Beschreibung description
Bestimmung von BindungsparameternDetermination of binding parameters
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Bindungsparametern sowie einen Kit, der zur Durchführung dieses Ver¬ fahrens geeignet ist.The present invention relates to a method for determining binding parameters and to a kit which is suitable for carrying out this method.
Die Bestimmung von Bindungsparametern zwischen einer Substanz und einem Bindungspartner ist von erheblicher Bedeutung für beispielsweise Pharmakologie, Medizin, Biotechnologie und Biochemie. Sie ermöglicht Einsichten, wie Moleküle (beispielsweise biologische Moleküle wie z. B. Peptide, Proteine, Nukleinsäuren, insbesondere biologisch aktive Sub¬ stanzen oder Wirkstoffe) mit biologischen Membranen in Wechselwir¬ kung treten, wie sie innerhalb von Zellen transportiert werden und Sig¬ nalwirkung entfalten können. Die Kenntnis von Bindungsparametern ist daher besonders vorteilhaft für die Entwicklung therapeutischer Wirkstof¬ fe und anderer, neuartiger Medikamente [Böhm, H. J., Klebe, G., Kubi- nyi, H., „Wirkstoffdesign, Spektrum", Akademischer Verlag, 1. Auflage, Heidelberg (1996)].
Zur Ermittlung von Bindungsparametern ist es gegenwärtig in der Regel notwendig, nach dem Bindungsprozeß gebundenen und freien Anteil der zu untersuchenden Substanz voneinander zu trennen. Dieser Separati¬ onsschritt kann beispielsweise durch Verwendung einer semiperme¬ ablen Membran (Dialyse), durch Ultrafiltration oder Ultrazentrifugation erfolgen. Anschließend kann die Konzentration der Substanz im freien Anteil oder im gebundenen Anteil bestimmt werden. So können Rück¬ schlüsse auf die Bindungsaffinität der Substanz zum Bindungspartner gezogen werden. Nachteilig hierbei ist, daß nach der Separation zumeist weitere Transferschritte der Phasen mit gebundenem oder ungebunde¬ nem Anteil erforderlich sind. Dies wird den Anforderungen eines Hoch- durchsatzscreening-Verfahrens (HTS-Verfahren), das die Untersuchung von hunderten bis tausenden von Substanzen täglich ermöglichen soll, nicht gerecht. Zur Vereinfachung der Trennung von freiem und gebun¬ denem Anteil einer Substanz kann ein Bindungspartner (beispielsweise ein Protein oder eine Lipidmembran) auf einen Festkörper immobilisiert werden. Die Abtrennung kann in diesem Fall durch Sedimentation, Filtration oder durch eine einfache niedertourige Zentrifugation erfolgen. Allerdings ist auch hier mindestens ein weiterer Transferschritt von Flüs¬ sigkeiten zur Konzentrationsbestimmung der Substanz erforderlich.The determination of binding parameters between a substance and a binding partner is of considerable importance for, for example, pharmacology, medicine, biotechnology and biochemistry. It allows insights as to how molecules (for example biological molecules such as, for example, peptides, proteins, nucleic acids, in particular biologically active substances or active substances) interact with biological membranes, as they are transported within cells, and signal action can unfold. The knowledge of binding parameters is therefore particularly advantageous for the development of therapeutic agents and other novel drugs [Böhm, HJ, Klebe, G., Kubinyi, H., "Drug Design, Spectrum", Akademischer Verlag, 1st edition, Heidelberg (1996)]. In order to determine binding parameters, it is currently generally necessary to separate the bound and free fraction of the substance to be investigated from each other after the binding process. This separation step can be carried out, for example, by using a semipermeable membrane (dialysis), by ultrafiltration or ultracentrifugation. Subsequently, the concentration of the substance in the free fraction or in the bound fraction can be determined. So conclusions can be drawn on the binding affinity of the substance to the binding partner. The disadvantage here is that after the separation usually further transfer steps of the phases with bound or unbebunde¬ nem proportion are required. This will not meet the requirements of a high-throughput screening (HTS) procedure that will allow hundreds to thousands of substances to be tested daily. To simplify the separation of free and bound fraction of a substance, a binding partner (for example a protein or a lipid membrane) can be immobilized on a solid. The separation can be carried out in this case by sedimentation, filtration or by a simple low-speed centrifugation. However, at least one further transfer step of liquids for determining the concentration of the substance is also required here.
Um den aufwendigen Transfer von freiem und gebundenem Teil der zu untersuchenden Substanz nach einer Separation zu vermeiden, wurden bereits verschiedene Ansätze verfolgt, eine Bestimmung von Bindungs¬ parametern ohne Separation von Substanz und Bindungspartner unter Verwendung sogenannter Markersubstanzen durchzuführen. Beispiels¬ weise erlaubt die Verwendung von fluoreszenten oder radioaktiven Mar¬ kersubstanzen, die in spezifischen Regionen des zu untersuchenden Bindungspartners binden, die Quantifizierung der Bindung der zu unter¬ suchenden Substanzen über eine Verdrängung des fluoreszenten [D. E. Epps, T. J. Raub, F. J. Kezdy „A General, Wide-Range Spectrofluoro- metric Method for Measuring the Site-Specific Affinities of Drugs toward
Human Serum Albumin", Analytical Biochemistry 227, 342-350 (1995)] oder radioaktiven Markers [N. Bosworth.and P. Towers „Scintillation pro- ximity assay" Nature 341 , 167-168 (1989)]. Ohne Verwendung von Mar¬ kersubstanzen kann die Bestimmung von Bindungsparametern meist nur in Spezialfällen realisiert werden. Dazu gehört die Untersuchung von Proteinbindungen, bei denen sich intrinsische, detektierbare Eigenschaf¬ ten des Proteins nach der. Bindung verändern. Ein Beispiel dafür ist die Bindung von Substanzen an Human Serum Albumin [D. E. Epps, T. J. Raub, V. Caiolfa, A. Chlari, M. Zamal „Determination of the Affinity of Drugs toward Serum Albumin by Measurement of the Quenching of the Intrinsic Tryptophan Fluorescence of the protein" J. Pharm. Pharmacol. 51, 41-48 (1999)]. Dies ist allerdings nur im Falle von sehr stark binden¬ den Substanzen möglich und führt in vielen Fällen aufgrund der UV- Aktivität der zu untersuchenden Substanzen zu fehlerbehafteten Ergeb¬ nissen. Ein derartiger Ansatz ist in der Literatur auch zur Bestimmung der Bindungsparameter zum α1-aciden Glykoprotein und auch zu membranständigen Proteinen beschrieben [A.-K. Johansen, N.-P. WiII- asen, G. Sager „Fluorescence studies of ß-adrenergic ligand binding to α1-acid glycoprotein with 1-anilino-8-naphtalene sulfonate, isoprenaline, adrenaline and propanolol" Biochemical Pharmacology" 43(4), 725-729, (1992); R. Liu, A. Siemiarcuk, F. J. Sharom „Intrinsic fluorescence of the P-glycoprotein multidrug transporter: sensitivity of tryptophan residues to binding of drugs and nucleotides" Biochemistry 39(48): 14927-14938 (2000)]. Auch hier handelt es sich um Spezialfälle, die nicht verallgemei¬ nert werden können. Weitere Möglichkeiten bestehen in der Modifizie¬ rung des Bindungspartners selbst [J. P. Vilardaga, M. Bünemann, C. Krasel, M. Castro, M. J. Lohse „Measurement of the millisecond activati- on switch og G protein-coupled receptors in living cells" Nat. Biotechnol. 21(7), 807-812 (2003)], mit einer oder mehreren Fluoreszenzsonden, bevorzugt in der Nähe der Bindungstaschen, bei denen die Bindung eine Änderung des Fluoreszenzsignals bewirkt. Ein weiterer Ansatz benutzt die sogenannte Oberflächenplasmonenresonanz (SPR surface plasmon
- A -In order to avoid the costly transfer of free and bound part of the substance to be examined after separation, various approaches have already been pursued to carry out a determination of binding parameters without separation of substance and binding partner using so-called marker substances. By way of example, the use of fluorescent or radioactive substance substances which bind in specific regions of the binding partner to be investigated permits the quantification of the binding of the substances to be investigated via displacement of the fluorescent [DE Epps, TJ Raub, FJ Kezdy "A General, Wide-Range Spectrofluorometric Method for Measuring Site-Specific Affinities of Drugs toward Human Serum Albumin ", Analytical Biochemistry 227, 342-350 (1995)] or radioactive marker [N. Bosworth and P. Towers" Scintillation proximity assay "Nature 341, 167-168 (1989)]. Without the use of marker substances, the determination of binding parameters can usually only be realized in special cases. This includes the investigation of protein bonds in which intrinsic, detectable properties of the protein after the. Change bond. An example of this is the binding of substances to human serum albumin [DE Epps, TJ Raub, V. Caiolfa, A. Chlari, M. Zamal] Determination of the Affinity of Drugs for Serum Albumin by Measurement of the Quenching of the Intrinsic Tryptophan Fluorescence of the protein J. Pharm Pharmacol 51, 41-48 (1999)]. However, this is only possible in the case of very strongly binding substances and leads in many cases to defects due to the UV activity of the substances to be investigated Such an approach has also been described in the literature for the determination of the binding parameters for the α1-acidic glycoprotein and also for membrane-bound proteins [A.K. Johansen, N.-P. Wiillase, G. Sager "Fluorescence studies of β-adrenergic ligand binding to α1-acid glycoprotein with 1-anilino-8-naphthalenesulfonates, isoprenalines, adrenalines and propranolol "Biochemical Pharmacology" 43 (4), 725-729, (1992); R. Liu, A. Siemiarcuk , FJ Sharom "Intrinsic fluorescen ce of the P-glycoprotein multidrug transporter: sensitivity of tryptophan residues to binding of drugs and nucleotides "Biochemistry 39 (48): 14927-14938 (2000)]. Again, these are special cases that can not be generalized. Further possibilities are the modification of the binding partner itself [JP Vilardaga, M. Bünemann, C. Krasel, M. Castro, MJ Lohse "Measurement of the millisecond activation switch and protein-coupled receptors in living cells" Nat. Biotechnol., 21 (7), 807-812 (2003)], with one or more fluorescence probes, preferably in the vicinity of the binding pockets, in which the binding causes a change in the fluorescence signal Another approach uses the so-called surface plasmon resonance (SPR surface plasmon - A -
resonance) [zum Beispiel: P. Mistrik, F. Moreau, J. M. Allen „BlaCore analysis of leptin-leptin receptor interaction: evidence for 1 :1 stoichio- metry" Anal. Biochem. 327(2), 271-277 (2004)], um die Wechselwirkung zwischen den Bindungspartnern zu quantifizieren. Allerdings erlauben die gegenwärtig erhältlichen Geräte ebenfalls keinen hohen Proben¬ durchsatz. Weitere Methoden zur Bestimmung von Bindunsparametern nutzen die nukleare Kernresonanzspektroskopie (NMR), paramagneti¬ sche Elektronenresonanzspektroskopie (EPR) [E. de-Paula, S. Schreier „Molecular and physicochemical aspects of local anasthetic-membrane interaction" Brazilian Journal of Medical and Biological Research 29, 877-894 (1996)] und Differentialkalorimetrie (DSC) [V. Plotnikov, A. Ro- chalski, M. Brandts, J. F. Brandts, S. Williston, V. Frasca, L. N. Un „An autosampling differential scanning calorimeter instrument for studying molecular interactions" Assay Drug Dev Technol. 1, 83-90 (2002)]. Diese sind zwar sehr genau und liefern über die einfache Bindung hinaus wei¬ tere Informationen, erlauben aber nur die Bestimmung weniger Sub¬ stanzen am Tag.[See, for example: P. Mistrik, F. Moreau, JM Allen "BlaCore analysis of leptin-leptin receptor interaction: evidence for 1: 1 stoichiometry" Anal. Biochem. 327 (2), 271-277 (2004) However, the currently available devices also do not allow a high sample throughput.Neutral nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR), paramagnetic electron resonance spectroscopy (EPR) [E. Paula, S. Schreier "Molecular and Physicochemical Aspects of Local Anasthetic-Membrane Interaction" Brazilian Journal of Medical and Biological Research 29, 877-894 (1996)] and Differential Scanning Calorimetry (DSC) [V. Plotnikov, A. Rochalski, M. Brandts, JF Brandts, S. Williston, V. Frasca, LN Un "An autosampling differential scanning calorimeter instrument for studying molecular interactions" Assay Drug Dev Technol. 1, 83-90 (2002) Although these are very precise and provide further information beyond simple binding, they only allow the determination of fewer substances per day.
Die bisherigen Verfahren zur Bestimmung von Bindungsparametern er¬ fordern also entweder aufwendige Separations- und/oder Transferschrit¬ te, um eine Trennung von gebundenem und nicht gebundenem Anteil der zu untersuchenden Substanz zu realisieren, oder sind nur auf be¬ stimmte Fälle anwendbar. Sie werden daher einem allgemein einsetzba¬ ren HTS-Verfahren nicht oder nur ungenügend gerecht. Weiterhin sind herkömmliche Verfahren im allgemeinen wenig anwenderfreundlich und verhindern eine einfache Automatisierbarkeit.The previous methods for determining binding parameters thus require either complex separation and / or transfer steps in order to realize a separation of bound and unbound portions of the substance to be investigated, or are only applicable to certain cases. They therefore do not or only insufficiently do justice to a generally usable HTS process. Furthermore, conventional methods are generally less user-friendly and prevent easy automation.
Die Erfindung stellt sich somit die Aufgabe, ein Verfahren und einen ent¬ sprechenden Kit bereitzustellen, bei welchen die geschilderten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll mit dem Verfahren eine allgemein anwendbare Bestimmung von Bindungsparametern ermöglicht werden, welche nicht auf Spezialfälle beschränkt ist. Das Verfahren soll ohne
großen Aufwand durchführbar sein und für einen hohen Probendurch¬ satz geeignet sein.The invention thus has the object of providing a method and a corresponding kit in which the described disadvantages are avoided. In particular, the method should enable a generally applicable determination of binding parameters, which is not limited to special cases. The procedure should be without be difficult to perform and be suitable for a high Probendurch¬ rate.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, wie es in Anspruch 1 beschrieben ist. Die abhängigen Ansprüche 2 bis 16 betreffen bevorzug¬ te Ausführungsformen des Verfahrens. Der Anspruch 17 befaßt sich mit einem Kit zur Bestimmung von Bindungsparametern. Bevorzugte Aus¬ führungen dieses Kits sind in den abhängigen Ansprüchen 18 bis 26 ge¬ nannt. Durch Bezugnahme wird hiermit der Wortlaut sämtlicher Ansprü¬ che zum Inhalt der Beschreibung gemacht.This object is achieved by a method as described in claim 1. Dependent claims 2 to 16 relate to preferred embodiments of the process. The claim 17 is concerned with a kit for determining binding parameters. Preferred embodiments of this kit are mentioned in the dependent claims 18 to 26. By reference, the wording of all claims is hereby made the content of the description.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung von Bindungspara¬ metern zwischen mindestens einer Substanz und mindestens einem Bindungspartner verwendet mindestens eine lumineszierende Sonde. Dabei wird Lumineszenz als Oberbegriff insbesondere für Fluoreszenz und Phosphoreszenz, aber auch beispielsweise für Elektro-, Thermo- und Chemolumineszenz verwendet. Es wird zunächst mindestens ein Festkörper bereitgestellt, der zumindest teilweise mit mindestens einem Bindungspartner beladen ist. Die zu untersuchende Substanz oder die Substanzen werden mit diesem Festkörper zusammengebracht, so daß sich Wechselwirkungen zwischen Substanz und Bindungspartner, ins¬ besondere Bindungen, ausbilden können. Dieser Inkubation des Fest¬ körpers mit der mindestens einen Substanz folgt eine Separation des Festkörpers, welcher nun die gebundene Substanz tragen kann, und nicht gebundener Substanz in einem Reaktionsgefäß in Sediment und Überstand. Zur Ermittlung der Substanzkonzentration im Überstand wird eine Modulation bzw. Abschwächung von Lumineszenzsignalen der mindestens einen Sonde durch nicht gebundene Substanz im Überstand gemessen. Dies setzt die Überlappung der Absorptionsspektren der mindestens einen Substanz mit Anregungs- und/oder Emissionsspekt¬ ren der mindestens einen Sonde voraus.
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt damit den sogenannten inneren Filtereffekt aus, bei welchem die Lichtabsorption von Substanzen auf indirektem Wege über eine Abschwächung von Lumineszenzintensitäten geeigneter Sonden bestimmbar ist. Dieses Phänomen beruht darauf, daß die Intensität von Lichtstrahlen, die auf dem Weg zu einer geeigne¬ ten Sonde bzw. auf dem Weg von der Sonde zu einem Detektor von an¬ deren gelösten Substanzen absorbiert werden, das heißt also abge¬ schwächt werden. Die Überlappung von Anregungs- beziehungsweise Emissionswellenlängen mit der Absorptionsbande der zu untersuchen¬ den Substanz führt bei der Messung bei geeigneten Wellenlängen (das heißt im Bereich der Absorptionsbande der Substanz) zu einer Modula¬ tion bzw. Abschwächung der Lumineszenzintensität, die proportional der Konzentration der zu untersuchenden Substanzen im Überstand ist. Dieser Effekt eignet sich damit in besonders vorteilhafter Weise zur Konzentrationsbestimmung der zu untersuchenden Substanz im Über¬ stand gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.The method according to the invention for determining binding parameters between at least one substance and at least one binding partner uses at least one luminescent probe. In this case, luminescence is used as a generic term in particular for fluorescence and phosphorescence, but also, for example, for electrochemical, thermoluminescent and chemiluminescence. It is first provided at least one solid, which is at least partially loaded with at least one binding partner. The substance or substances to be investigated are brought together with this solid, so that interactions between the substance and the binding partner, in particular bonds, can form. This incubation of the solid with the at least one substance is followed by a separation of the solid, which can now carry the bound substance, and non-bound substance in a reaction vessel in sediment and supernatant. To determine the substance concentration in the supernatant, a modulation or attenuation of luminescence signals of the at least one probe by unbound substance in the supernatant is measured. This requires the overlap of the absorption spectra of the at least one substance with excitation and / or emission spectra of the at least one probe. The method according to the invention thus utilizes the so-called internal filter effect, in which the light absorption of substances can be determined indirectly via a weakening of luminescence intensities of suitable probes. This phenomenon is based on the fact that the intensity of light rays, which are absorbed on the way to a suitable probe or on the way from the probe to a detector of other dissolved substances, that is to say are thus attenuated. The overlap of excitation or emission wavelengths with the absorption band of the substance to be investigated leads to a modulation or weakening of the luminescence intensity proportional to the concentration in the measurement at suitable wavelengths (ie in the range of the absorption band of the substance) examining substances in the supernatant. This effect is thus particularly advantageously suitable for determining the concentration of the substance to be examined in the supernatant according to the method according to the invention.
Der innere Filtereffekt wurde bereits für verschiedene analytische Me¬ thoden ausgenutzt. Beispielsweise beschreibt die WO 94/17388 die Nutzung des inneren Filtereffekts für die Bestimmung von Ionen in Flüs¬ sigkeiten mit Hilfe einer Sensormembran. Die US 4,822,746 befaßt sich allgemein mit der Nutzung des inneren Filtereffekts zur Bestimmung ei¬ ner Ligandenbindung, wobei hier unter Liganden Ionen, Stoffe oder Ähn¬ liches zu verstehen sind. Der nachzuweisende Ligand wird hier durch eine geeignete (Farb-)Reaktion einer Analyse zugänglich gemacht. Wei¬ terhin beschreibt die US 4,654,300 die Nutzung eines derartigen Quencheffektes in Immunoassays. In jedem dieser genannten Fälle wird der innere Filtereffekt zu analytischen Zwecken genutzt. Dieser Effekt wird jedoch in keinem Fall direkt oder ausschließlich durch die zu unter¬ suchende Substanz hervorgerufen, wie es im Verfahren gemäß der Er¬ findung vorgesehen ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren setzt neben dem inneren Filtereffekt eine räumliche Trennung von gebundener und freier Substanz innerhalb eines Reaktionsgefäßes voraus, wobei für diese Trennung eine Separa¬ tion in Sediment und Überstand erfolgt. Das Sediment umfaßt den Fest¬ körper mit Bindungspartner und gegebenenfalls mit gebundener Sub¬ stanz. Im Überstand ist die nicht gebundene Substanz enthalten. Hier¬ durch wird eine Kompartimentierung in eine überwiegend flüssige Phase und eine weitgehend feste Phase erzielt. Diese Trennung von gebunde¬ nem und nicht gebundenem Anteil der zu untersuchenden Substanz in¬ nerhalb eines Gefäßes erfordert keine weiteren Transferschritte zur Trennung von Sediment und Überstand. Vielmehr kann mit Hilfe des in¬ neren Filtereffekts direkt in dem Reaktionsgefäß die Konzentration der zu untersuchenden Substanz im Überstand bestimmt werden.The internal filter effect has already been exploited for various analytical methods. For example, WO 94/17388 describes the use of the internal filter effect for the determination of ions in liquids by means of a sensor membrane. US Pat. No. 4,822,746 deals generally with the use of the internal filter effect for determining a ligand binding, in which case ligands are to be understood as meaning ions, substances or the like. The ligand to be detected is hereby made accessible for analysis by means of a suitable (color) reaction. Furthermore, US Pat. No. 4,654,300 describes the use of such a quenching effect in immunoassays. In each of these cases, the internal filter effect is used for analytical purposes. However, this effect is in no case caused directly or exclusively by the substance to be investigated, as provided for in the process according to the invention. In addition to the internal filter effect, the method according to the invention requires a spatial separation of bound and free substance within a reaction vessel, a separation into sediment and supernatant taking place for this separation. The sediment comprises the solid body with binding partner and optionally with bound substance. The supernatant contains the unbound substance. Hier¬ by a compartmentalization in a predominantly liquid phase and a substantially solid phase is achieved. This separation of bound and unbound fraction of the substance to be investigated within a vessel requires no further transfer steps for the separation of sediment and supernatant. Rather, the concentration of the substance to be examined in the supernatant can be determined directly in the reaction vessel with the aid of the internal filter effect.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind prinzipiell zwei Alternativen möglich, die gegebenenfalls miteinander kombiniert werden können. In der ersten Alternative befindet sich die lumineszie- rende Sonde während der Messung im Sediment. In der zweiten Alter¬ native befindet sich die lumineszierende Sonde während der Messung im Überstand.To carry out the process according to the invention, two alternatives are possible in principle, which can optionally be combined with one another. In the first alternative, the luminescent probe is located in the sediment during the measurement. In the second alternative, the luminescent probe is in the supernatant during the measurement.
Gemäß der ersten Alternative ist die lumineszierende Sonde an dem Festkörper aufgebracht, der mit Bindungspartner beladen sein kann. Bevorzugterweise wird hierfür der Festkörper vor einer Immobilisierung des Bindungspartners mit geeigneten Sonden versehen. Weiterhin kann es auch bevorzugt sein, daß der Festkörper selbst Lumineszenzeigen¬ schaften aufweist.According to the first alternative, the luminescent probe is attached to the solid, which may be loaded with binding partner. For this purpose, the solid is preferably provided with suitable probes before immobilization of the binding partner. Furthermore, it may also be preferred that the solid itself has Lumineszenzeigen¬ schaften.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens, insbesondere gemäß dieser Alternative, wird für das erfindungsgemäße Verfahren zum einen Festkörper weitestgehend ohne spezifische und/oder wei- testgehend ohne unspezifische Bindungsaffinität zur zu untersuchenden
Substanz als sogenannter bindungspassiver Festkörper und/oder weite¬ rer Festkörper mit spezifischer Bindungsaffinität zur Substanz als soge¬ nannter bindungsaktiver Festkörper bereitgestellt. Der Festkörper mit spezifischer Bindungsaffinität ist hierbei im allgemeinen mit dem mindes¬ tens einen Bindungspartner beladen bzw. trägt den Bindungspartner in immobilisierter Form. Die bindungspassiven Festkörper sind gegenüber unspezifischer Bindung der Substanzmoleküle weitestgehend inert bzw. inertisiert, wobei die Inertisierung über eine kovalente und/oder nicht ko- valente Absättigung reaktiver Gruppen erfolgen kann. Sie werden in der Regel zur Bestimmung der Ausgangskonzentration, also zur Substanz¬ konzentration vor der Bindung an den Bindungspartner, verwendet. Die bindungsaktiven Festkörper mit dem immobilisierten Bindungspartner werden zur Bestimmung der Substanzkonzentration nach der Bindung verwendet. Zur Verdeutlichung dieses Verfahrens wird auf die Fig. 1 ver¬ wiesen.In a preferred embodiment of the method, in particular according to this alternative, for the inventive method for a solid is largely without specific and / or largely without unspecific binding affinity to be examined for Substance provided as a so-called bond-passive solid and / or weite¬ rer solid with specific binding affinity to the substance as a so-called binding active solid. In this case, the solid with specific binding affinity is generally loaded with the at least one binding partner or carries the binding partner in immobilized form. The bond-passive solids are largely inert or inert to unspecific binding of the substance molecules, whereby the inertization can take place via a covalent and / or non-covalent saturation of reactive groups. They are generally used to determine the initial concentration, ie the concentration of substance before binding to the binding partner. The binding-active solids with the immobilized binding partner are used to determine the substance concentration after binding. To clarify this process, reference is made to FIG. 1.
In einer bevorzugten Ausführungsform dieser Alternative des erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens werden sondenmarkierte Substanzen bezie¬ hungsweise Festkörper zu den bindungsaktiven und bindungspassiven Festkörpern gegeben, die damit nicht mehr notwendigerweise sonden¬ markiert sein müssen. Die zugegebenen sondenmarkierten Substanzen beziehungsweise Festkörper ermöglichen dann eine Bestimmung der Substanzkonzentration mittels des inneren Filtereffekts. Dieses Verfah¬ ren erfordert ein weitgehend gleiches Sedimentationsverhalten von son¬ denmarkierten Substanzen beziehungsweise Festkörpern und den bin¬ dungsaktiven und bindungspassiven Festkörpern.In a preferred embodiment of this alternative of the process according to the invention, probe-labeled substances or solids are added to the binding-active and bond-passive solids, which therefore no longer necessarily have to be labeled by means of a probe. The added probe-labeled substances or solids then enable a determination of the substance concentration by means of the internal filter effect. This process requires a largely identical sedimentation behavior of specially marked substances or solids and the binding active and binding passive solids.
Gemäß der zweiten Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens be¬ findet sich die Sonde während der Messung im Überstand. Hierbei er¬ folgt die Detektion der Substanzkonzentration mittels des inneren Filter¬ effekts in der weitgehend flüssigen Phase, also dem Überstand, wobei sich im Überstand lumineszierende Sonden als Partikel befinden, die
nicht sedimentieren. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß die lumineszierenden Partikel eine Dichte vergleichbar mit der wäßrigen Phase, also beispielsweise mit Wasser oder Puffer, aufweisen. Vor¬ zugsweise sind diese Partikel weiterhin ausreichend groß, um ultraviolettes und sichtbares Licht zu streuen. Sie weisen also vorzugsweise optisch streuende Eigenschaften auf. Durch diese lichtstreuenden Eigenschaften der Partikel bzw. der Sonden erreicht das Lumineszenzsignal, insbesondere das anregende Licht, nicht den sedimentierten Festkörper, und es stellt sich eine gleichmäßige optische Weglänge ein. Zur Verdeutlichung dieses Verfahrens wird auf die Fig. 2 verwiesen.According to the second alternative of the method according to the invention, the probe is found in the supernatant during the measurement. Here, the detection of the substance concentration by means of the internal Filter¬ effect in the largely liquid phase, ie the supernatant, which are in the supernatant luminescent probes as particles, which follows do not sediment. This is preferably achieved in that the luminescent particles have a density comparable to the aqueous phase, that is, for example, with water or buffer. Preferably, these particles are still sufficiently large to scatter ultraviolet and visible light. So they preferably have optically scattering properties. Due to these light-scattering properties of the particles or of the probes, the luminescence signal, in particular the exciting light, does not reach the sedimented solid, and a uniform optical path length is established. For clarification of this method, reference is made to FIG. 2.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform dieser Alternative des Verfahrens erfolgt die Zugabe der lumineszierenden Sonden, insbeson¬ dere der Partikel, nach der Bindung und räumlichen Trennung bezie¬ hungsweise Separation des Festkörpers. Andererseits ist es auch mög¬ lich, die lumineszierenden Partikel beziehungsweise Sonden zusammen mit dem Festkörper und den Kontrollen in den Reaktionsgefäßen vorzu¬ legen, und die zu untersuchende Substanz am Ende zuzugeben. Diese Ausführungsform erfordert, daß während der Sedimentation des Fest¬ körpers die streuenden und lumineszierenden Partikel in Suspension verbleiben.In a particularly preferred embodiment of this alternative of the method, the addition of the luminescent probes, in particular of the particles, takes place after the binding and spatial separation or separation of the solid. On the other hand, it is also possible to provide the luminescent particles or probes together with the solid and the controls in the reaction vessels, and to add the substance to be investigated at the end. This embodiment requires that the scattering and luminescent particles remain in suspension during the sedimentation of the solid.
Die beiden beschriebenen grundsätzlichen Alternativen zur Durchfüh¬ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens unterscheiden sich vor allem dadurch, daß die lumineszierenden Partikel beziehungsweise Sonden bei der zweiten Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens im Über¬ stand verbleiben und sich nicht im Sediment bzw. der Festkörperphase nach der Separation befinden. Weiterhin ist bei der zweiten Alternative die Verwendung bindungspassiver Festkörper nicht notwendig, aber möglich. Die räumliche Trennung von gebundener und freier Substanz¬ fraktion innerhalb des Reaktionsraumes beziehungsweise des Reak-
tionsgefäßes ist jedoch bei beiden Alternativen die grundlegende Vor¬ aussetzung für die Durchführung des Verfahrens.The two described basic alternatives for carrying out the method according to the invention differ in particular in that the luminescent particles or probes remain in the supernatant in the second alternative of the method according to the invention and are not in the sediment or the solid phase after separation. Furthermore, in the second alternative, the use of bond passive solid is not necessary, but possible. The spatial separation of bound and free substance fraction within the reaction space or the reaction However, the vessel for both alternatives is the basic prerequisite for carrying out the process.
Die gemessenen Lumineszenzsignale stellen vorzugsweise konzentrati¬ onsproportionale Größen dar, mit deren Hilfe die Quantifizierung der Bindung erfolgt. Vorzugsweise werden hierfür die Lumineszenzintensitä¬ ten des bindungspassiven Festkörpers mit und ohne Substanz im Über¬ stand gemessen. Die Bestimmung der konzentrationsproportionalen Größe ergibt sich aus dem Lambert-Beer-Gesetz:The measured luminescence signals preferably represent concentration-proportional quantities with the aid of which the quantification of the binding takes place. Preferably, the luminescence intensities of the bond-passive solid with and without substance in the supernatant are measured for this purpose. The determination of the concentration-proportional variable results from the Lambert-Beer law:
C = C' vor der Bindung = Og I' Q/V = ε -C (JC = C 'before binding = Og I' Q / V = ε -C ( J
Dabei ist T0 die Lumineszenzintensität im Reaktionsgefäß mit Pufferlö¬ sung und I' die Lumineszenzintensität im Reaktionsgefäß mit Substanz¬ lösung. Zur Bestimmung der Bindung wird der Festkörper mit dem Bin¬ dungspartner belegt, und der bindungsaktive Festkörper wird von der freien Substanzfraktion durch zum Beispiel Sedimentation oder Zentrifu- gation getrennt. Es erfolgt vorzugsweise wiederum die Messung einer Referenz ohne Substanz und die konzentrationsproportionale Größe der Substanz im Überstand wird gemäß dem Lambert-Beer-GesetzHere, T 0 is the luminescence intensity in the reaction vessel with buffer solution and I 'is the luminescence intensity in the reaction vessel with substance solution. To determine the binding, the solid is occupied by the binding partner, and the binding-active solid is separated from the free substance fraction by, for example, sedimentation or centrifugation. It is preferably again the measurement of a reference without substance and the concentration-proportional size of the substance in the supernatant is in accordance with the Lambert-Beer law
C* = C*nach Bindung = lθg I VI* = S C-d ermittelt. Durch Vergleich der Konzentrationen vor und nach der Bin¬ dung kann die Bindung quantifiziert werden.C * = C * nac h binding = lθg I VI * = S Cd determined. By comparing the concentrations before and after the binding, the binding can be quantified.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die mindestens eine lumineszierende Sonde fluoreszierende und/oder phosphoreszie¬ rende Eigenschaften auf. Hierbei erfolgt die Anregung der jeweiligen Fluoreszenz oder Phosphoreszenz entweder mit einer oder mehreren definierten Wellenlängen, oder es werden Anregungsspektren aufge¬ nommen. Weiterhin kann als Sonde auch eine lumineszierende Sonde eingesetzt werden, welche ein Signal ohne vorherige Lichtanregung ab¬ strahlt. Beispielsweise kann hierfür eine Sonde mit Elektro-, Thermo- und/oder Chemolumineszenz verwendet werden. Die Verwendung von Sonden mit Fluoreszenz und Phosphoreszenz ist jedoch besonders be-
vorzugt, da es sich hierbei um in der Laborpraxis etablierte Vorgehens¬ weisen handelt, die sehr gut handhabbar sind.In a particularly preferred embodiment, the at least one luminescent probe exhibits fluorescent and / or phosphorescent properties. In this case, the excitation of the respective fluorescence or phosphorescence either takes place with one or more defined wavelengths, or excitation spectra are recorded. Furthermore, as a probe, a luminescent probe can be used which emits a signal without prior excitation of light. For example, for this purpose, a probe with electro-, thermo- and / or chemiluminescence can be used. However, the use of probes with fluorescence and phosphorescence is particularly This is preferably a procedure which has been established in laboratory practice and which is very easy to handle.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Einzelsonde bzw. eine einzelne Sondenart einge¬ setzt. Andererseits kann es auch bevorzugt sein, daß eine Kombination verschiedener Sonden verwendet wird. Eine solche Kombination von Sonden kann vorzugsweise über den sogenannten Förster-Energie¬ transfer miteinander gekoppelt sein.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, a single probe or a single probe type is used. On the other hand, it may also be preferable to use a combination of different probes. Such a combination of probes may preferably be coupled to one another via the so-called Förster energy transfer.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah¬ rens besteht der oder die Festkörper aus einem Glas-, Keramik-, Silikat-, Metall- und/oder Polymermaterial oder aus Kombinationen dieser Mate¬ rialien. Ganz besonders bevorzugt sind Festkörper in Form von Kügel- chen, sogenannten Beads, wobei es sich hierbei vorzugsweise um po¬ röse Kügelchen handelt. Ganz besonders bevorzugt sind derartige Kü- gelchen, vorzugsweise poröse Kügelchen, aus Silikatmaterial.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the solid or solids consist of a glass, ceramic, silicate, metal and / or polymer material or of combinations of these materials. Very particular preference is given to solids in the form of beads, so-called beads, which are preferably porous beads. Very particular preference is given to such beads, preferably porous beads, of silicate material.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah¬ rens handelt es sich bei dem Bindungspartner um mindestens eine Li- pidmembran. Hierbei kann es sich um eine einfache Lipidschicht, einen sogenannten Monolayer, oder um eine doppelte Lipidschicht, einen so¬ genannten Bilayer, handeln. Die Zusammensetzung derartiger Lipid- schichten kann je nach gewünschter Anwendung frei gewählt werden. Beispielsweise können derartige Lipidschichten weitgehend homogen aufgebaut sein, oder es können beispielsweise verschiedene Lipide als Bestandteile der Membranschichten eingesetzt werden, wodurch zum Beispiel die Gegebenheiten einer nativen Membran nachgestellt werden können. Weiterhin kann es auch bevorzugt sein, daß es sich bei der Li- pidmembran um eine sogenannte Biomembran handelt, die insbesonde¬ re aus natürlichen Membranen hergestellt ist. Die Zusammensetzung einer solchen Biomembran kann naturgemäß variieren. Derartige Lipid-
membranen oder Biomembranen werden gemäß dem erfindungsgemä¬ ßen Verfahren auf einem Festkörper immobilisiert. Hierbei können diese Membranen (Monolayer oder Bilayer) kovalent fixiert sein. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn diese Lipidschichten nicht kovalent fixiert sind, so daß sie native Bedingungen einer Lipidmembran besonders gut widerspiegeln. Mit Hilfe solcher immobilisierten Lipidschichten können mit besonderem Vorteil die Bindungsparameter einer zu untersuchenden Substanz mit Lipidschichten analysiert werden, wie es für viele Aspekte bei der Untersuchung von potentiellen Wirkstoffen oder Ähnlichem von Interesse ist.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the binding partner is at least one lipid membrane. This may be a simple lipid layer, a so-called monolayer, or a double lipid layer, a so-called bilayer. The composition of such lipid layers can be chosen freely depending on the desired application. For example, such lipid layers can be largely homogeneously structured, or different lipids, for example, can be used as constituents of the membrane layers, as a result of which, for example, the conditions of a native membrane can be adjusted. Furthermore, it may also be preferred that the lipid membrane is a so-called biomembrane, which is produced in particular from natural membranes. The composition of such a biomembrane may of course vary. Such lipid membranes or biomembranes are immobilized on a solid according to the inventive method. In this case, these membranes (monolayer or bilayer) can be covalently fixed. However, it is particularly preferred if these lipid layers are not covalently fixed, so that they reflect natural conditions of a lipid membrane particularly well. With the aid of such immobilized lipid layers, the binding parameters of a substance to be examined with lipid layers can be analyzed with particular advantage, as is of interest for many aspects in the investigation of potential active substances or the like.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform können erfindungsge¬ mäß als Bindungspartner Peptide, Proteine, Kohlenhydrate, Tenside, Steroide, Polymere, Nukleotide, Oligonukleotide, DNA und/oder RNA eingesetzt werden. In besonders bevorzugter Weise werden als Bin¬ dungspartner immobilisierte Proteine eingesetzt, insbesondere Serum¬ proteine, zum Beispiel humanes Serumalbumin, Enzyme oder Antikör¬ per. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren können hiermit die Bin¬ dungsparameter einer zu untersuchenden Substanz mit einer oder meh¬ reren dieser Bindungspartner untersucht werden.In another preferred embodiment, according to the invention, peptides, proteins, carbohydrates, surfactants, steroids, polymers, nucleotides, oligonucleotides, DNA and / or RNA can be used as binding partners. In a particularly preferred manner immobilized proteins are used as binding partners, in particular serum proteins, for example human serum albumin, enzymes or antibodies. In accordance with the method according to the invention, the binding parameters of a substance to be examined with one or more of these binding partners can be investigated hereby.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der mit Bindungs¬ partner beladene Festkörper noch weitere Komponenten aufweisen. Beispielsweise kann auf oder innerhalb einer Lipidmembran, die auf dem Festkörper immobilisiert ist, ein weiteres Protein oder mehrere Pro¬ teine fixiert sein. Insbesondere kann es sich um in der Lipidmembran rekonstituierte Proteine handeln. Weiterhin können auch Kohlenhydrate, Tenside, Steroide, Polymere, Nukleotide, Oligonukleotide, DNA und/oder RNA oder auch Peptide als weitere Komponenten auf dem Festkörper immobilisiert sein. Besonders bevorzugt geschieht dies in Verbindung mit einer Lipidmembran, insbesondere einer Lipiddoppel- schicht. Es kann sich beispielsweise um einen rekonstituierten Liganden
handeln, beispielsweise ein Protein. Durch Integration eines oder meh¬ rerer Proteine, Kohlenhydrate oder anderer weiterer Komponenten in¬ nerhalb einer Lipidmembran, insbesondere einer Lipiddoppelschicht, können mit besonderem Vorteil native Bedingungen einer Lipidmembran nachgestellt werden, so daß mit Hilfe solcher relativ komplexen Bin¬ dungspartner auf der Grundlage einer Lipidmembran ein weitgehend natürliches Bindungsverhalten der zu untersuchenden Substanz nach¬ gestellt werden kann. Andererseits können auch andere Kombinationen, beispielsweise Proteine und Kohlenhydrate, als Bindungspartner auf dem Festkörper immobilisiert sein.In a further preferred embodiment, the solid laden with binding partner may have further components. For example, another protein or several proteins may be fixed on or within a lipid membrane which is immobilized on the solid. In particular, it may be proteins reconstituted in the lipid membrane. Furthermore, carbohydrates, surfactants, steroids, polymers, nucleotides, oligonucleotides, DNA and / or RNA or even peptides can be immobilized on the solid as further components. This is particularly preferably done in conjunction with a lipid membrane, in particular a lipid bilayer. It may be, for example, a reconstituted ligand act, for example a protein. By integration of one or more proteins, carbohydrates or other further components within a lipid membrane, in particular a lipid bilayer, native conditions of a lipid membrane can be adjusted with particular advantage, so that with the aid of such relatively complex binding partners on the basis of a lipid membrane a largely natural binding behavior of the substance to be investigated can be nach¬ provided. On the other hand, other combinations, such as proteins and carbohydrates, may also be immobilized as a binding partner on the solid.
Als zu untersuchende Substanzen kommen im Prinzip alle Stoffklassen in Frage. Insbesondere können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Ver¬ fahrens potentielle Wirkstoffe, insbesondere potentielle pharmazeutische und/oder biologische Wirkstoffe, untersucht werden, die für Therapie und/oder Diagnostik verschiedener Krankheiten einsetzbar sind. Es kann sich hierbei beispielsweise um Peptide oder Proteine handeln. Ins¬ besondere können auch niedermolekulare Stoffe, wie häufig bei poten¬ tiellen pharmazeutischen Wirkstoffen vorkommend, untersucht werden. Weiterhin können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Beispiel potentielle Umweltgifte untersucht werden, die verschiedene Zusam¬ mensetzungen haben können bzw. unterschiedlichen Substanzklassen zuzuordnen sein können.In principle, all substance classes come into question as substances to be investigated. In particular, potential active substances, in particular potential pharmaceutical and / or biological active substances, which can be used for therapy and / or diagnosis of various diseases, can be investigated with the aid of the method according to the invention. These may be, for example, peptides or proteins. In particular, it is also possible to investigate low molecular weight substances, as frequently occurring in the case of potential pharmaceutical active substances. Furthermore, with the method according to the invention, for example, potential environmental toxins can be investigated, which can have different compositions or can be assigned to different substance classes.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die Separation in Sediment und Überstand ohne besonderen Auf¬ wand erfolgt. Durch die Separation werden gebundene und freie Frakti¬ on der zu untersuchenden Substanz räumlich voneinander getrennt, so daß die Bestimmung der Konzentration im Überstand innerhalb des Re¬ aktionsgefäßes unter Ausnutzung des inneren Filtereffekts durchgeführt werden kann. Besonders bevorzugt ist es, daß die Separation durch Se¬ dimentation und/oder Zentrifugation vorgenommen wird, insbesondere
durch niedertourige Zentrifugation. Vor allem eine einfache Sedimenta¬ tion hat den Vorteil, daß hierfür keinerlei apparativer Aufwand erforder¬ lich ist und daß die Trennung in Sediment und Überstand ohne weiteres Zutun erfolgt. Die Durchführung der Separation mit Hilfe einer Zentrifu¬ gation, insbesondere einer niedertourigen Zentrifugation, hat den Vorteil, daß hierdurch der Separationsprozeß beschleunigt und gegebenenfalls verstärkt werden kann, was je nach gewünschter Anwendung vorteilhaft sein kann.A particular advantage of the method according to the invention is that the separation into sediment and supernatant takes place without any particular expense. As a result of the separation, bound and free fractions of the substance to be investigated are spatially separated from one another, so that the determination of the concentration in the supernatant within the reaction vessel can be carried out by utilizing the internal filter effect. It is particularly preferred that the separation is carried out by sedimentation and / or centrifugation, in particular by low-speed centrifugation. Above all, a simple sedimentation has the advantage that no expenditure on apparatus is required for this and that the separation into sediment and supernatant takes place without further action. Carrying out the separation with the aid of a centrifuging, in particular a low-speed centrifugation, has the advantage that the separation process can thereby be accelerated and optionally intensified, which may be advantageous depending on the desired application.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann innerhalb üblicher Reaktionsge¬ fäße durchgeführt werden. Besonders bevorzugt ist hierbei der Einsatz von Mikrotiterplatten, also insbesondere der Einsatz der Kavitäten einer Mikrotiterplatte als Reaktionsgefäß. Hierbei sind Mikrotiterplatten übli¬ cher Abmessungen geeignet, wobei beispielsweise Mikrotiterplatten mit 384 Vertiefungen (Kavitäten) eingesetzt werden können, welche zum einen ein ausreichendes Volumen innerhalb der einzelnen Kavität be¬ reitstellen und zum anderen einen hohen Probendurchsatz ermöglichen. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren selbstverständ¬ lich auch in anderen geeigneten Aufbauten durchgeführt werden.The process according to the invention can be carried out within conventional reaction vessels. Particularly preferred here is the use of microtiter plates, ie in particular the use of the wells of a microtiter plate as a reaction vessel. In this case, microtiter plates of conventional dimensions are suitable, it being possible, for example, to use microtiter plates with 384 wells (cavities) which on the one hand provide a sufficient volume within the individual cavity and on the other hand permit a high sample throughput. In addition, the method according to the invention can of course also be carried out in other suitable constructions.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Messung der Lumineszenzsignale bei einer oder mehreren diskreten Wellenlän¬ gen, insbesondere Anregungs- und Emissionswellenlängen. Anderer¬ seits können jedoch auch gesamte Spektren gemessen werden und hieraus Rückschlüsse auf die Modulation der jeweiligen Signale be¬ stimmter Wellenlängen gezogen werden.In a particularly preferred embodiment, the measurement of the luminescence signals takes place at one or more discrete wavelengths, in particular excitation and emission wavelengths. On the other hand, however, it is also possible to measure entire spectra and draw conclusions about the modulation of the respective signals of specific wavelengths.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Anregung der Sonden bei einer bestimmten Wellenlänge durch Bestrahlung „von oben", wobei also die Anregung auf der Seite des Überstandes erfolgt. Dies muß selbstverständlich nicht unbedingt die obere Seite des Ansatzes sein. Bei entsprechender Ausrichtung des gesamten Reaktionsansatzes, bei-
spielsweise in einer Zentrifuge, kann dies zum Beispiel auch eine Be¬ strahlung von der Seite her bedeuten. Diese anregende Wellenlänge durchläuft den Überstand und wird hierbei durch Lichtabsorption der nicht gebundenen Substanzen im Überstand abgeschwächt. Dies be¬ wirkt, daß nur noch ein verminderter Anteil des eingestrahlten Signals auf die Sonde im Sediment oder auch im Überstand, je nach Alternative des Verfahrens, trifft, und damit das von der Sonde abgestrahlte Lumi¬ neszenzsignal im Vergleich mit entsprechenden Kontrollen vermindert ist. Bei der Verwendung von lumineszierenden Sonden, die ein Signal ohne vorherige Anregung abstrahlen, wird in der Regel das abgestrahlte Signal auf der Seite des Überstands aufgenommen werden, da hierbei dieses Phänomen des inneren Filtereffektes in entsprechender Weise ausgenutzt werden kann.In a preferred embodiment, the excitation of the probes takes place at a certain wavelength by irradiation "from above", ie the excitation takes place on the side of the supernatant.Of course, this need not necessarily be the upper side of the reaction. examples For example, in a centrifuge, this can mean, for example, a radiation from the side. This exciting wavelength passes through the supernatant and is attenuated by light absorption of the unbound substances in the supernatant. This has the effect that only a reduced proportion of the irradiated signal to the probe in the sediment or in the supernatant, depending on the alternative of the method, meets, and thus the luminescence emitted by the probe Lumi¬ neszenzsignal is reduced in comparison with corresponding controls. When using luminescent probes which emit a signal without prior excitation, the radiated signal will usually be recorded on the side of the supernatant, since this phenomenon of the internal filter effect can be exploited in a corresponding manner.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Messung des ausgestrahlten Signals, also der emittierten Strahlung der Sonde, auf der Seite des Sediments, also ohne Durchlaufen des Überstandes. Auch die Anregung mit einer geeigneten Anregungswellenlänge erfolgt vor¬ zugsweise auf dieser Seite (Messung „von unten"). Dadurch wird er¬ reicht, daß eine veränderte Lumineszenzintensität nach Bindung der zu untersuchenden Substanz an den Bindungspartner im Sediment berück¬ sichtigt werden kann. Diese Art der Messung dient also vor allem einer Normierung der Meßergebnisse. Dies kann vorzugsweise zu einer Nor¬ mierung der Lumineszenzintensität der Messung „von oben" eingesetzt werden, so daß die Lumineszenzmodulation durch die am Festkörper gebundene Substanz korrigiert werden kann. Bevorzugterweise erfolgt insbesondere bei der ersten Alternative des erfindungsgemäßen Verfah¬ rens eine Messung sowohl „von oben" als auch „von unten". Anderer¬ seits kann es auch bevorzugt sein, daß die Messung ausschließlich durch eine Messung der emittierten Strahlung und vorzugsweise auch einer Anregung der Sonden „von unten" erfolgt, beispielsweise wenn es um die Bestimmung verhältnismäßig hoher Konzentrationen geht. Auch
bei der beschriebenen zweiten Alternative des erfindungsgemäßen Ver¬ fahrens erfolgt die Anregung und/oder Messung der emittierten Strah¬ lung vorzugsweise „von oben". Hierfür können wiederum entweder die Anregungs- oder Emissionsspektren bestimmt werden, beziehungswei¬ se es können die Lumineszenzsignale bei einer oder mehreren diskreten Anregungs- und Emissionswellenlängen ermittelt werden. Selbstver¬ ständlich sind auch Kombinationen der verschiedenen Möglichkeiten möglich.In a further preferred embodiment, the measurement of the emitted signal, that is to say the emitted radiation of the probe, takes place on the side of the sediment, that is to say without passing through the supernatant. The excitation with a suitable excitation wavelength is also preferably carried out on this side (measurement "from below"), thereby achieving an altered luminescence intensity after binding of the substance to be investigated to the binding partner in the sediment The type of measurement thus serves, above all, to standardize the measurement results, which can preferably be used to standardize the luminescence intensity of the measurement "from above", so that the luminescence modulation can be corrected by the substance bound to the solid. Preferably, especially in the case of the first alternative of the method according to the invention, a measurement takes place both "from above" and "from below". On the other hand, it may also be preferred that the measurement takes place exclusively by measuring the emitted radiation and preferably also by excitation of the probes "from below", for example when it comes to the determination of relatively high concentrations In the described second alternative of the method according to the invention, the excitation and / or measurement of the emitted radiation preferably takes place "from above." For this purpose, either the excitation or emission spectra can be determined, or the luminescence signals can be determined in one or more embodiments Several discrete excitation and emission wavelengths can be determined, but of course combinations of the various possibilities are also possible.
In bevorzugter Weise erfolgt die Ermittlung der Substanzkonzentration im Überstand durch Bestimmung von konzentrationsproportionalen Grö¬ ßen, wie es bereits beschrieben wurde. Als Alternative hierzu oder in Kombination dazu kann es bevorzugt sein, daß die Substanzkonzentra¬ tion anhand von Kalibriergeraden ermittelt wird. Hierfür werden vorteil¬ hafterweise vor und/oder nach der Bindung Kalibriergeraden aufge¬ nommen, bei denen in Gegenwart der lumineszierenden Sonden, bei¬ spielsweise der Partikel gemäß der zweiten Alternative des Verfahrens, die Konzentration der Substanz variiert wird und gemäß dem Lambert- Beer-Gesetz c" = log I1VI" = ε c d = α c die Proportionalitätskonstante α bestimmt wird. Dabei sind l"0 die Lumi¬ neszenzintensität, insbesondere die Fluoreszenz- und/oder Phospho¬ reszenzintensität, der Pufferlösung und I" die Lumineszenzintensität, insbesondere die Fluoreszenz- und/oder Phosphoreszenzintensität, der Substanzlösung. Zum anderen können daneben oder als Alternative da¬ zu die konzentrationsproportionalen Größen c"VOr Bindung und c"nach Bindung bestimmt und durch Vergleich beider Parameter die Bindung quantifiziert werden.In a preferred manner, the determination of the substance concentration in the supernatant takes place by determination of concentration-proportional quantities, as has already been described. Alternatively or in combination, it may be preferred that the substance concentration is determined on the basis of calibration lines. For this purpose, calibration lines are advantageously taken before and / or after the binding in which, in the presence of the luminescent probes, for example the particle according to the second alternative of the method, the concentration of the substance is varied and according to Lambert's invention. Law c "= log I 1 VI" = ε cd = α c the proportionality constant α is determined. In this case, l " 0 are the luminescent intensity, in particular the fluorescence and / or phosphorus intensity, of the buffer solution and I" the luminescence intensity, in particular the fluorescence and / or phosphorescence intensity, of the substance solution. On the other next to or as an alternative to the concentration da¬ proportional sizes c "VO r bond and c" na ch binding determined, and the binding can be quantified by comparing two parameters.
Die Erfindung umfaßt ferner einen Kit zur Bestimmung von Bindungspa¬ rametern, welcher mindestens einen Festkörper und mindestens eine Iu- mineszierende Sonde umfaßt. Die Sonde besitzt vorzugsweise fluores-
zierende und/oder phosphoreszierende Eigenschaften und befindet sich während der Messung gemäß dem beschriebenen Verfahren im Sedi¬ ment oder im Überstand. Es können auch Sonden mit Lumineszenzei¬ genschaften ohne Lichtanregung, insbesondere Elektro-, Thermo- und/ oder Chemolumineszenzeigenschaften, bevorzugt sein.The invention further includes a kit for determining binding parameters, which comprises at least one solid and at least one luminescent probe. The probe preferably has fluorescent decorating and / or phosphorescent properties and is during the measurement according to the described method in Sedi¬ ment or in the supernatant. It is also possible to use probes with luminescent properties without light excitation, in particular electrical, thermal and / or chemiluminescence properties.
Bevorzugterweise ist der Festkörper zumindest teilweise mit mindestens einem Bindungspartner beladen. Andererseits kann es auch bevorzugt sein, daß der Festkörper im erfindungsgemäßen Kit ohne weitere Bela¬ dung bereitgestellt wird, so daß der Anwender die Möglichkeit erhält, eine Beladung mit geeigneten Bindungspartnern selbst vorzunehmen. Hierdurch wird eine größere Flexibilität der Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Kits erreicht, so daß der Anwender die Komponen¬ ten des erfindungsgemäßen Kits den jeweiligen Fragestellungen des durchzuführenden Experiments ohne weiteres anpassen kann. Vor al¬ lem in dem Fall, daß der Festkörper ohne Beladung mit einem Bin¬ dungspartner im Kit bereitgestellt wird, können weitere Komponenten im Kit enthalten sein, die für eine Beladung beziehungsweise Immobilisie¬ rung mit Bindungspartnern vom Anwender eingesetzt werden können, beispielsweise geeignete Puffer, Linkermoleküle oder Ähnliches.Preferably, the solid is at least partially loaded with at least one binding partner. On the other hand, it may also be preferred that the solid is provided in the kit of the invention without further Bela¬ tion, so that the user gets the opportunity to make a load with suitable binding partners themselves. As a result, a greater flexibility of the possible applications of the kit according to the invention is achieved, so that the user can easily adapt the components of the kit according to the invention to the respective questions of the experiment to be carried out. Especially in the case where the solid is provided without loading with a binding partner in the kit, further components can be contained in the kit which can be used by the user for loading or immobilization with binding partners, for example suitable buffers , Linker molecules or the like.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Kits ist der Festkörper mit einer Lipidschicht, vorzugsweise mit einer Lipiddoppelschicht beladen. Eine Beladung mit einer Lipidmonoschicht kann ebenfalls bevorzugt sein. Die Immobilisierung erfolgt zum Beispiel über kovalente Kräfte. Besonders bevorzugt ist jedoch eine Immobilisierung über nicht kovalen¬ te Kräfte, beispielsweise über lipophile Wechselwirkungen, insbesonde¬ re Van-der-Waals-Wechselwirkungen, und/oder elektrostatische Wech¬ selwirkungen. Dies hat den Vorteil, daß hierdurch native Bedingungen einer Membran besonders gut imitiert werden können. Bezüglich einer geeigneten Immobilisierung von Lipidschichten wird auf die WO 99/51984 verwiesen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kits wird der mit Bindungspartner beladene Festkörper durch einen Festkörper mit immobilisierten Proteinen bereitgestellt. Besonders be¬ vorzugt sind hierbei auf dem Festkörper immobilisierte Serumproteine, zum Beispiel humanes Serumalbumin, Enzyme oder Antikörper. Die festkörperimmobilisierten Proteine können beispielsweise direkt oder über geeignete Linkermoleküle auf dem Festkörper immobilisiert sein.In a preferred embodiment of the kit, the solid is loaded with a lipid layer, preferably with a lipid bilayer. Loading with a lipid monolayer may also be preferred. The immobilization takes place, for example, via covalent forces. However, immobilization via noncovalent forces, for example via lipophilic interactions, in particular van der Waals interactions, and / or electrostatic interactions, is particularly preferred. This has the advantage that in this way native conditions of a membrane can be imitated particularly well. With regard to a suitable immobilization of lipid layers, reference is made to WO 99/51984. In a further preferred embodiment of the kit according to the invention, the solid laden with binding partner is provided by a solid with immobilized proteins. Particular preference is given here to serum proteins immobilized on the solid, for example human serum albumin, enzymes or antibodies. The solid-immobilized proteins can be immobilized, for example, directly or via suitable linker molecules on the solid.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Bindungspart¬ ner von einer Lipidschicht gebildet, welche rekonstituierte Proteine in¬ nerhalb der Schicht aufweist. Hierdurch können beispielsweise Bin¬ dungsaffinitäten zwischen Substanz und Bindungspartner analysiert werden, wobei der Bindungspartner im engeren Sinne das Protein ist, welches in seiner natürlichen Umgebung, nämlich der Lipidschicht be¬ ziehungsweise einer Lipiddoppelschicht, der Substanz zur Bindung an¬ geboten wird. Hiermit können in besonders vorteilhafter Weise die natür¬ lichen Bedingungen von Bindungsreaktionen nachgestellt werden. Bei den Proteinen als Bindungspartner, welche entweder an und/oder inner¬ halb einer Lipidschicht auf dem Festkörper immobilisiert sind, handelt es sich vorzugsweise um membranständige und/oder transmembrane Pro¬ teine, insbesondere um Serumproteine, vorzugsweise humanes Serum¬ albumin.In a further preferred embodiment, the binding partner is formed by a lipid layer which has reconstituted proteins within the layer. In this way, for example, binding affinities between the substance and the binding partner can be analyzed, the binding partner in the narrower sense being the protein which is offered in its natural environment, namely the lipid layer or a lipid bilayer, to the substance for binding. Hereby, the natural conditions of binding reactions can be adjusted in a particularly advantageous manner. The proteins as binding partners, which are immobilized either on and / or within a lipid layer on the solid, are preferably membrane-bound and / or transmembrane proteins, in particular serum proteins, preferably human serum albumin.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kits ist der Festkörper mit der mindestens einen lumineszierenden Sonde ver¬ sehen. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kits ist vor al¬ lem zur Durchführung des Verfahrens gemäß der oben beschriebenen ersten Alternative geeignet. In einer anderen bevorzugten Ausführungs¬ form des erfindungsgemäßen Kits weist die Sonde optisch streuende Eigenschaften auf und ist nicht mit dem Festkörper gekoppelt. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kits ist vor allem zur Durch-
führung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der oben beschrie¬ benen zweiten Alternative geeignet.In a preferred embodiment of the kit according to the invention, the solid body with the at least one luminescent probe is ver¬ see. This embodiment of the kit according to the invention is above all suitable for carrying out the method according to the first alternative described above. In another preferred embodiment of the kit according to the invention, the probe has optically scattering properties and is not coupled to the solid. This embodiment of the kit according to the invention is primarily used for management of the inventive method according to the above beschrie¬ benen second alternative suitable.
Besonders vorteilhaft ist eine Bereitstellung des zumindest teilweise mit mindestens einem Bindungspartner beladenen Festkörpers in vorpipet¬ tierten Mikrotiterplatten mit beispielsweise 96, 384 und 1536 well (Kavi- täten) Format, bei denen der festkörperimmobilisierte Bindungspartner, gegebenenfalls die Sonde, und der Puffer bereits enthalten sind, so daß der Anwender nur noch die Substanz und gegebenenfalls die Sonde hinzugeben muß.It is particularly advantageous to provide the solid, which is at least partially loaded with at least one binding partner, in pre-pipetted microtiter plates with, for example, 96, 384 and 1536 well (cavities) format, in which the solid-immobilized binding partner, if appropriate the probe, and the buffer are already contained so that the user only has to add the substance and optionally the probe.
Bezüglich weiterer Merkmale der verschiedenen Komponenten des er¬ findungsgemäßen Kits wird auf die obige Beschreibung verwiesen.With regard to further features of the various components of the inventive kit, reference is made to the above description.
Die Verwendung lumineszenzmarkierter Festkörper und/oder streuender und lumineszierender Partikel gemäß dem erfindungsgemäßen Verfah¬ ren stellt im Zusammenhang mit der festkörperunterstützten Bindung zwischen einem immobilisierten Bindungspartner und einer zu untersu¬ chenden Substanz ein allgemein anwendbares Verfahren zur Bestim¬ mung von Bindungsparametern dar. Die Bestimmung der konzentra¬ tionsproportionalen Größen kann vorteilhafterweise direkt nach Tren¬ nung in Sediment und Überstand durch eine einfache Sedimentation oder Ähnliches erfolgen. Hierbei dient die zu untersuchende Substanz sozusagen selbst als Marker. Dadurch wird eine Konzentrationsände¬ rung nach der Bindung direkt und ausschließlich durch die zu untersu¬ chende Substanz erfaßt und durch eine Modulation des lumineszieren- den Signals zugänglich. Das erfindungsgemäße Verfahren wird daher den Ansprüchen eines automatisierten und anwenderfreundlichen Hochdurchsatzscreening-Verfahrens, wie es vorzugsweise in der phar¬ mazeutischen Industrie angewendet wird, in besonders vorteilhafter Weise gerecht.
Die beschriebenen Merkmale und weitere Merkmale der Erfindung er¬ schließen sich aus der folgenden Beschreibung von Beispielen in Ver¬ bindung mit den Unteransprüchen und den Figuren. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.The use of luminescence-labeled solids and / or scattering and luminescent particles according to the method according to the invention in conjunction with the solid-supported bond between an immobilized binding partner and a substance to be investigated is a generally applicable method for determining binding parameters Concentration-proportional quantities can advantageously be carried out directly after separation into sediment and supernatant by simple sedimentation or the like. Here, the substance to be examined serves as a marker itself, so to speak. As a result, a concentration change after binding is detected directly and exclusively by the substance to be investigated and becomes accessible by modulation of the luminescent signal. The method according to the invention therefore meets the requirements of an automated and user-friendly high-throughput screening method, as is preferably used in the pharmaceutical industry, in a particularly advantageous manner. The described features and further features of the invention will become apparent from the following description of examples in conjunction with the dependent claims and the figures. In this case, the individual features can be implemented individually or in combination with each other.
In den Figuren zeigtIn the figures shows
Fig. 1 : schematische Darstellung des Meßprinzips gemäß der ers¬ ten Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens;1 shows a schematic representation of the measuring principle according to the first alternative of the method according to the invention;
Fig. 2: schematische Darstellung des Meßprinzips gemäß der zwei¬ ten Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens;2 shows a schematic representation of the measuring principle according to the second alternative of the method according to the invention;
Fig. 3: Konzentrationsabhängigkeit der konzentrationsproportiona¬ len Größe log F0(λ)/F{λ) = e(Λ) c d für Warfarin;FIG. 3: concentration dependence of the concentration-proportional size log F 0 (λ) / F {λ) = e (Λ) cd for warfarin;
Fig. 4: Korrelation der erfindungsgemäß gemessenen Membranaf¬ finitäten logMA mit den Werten aus herkömmlichen Memb¬ ranaffinitätsmessungen unter Verwendung von Filterassays;4: Correlation of the membrane affinities logMA measured according to the invention with the values from conventional membrane affinity measurements using filter assays;
Fig. 5: Korrelation der erfindungsgemäß gemessenen Kd-WerteFIG. 5: Correlation of the K d values measured according to the invention
(Dissoziationskonstante) der HSA-Bindung mit Werten aus herkömmlich ermittelten Dissoziationskonstanten unter Ver¬ wendung von Filterassays;(Dissociation constant) of HSA binding with values from conventionally determined dissociation constants using filter assays;
Fig. 6: Konzentrationsabhängigkeit der konzentrationsproportiona¬ len Größe log Fo(λ)IF(λ) = e(Λ) c d in stark streuenden Me¬ dien für Warfarin.
Die Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung das Meßprinzip des erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens in der Form der ersten Alternative des Ver¬ fahrens in bevorzugter Ausführungsform. Hierbei liefert die Messung der Fluoreszenz der passivierten Festkörper die Intensitäten I0' (passivierter Festkörper plus Puffer), und I' (passivierter Festkörper plus Puffer plus Substanz) liefert die konzentrationsproportionale Größe c'VOr Bindung- Die Messung der Fluoreszenz der bindungsaktiven Festkörper liefert die In¬ tensitäten I0* (bindungsaktiver Festkörper plus Puffer), und I* (bindungs¬ aktiver Festkörper plus Puffer plus Substanz) liefert die konzentra¬ tionsproportionale Größe c*nach Bindung- Die Fig. 2 zeigt in vergleichbarer Weise das Meßprinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der zweiten Alternative in einer bevorzugten Ausführungsform. Hierbei ist I0 die Fluoreszenzintensität der Pufferlösung, lVOr Bindung" die Fluoreszenzin¬ tensität der Substanzlösung und lnach Bindung" die Fluoreszenzintensität nach dem Bindungsereignis und Kompartimentierung in Sediment und Überstand.FIG. 6: Concentration dependence of the concentration-proportional size log Fo (λ) IF (λ) = e (Λ) cd in strongly scattering media for warfarin. Fig. 1 shows a schematic representation of the measuring principle of the inventive method in the form of the first alternative Ver¬ procedure in a preferred embodiment. In this case, the measurement of the fluorescence of the passivated solids gives the intensities I 0 '(passivated solid plus buffer), and I' (passivated solid plus buffer plus substance) provides the concentration-proportional variable c ' VO r B and nd- The measurement of the fluorescence of Bonding-active solid provides the intensities I 0 * (bond-active solid plus buffer), and I * (bond-active solid plus buffer plus substance) yields the concentration-proportional size c * after binding. FIG. 2 shows in a comparable manner Measuring principle of the inventive method according to the second alternative in a preferred embodiment. In this case, I 0 is the fluorescence intensity of the buffer solution, l VO r Bin du ng "the fluorescence intensity of the substance solution and l na ch Bi n tion" the fluorescence intensity after the binding event and compartmentalization in sediment and supernatant.
Im weiteren wird die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Affinitätsbestimmung von Warfarin an eine Lipidmembran, der Bestimmung der Albuminbindung von Carbamazepin sowie anhand der Albuminbindung von Warfarin in stark streuenden Medien beschrie¬ ben.Furthermore, the implementation of the method according to the invention is described on the basis of the affinity determination of warfarin on a lipid membrane, the determination of the albumin binding of carbamazepine as well as on the albumin binding of warfarin in strongly scattering media.
BeispieleExamples
1. Herstellung von Aminoträgern1. Preparation of Amino Carriers
2 g eines porösen Silikatmaterials (Nucleoprep 300-12, Macherey-Na- gel, Düren) werden in eine Silanlösung, bestehend aus 9,2 ml N-(2-Ami- noethyl)-3-Aminopropyltrimethoxysilan und 243 μl konzentrierter Essig¬ säure in 450 ml entionisiertem Wasser, gegeben und drei Stunden lang-
sam rotiert, danach wird das Silikatmaterial sedimentiert, dreimal mit entionisiertem Wasser gewaschen und bei 80 0C getrocknet.2 g of a porous silicate material (Nucleoprep 300-12, Macherey-Nagel, Düren) are dissolved in a silane solution consisting of 9.2 ml of N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane and 243 μl of concentrated acetic acid in 450 ml of deionized water, and added for three hours. sam rotates, thereafter, the silicate material is sedimented, washed three times with deionized water and dried at 80 0 C.
2. Herstellung von fluoreszenzaktiven Trägern2. Preparation of fluorescence-active carriers
1 mg 3-lndolylessigsäure wird in 0,5 ml Dimethylformamid gelöst, und zu dieser Lösung werden 10 mg N-Hydroxysuccinimid (NHS) und 12 mg 1- (3-Dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimid-Hydrochlorid, ebenfalls in 0,5 ml Dimethylformamid gelöst, gegeben. Diese Lösung wird mindes¬ tens 2 Stunden gerührt, und anschließend werden 200 mg des in 1. her¬ gestellten Aminoträgers zugegeben. Diese Suspension wird über Nacht rotiert und dreimal mit PBS (phosphate buffered saline, 10 mM Natrium¬ phosphat, 0,9 % Natriumchlorid, pH 7.4) gewaschen und in Carbonat- puffer überführt.1 mg of 3-indoleacetic acid is dissolved in 0.5 ml of dimethylformamide, and to this solution are added 10 mg of N-hydroxysuccinimide (NHS) and 12 mg of 1- (3-dimethylaminopropyl) -3-ethylcarbodiimide hydrochloride, also in 0.5 ml Dissolved dimethylformamide given. This solution is stirred for at least 2 hours, and then 200 mg of the aminocarrier prepared in 1. are added. This suspension is rotated overnight and washed three times with PBS (phosphate buffered saline, 10 mM sodium phosphate, 0.9% sodium chloride, pH 7.4) and transferred to carbonate buffer.
Zu 100 mg des Trägers in 900 μl Carbonatpuffer (pH 9,5) werden 100 μl einer Lösung von Fluorescein-Isothiocyanat (FITC) in einem Carbonat¬ puffer (1,33 mg/ml) hinzugegeben und über Nacht rotiert. Zur Entfernung von nicht umgesetzten FITC wird zunächst zweimal mit Carbonatpuffer und anschließend dreimal mit PBS gewaschen.100 μl of a solution of fluorescein isothiocyanate (FITC) in a carbonate buffer (1.33 mg / ml) are added to 100 mg of the support in 900 μl of carbonate buffer (pH 9.5) and rotated overnight. To remove unreacted FITC, it is first washed twice with carbonate buffer and then three times with PBS.
3. Herstellung von fluoreszenzaktiven und bindungspassiven Trä¬ gern (Fl-Ref)3. Production of Fluorescence-Active and Bonding-Passable Carriers (Fl-Ref)
Zur 100 mg des fluoreszenzaktiven Trägers aus 2. wird 1 ml einer Lö¬ sung von Polyethylenglykolbisglycidylether (Mn ungefähr 526) in PBS (3 % (w/v)) gegeben und über Nacht auf dem Überkopf rotierer gedreht. Abschließend wird dreimal mit PBS gewaschen.
4. Rekonstitution von Lipidmembranen auf fluoreszenzaktiven Trä¬ gern (FI-EiPC)For the 100 mg of the fluorescence-active carrier from 2., 1 ml of a solution of polyethylene glycol bisglycidyl ether (Mn about 526) in PBS (3% (w / v)) is added and rotated on the overhead head over night. Finally, it is washed three times with PBS. 4. Reconstitution of Lipid Membranes on Fluorescent Active Carriers (FI-EiPC)
Zur Rekonstitution von Lipidmembranen wird zunächst 1 g eines gemäß 2. hergestellten Trägers mit einer Lösung von 25 mg Polystyrolsulfonat, Natriumsalz in 25 ml Wasser im Überkopf rotierer behandelt und an¬ schließend je dreimal mit Wasser und PBS gewaschen.For the reconstitution of lipid membranes, first 1 g of a carrier prepared according to 2. 2 treated rotator in an overhead solution with 25 mg of polystyrene sulfonate, sodium salt in 25 ml of water and then washed three times with water and PBS.
Zu diesem Träger werden 60 ml einer Vesikellösung von 5 mg/ml EiPC (Lipidextrakt aus Eigelb) in PBS (Herstellung durch Homogenisierung im Homogenisator EmulsiFlex-C5 der Firma AVESTIN) gegeben und über Nacht inkubiert. Zur Entfernung überschüssigen Lipids wird dreimal mit PBS gewaschen und der Träger anschließend in PBS aufbewahrt. Die Bestimmung der Lipidkonzentration erfolgt über Trocknen definierter Suspensionsvolumina, Ablösen des Lipids vom Festkörper mittels eines organischen Lösemittels und anschließender HPLC-Analytik.60 ml of a vesicle solution of 5 mg / ml EiPC (lipid extract from egg yolk) in PBS (preparation by homogenization in the homogeniser EmulsiFlex-C5 from AVESTIN) are added to this support and incubated overnight. To remove excess lipid, wash three times with PBS and then store the carrier in PBS. The determination of the lipid concentration is carried out by drying defined suspension volumes, removing the lipid from the solid by means of an organic solvent and subsequent HPLC analysis.
5. Immobilisierung von Human Serum Albumin (HSA) auf fluores¬ zenzaktiven Trägern (FI-HSA)5. Immobilization of Human Serum Albumin (HSA) on Fluorescecent Carriers (FI-HSA)
Zur Immobilisierung von HSA werden zu 1 g eines gemäß 2. hergestell¬ ten Trägers 100 mg HSA, gelöst in 10 ml Phosphatpuffer (20 mM, pH 7,4), gegeben und mindestens vier Stunden über Kopf rotiert. Zur Ent¬ fernung von freiem Protein wird mit Phosphatpuffer, 1 M NaCI in Phos¬ phatpuffer und abschließend mit PBS gewaschen. Die Quantifizierung der Proteinimmobilisierung erfolgt durch Überstandsanalyse. Die Sus¬ pension wird in einer gewünschten Proteinkonzentration in PBS einge¬ stellt und aufbewahrt.
6. Bestimmung der konzentrationsproportionalen Größe von Warfa- rinFor the immobilization of HSA, 100 mg of HSA, dissolved in 10 ml of phosphate buffer (20 mM, pH 7.4), are added to 1 g of a carrier prepared according to 2, and rotated over the head for at least four hours. To remove free protein, it is washed with phosphate buffer, 1 M NaCl in phosphate buffer and finally with PBS. Quantification of protein immobilization is performed by supernatant analysis. The suspension is adjusted and stored in a desired protein concentration in PBS. 6. Determination of the concentration-proportional size of warfarin
200 mg des gemäß 3. hergestellten bindungspassivierten und fluores¬ zenzaktiven Trägers werden mit PBS auf ein Gesamtvolumen von 1 ml gebracht. Von dieser Suspension werden jeweils 30 μl in verschiedene Kavitäten einer 96 well Mikrotiterplatte (Greiner UV-Star) gefüllt. Durch Zugabe definierter Volumina von Warfarin und PBS werden in einem Gesamtvolumen von 300 μl zehn verschiedene Warfarinkonzentrationen zwischen 0 und 2 E-4 mol/l hergestellt. Nach Mischen der Kavitäten durch Resuspension wird der Festkörper durch Sedimentation vom Ü- berstand getrennt. In einem Plattenleser (TECAN Safire) werden die An¬ regungsspektren im „top-read"-Modus in allen zehn Kavitäten zwischen 250 und 480 nm bei einer Emissionswellenlänge von 530 nm gemessen und gemäß des Lambert-Beer-Gesetzes log F0(A)IF(A) =e(A) c d mitein¬ ander verrechnet, wobei das Anregungsspektrum der Pufferlösung Fo(A) entspricht. Eine Auftragung der konzentrationsabhängigen Größe log Fo/F am Maximum der Warfarinabsorption von 310 nm als Funktion der Konzentration (Figur 3) zeigt einen linearen Verlauf.200 mg of the binding-passivated and fluorescence-active carrier prepared according to 3. are brought to a total volume of 1 ml with PBS. 30 μl each of these suspensions are filled into different wells of a 96 well microtiter plate (Greiner UV-Star). By adding defined volumes of warfarin and PBS, ten different warfarin concentrations between 0 and 2 E-4 mol / L are produced in a total volume of 300 μl. After mixing the cavities by resuspension, the solid is separated from the supernatant by sedimentation. In a plate reader (TECAN Safire), the excitation spectra in the "top-read" mode are measured in all ten cavities between 250 and 480 nm at an emission wavelength of 530 nm and according to the Lambert-Beer law log F 0 (A) IF (A) = e (A) cd is calculated, the excitation spectrum of the buffer solution corresponding to Fo (A) A plot of the concentration-dependent variable log F o / F at the maximum of the warfarin absorption of 310 nm as a function of the concentration (FIG ) shows a linear course.
7. Bestimmung der Membranaffinität von Warfarin im 96 well For¬ mat7. Determination of the Membrane Affinity of Warfarin in the 96-well Form
Zur Bestimmung der Membranaffinität werden 200 mg des in 4. herge¬ stellten FI-EiPC Trägers mit PBS auf ein Gesamtvolumen von 1 ml ge¬ bracht, ebenso wurden 200 mg eines gemäß 3. hergestellten Fl-Ref mit PBS auf 1 ml eingestellt.To determine the membrane affinity, 200 mg of the FI-EiPC carrier prepared in 4 ° C. with PBS were brought to a total volume of 1 ml, likewise 200 mg of a Fl-Ref prepared according to 3 were adjusted to 1 ml with PBS.
Zur Bestimmung der konzentrationsabhängigen Größen wurden folgen¬ de Volumina in die Kavitäten einer 96 well UV-Platte (Greiner UV-Star) gegeben:
Vor BindungTo determine the concentration-dependent quantities, the following volumes were added to the wells of a 96-well UV plate (Greiner UV-Star): Before binding
Kavität Referenz 1 : 100 μl Fl-Ref Suspension + 200 μl PBS;Cavity Reference 1: 100 μl Fl-Ref suspension + 200 μl PBS;
Kavität Substanz 1 : 100 μl Fl-Ref Suspension + 170 μl PBS + 30 μl War- farinlösung;Cavity Substance 1: 100 μl Fl-Ref suspension + 170 μl PBS + 30 μl warfarin solution;
Nach BindungAfter binding
Kavität Referenz 1': 100 μl FI-EiPC Suspension + 200 μl PBS;Cavity Reference 1 ': 100 μl FI-EiPC suspension + 200 μl PBS;
Kavität Substanz 1': 100 μl FI-EiPC Suspension + 170 μl PBS + 30 μlCavity substance 1 ': 100 μl FI-EiPC suspension + 170 μl PBS + 30 μl
Warfarinlösung;Warfarinlösung;
wobei die Endkonzentration an Warfarin in den Kavitäten 70 μM ist. Nach Mischen der Kavitäten durch Resuspension wird der Festkörper durch Sedimentation von Überstand getrennt. Zur Bestimmung der kon¬ zentrationsproportionalen Größe cvor Bindung werden im „top-read"-Modus Anregungsspektren zwischen 250 und 480 nm bei einer Emissionswel¬ lenlänge von 530 nm von den Kavitäten Referenz 1 und Substanz 1 auf¬ genommen und gemäß cvor Bindung-'og Fov(Λ)/Fv(Λ) verrechnet, wobei F0v(Λ) und FM(A) die Anregungsspektren der Kavitäten Referenz 1 und Substanz 1 sind. Zur Bestimmung der konzentrationsproportionalen Größe Cπach Bindung werden entsprechend obiger Vorgehens weise Anre¬ gungsspektren der Kavitäten Referenz 1 ' und Substanz 1' aufgenom¬ men und gemäß cnach
FOn(Λ)/Fn(Λ) berechnet. Hier sind FOn(Λ) und Fn(A) durch die Anregungsspektren der Kavitäten Referenz 1 ' und Substanz 1' gegeben. Mit den Lipidvolumina ViiPid und einem Gesamtvo¬ lumen Vgesamt in den Kavitäten Referenz 1' und Substanz 1' wird die Membranaffinität von Warfarin gemäßwhere the final concentration of warfarin in the wells is 70 μM. After mixing the cavities by resuspension, the solid is separated from the supernatant by sedimentation. In order to determine the concentration-proportional size c before binding, in the "top-read" mode excitation spectra between 250 and 480 nm at an emission wavelength of 530 nm are taken from the cavities Reference 1 and Substance 1 and according to c before binding. Fov (Λ) / Fv (Λ) are offset, where F 0v (Λ) and F M (A) are the excitation spectra of the cavities Reference 1 and Substance 1. To determine the concentration-proportional variable C after binding, the above procedure is used to stimulate supply spectra of the wells reference 1 'and substance 1' men and aufgenom¬ according to c F O n (Λ) / F n (Λ) is calculated. Here, F On (Λ) and F n (A) are given by the excitation spectra of the cavities Reference 1 'and Substance 1'. With the lipid volumes Vii Pid and a total volume V total in the cavities Reference 1 'and Substance 1', the membrane affinity of warfarin according to
» gesamt CVor Bindung ~ Cnach Bindung logMA=log "Total C V ~ C after binding or binding log MA = log
» lipid Cnach Bindung
erhalten. Aus einer Dreifachbestimmung wurde ein Wert von 1.7 + 0.3 erhalten, der in guter Übereinstimmung mit Werten aus konventionellen Bindungsassays ist.»Lipid Cnach binding receive. From a triple determination a value of 1.7 + 0.3 was obtained, which is in good agreement with values from conventional binding assays.
8. Bestimmung der Membranaffinität im 96 well Format8. Determination of the membrane affinity in the 96-well format
Zur Bestimmung der Membranaffinität wurden 200 mg des in 4. herge¬ stellten FI-EiPC Trägers mit PBS auf ein Gesamtvolumen von 1 ml ge¬ bracht, ebenso wurden 200 mg eines gemäß 3. hergestellten Fl-Ref mit PBS auf 1 ml eingestellt.In order to determine the membrane affinity, 200 mg of the FI-EiPC carrier prepared in 4 ° C. with PBS were brought to a total volume of 1 ml, likewise 200 mg of a Fl-Ref prepared according to 3 were adjusted to 1 ml with PBS.
Zur Bestimmung der konzentrationsabhängigen Größen wurden folgen¬ de Volumina in die Kavitäten einer 96 well UV-Platte (Greiner UV-Star) pipettiert:To determine the concentration-dependent quantities, the following volumes were pipetted into the wells of a 96-well UV plate (Greiner UV-Star):
Vor BindungBefore binding
Kavität Referenz 1 : 100 μl Fl-Ref Suspension + 200 μl PBS;Cavity Reference 1: 100 μl Fl-Ref suspension + 200 μl PBS;
Kavität Substanz 1 : 100 μl Fl-Ref Suspension + 170 μl PBS + 30 μl War- farinlösung;Cavity Substance 1: 100 μl Fl-Ref suspension + 170 μl PBS + 30 μl warfarin solution;
Kavität Substanz 2: 100 μl Fl-Ref Suspension + 170 μl PBS + 30 μlCavity substance 2: 100 μl Fl-Ref suspension + 170 μl PBS + 30 μl
Benzocainsäure;Benzocainsäure;
Kavität Substanz 3: 100 μl Fl-Ref Suspension + 170 μl PBS + 30 μlCavity Substance 3: 100 μl Fl-Ref Suspension + 170 μl PBS + 30 μl
Propranolollösung;propranolol;
Kavität Substanz 4: 100 μl Fl-Ref Suspension + 170 μl PBS + 30 μl Imi- praminlösung;Cavity Substance 4: 100 μl Fl-Ref suspension + 170 μl PBS + 30 μl imipramine solution;
Kavität Substanz 5: 100 μl Fl-Ref Suspension + 170 μl PBS + 30 μl In- domethacinlösung;Well substance 5: 100 μl Fl-Ref suspension + 170 μl PBS + 30 μl indomethacin solution;
Kavität Substanz 6: 100 μl Fl-Ref Suspension + 170 μl PBS + 30 μl Me- toprolollösung;
Nach BindungCavity Substance 6: 100 μl Fl-Ref suspension + 170 μl PBS + 30 μl metoprolol solution; After binding
Kavität Referenz 1': 100 μl FI-EiPC Suspension + 200 μl PBS;Cavity Reference 1 ': 100 μl FI-EiPC suspension + 200 μl PBS;
Kavität Substanz 1': 100 μl FI-EiPC Suspension + 170 μl PBS + 30 μlCavity substance 1 ': 100 μl FI-EiPC suspension + 170 μl PBS + 30 μl
Warfarinlösung;Warfarinlösung;
Kavität Substanz 2': 100 μl FI-EiPC Suspension + 170 μl PBS + 30 μlCavity substance 2 ': 100 μl FI-EiPC suspension + 170 μl PBS + 30 μl
Benzocainsäure;Benzocainsäure;
Kavität Substanz 3': 100 μl FI-EiPC Suspension + 170 μl PBS + 30 μlCavity substance 3 ': 100 μl FI-EiPC suspension + 170 μl PBS + 30 μl
Propranolollösung;propranolol;
Kavität Substanz 4': 100 μl FI-EiPC Suspension + 170 μl PBS + 30 μlCavity substance 4 ': 100 μl FI-EiPC suspension + 170 μl PBS + 30 μl
Irnipraminlösung;Irnipraminlösung;
Kavität Substanz 5': 100 μl FI-EiPC Suspension + 170 μl PBS + 30 μlWell substance 5 ': 100 μl FI-EiPC suspension + 170 μl PBS + 30 μl
Indomethacinlösung;indomethacin;
Kavität Substanz 6': 100 μl FI-EiPC Suspension + 170 μl PBS + 30 μlCavity substance 6 ': 100 μl FI-EiPC suspension + 170 μl PBS + 30 μl
Metoprolollösung;metoprolol;
wobei die Substanzkonzentration in den Kavitäten 70 μM ist. Nach Mi¬ schen der Kavitäten durch Resuspension wird der Festkörper durch Se¬ dimentation vom Überstand getrennt. Zur Bestimmung der konzentra- tionsproportionalen Größe CvOr Bindung,) werden sowohl im „top-read"-Mo- dus als auch im „bottom-read"-Modus Anregungsspektren zwischen 250 und 480 nm bei einer Emissionswellenlänge von 530 nm von den Kavi¬ täten Referenz 1 und Substanz i aufgenommen und die „von oben" auf¬ genommenen Spektren durch Division durch die entsprechend „von un¬ ten" aufgenommenen Spektren normiert und gemäß cVOr Bindung,i=log Fov(Λ)/ Fvj(Λ) verrechnet, wobei F0v(Λ) und Fvj(Λ) die normierten Anre¬ gungsspektren (loben/lunten) der Kavitäten Referenz 1 und Substanz i sind. Zur Bestimmung der konzentrationsproportionalen Größe cnach Bindung,! werden entsprechend obiger Vorgehensweise Anregungsspektren der Kavitäten 1' und Substanz i' aufgenommen und gemäß cnaCh Biπdung,i=log Fon(Λ)/ Fni(Λ) berechnet. Hier sind Fon(Λ) und Fni(Λ) durch die normierten Anregungsspektren (lOben/lUnten) der Kavitäten Referenz' und Substanz i' gegeben. Mit dem Lipidvolumina V|iPid und einem Gesamtvolumen Vgesamt
in den Kavitäten Referenz 1' und Substanz i' erhält man die Membranaf¬ finität logMAj der Substanz i gemäßwherein the substance concentration in the cavities is 70 μM. After mixing the cavities by resuspension, the solid is separated from the supernatant by sedimentation. To determine the concentration-proportional variable Cv O r Bi n d un g,) are both in the "top-read" -MO- dus and in the "bottom-read" mode excitation spectra from 250 to 480 nm at an emission wavelength of 530 nm of the cavities Reference 1 and substance i and the spectra recorded "from above" are normalized by division by the spectra recorded correspondingly "from the bottom" and according to c VO r B i n d un g , i = log Fov (Λ) / Fvj (Λ), where F 0v (Λ) and F vj (Λ) are the normalized excitation spectra (praise / lunts) of the cavities reference 1 and substance i. To determine the concentration-proportional variable c na c h B i n n g ,! In accordance with the above procedure, excitation spectra of the cavities 1 'and substance i' are recorded and calculated according to c naC h B iπd un g , i = log Fon (Λ) / Fni (Λ). Here are Fon (Λ) and F ni (Λ) is given by the normalized excitation spectra (l O ben / l th Un) of the cavities Reference 'and substance i'. With the lipid volume V | iP id and a total volume V ge s amt in the cavities reference 1 'and substance i', the membrane affinity logMAj of the substance i is obtained in accordance with
» gesamt Cvor Bindung, i Cnach Bindung, i log MA|=log»Total Cvor bond, i Cnach bond, i log MA | = log
Vijpid Cnach Bindung, iVijpid Cnach bond, i
Die gute Übereinstimmung der logMA-Werte mit den aus einem hetero¬ genen Filterassay gewonnenen Vergleichswerten zeigt Figur 4.The good agreement of the logMA values with the comparative values obtained from a heterogeneous filter assay is shown in FIG. 4.
9. Bestimmung der Albuminbindung von Carbamazepin im 384 well Format9. Determination of albumin binding of carbamazepine in the 384-well format
Zur Bestimmung der Albuminbindung wurden 200 mg des in 5. herge¬ stellten FI-HSA Trägers mit PBS auf ein Gesamtvolumen von 1 ml ge¬ bracht, ebenso wurden 200 mg eines gemäß 3. hergestellten Fl-Ref mit PBS auf 1 ml eingestellt.To determine the binding of albumin, 200 mg of the FI-HSA carrier prepared in the 5th preparation were applied to a total volume of 1 ml with PBS, likewise 200 mg of an Fl-ref prepared according to 3 were adjusted to 1 ml with PBS.
Zur Bestimmung der konzentrationsabhängigen Größen wurden folgen¬ de Volumina in die Kavitäten einer 384 well UV-Platte (Greiner UV- Platte) pipettiert:To determine the concentration-dependent quantities, the following volumes were pipetted into the wells of a 384-well UV plate (Greiner UV plate):
Vor BindungBefore binding
Kavität Referenz 1 : 35 μl Fl-Ref Suspension + 65 μl PBS;Cavity Reference 1: 35 μl Fl-Ref suspension + 65 μl PBS;
Kavität Substanz 1 : 35 μl Fl-Ref Suspension + 55 μl PBS + 10 μl Car- bamazepinlösung;Well 1: 35 μl Fl-Ref suspension + 55 μl PBS + 10 μl carbamazepine solution;
Nach BindungAfter binding
Kavität Referenz 1': 35 μl FI-HSA Suspension + 65 μl PBS;Well Reference 1 ': 35 μl FI-HSA suspension + 65 μl PBS;
Kavität Substanz 1': 35 μl FI-HSA Suspension + 55 μl PBS + 10 μl Car- bamazepinlösung;
wobei die Endkonzentration an Carbamazepin in den Kavitäten 70 μM ist. Nach Mischen der Kavitäten durch Resuspension wird der Festkör¬ per durch Sedimentation vom Überstand getrennt. Zur Bestimmung der konzentrationsproportionalen Größe cvor Bindung werden im „top-read"-Mo- dus Anregungsspektren zwischen 250 und 480 nm bei einer Emissions¬ wellenlänge von 530 nm von den Kavitäten Referenz 1 und Substanz 1 aufgenommen und gemäß cVOr
F0v(Λ)/Fv(Λ) verrechnet, wobei Fov(Λ) und FV(Λ) die Anregungsspektren der Kavitäten Referenz 1 und Substanz 1 sind. Zur Bestimmung der konzentrationsproportionalen Größe Cnach Bindung werden entsprechend obiger Vorgehensweise Anre¬ gungsspektren der Kavitäten Referenz 1' und Substanz 1' aufgenom¬ men und gemäß cnaCh
F0n(A)ZFn(A) berechnet. Hier sind FOn(Λ) und Fn(A) durch die Anregungsspektren der Kavitäten Referenz V und Substanz 1' gegeben. Mit der Konzentration an HSA in den Kavitäten Referenz 1' und die Substanz 1' CHSA berechnet sich unter Vernachlässi¬ gung von Sättigungseffekten die Dissoziationskonstante Kd für Carba¬ mazepin gemäßWell 1 ': 35 μl FI-HSA suspension + 55 μl PBS + 10 μl carbamazepine solution; wherein the final concentration of carbamazepine in the wells is 70 μM. After mixing the cavities by resuspension, the solid is separated from the supernatant by sedimentation. In order to determine the concentration-proportional size c before binding, excitation spectra between 250 and 480 nm at an emission wavelength of 530 nm are recorded by the cavities Reference 1 and Substance 1 in the "top-read" mode and according to c VO r F 0v (Λ) / F v (Λ), where Fov (Λ) and F V (Λ) are the excitation spectra of the cavities Reference 1 and Substance 1. In order to determine the concentration-proportional quantity C after binding, excitation spectra of the cavities reference 1 'and substance 1' are recorded in accordance with the above procedure and according to c naC h F 0n (A) ZF n (A) is calculated. Here F On (Λ) and F n (A) are given by the excitation spectra of the cavities reference V and substance 1 '. With the concentration of HSA in the cavities Reference 1 'and the substance 1' C HSA calculated neglecting saturation effects, the dissociation constant K d for Carba¬ mazepin according to
CHSA Cnach Bindung κd =CHSA C after binding κ d =
Cvor Bindung " Cnach BindungCvor Bond "Cnach Bond
Der erhaltene Kd-Wert von 1 ,7 E-4 [mol/l] stimmt gut mit den Werten aus konventionellen Bindungsassays überein.The obtained K d value of 1.7 E-4 [mol / l] agrees well with the values from conventional binding assays.
10. Bestimmung der Albuminbindung im 384 well Format10. Determination of albumin binding in 384-well format
Zur Bestimmung der Albuminbindung werden 200 mg des in 5. herge¬ stellten FI-HSA Trägers mit PBS auf ein Gesamtvolumen von 1 ml ge-
bracht, ebenso wurden 200 mg eines gemäß 3. hergestellten Fl-Ref mit PBS auf 1 ml eingestellt.For the determination of the albumin binding, 200 mg of the FI-HSA carrier prepared in the 5th step are mixed with PBS to a total volume of 1 ml. 200 mg of a Fl-Ref prepared according to 3. were adjusted to 1 ml with PBS.
Zur Bestimmung der konzentrationsabhängigen Größen wurden folgen¬ de Volumina in die Kavitäten einer 384 well UV-Platte (Greiner UV- Platte) pipettiert:To determine the concentration-dependent quantities, the following volumes were pipetted into the wells of a 384-well UV plate (Greiner UV plate):
Vor BindungBefore binding
Kavität Referenz 1 : 35 μl Fl-Ref Suspension + 65 μl PBS;Cavity Reference 1: 35 μl Fl-Ref suspension + 65 μl PBS;
Kavität Substanz 1 : 35 μl Fl-Ref Suspension + 55 μl PBS + 10 μl Phe- nylbutazonlösung;Cavity Substance 1: 35 μl of Fl-Ref suspension + 55 μl of PBS + 10 μl of phenylbutazone solution;
Kavität Substanz 2: 35 μl Fl-Ref Suspension + 55 μl PBS + 10 μl Car- bamapezinlösung;Cavity Substance 2: 35 μl of Fl-Ref suspension + 55 μl of PBS + 10 μl of carbamazepine solution;
Kavität Substanz 3: 35 μl Fl-Ref Suspension + 55 μl PBS + 10 μl Diclo- fenaclösung;Cavity Substance 3: 35 μl Fl-Ref suspension + 55 μl PBS + 10 μl diclofenac solution;
Kavität Substanz 4: 35 μl Fl-Ref Suspension + 55 μl PBS + 10 μl Ke- toprofenlösung;Cavity Substance 4: 35 μl Fl-Ref suspension + 55 μl PBS + 10 μl Keptone solution;
Kavität Substanz 5: 35 μ Fl-Ref Suspension + 55 μl PBS + 10 μl Furo- semidlösung;Cavity Substance 5: 35 μ Fl-Ref suspension + 55 μl PBS + 10 μl furo- semid solution;
Kavität Substanz 6: 35 μl Fl-Ref Suspension + 55 μl PBS + 10 μlCavity Substance 6: 35 μl Fl-Ref suspension + 55 μl PBS + 10 μl
Warfarinlösung;Warfarinlösung;
Nach BindungAfter binding
Kavität Referenz 1': 35 μl FI-HSA Suspension + 55 μl PBS;Well Reference 1 ': 35 μl FI-HSA suspension + 55 μl PBS;
Kavität Substanz 1 ': 35 μl FI-HSA Suspension + 55 μl PBS + 10 μl Phe- nylbutazonlösung;Well 1 ': 35 μl FI-HSA suspension + 55 μl PBS + 10 μl phenylbutazone solution;
Kavität Substanz 2': 35 μl FI-HSA Suspension + 55 μl PBS + 10 μl Car- bamazepinlösung;Cavity substance 2 ': 35 μl FI-HSA suspension + 55 μl PBS + 10 μl carbamazepine solution;
Kavität Substanz 3': 35 μl FI-HSA Suspension + 55 μl PBS + 10 μl Diclo- fenaclösung;Well 3 ': 35 μl FI-HSA suspension + 55 μl PBS + 10 μl diclofenac solution;
Kavität Substanz 4': 35 μl FI-HSA Suspension + 55 μl PBS + 10 μl Ke- toprofenlösung;
Kavität Substanz 5': 35 μl FI-HSA Suspension + 55 μl PBS + 10 μl Furo- semidlösung;Well substance 4 ': 35 μl FI-HSA suspension + 55 μl PBS + 10 μl ketophosphate solution; Well substance 5 ': 35 μl FI-HSA suspension + 55 μl PBS + 10 μl furo- semid solution;
Kavität Substanz 6': 35 μl FI-HSA Suspension + 55 μl PBS + 10 μl War- farinlösung;Cavity substance 6 ': 35 μl FI-HSA suspension + 55 μl PBS + 10 μl warfarin solution;
wobei die Substanzkonzentration in den Kavitäten 70 μM ist. Nach Mi¬ schen der Kavitäten durch Resuspension wird der Festkörper durch Se¬ dimentation vom Überstand getrennt. Zur Bestimmung der konzentra¬ tionsproportionalen Größe Cvor Bindung,! werden sowohl im „top-read"-Mo- dus als auch im „bottom-read"-Modus Anregungsspektren zwischen 250 und 480 nm bei einer Emissionswellenlänge von 530 nm von den Kavitäten Referenz 1 und Substanz i aufgenommen und die „von oben" aufgenommenen Spektren durch Division durch die entsprechend „von unten" aufgenommenen Spektren normiert und gemäß cVOr Bindung,i=log Fov(Λ)/FVi(Λ) verrechnet, wobei FOv(Λ) und FVj(Λ) die normierten Anre¬ gungsspektren (Uen/Iunten) der Kavitäten Referenz 1 und Substanz i sind. Zur Bestimmung der konzentrationsproportionalen Größe cnach Bindung,! werden entsprechend obiger Vorgehensweise Anregungsspektren der Kavitäten Referenz 1' und Substanz i' aufgenommen und gemäß cnach
FOn(Λ )/Fni(Λ) berechnet. Hier sind FOn(Λ) und Fni(Λ) durch die normierten Anregungsspektren (Wn/Uten) der Kavitäten Referenz 1 ' und Substanz i' gegeben. Mit der Konzentration an HSA in den Kavitäten Re¬ ferenz 1' und Substanz i' CHSA erhält man unter Vernachlässigung von Sättigungseffekten die Dissoziationskonstante Kd,i der Substanz i gemäßwherein the substance concentration in the cavities is 70 μM. After mixing the cavities by resuspension, the solid is separated from the supernatant by sedimentation. To determine the konzentra¬ tion proportional size C prior Bindu n g ,! In both the "top-read" mode and the "bottom-read" mode, excitation spectra between 250 and 480 nm are recorded at an emission wavelength of 530 nm by the cavities Reference 1 and Substance i and recorded from the top Spectra are normalized by division by the spectra recorded correspondingly "from below" and are calculated according to c VO r B i nd u n g, i = log Fo v (Λ) / F V i (Λ), where F Ov (Λ) and F V j (Λ) are the normalized excitation spectra (Uen / lu n th) of the cavities reference 1 and substance i. To determine the concentration magnitude proportional c nd ung for Bi ,! In accordance with the above procedure, excitation spectra of the cavities reference 1 'and substance i' are recorded and according to c na c h F On (Λ) / F ni (Λ) is calculated. Here F On (Λ) and F n i (Λ) are given by the normalized excitation spectra (W n / Ute n ) of the cavities reference 1 'and substance i'. With the concentration of HSA in the cavities Reference 1 'and Substance i' C H S A , the dissociation constant K d , i of the substance i is obtained, neglecting saturation effects
CHSA ' Cnach Bindung, iCHSA ' C nac h bond, i
Kd, i = Kd, i =
Cvor Bindung,! " Cf13Ch Bindung, iCvor bond ,! "Cf 13 Ch bond, i
Die gute Übereinstimmung der Kd-Werte mit den aus einem heterogenen Filterassay gewonnenen Vergleichswerten zeigt Figur 5.
11. Bestimmung der konzentrationsproportionalen Größe in streu¬ enden MedienThe good agreement of the K d values with the comparative values obtained from a heterogeneous filter assay is shown in FIG. 5. 11. Determination of the concentration-proportional size in scattering media
In eine 384 well Mikrotiterplatte werden in fünf verschiedene Kavitäten jeweils 10 μl einer Suspension von Europium-markierten Polystyrol-Mi- kropartikeln (Durchmesser 1 μm, Molecular Probes, Eugene, OR, USA) gegeben. Durch Zugabe definierter Volumina von Warfarin und PBS werden in einem Gesamtvolumen von 100 μl fünf verschiedene Warfa- rinkonzentrationen zwischen 0 und 7E-5 mol/l hergestellt. Die Endkon¬ zentration an Polystyrolpartikeln beträgt 0,05 %. In einem Plattenleser (TECAN Safire) werden die Anregungsspektren im „toρ-read"-Modus in allen fünf Kavitäten zwischen 230 und 580 nm bei einer Emissionswel¬ lenlänge von 620 nm gemessen (lag time 100 μs, Integration time 400 μs) und gemäß des Lambert-Beer-Gesetzes log F0(A)ZF (A)=e(A) c d mit¬ einander verrechnet, wobei das Anregungsspektrum der Pufferlösung F0(A) entspricht. Eine Auftragung der konzentrationsabhängigen Größe log Fo/F am Maximum der Warfarinabsorption von 310 nm als Funktion der Konzentration (Figur 6) zeigt einen linearen Verlauf.10 μl of a suspension of europium-labeled polystyrene microparticles (diameter 1 μm, Molecular Probes, Eugene, OR, USA) are introduced into each of a plurality of wells in a 384 well microtiter plate. By adding defined volumes of warfarin and PBS, five different levels of warfarin between 0 and 7E-5 mol / l are produced in a total volume of 100 μl. The final concentration of polystyrene particles is 0.05%. In a plate reader (TECAN Safire), the excitation spectra are measured in the "toρ-read" mode in all five cavities between 230 and 580 nm at an emission wavelength of 620 nm (lag time 100 μs, integration time 400 μs) and according to Lambert-Beer law log F 0 (A) ZF (A) = e (A) cd calculated with each other, whereby the excitation spectrum of the buffer solution corresponds to F 0 (A) A plot of the concentration-dependent variable log F o / F at the maximum the warfarin absorption of 310 nm as a function of concentration (FIG. 6) shows a linear course.
12. Bestimmung der Albuminbindung von Warfarin in stark streu¬ enden Medien12. Determination of albumin binding of warfarin in strongly scattering media
Zur Bestimmung der Albuminbindung in stark streuenden Medien wer¬ den drei Kavitäten einer 384 well Mikrotiterplatte mit kommerziell erhält¬ lichem TRANSIL®-HSA (NIMBUS Biotechnologie GmbH Leipzig) wie folgt befülltTo determine the albumin binding in strongly scattering media wer¬ the three wells of a 384 well microtiter plate commercially erhält¬ Lichem TRANSIL ® HSA (NIMBUS Biotechnology GmbH Leipzig) as follows filled
Kavität Puffer 1 : 90 μl PBS;Well Buffer 1: 90 μl PBS;
Kavität Referenz 1: 80 μl PBS + 10 μl Warfarinlösung;
Kavität Substanz 1 : 35 μl TRANSIL®-HSA Suspension + 45 μl PBS + 10 μl Warfarinlösung;Cavity Reference 1: 80 μl PBS + 10 μl warfarin solution; Cavity substance 1: 35 ul TRANSIL ® suspension HSA + 45 ul PBS + 10 ul Warfarinlösung;
wobei die Warfarinkonzentration in den Kavitäten Referenz 1 und Sub¬ stanz 1 70 μM ist. Nach Durchmischen und Sedimentation des Festkör¬ pers werden 10 μl einer Suspension von Europium-markierten Polysty- rol-Mikropartikeln (Durchmesser 1 μm, Molecular Probes, Eugene, OR, USA) zugegeben. In einem Plattenleser (TECAN Safire) werden die An¬ regungsspektren im „top-read"-Modus in allen drei Kavitäten zwischen 230 und 580 nm gemessen bei einer Emissionswellenlänge von 620 nm (lag time 100 μs, integration time 400 μs) und gemäß des Lambert-Beer- Gesetzes log F0(Λ)/F(Λ)=e(Λ)-c-d miteinander verrechnet, wobei das An¬ regungsspektrum der Pufferlösung F0(M) entspricht. Mit Hilfe der in 11. aufgenommenen Kalibriergeraden werden die Konzentrationen in der Substanz- und Referenzkavität bestimmt und die Kd gemäßwherein the warfarin concentration in the cavities Reference 1 and Sub¬ stanz 1 is 70 uM. After thorough mixing and sedimentation of the solid, 10 μl of a suspension of europium-labeled polystyrene microparticles (diameter 1 μm, Molecular Probes, Eugene, OR, USA) are added. In a plate reader (TECAN Safire), the excitation spectra are measured in the "top-read" mode in all three cavities between 230 and 580 nm at an emission wavelength of 620 nm (lag time 100 μs, integration time 400 μs) and according to Lambert-Beer law log F 0 (Λ) / F (Λ) = e (Λ) -cd, with the excitation spectrum corresponding to the buffer solution F 0 (M) Concentrations in the substance and Referenzkavität determined and the K d according to
CfHSA CsubstanziCfHSA Csubstanzi
Kd,i =Kd, i =
CReferenzi " CSubstanziCReferenzi "CSubstanzi
zu Kd=1 ,7E-5 [mol/l] bestimmt, was in guter Übereinstimmung mit den Ergebnissen konventioneller Methoden ist.
to K d = 1, 7E-5 [mol / l], which is in good agreement with the results of conventional methods.