of about 4 mmol / l, in any case significantly less than the non-activating medium and the activating medium.
Die anderen Medien, also das nicht aktivierende Medium und das aktivierende Medium weisen Natriumionen in Konzentrationen im Bereich von etwa 10 mmol/l bis etwa 200 mmol/l auf, bevorzugt im Bereich von etwa 140 mmol/l. Diese Medien, also das nicht aktivierende Medium und das aktivierende Medium weisen daneben Chloridionen in Konzentrationen im Bereich von etwa 10 mmol/l bis etwa 200 mmol/l auf, bevorzugt im Bereich von etwa 140 mmol/l.The other media, ie the non-activating medium and the activating one Medium have sodium ions in concentrations in the range of about 10 mmol / l to about 200 mmol / l, preferably in the range of about 140 mmol / l. These media, ie the non-activating medium and the activating medium also has chloride ions in concentrations in the range of about 10 mmol / l to about 200 mmol / l, preferably in the range of about 140 mmol / l.
Für die Funktion von GAT1 ist also ein Chloridgradient essentiell. Daher kann die Ruhe-/Anlagerungslösung chloridfrei sein und Gluconat enthalten. Die Messlösungen enthalten Chlorid. Statt Gluconat sollte auch jedes andere Anion, das von GAT1 nicht transportiert wird, im Anlagerungsmedium enthalten sein können.For the function GAT1 therefore requires a chloride gradient. Therefore, the Resting / annealing solution be chloride-free and contain gluconate. The measuring solutions included Chloride. Instead of gluconate, every other anion should also be used GAT1 is not transported, contained in the deposition medium can.
Des Weiteren enthält das aktivierende Medium ein Substrat des GAT1-Proteins, bevorzugt GABA. Weitere mögliche Substrate sind andere Neurotransmitter.Of Further contains the activating medium is a substrate of the GAT1 protein GABA. Other possible Substrates are other neurotransmitters.
Die Konzentration kann je nach Anwendung schwanken. Bei Kompetitionsuntersuchungen kann GABA im Bereich von etwa einem oder einigen hundert μmol/l bis zu einigen zehn mmol/l eingesetzt werden, z.B. im Bereich von etwa 50 μmol/l bis etwa 5 mmol/l, bevorzugt im Bereich von etwa 100 μmol/l bis etwa 1,5 mmol/l. Bei Wirkstofftestungen auf Aktivierung und/oder Inhibierung des GAT1-Proteins kann auch eine Konzentration im Bereich darüber sinnvoll sein, z.B. im Bereich von etwa 1 mmol/l bis etwa 100 mmol/l.The Concentration may vary depending on the application. In competition studies GABA can range from about one or a few hundred μmol / l to to tens of mmol / l, e.g. in the range of about 50 μmol / l to about 5 mmol / L, preferably in the range of about 100 μmol / L to about 1.5 mmol / l. In drug tests for activation and / or inhibition of the GAT1 protein may also be useful for a concentration in the range above e.g. in the range of about 1 mmol / L to about 100 mmol / L.
Erfindungsgemäß werden alternativ als nicht-aktivierendes Medium 10 mmol/l Valin, 140 mmol/l NaCl, 2 mmol/l MgCl2, 30 mmol/l Hepes pH 7/NMG und 200 μM DTT verwendet.According to the invention, 10 mmol / l valine, 140 mmol / l NaCl, 2 mmol / l MgCl 2 , 30 mmol / l Hepes pH 7 / NMG and 200 μM DTT are alternatively used as non-activating medium.
Erfindungsgemäß werden ferner alternativ bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens als aktivierendes Medium 10 mmol/l GABA, 140 mmol/l NaCl, 2 mmol/l MgCl2, 30 mmol/l Hepes pH 7/NMG und 200 μmol/l DTT verwendet.According to the invention, 10 mmol / l GABA, 140 mmol / l NaCl, 2 mmol / l MgCl 2 , 30 mmol / l Hepes pH 7 / NMG and 200 μmol / l DTT are alternatively used as activating medium in a particularly preferred embodiment of the inventive method ,
Gemäß eines weiteren Aspekts schafft die vorliegende Erfindung einen Wirkstoff oder einen Wirkstoffkomplex, welcher eine enzymatische Eigenschaft eines Wirkortkomplexes, welcher ein GAT1-Protein enthält, oder ein Teil davon oder eine Mehrzahl von Eigenschaften modifiziert.According to one In another aspect, the present invention provides an active ingredient or an active substance complex which has an enzymatic property a Wirkortkomplexes containing a GAT1 protein, or modified part or a plurality of properties.
Als enzymatische Eigenschaft wird dabei verwendet:
- – die Bindung, Anlagerung oder Freigabe des Wirkstoffkomplexes oder eines Teils davon oder des Messmediums oder eines Teils davon,
- – der Transport oder die Verschiebung des Wirkstoffkomplexes oder eines Teils davon oder des Messmediums oder eines Teils davon,
- – die chemische Umsetzung oder Reaktion des Wirkstoffkomplexes oder eines Teils davon oder des Messmediums oder eines Teils davon,
- – eine Konformationsänderung oder Bewegung des Wirkortkomplexes oder eines Teils davon oder eine beliebige Kombination dieser Prozesse.
- The binding, attachment or release of the active substance complex or a part thereof or the measuring medium or a part thereof,
- The transport or the displacement of the active substance complex or a part thereof or the measuring medium or a part thereof,
- The chemical reaction or reaction of the active substance complex or a part thereof or the measuring medium or a part thereof,
- A conformational change or movement of the active site complex or a part thereof or any combination of these processes.
Des Weiteren schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Arzneimittels mit den Schritten:
- – Identifizieren eines Wirkstoffs und/oder eines Wirkstoffkomplexes, welcher eine enzymatische Eigenschaft eines Wirkstoffkomplexes, welcher ein GAT1-Protein enthält, oder eines Teils davon oder eine Mehrzahl von Eigenschaften geeignet modifiziert,
- – Herstellen und/oder Isolieren des Wirkstoffs, des Wirkstoffkomplexes, eines Teils und/oder eines Derivats davon,
- – Aufreinigen des Wirkstoffs, Wirkstoffkomplexes, Teils und/oder Derivats,
- – Mischen und/oder Portionieren des Wirkstoffs, Wirkstoffkomplexes, Teils und/oder Derivats mit einer pharmazeutisch verträglichen Trägersubstanz.
- Identifying an active substance and / or an active substance complex which suitably modifies an enzymatic property of an active substance complex which contains a GAT1 protein or a part thereof or a plurality of properties,
- Preparing and / or isolating the active substance, the active substance complex, a part and / or a derivative thereof,
- Purifying the active substance, active substance complex, part and / or derivative,
- - Mixing and / or portioning of the active ingredient, active ingredient complex, part and / or derivative with a pharmaceutically acceptable carrier.
Des Weiteren schafft die vorliegende Erfindung ein Testkit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Identifizieren eines Wirkstoffkomplexes. Dieses Testkit weist auf:
- – mindestens einen Primärträger beispielsweise mit dem GAT1-Protein,
- – einen Messbereich,
- – gegebenenfalls der erfindungsgemäße Anlagerungspuffer, das nicht-aktivierende Medium oder das aktivierende Medium und
- – weiterhin gegebenenfalls mindestens einen potentiellen Wirkstoffkomplex.
- At least one primary carrier, for example with the GAT1 protein,
- A measuring range,
- If appropriate, the addition buffer according to the invention, the non-activating medium or the activating medium and
- - Further, if appropriate, at least one potential active substance complex.
Erfindungsgemäß wird auch ein Screeningverfahren zum Identifizieren geschaffen, und zwar zum Identifizieren:
- – eines unbekannten Wirkstoffs, Wirkstoffkomplexes, eines Teils und/oder Derivats davon,
- – des Vorhandenseins eines unbekannten Wirkstoffs, Wirkstoffkomplexes, Teils und/oder Derivats davon,
- – des Vorhandenseins eines bekannten Wirkstoffs, Wirkstoffkomplexes, Teils und/oder Derivats davon,
- – der Konzentration eines unbekannten Wirkstoffs, Wirkstoffkomplexes, Teils und/oder Derivats davon,
- – der Konzentration eines bekannten Wirkstoffs, Wirkstoffkomplexes, Teils und/oder Derivats davon.
- An unknown active substance, active substance complex, a part and / or derivative thereof,
- The presence of an unknown active substance, active substance complex, part and / or derivative thereof,
- The presence of a known active substance, active substance complex, part and / or derivative thereof,
- - The concentration of an unknown drug, drug complex, part and / or Deri vats of it,
- The concentration of a known active substance, active substance complex, part and / or derivative thereof.
Diese bezüglich des Screeningverfahrens genannten Größen oder Eigenschaften des verwendeten erfindungsgemäßen Verfahrens sind beliebig kombinierbar.These in terms of sizes or properties of the used method according to the invention can be combined as desired.
Dabei ist der Wirkstoff, der Wirkstoffkomplex, ein Teil oder Derivat davon eine enzymatische Eigenschaft eines Wirkortkomplexes, welche ein GAT1-Protein enthält, oder einen Teil davon modifiziert.there is the active substance, the active substance complex, a part or derivative thereof an enzymatic property of a site complex that is a GAT1 protein contains or a part of it modified.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Identifizieren eines Wirkstoffkomplexes verwendet, zum Auffinden von Inhibitoren, Aktivatoren, partiellen oder temporären Inhibitoren oder Modulatoren einer enzymatischen Eigenschaft eines Wirkort komplexes, welcher ein GAT1-Protein enthält, beispielsweise ein humanes GAT1-Protein.According to one Another aspect of the present invention is the inventive method used to identify a drug complex, to find of inhibitors, activators, partial or temporary inhibitors or modulators of an enzymatic property of a site of action complex, which contains a GAT1 protein, for example a human GAT1 protein.
Des Weiteren wird das erfindungsgemäße Testkit erfindungsgemäß verwendet zum Auffinden von Inhibitoren, Aktivatoren, partiellen oder temporären Inhibitoren oder Modulatoren eines GAT1-Proteins enthaltenden Wirkortkomplexes, beispielsweise ein humanes GAT1-Protein.Of Further, the test kit according to the invention used according to the invention for finding inhibitors, activators, partial or temporary inhibitors or modulators of a GAT1 protein-containing active site complex, for example, a human GAT1 protein.
Des Weiteren wird das Arzneimittel erfindungsgemäß verwendet zur Inhibition, partiellen oder temporären Inhibition, Aktivierung oder sonstigen Modulation eines GAT1-Protein enthaltenden Wirkstoffkomplexes oder eines Teils davon, beispielsweise ein humanes GAT1-Protein.Of Further, the drug is used according to the invention for inhibition, partial or temporary Inhibition, activation or other modulation of a GAT1 protein containing active complex or a part thereof, for example a human GAT1 protein.
Darüber hinaus ist ein z. B. wässriges Messmedium vorgesehen, in welchem die Primärträger und die Sekundärträger angeordnet werden. Der Elektrodenbereich wird gegenüber dem Messmedium, den Primärträgern und gegenüber den biologischen Einheiten bevorzugt weitestgehend elektrisch isoliert.Furthermore is a z. B. aqueous Measuring medium provided, in which arranged the primary carrier and the secondary carrier become. The electrode area is compared to the measuring medium, the primary carriers and across from the biological units preferably largely electrically isolated.
Der Elektrodenbereich besitzt z.B. mindestens eine Elektrode. Diese kann zum einen jeweils selbst als mechanisch stabiler Materialbereich ausgebildet sein, insbesondere als Platte, als Draht und/oder dergleichen.Of the Electrode area has e.g. at least one electrode. These For one thing, it can be used as a mechanically stable material area be formed, in particular as a plate, as a wire and / or the like.
Eine besonders einfache Anordnung der Sensorelektrodeneinrichtung ergibt sich, wenn die Elektrode im Wesentlichen als auf der Oberfläche des Trägers abgeschiedene Materialschicht ausgebildet ist. Es kann sich dabei um eine aufgedampfte oder gesputterte Materialschicht handeln. Die Materialschicht zur Ausbildung der Elektrode hat vorzugsweise eine Schichtstärke von etwa 10 bis 200 nm.A particularly simple arrangement of the sensor electrode device results when the electrode is essentially on the surface of the carrier deposited material layer is formed. It can work to act a vapor-deposited or sputtered material layer. The Material layer for forming the electrode preferably has a layer thickness from about 10 to 200 nm.
Das GAT1-Protein kann jeweils in im Wesentlichen nativer Form und/oder in abgewandelter, insbesondere gereinigter, mikro biologisch und/oder molekularbiologisch geänderter Form eingesetzt werden. Zum einen können dadurch bestimmte native Eigenschaften getestet und pharmakologisch untersucht werden. Andererseits bieten sich auch molekularbiologische oder gentechnisch initiierte Veränderungen an, die bestimmten Aspekte, zum Beispiel des Transports oder der pharmakologischen Wirkungsweise eines Wirkstoffes zu analysieren.The GAT1 protein may each be in substantially native form and / or in modified, in particular purified, microbiological and / or molecular biological changed Form are used. For one thing, this can be specific native Properties tested and pharmacologically examined. on the other hand are also molecular biological or genetically engineered changes on certain aspects, such as transport or the pharmacological mode of action of an active substance to analyze.
Besonders vorteilhaft ist es, dass Primärträger eines jeweils im Wesentlichen einheitlichen Typs von Primärträgern vorgesehen werden. Dies ist im Hinblick auf eine möglichst eindeutige Aussage und Analyse eines Wirkstofftests von Bedeutung und bezieht sich auf die geometrischen, physikalischen, chemischen, biologischen und molekularbiologischen Eigenschaften der Primärträger.Especially it is advantageous that primary carrier of a each substantially uniform type of primary carriers provided become. This is in terms of a clear statement and analysis of a drug test of importance and relates on the geometric, physical, chemical, biological and molecular biological properties of the primary carriers.
Das vorangehende gilt auch für die in dem Primärträger vorgesehenen Wirkortkomplexe und das GAT1-Protein. Hier sind Wirkortkomplexe und GAT1-Proteine eines jeweils im Wesentlichen einheitlichen Typs vorgesehen, insbesondere im Hinblick auf ihre geometrischen, physikalischen, chemischen, biologischen und molekularbiologischen Eigenschaften. Zusätzlich sollen die biologischen Einheiten in vorteilhafter Weise im Hinblick auf ihre Orientierung und/oder im Hinblick auf ihre Aktivierbarkeit in Bezug auf den jeweiligen Primärträger in etwa einheitlich sein.The previous one also applies to those provided in the primary carrier Site complexes and the GAT1 protein. Here are Wirkortkomplexe and GAT1 proteins each of a substantially uniform type provided, in particular with regard to their geometric, physical, chemical, biological and molecular biological properties. additionally should the biological units in an advantageous manner with regard to their orientation and / or their ability to be activated roughly uniform in relation to the respective primary carrier be.
Wie bereits ausgeführt, liegt der Erfindung unter anderem die Aufgabe zu Grunde, die Wirkung von Substanzen auf die Funktion von GAT1-Proteinen einer Untersuchung zugänglich zu machen. Substanzen, welche die Wirkung dieses Transportproteins modulieren, sind als potentielle Wirkstoffe, z.B. zur Behandlung von Epilepsie und verschiedenen kognitiven Störungen von gewerblichem Interesse. Auch wären Substrate des Proteins, die von diesem transportiert werden, interessante neue Moleküle.As already executed, The invention is based inter alia on the object, the effect of Substances for the function of GAT1 proteins of an investigation accessible close. Substances that enhance the effect of this transport protein are useful as potential agents, e.g. for treatment of epilepsy and various cognitive disorders of commercial interest. Also would be substrates of the protein transported by this interesting new molecules.
Das
erfindungsgemäße Vorgehen
bietet folgende Vorteile:
Die Messung der Enzymaktivität gemäß dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Verfahren bedarf keiner Vermittler oder markierten Substrate. Eine
Einzelmessung dauert lediglich wenige Sekunden. Die Messung ist
sensitiv gegenüber
allen Substraten. Sofern eine Substanz die Reaktion nicht irreversibel
inhibiert, können
mit einem mit Enzym beladenen Sensor mehrere Messungen durchgeführt werden.
Substrate müssen
nicht chemisch modifiziert vorliegen, da die Stromantwort oder Potentialantwort
des Proteins durch einen schnellen Lösungswechsel induziert wird.The procedure according to the invention offers the following advantages:
The measurement of the enzyme activity according to the method proposed according to the invention requires no mediators or labeled substrates. A single measurement takes only a few seconds. The measurement is sensitive to all substrates. If a substance does not irreversibly inhibit the reaction, several measurements can be taken with an enzyme-loaded sensor. Substrates need not be chemically modified because the current response or potential response of the protein is induced by a rapid solution change becomes.
Darüber hinaus ist im Gegensatz zu der Patch-Clamp-Technik oder Voltage-Clamp-Technik ein höherer Durchsatz möglich.Furthermore is in contrast to the patch-clamp technique or voltage-clamp technique higher Throughput possible.
BEISPIEL 1: Vorbereitung des SensorchipsEXAMPLE 1: Preparation of the sensor chip
Die Goldoberfläche wurde durch Einlegen in eine 1 mmol/l/l Octadecylmercaptanlösung mercaptanisiert, mit 2-Propanol (absolut) oder destilliertem Wasser gespült und getrocknet. Sie wurde dann mit Diphytanoyl-Phosphatidylcholin (in Decan) bedeckt und mit einem Anlagerungspuffer (140 mmol/l K-gluconat, 2 mmol/l MgCl2, 30 mmol/l Hepes, pH 7/NMG, 2 mmol/l DTT) überschichtet.The gold surface was mercaptanized by placing in a 1 mmol / l / l octadecylmercaptan solution, rinsed with 2-propanol (absolute) or distilled water and dried. It was then covered with diphytanoyl-phosphatidylcholine (in decane) and overlayed with an addition buffer (140 mmol / l K-gluconate, 2 mmol / l MgCl 2 , 30 mmol / l Hepes, pH 7 / NMG, 2 mmol / l DTT) ,
BEISPIEL 2: Herstellung der proteinhaltigen MembranfragmentsuspensionEXAMPLE 2: Preparation of the proteinaceous Membrane fragment suspension
Die Membranfragmente wurden nach folgendem Protokoll präpariert: Pro 1Gramm Zellpellet 1ml Sucrose-Puffer (0,25 mol/l Sucrose, 5 mmol/l Tris, pH 7,5, ca. 2 mmol/l DTT, PMSF*, Complete**); * 50 µl PMSF als gesättigte ethanolische Lösung auf 100 ml Puffer; ** Complete/Fa. Roche, eine Tablette pro 50ml Puffer. Zellen pottern bis homogene Masse entstanden ist (alternativ wurde auch eine Parr bomb eingesetzt), 10 min/680g/4°C; 10 min/6100 g/4°C; Überstand 1h/100.000 g/4°C zentrifugieren; Pellet in 5 mmol/l Tris pH 7,5 aufnehmen, so dass eine sehr trübe Mischung entsteht; mit Zugabe von 70% Sucrose (in 5 mmol/l Tris) auf 51,3% Sucrose einstellen, Zentrifugenröhrchen mit 44,4.%, 30,7% und 8,6% Sucrose in 5 mmol/l Tris pH 7,5 überschichten; 1 h 40 min/100.000 g/4°C im Ausschwenkrotor zentrifugieren; Banden mit Pasteurpipette abnehmen und pelletieren in Anlagerungspuffer (siehe oben); 30 min/150.000 g/4°C; Pellets in Anlagerungspuffer aufnehmen.The Membrane fragments were prepared according to the following protocol: 1 gram of cell pellet 1 ml of sucrose buffer (0.25 mol / l sucrose, 5 mmol / l Tris, pH 7.5, ca. 2 mmol / l DTT, PMSF *, Complete **); * 50 μl PMSF as saturated ethanolic solution to 100 ml of buffer; ** Complete / Fa. Roche, one tablet per 50ml Buffer. Cells pottern until homogeneous mass is formed (alternatively a Parr bomb was also used), 10 min / 680g / 4 ° C; 10 minutes / 6100 g / 4 ° C; Got over 1 h / 100,000 g / 4 ° C centrifuge; Take up pellet in 5 mmol / l Tris pH 7.5 so that a very cloudy Mixture arises; with addition of 70% sucrose (in 5 mmol / l Tris) to 51.3% sucrose, centrifuge tubes with 44.4%, 30.7% and 8.6% sucrose in 5 mmol / l Tris pH 7.5 overcoat; 1 h 40 min / 100,000 g / 4 ° C in Centrifuge the swing out rotor; Remove bands with Pasteur pipette and pellet in attachment buffer (see above); 30 minutes / 150,000 g / 4 ° C; pellets in accumulation buffer.
Beispiel 3: Herstellung des GAT1-SensorchipsExample 3: Production of the GAT1 sensor chip
10 µl der Membransuspension (Proteinkonzentration ca. 0,1–1,0 mg ml-1) wurden auf dem Sensorchip aufgetragen und über Nacht im Kühlschrank (bei < 8°C) inkubiert.10 .mu.l of the membrane suspension (protein concentration about 0.1-1.0 mg ml -1 ) were applied to the sensor chip and incubated overnight in the refrigerator (at <8 ° C).
Die Kapazität der proteinbeladenen Membranen lag bei ca. 300–1000 nF cm-2, die Leitfähigkeit G1s bei ca. 10–100 nS cm-2.The capacity of the protein-loaded membranes was about 300-1000 nF cm -2 , the conductivity G 1s at about 10-100 nS cm -2 .
Beispiel 4: Aktivitätsmessung an GAT1-exprimierenden MembranfragmentenExample 4: Activity measurement on GAT1-expressing membrane fragments
Die Durchflusszelle mit integriertem proteinbeladenem Sensorchip wurde zunächst mit Anlagerungspuffer (siehe oben, 200 µmol/l DTT statt 2 mmol/l) durchspült. Danach folgte die nicht-aktivierende Lösung (10 mmol/l Valin, 140 mmol/l NaCl, 2 mmol/l MgCl2, 30 mmol/l Hepes pH 7/NMG, 200 µmol/l DTT) und mittels elektromechanischem 3/2-Wegeventil wurde anschließend auf aktivierende Lösung (10 mmol/l GABA, 140 mmol/l NaCl, 2 mmol/l MgCl2, 30 mmol/l Hepes pH 7/NMG, 200 µmol/l DTT) umgestellt. Der Cotransport von Natrium, Chlorid und GABA führt zu einem positiven Signal, da positive Ladungsträger zur Membran verschoben werden.The flow cell with integrated protein-loaded sensor chip was first flushed with addition buffer (see above, 200 μmol / l DTT instead of 2 mmol / l). This was followed by the non-activating solution (10 mmol / l valine, 140 mmol / l NaCl, 2 mmol / l MgCl 2 , 30 mmol / l Hepes pH 7 / NMG, 200 μmol / l DTT) and by electromechanical 3/2 Directional valve was then switched to activating solution (10 mmol / l GABA, 140 mmol / l NaCl, 2 mmol / l MgCl 2 , 30 mmol / l Hepes pH 7 / NMG, 200 .mu.mol / l DTT). The cotransport of sodium, chloride and GABA leads to a positive signal, as positive charge carriers are shifted to the membrane.
Beispiel 5: Aktivitätsmessung ohne das Cosubstrat NatriumExample 5: Activity measurement without the cosubstrate sodium
Die Messungen wurden wie oben durchgeführt, allerdings wurde in der aktivierenden und nicht-aktivierenden Lösung 140 mmol/l NaCl durch 140 mmol/l KCl oder 140 mmol/l Cholin-Cl ausgetauscht. Damit steht das Cosubstrat Natrium nicht mehr für den GABA-Transport zur Verfügung. Unter diesen ionalen Bedingungen kann kein Natrium-Chlorid-GABA-Cotransport stattfinden.The Measurements were made as above, however, in the activating and nonactivating solution 140 mmol / l NaCl through 140 mmol / l KCl or 140 mmol / l Choline-Cl exchanged. That's it Cosubstrate sodium is no longer available for the GABA transport available. Under these conditions there can be no sodium chloride GABA cotransport occur.
Beispiel 6: Aktivitätsmessung an KontrollmembranenExample 6: Activity Measurement on Control Membranes
Die Messungen wurden wie bei den GAT1-exprimierenden Membranen durchgeführt. Dabei ergaben sich keine Signale beim Wechsel von nicht-aktivierender (ohne GABA) auf aktivierende Lösung (mit GABA).The Measurements were made as in the GAT1-expressing membranes. there There were no signals when switching from non-activating (without GABA) on activating solution (with GABA).
Die Abszisse der Figuren bezeichnet jeweils die Zeit t, wobei t = 0 denjenigen Zeitpunkt angibt, bei welchem GABA in das System eingespült wird. Die Ordinate der Figuren bezeichnet also den gemessenen elektrischen Strom I(t), als Funktion der Zeit t, welcher über die Biosensorelektrode gemessen wird.The The abscissa of the figures denotes the time t, respectively, where t = 0 indicates the time at which GABA is flushed into the system. The ordinate of the figures thus denotes the measured electrical Current I (t), as a function of time t, passing through the biosensor electrode is measured.
Dargestellt
sind in
Spur
A der
Spur
B in
Spur
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Grundsätzliche Vorteile der vorliegenden Erfindung sind die hohe mechanische Stabilität der vorgesehenen Sensoranordnung und damit einhergehend die große Einsatzbereitschaft, die einfache Handhabbarkeit und geringe Störanfälligkeit. In der Verwendung der Sensoranordnung ergeben sich im Rahmen von pharmakologischen Wirkstofftests eine lange Lebensdauer, eine hohe Zuverlässigkeit, eine geringe Störanfälligkeit sowie insbesondere ein gegenüber herkömmlichen Verfahren maßgeblich gesteigerter Testdurchsatz, wodurch entsprechende Testverfahren kostengünstig ausgearbeitet und durchgeführt werden können.basic Advantages of the present invention are the high mechanical stability of the intended Sensor arrangement and, consequently, the high operational readiness, the easy handling and low susceptibility. In use The sensor arrangement arise in the context of pharmacological Drug testing a long life, high reliability, a low susceptibility to interference and especially one opposite usual Method relevant increased test throughput, resulting in appropriate test procedures economical prepared and carried out can be.
Darüber hinaus ist im Gegensatz zu anderen Techniken die Signalqualität besser, und zwar im Sinne eines besseren Signal-Rauschverhältnisses.Furthermore is in contrast to other techniques the signal quality better, in the sense of a better signal-to-noise ratio.
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