JP2003501660A - ターゲット−リガンド相互作用のスクリーニング - Google Patents
ターゲット−リガンド相互作用のスクリーニングInfo
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、リガンドの化学的ライブラリーを使用してターゲット−リガンドの相互作用をスクリーニングするための方法、リガンドの化学的ライブラリー自体、化学的ライブラリーの製造方法並びに作用物質開発及び分子センサの開発のための化学的ライブラリーの使用に関する。該スクリーニング法は工程:(a)固相上に固定された位置アドレス可能なリガンドの化学的ライブラリーの少なくとも1つの蛍光特性を測定する工程、その際、それぞれのリガンドは1つの分子蛍光センサを有する、(b)ターゲットを添加する工程、及び(c)工程(a)と同じ化学的ライブラリーの蛍光特性を測定する工程を含む。固相上に固定された位置アドレス可能なリガンドの化学的ライブラリーは、それぞれのリガンドが分子蛍光センサに結合しており、有利には分子蛍光センサはリガンドと固相の間に、及び/又は固相に対するリガンドの末端に結合している。
Description
【0001】
本発明は、リガンドの化学的ライブラリーを使用してターゲット−リガンド相
互作用をスクリーニングする方法、リガンドの化学的ライブラリー自体、該化学
的ライブラリーの製造方法並びに作用物質開発及び分子センサの開発のための化
学的ライブラリーの使用に関する。
互作用をスクリーニングする方法、リガンドの化学的ライブラリー自体、該化学
的ライブラリーの製造方法並びに作用物質開発及び分子センサの開発のための化
学的ライブラリーの使用に関する。
【0002】
新規の製薬学的作用物質の開発は複雑な方法である。第1工程でその都度の病
気の生理学的かつ臨床的な局面を調査した後に、一般に関連の遺伝子及び生物学
的標的構造物、いわゆるターゲットを治療のために同定する。とりわけ、分子生
物学及びDNA及びRNAの配列決定法における発達はその同定に新たな可能性
をもたらし、従って製薬学的な作用物質の開発を提供する。
気の生理学的かつ臨床的な局面を調査した後に、一般に関連の遺伝子及び生物学
的標的構造物、いわゆるターゲットを治療のために同定する。とりわけ、分子生
物学及びDNA及びRNAの配列決定法における発達はその同定に新たな可能性
をもたらし、従って製薬学的な作用物質の開発を提供する。
【0003】
生物学的ターゲットの製造における発展には、該ターゲットのためのリガンド
、すなわちターゲットと相互作用する分子構造物の合成における最近のコンビナ
トリアルケミストリにおける発展がつきものである。コンビナトリアルケミスト
リとは、多数の化合物を公知の出発材料の反応によって公知の反応においてコン
ビナトリアル原理に従って自動化された反応規則において並行合成することと解
され、これによって構造的に多様な化合物、いわゆる化学的ライブラリーを製造
できる。2つの基礎をなすコンビナトリアル原理が公知である。
、すなわちターゲットと相互作用する分子構造物の合成における最近のコンビナ
トリアルケミストリにおける発展がつきものである。コンビナトリアルケミスト
リとは、多数の化合物を公知の出発材料の反応によって公知の反応においてコン
ビナトリアル原理に従って自動化された反応規則において並行合成することと解
され、これによって構造的に多様な化合物、いわゆる化学的ライブラリーを製造
できる。2つの基礎をなすコンビナトリアル原理が公知である。
【0004】
化学的ライブラリーは、例えばいわゆる“スプリット−ミックス”法によって
製造でき、ここでは微小球、いわゆるビーズを種々の反応容器に分配し、第1の
合成工程、例えば第1の置換基もしくは合成成分の導入の後に、再び合し、かつ
第2の可変の置換基を再び分配する。このプロセスの繰り返しによって、工業的
に容易な方法で何千又は何百万もの種々の分子を作成することが可能であり、そ
の際、それぞれの微小球上に1つだけの規定の分子種が存在する。十分な物質量
の製造のためにも、固相の容易な取り扱いのためにも、担体材料としては一般に
孔質の微小球が使用される。
製造でき、ここでは微小球、いわゆるビーズを種々の反応容器に分配し、第1の
合成工程、例えば第1の置換基もしくは合成成分の導入の後に、再び合し、かつ
第2の可変の置換基を再び分配する。このプロセスの繰り返しによって、工業的
に容易な方法で何千又は何百万もの種々の分子を作成することが可能であり、そ
の際、それぞれの微小球上に1つだけの規定の分子種が存在する。十分な物質量
の製造のためにも、固相の容易な取り扱いのためにも、担体材料としては一般に
孔質の微小球が使用される。
【0005】
別のコンビナトリアル原理は、いわゆるマルチパラレル合成であり、ここでは
反応容器もしくは固定反応表面あたりに規定の種を合成する。かかる化学的ライ
ブラリーは位置アドレス可能な(ortsadressierbar)(“空間的にアドレス可能
な”)ライブラリーとも呼ばれる。スプリット−ミックス技術に対して合成され
る種の数が少ないにもかかわらず、該方法は、固定位置に対する合成生成物のア
イデンティティーが知られ、もしくは常に再検査可能であり、かつより大量を合
成することができるという利点を有する。
反応容器もしくは固定反応表面あたりに規定の種を合成する。かかる化学的ライ
ブラリーは位置アドレス可能な(ortsadressierbar)(“空間的にアドレス可能
な”)ライブラリーとも呼ばれる。スプリット−ミックス技術に対して合成され
る種の数が少ないにもかかわらず、該方法は、固定位置に対する合成生成物のア
イデンティティーが知られ、もしくは常に再検査可能であり、かつより大量を合
成することができるという利点を有する。
【0006】
生物学的なターゲットのためのリガンドの作成で制限されるように、リガンド
の合成は明らかではないが、その評価は明らかであり、化学的ライブラリーの評
価もしくはスクリーニングのために改善された分析法に多くの要求がある(Burb
aum und Sigal, Current Opinion in Chemical Biology, 1997, 1: 72-78)。タ
ーゲット−リガンド相互作用の分析のために今までは、特にいわゆるFACS(
Fluorescence Assisted Cell Sorting)法が“スプリット−ミックス”法による
ライブラリーの場合に、かつ古典的なアッセイ、例えば96マイクロタイタープ
レート中でのイムノアッセイが位置アドレス可能なライブラリーの場合に使用さ
れていた。これらの分析法において、一般に1つのリガンドに結合するターゲッ
トをターゲットに特異的な蛍光マーカーによって検出する。しかしながら、かか
る分析法は、蛍光マーカー添加の前後の洗浄工程並びにターゲット及びリガンド
の間の比較的強い相互作用を必要とする。
の合成は明らかではないが、その評価は明らかであり、化学的ライブラリーの評
価もしくはスクリーニングのために改善された分析法に多くの要求がある(Burb
aum und Sigal, Current Opinion in Chemical Biology, 1997, 1: 72-78)。タ
ーゲット−リガンド相互作用の分析のために今までは、特にいわゆるFACS(
Fluorescence Assisted Cell Sorting)法が“スプリット−ミックス”法による
ライブラリーの場合に、かつ古典的なアッセイ、例えば96マイクロタイタープ
レート中でのイムノアッセイが位置アドレス可能なライブラリーの場合に使用さ
れていた。これらの分析法において、一般に1つのリガンドに結合するターゲッ
トをターゲットに特異的な蛍光マーカーによって検出する。しかしながら、かか
る分析法は、蛍光マーカー添加の前後の洗浄工程並びにターゲット及びリガンド
の間の比較的強い相互作用を必要とする。
【0007】
この背景から、本発明の課題は、リガンドの化学的ライブラリーにおけるター
ゲット−リガンド相互作用をスクリーニングするための、より簡単な、迅速ひい
ては廉価なリガンドライブラリーの分析もしくは評価及び更には弱いターゲット
−リガンド相互作用の評価も可能にする方法を提供することである。
ゲット−リガンド相互作用をスクリーニングするための、より簡単な、迅速ひい
ては廉価なリガンドライブラリーの分析もしくは評価及び更には弱いターゲット
−リガンド相互作用の評価も可能にする方法を提供することである。
【0008】
前記課題は、
(a)固相に固定された位置アドレス可能なリガンドの化学的ライブラリーの少
なくとも1つの蛍光特性を測定し、その際それぞれのリガンドが分子蛍光センサ
を含み、 (b)ターゲットを添加し、 (c)工程(a)と同じ化学的ライブラリーの蛍光特性を測定する 工程を含む本発明によるターゲット−リガンド相互作用のスクリーニング法によ
って解決される。
なくとも1つの蛍光特性を測定し、その際それぞれのリガンドが分子蛍光センサ
を含み、 (b)ターゲットを添加し、 (c)工程(a)と同じ化学的ライブラリーの蛍光特性を測定する 工程を含む本発明によるターゲット−リガンド相互作用のスクリーニング法によ
って解決される。
【0009】
図1は分子蛍光センサがどのようにリガンド中に含まれていてよいかの種々の
可能性を示している。
可能性を示している。
【0010】
図2及び3は例1及び例2の基礎をなす反応の反応式を示している。
【0011】
本発明によれば、“ターゲット”という概念とは、分子標的構造物であると解
され、このために本発明によるスクリーニング法によって標的構造物と相互作用
する分子を見いだすべきである。
され、このために本発明によるスクリーニング法によって標的構造物と相互作用
する分子を見いだすべきである。
【0012】
“ターゲット”という概念は、当業者に、特に新規の作用物質の探索において
よく知られているが、その概念は本発明によって制限されない。作用物質探索に
おいては、ターゲットは一般に病気の原因として同定されている。それに関して
は従来のターゲットは酵素、細胞表面レセプター、核レセプター、イオンチャン
ネル及びシグナル伝達タンパク質又はその一部または核酸もしくはオリゴヌクレ
オチドである。
よく知られているが、その概念は本発明によって制限されない。作用物質探索に
おいては、ターゲットは一般に病気の原因として同定されている。それに関して
は従来のターゲットは酵素、細胞表面レセプター、核レセプター、イオンチャン
ネル及びシグナル伝達タンパク質又はその一部または核酸もしくはオリゴヌクレ
オチドである。
【0013】
本発明によれば、“ターゲット”という概念は、ターゲットの分析のために相
互作用を利用できるようにターゲットと相互作用する分子が見いだされるべき標
的構造物をも含む。かかる分子は、例えば蛍光特性がターゲットとの相互作用に
基づいて変化する分子である。特に分析的に関心が持たれているものは、分析に
おいて医学分野、環境分野及び軍隊分野において重要なターゲット、例えばグル
コース、2,4−ジクロロフェノキシ酢酸及びトリニトロトルエン、またタンパ
ク質及び微生物のような大きな構造物である。
互作用を利用できるようにターゲットと相互作用する分子が見いだされるべき標
的構造物をも含む。かかる分子は、例えば蛍光特性がターゲットとの相互作用に
基づいて変化する分子である。特に分析的に関心が持たれているものは、分析に
おいて医学分野、環境分野及び軍隊分野において重要なターゲット、例えばグル
コース、2,4−ジクロロフェノキシ酢酸及びトリニトロトルエン、またタンパ
ク質及び微生物のような大きな構造物である。
【0014】
“リガンド”とう概念は、本発明によれば、ターゲットと相互作用する目的の
ために合成されている化合物に該当する。従ってこの概念は、必要に応じてター
ゲットと相互作用するが、単に結合能力を有するだけの化合物に制限されるもの
ではない。これらのリガンドは、化学的に制限されず、コンビナトリアルケミス
トリの方法によって、すなわち一般に固相表面上で自動的な反応規則で公知の反
応において公知の出発材料を反応させることによって製造できる。特に本発明に
よればリガンドとしてはポリペプチドが該当し、その際、その合成のためにはし
ばしばFmoc又はtBoc保護されたアミノ酸が使用される。更に本発明によ
るライブラリーは非直鎖状のライブラリーであってもよく、これらは多官能性の
核、例えばトリアジンから誘導され、それらの種々の官能性基は更にリガンドの
合成のために使用される。
ために合成されている化合物に該当する。従ってこの概念は、必要に応じてター
ゲットと相互作用するが、単に結合能力を有するだけの化合物に制限されるもの
ではない。これらのリガンドは、化学的に制限されず、コンビナトリアルケミス
トリの方法によって、すなわち一般に固相表面上で自動的な反応規則で公知の反
応において公知の出発材料を反応させることによって製造できる。特に本発明に
よればリガンドとしてはポリペプチドが該当し、その際、その合成のためにはし
ばしばFmoc又はtBoc保護されたアミノ酸が使用される。更に本発明によ
るライブラリーは非直鎖状のライブラリーであってもよく、これらは多官能性の
核、例えばトリアジンから誘導され、それらの種々の官能性基は更にリガンドの
合成のために使用される。
【0015】
リガンドの化学的ライブラリーはパラレル合成によって製造されたリガンドの
集合であり、その際、その都度のリガンドの製造工程は少なくとも1種の出発材
料において異なる。本発明による位置アドレス可能な化学的ライブラリーはマル
チパラレル法によって製造され、その際、それぞれのリガンドは位置によって定
義可能な空間、すなわち例えば固相表面の定義された領域に存在する。本発明に
よる化学的ライブラリーは、リガンドの合成が行われる表面に相当する固相表面
に結合する。位置アドレス可能なライブラリーの製造のために、特にグラフトポ
リエチレン−Pegs(Geysen et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1984, 8
1:3998-4002)、セルロース膜(Krchnak et al, Anal. Biochem., 1990, 189:80
-83)又は官能化されたスライドガラスが使用される(Fodor et al, Science, 1
991, 251:767-773)。
集合であり、その際、その都度のリガンドの製造工程は少なくとも1種の出発材
料において異なる。本発明による位置アドレス可能な化学的ライブラリーはマル
チパラレル法によって製造され、その際、それぞれのリガンドは位置によって定
義可能な空間、すなわち例えば固相表面の定義された領域に存在する。本発明に
よる化学的ライブラリーは、リガンドの合成が行われる表面に相当する固相表面
に結合する。位置アドレス可能なライブラリーの製造のために、特にグラフトポ
リエチレン−Pegs(Geysen et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1984, 8
1:3998-4002)、セルロース膜(Krchnak et al, Anal. Biochem., 1990, 189:80
-83)又は官能化されたスライドガラスが使用される(Fodor et al, Science, 1
991, 251:767-773)。
【0016】
本発明によれば、96、384又は1536個の窪みを有するマイクロタイタ
ープレート中に製造されている位置アドレス可能なライブラリーは、特に該マイ
クロタイタープレートを以下の蛍光測定法で使用でき、従ってライブラリー及び
その評価を1つの容器で実施可能な場合に有利である。
ープレート中に製造されている位置アドレス可能なライブラリーは、特に該マイ
クロタイタープレートを以下の蛍光測定法で使用でき、従ってライブラリー及び
その評価を1つの容器で実施可能な場合に有利である。
【0017】
有利には、マイクロタイタープレートは、有利にはガラスからなる光学的に透
明なベースプレートを有する。該ベースプレートは有利には、分子の共有結合的
な固定のために適当な官能基を有する被覆、例えばシランフィルム、ラングミュ
ア−ブロジェットフィルム又はヒドロゲルフィルム、例えばデキストランフィル
ムのようなハイドロゲルフィルムを有する。このフィルム上の官能基は制限が無
く、例えばヒドロキシ基、アミノ基、アルデヒド基及びカルボキシ基を包含する
。適当な保護基は、当業者に公知である。有利にはベースプレートはラングミュ
ア−ブロジェットフィルム、特に2次元又は3次元に架橋したラングミュア−ブ
ロジェットフィルム、特に有利にはセルロースベースのラングミュア−ブロジェ
ットフィルムで被覆されている。セルロースベースのかかるラングミュア−ブロ
ジェットフィルムは、これらが非常に低い非特異的吸着を有するという利点を有
し、これによって該表面上でのターゲット−リガンド相互作用の検出の感度を高
めることができる。
明なベースプレートを有する。該ベースプレートは有利には、分子の共有結合的
な固定のために適当な官能基を有する被覆、例えばシランフィルム、ラングミュ
ア−ブロジェットフィルム又はヒドロゲルフィルム、例えばデキストランフィル
ムのようなハイドロゲルフィルムを有する。このフィルム上の官能基は制限が無
く、例えばヒドロキシ基、アミノ基、アルデヒド基及びカルボキシ基を包含する
。適当な保護基は、当業者に公知である。有利にはベースプレートはラングミュ
ア−ブロジェットフィルム、特に2次元又は3次元に架橋したラングミュア−ブ
ロジェットフィルム、特に有利にはセルロースベースのラングミュア−ブロジェ
ットフィルムで被覆されている。セルロースベースのかかるラングミュア−ブロ
ジェットフィルムは、これらが非常に低い非特異的吸着を有するという利点を有
し、これによって該表面上でのターゲット−リガンド相互作用の検出の感度を高
めることができる。
【0018】
本発明による方法で使用される分子蛍光センサは、ターゲットのリガンドへの
結合の際に1つ以上の蛍光特性、例えば蛍光強度又は蛍光寿命が変化する蛍光体
であり、それによってターゲットのリガンドへの結合を検出できる。
結合の際に1つ以上の蛍光特性、例えば蛍光強度又は蛍光寿命が変化する蛍光体
であり、それによってターゲットのリガンドへの結合を検出できる。
【0019】
本発明により使用される分子蛍光センサは特に:
(1)励起された分子内電荷移動状態を有する蛍光体、
(2)蛍光強度がその移動度に依存する蛍光体、
(3)蛍光がターゲットによって消失される蛍光体、
(4)蛍光体及び光誘導性電子移動のためのドナーからなるペア;又は
(5)ドナー蛍光体−アクセプター蛍光体−電子エネルギー移動ペア
である。
【0020】
励起された分子内の電荷移動状態を有する蛍光体、いわゆるICT蛍光体は、
溶剤環境の極性に依存する蛍光特性を有する。こうして、リガンド−ICT−蛍
光体の複合体とターゲットとの相互作用において、放出極大又は蛍光寿命の変動
を観察することができる。例えば、このために5−(ジメチルアミノ)ナフタリ
ン−1−スルホニル(ダンシル)クロリドが挙げられ、これはヒトの血清アルブ
ミン−Fab−断片に対する抗体に結合して、ヒトの血清アルブミンの検出のた
めに使用される(Bright et al, Anal. Chem., 1990, 62:1065-1069)。Fab
−断片へのヒトの血清アルブミンの結合において、蛍光体への水の配位の変化に
基づいて蛍光の激しい増大が観察される。
溶剤環境の極性に依存する蛍光特性を有する。こうして、リガンド−ICT−蛍
光体の複合体とターゲットとの相互作用において、放出極大又は蛍光寿命の変動
を観察することができる。例えば、このために5−(ジメチルアミノ)ナフタリ
ン−1−スルホニル(ダンシル)クロリドが挙げられ、これはヒトの血清アルブ
ミン−Fab−断片に対する抗体に結合して、ヒトの血清アルブミンの検出のた
めに使用される(Bright et al, Anal. Chem., 1990, 62:1065-1069)。Fab
−断片へのヒトの血清アルブミンの結合において、蛍光体への水の配位の変化に
基づいて蛍光の激しい増大が観察される。
【0021】
更に、蛍光体は本発明により使用される分子蛍光センサとしても使用でき、こ
の蛍光強度及び/又は蛍光寿命はその蛍光体の移動度に依存する。このために、
例えばビスシアニン色素が挙げられ、これらは、例えば糖の錯形成の際にそれら
の移動度を失い、それによってより高い蛍光強度を示す(Takeuchi et al, Tetr
ahedron 52, 1996, 1195-1204)。
の蛍光強度及び/又は蛍光寿命はその蛍光体の移動度に依存する。このために、
例えばビスシアニン色素が挙げられ、これらは、例えば糖の錯形成の際にそれら
の移動度を失い、それによってより高い蛍光強度を示す(Takeuchi et al, Tetr
ahedron 52, 1996, 1195-1204)。
【0022】
分子蛍光センサとして、更に蛍光体と光誘導性電子移動のためのドナー(PE
Tドナー)とのペアを使用してよい。蛍光体−PET−ドナー−ペアにおいて2
種の効果を検出できる:一方で、かかる分子蛍光センサの蛍光特性、例えば蛍光
強度及び/又は蛍光寿命は一般にPETドナーと蛍光体との間が離れることに依
存し、その際、一般に蛍光強度は距離が離れると強くなる。他方で、蛍光強度又
は蛍光寿命の変化はターゲットの結合の際のリガンドの微細環境の変化によって
引き起こされる。
Tドナー)とのペアを使用してよい。蛍光体−PET−ドナー−ペアにおいて2
種の効果を検出できる:一方で、かかる分子蛍光センサの蛍光特性、例えば蛍光
強度及び/又は蛍光寿命は一般にPETドナーと蛍光体との間が離れることに依
存し、その際、一般に蛍光強度は距離が離れると強くなる。他方で、蛍光強度又
は蛍光寿命の変化はターゲットの結合の際のリガンドの微細環境の変化によって
引き起こされる。
【0023】
更に本発明による方法での分子蛍光センサはドナー−蛍光体及びドナー−蛍光
体のペアを使用してよく、その間で電子エネルギー移動が行われてよい。ドナー
及びアクセプターが近づくと、アクセプター/ドナー−放出比が増大する。例え
ばかかるドナー/アクセプターペアに関してはリサミン(Lissamin)/フルオレ
セインが挙げられる(Godwin and Burg, J. Am. Chem. Soc. 1996, 118:6514-65
15)。
体のペアを使用してよく、その間で電子エネルギー移動が行われてよい。ドナー
及びアクセプターが近づくと、アクセプター/ドナー−放出比が増大する。例え
ばかかるドナー/アクセプターペアに関してはリサミン(Lissamin)/フルオレ
セインが挙げられる(Godwin and Burg, J. Am. Chem. Soc. 1996, 118:6514-65
15)。
【0024】
本発明によれば、蛍光強度及び/又は蛍光寿命が低減されるターゲットによっ
て蛍光が消失する分子蛍光センサの使用が特に有利である。適当な蛍光センサは
、簡単な予備調査によって、蛍光体をターゲットと接触させ、かつ蛍光強度又は
蛍光寿命を観察して見いだせる。パラメータが大きく変化するほど、一般に蛍光
体は本発明により使用されるべき分子蛍光センサとして適当である。
て蛍光が消失する分子蛍光センサの使用が特に有利である。適当な蛍光センサは
、簡単な予備調査によって、蛍光体をターゲットと接触させ、かつ蛍光強度又は
蛍光寿命を観察して見いだせる。パラメータが大きく変化するほど、一般に蛍光
体は本発明により使用されるべき分子蛍光センサとして適当である。
【0025】
本発明により使用される分子蛍光センサは、有利には600nm以上の領域の
放出波長を有する。それというのも蛍光体は通常ではダイオードレーザによって
励起できるからである。
放出波長を有する。それというのも蛍光体は通常ではダイオードレーザによって
励起できるからである。
【0026】
分子蛍光センサをリガンド中に構築することは図1に詳細に示されている。図
1aないし1eは唯一の蛍光体がリガンド中に構築されている例を示している。
図1fないし1iは蛍光体及び光誘導性電子移動のためのドナー又はドナー蛍光
体−アクセプター蛍光体−電子エネルギー移動ペアが構築されている例を示して
いる。図1a、1b、1f及び1gにおいては、多官能価の核から出発してリガ
ンドが構築され、図1c、1d、1e、1h及び1iにおいてはリガンドは分枝
している。蛍光体をリガンドに第1工程で(1a、1c)又は最終工程で(1b
、1e)リガンド合成の際に、又は中間工程で(1d)で構築してよい。蛍光体
及び光誘導性電子移動のためのドナー又はドナー蛍光体−アクセプター蛍光体−
電子エネルギー移動ペアをその都度組み合わせて、第1工程、最終工程又は中間
工程において構築してよい(1fないし1i)。
1aないし1eは唯一の蛍光体がリガンド中に構築されている例を示している。
図1fないし1iは蛍光体及び光誘導性電子移動のためのドナー又はドナー蛍光
体−アクセプター蛍光体−電子エネルギー移動ペアが構築されている例を示して
いる。図1a、1b、1f及び1gにおいては、多官能価の核から出発してリガ
ンドが構築され、図1c、1d、1e、1h及び1iにおいてはリガンドは分枝
している。蛍光体をリガンドに第1工程で(1a、1c)又は最終工程で(1b
、1e)リガンド合成の際に、又は中間工程で(1d)で構築してよい。蛍光体
及び光誘導性電子移動のためのドナー又はドナー蛍光体−アクセプター蛍光体−
電子エネルギー移動ペアをその都度組み合わせて、第1工程、最終工程又は中間
工程において構築してよい(1fないし1i)。
【0027】
測定されるべき蛍光特性は、分子蛍光センサの選定に依存している。本発明に
よれば、共焦点蛍光顕微鏡での測定が有利である。共焦点蛍光顕微鏡は使用され
る検出器に依存して、蛍光強度の測定、蛍光寿命及び、特に場合によりリガンド
の数を、特にその都度の蛍光特性に非常に大きな変化があった場合には非常に高
感度に検出することができる。共焦点蛍光顕微鏡は、特にリガンドが平坦な透明
の固相、例えばスライドガラス上に結合している場合には適当である。蛍光強度
の測定においては、蛍光強度を種々の放出波長及び不変の励起波長の場合には比
較できる。その都度の蛍光特性の変化は場合により少ないので、有利にはできる
だけ感度の高い検出器が使用される。有利にはホトダイオード、特に単光子数−
アバランシェ−ホトダイオードが使用される。選択的にホトマルチプライヤー又
は増幅CCDカメラを使用してもよい。蛍光寿命の測定のために有利には、時間
相関単光子係数(TCSPC)法で行う検出器が使用される。
よれば、共焦点蛍光顕微鏡での測定が有利である。共焦点蛍光顕微鏡は使用され
る検出器に依存して、蛍光強度の測定、蛍光寿命及び、特に場合によりリガンド
の数を、特にその都度の蛍光特性に非常に大きな変化があった場合には非常に高
感度に検出することができる。共焦点蛍光顕微鏡は、特にリガンドが平坦な透明
の固相、例えばスライドガラス上に結合している場合には適当である。蛍光強度
の測定においては、蛍光強度を種々の放出波長及び不変の励起波長の場合には比
較できる。その都度の蛍光特性の変化は場合により少ないので、有利にはできる
だけ感度の高い検出器が使用される。有利にはホトダイオード、特に単光子数−
アバランシェ−ホトダイオードが使用される。選択的にホトマルチプライヤー又
は増幅CCDカメラを使用してもよい。蛍光寿命の測定のために有利には、時間
相関単光子係数(TCSPC)法で行う検出器が使用される。
【0028】
本発明によるターゲット−リガンド相互作用のスクリーニング法における固相
に固定された位置アドレス可能な化学的ライブラリーの使用は従って特に有利で
ある。それというのもこれらは、リガンドとターゲット間の可能な相互作用を固
相の表面上の薄膜でのみ行えることによって高感度の分析法の使用を可能にして
いる。更に、リガンドを合成の直後に、表面の分離、二次抗体の添加又は更なる
洗浄工程を必要とせずにスクリーニング可能である。
に固定された位置アドレス可能な化学的ライブラリーの使用は従って特に有利で
ある。それというのもこれらは、リガンドとターゲット間の可能な相互作用を固
相の表面上の薄膜でのみ行えることによって高感度の分析法の使用を可能にして
いる。更に、リガンドを合成の直後に、表面の分離、二次抗体の添加又は更なる
洗浄工程を必要とせずにスクリーニング可能である。
【0029】
本発明は、更に固相上に固定された、位置アドレス可能なリガンドの化学的ラ
イブラリー自体において、それぞれのリガンドが前記に定義したような分子蛍光
センサを有することを特徴とするライブラリーに関する。有利には分子蛍光セン
サは、リガンドと固相の間、及び/又は固相に対するリガンドの端部に、及び/
又はリガンドの中央に存在する。更にリガンドの中央における蛍光センサの構築
は、蛍光体が励起された分子内電荷状態を有するか、又はその蛍光が移動度に依
存する場合に有利である。固相がマイクロタイタープレートの底によって製造さ
れる化学的ライブラリーが有利である。
イブラリー自体において、それぞれのリガンドが前記に定義したような分子蛍光
センサを有することを特徴とするライブラリーに関する。有利には分子蛍光セン
サは、リガンドと固相の間、及び/又は固相に対するリガンドの端部に、及び/
又はリガンドの中央に存在する。更にリガンドの中央における蛍光センサの構築
は、蛍光体が励起された分子内電荷状態を有するか、又はその蛍光が移動度に依
存する場合に有利である。固相がマイクロタイタープレートの底によって製造さ
れる化学的ライブラリーが有利である。
【0030】
本発明による方法で使用される分子蛍光センサは、それぞれの反応工程におい
て化学的ライブラリーの構築の際に付加してよい。本発明によれば、合成成分の
第1のカップリングの前及び/又は最後の合成成分のカップリングの後に蛍光セ
ンサを構築することが有利である。第1の場合には、分子蛍光センサは二官能性
でなければならず、第2の場合には一官能性で十分である。ドナー−アクセプタ
ーペアもしくは蛍光体−ドナーペアの使用の際には、該ペアはその距離が最大で
あるようにリガンドに結合することが有利である。固相がマイクロタイタープレ
ートの底によって作成された本発明により有利な化学的ライブラリーの製造にお
いては、まずマイクロタイタープレートの窪みをリガンドの合成のために必要な
出発材料の共有結合的なカップリングのために誘導体化する。次いで、マイクロ
タイタープレート中に化学的ライブラリーの構築を実施し、その際、1つの反応
工程で1つの前記のような蛍光センサを、構築されるべきリガンド上にカップリ
ングさせる。
て化学的ライブラリーの構築の際に付加してよい。本発明によれば、合成成分の
第1のカップリングの前及び/又は最後の合成成分のカップリングの後に蛍光セ
ンサを構築することが有利である。第1の場合には、分子蛍光センサは二官能性
でなければならず、第2の場合には一官能性で十分である。ドナー−アクセプタ
ーペアもしくは蛍光体−ドナーペアの使用の際には、該ペアはその距離が最大で
あるようにリガンドに結合することが有利である。固相がマイクロタイタープレ
ートの底によって作成された本発明により有利な化学的ライブラリーの製造にお
いては、まずマイクロタイタープレートの窪みをリガンドの合成のために必要な
出発材料の共有結合的なカップリングのために誘導体化する。次いで、マイクロ
タイタープレート中に化学的ライブラリーの構築を実施し、その際、1つの反応
工程で1つの前記のような蛍光センサを、構築されるべきリガンド上にカップリ
ングさせる。
【0031】
更に、本発明はかかる化学的ライブラリーの使用を作用物質の開発のためにも
、分子センサの開発のためにも提供する。一方で作用物質の開発のためには、タ
ーゲットと相互作用するリガンドの構造が、分子蛍光センサの顧慮なしに重要で
あるが、分子センサの開発のためにはリガンド及び分子蛍光センサからなる複合
体が重要である。すなわち、この複合体をターゲットの分析のための方法に直接
使用することができる。
、分子センサの開発のためにも提供する。一方で作用物質の開発のためには、タ
ーゲットと相互作用するリガンドの構造が、分子蛍光センサの顧慮なしに重要で
あるが、分子センサの開発のためにはリガンド及び分子蛍光センサからなる複合
体が重要である。すなわち、この複合体をターゲットの分析のための方法に直接
使用することができる。
【0032】
例1(図2参照)
ガラス表面を3−アミノプロピルトリエトキシシランで被覆する。選択的に、
ガラス基板をラングミュア−ブロジェット技術を使用して誘導体化されたセルロ
ースの単分子層で被覆する。ガラス表面を次いで96個の窪みを有する不活性の
プラスチック(ポリプロピレン)マスクと物理的に結合させる(窪みの直径:7
.0mm)。それぞれの窪みにDMFに溶解された蛍光体誘導体のFmoc−l
ys−JA53の溶液及びカップリング剤HOBt/PyBOP及びジイソプロ
ピルエチルアミンを添加する。表面に色素を結合させ、窪みを念入りにDMFに
よって洗浄して、非特異的に吸着する単に物理的に結合している色素を除去する
。表面上の未反応のアミン基を次いで無水酢酸との反応によってブロッキングす
る。引き続き、蛍光体のFmoc基をDMF中のピペリジン溶液によって分離す
る。コンビナトリアルケミストリの標準的技術によって、次いでFmoc保護さ
れたアミノ酸を使用してペプチドライブラリーを作成する。第1工程において、
Fmocアミノ酸及びカップリング試薬、例えばPYBOPをジイソプロピルエ
チルアミンと一緒にそれぞれの窪み中でDMFにおいて複数時間インキュベート
し、その際、それぞれの窪み中では別のアミノ酸を使用する。次いでこれらの窪
みを念入りにDMFで洗浄し、そこにDMF中のピペリジン溶液を添加し、Fm
oc基を分離した。窪みをもう一度念入りにDMFで洗浄し、かつこのサイクル
を所望の長さのペプチドが合成されるまでFmocアミノ酸で繰り返し、その際
、再びそれぞれの窪み中で種々のアミノ酸を使用する。最終工程においては、最
後のアミノ酸の保護基をピペリジンで除去し、窪みを念入りにDMFで洗浄し、
かつDMF溶液中のPET−電子ドナーの4−ジメチルアミノフェニル−酢酸を
PYBOPの使用下にジイソプロピルエチルアミンとカップリングさせる。最後
に、窪みをもう一度DMFで洗浄し、DMF中のトリフルオロ酢酸の溶液を添加
して、側鎖の保護基を除去する。次いで窪みをDMF、メタノール、水及び引き
続きスクリーニング法のためのバッファーで洗浄する。
ガラス基板をラングミュア−ブロジェット技術を使用して誘導体化されたセルロ
ースの単分子層で被覆する。ガラス表面を次いで96個の窪みを有する不活性の
プラスチック(ポリプロピレン)マスクと物理的に結合させる(窪みの直径:7
.0mm)。それぞれの窪みにDMFに溶解された蛍光体誘導体のFmoc−l
ys−JA53の溶液及びカップリング剤HOBt/PyBOP及びジイソプロ
ピルエチルアミンを添加する。表面に色素を結合させ、窪みを念入りにDMFに
よって洗浄して、非特異的に吸着する単に物理的に結合している色素を除去する
。表面上の未反応のアミン基を次いで無水酢酸との反応によってブロッキングす
る。引き続き、蛍光体のFmoc基をDMF中のピペリジン溶液によって分離す
る。コンビナトリアルケミストリの標準的技術によって、次いでFmoc保護さ
れたアミノ酸を使用してペプチドライブラリーを作成する。第1工程において、
Fmocアミノ酸及びカップリング試薬、例えばPYBOPをジイソプロピルエ
チルアミンと一緒にそれぞれの窪み中でDMFにおいて複数時間インキュベート
し、その際、それぞれの窪み中では別のアミノ酸を使用する。次いでこれらの窪
みを念入りにDMFで洗浄し、そこにDMF中のピペリジン溶液を添加し、Fm
oc基を分離した。窪みをもう一度念入りにDMFで洗浄し、かつこのサイクル
を所望の長さのペプチドが合成されるまでFmocアミノ酸で繰り返し、その際
、再びそれぞれの窪み中で種々のアミノ酸を使用する。最終工程においては、最
後のアミノ酸の保護基をピペリジンで除去し、窪みを念入りにDMFで洗浄し、
かつDMF溶液中のPET−電子ドナーの4−ジメチルアミノフェニル−酢酸を
PYBOPの使用下にジイソプロピルエチルアミンとカップリングさせる。最後
に、窪みをもう一度DMFで洗浄し、DMF中のトリフルオロ酢酸の溶液を添加
して、側鎖の保護基を除去する。次いで窪みをDMF、メタノール、水及び引き
続きスクリーニング法のためのバッファーで洗浄する。
【0033】
マイクロタイタープレートのそれぞれの窪み中のリガンドの蛍光強度を、1μ
m2の表面をフォーカスする635nmダイオードレーザを有する共焦点顕微鏡
並びに単光子アバランシェ検出器を使用して測定する。ターゲットを次いで添加
し、測定を繰り返す。窪みにおける蛍光強度の大きな変化の際に、リガンドはタ
ーゲットに結合する。
m2の表面をフォーカスする635nmダイオードレーザを有する共焦点顕微鏡
並びに単光子アバランシェ検出器を使用して測定する。ターゲットを次いで添加
し、測定を繰り返す。窪みにおける蛍光強度の大きな変化の際に、リガンドはタ
ーゲットに結合する。
【0034】
例2(図3参照):
アミノ官能化されたセルロースからなるラングミュア−ブロジェットフィルム
で被覆されたガラスベース及びその上に付着しているポリプロピレンマスクを有
する複合マイクロタイタープレートを実施例1のように製造する。それぞれの窪
みに、次いでDMF中のFmocアミノ酸(それぞれの窪みに種々のアミノ酸)
及びカップリング剤HOBt、PyBOP及びDIPEAを添加する(反応式3
での工程1)。カップリングの後に窪みを念入りにDMF及びメタノールで洗浄
する。表面上の未反応のアミノ基を次いで無水酢酸との反応によって脱ブロッキ
ングする(工程2)。引き続き、蛍光体のFmoc基をDMF中のピペリジンの
溶液によって分離する(工程3)。工程1及び工程3を、m個のアミノ酸残基の
長さのペプチドがそれぞれの窪みに存在するまで繰り返す。それぞれの窪みに次
いでDIPEA/DMF/ジオキサン/水中の蛍光体誘導体のCy5(フタール
)(COOSu)の溶液(反応式3の工程4)を添加する。蛍光体をペプチド鎖
中に構築し、引き続き窪みを念入りにDMF、メタノール及び水で洗浄して、非
特異的な物理的に吸着した色素を除去する。フタルイミド基を次いで蛍光体から
メタノール性のヒドラジン溶液を使用することによって分離する(工程5)。そ
こに、工程1及び3をn個のアミノ酸残基の所望の全長のペプチドが得られるま
で更に(n−m)サイクルの間繰り返し、その際、それぞれアミノ酸残基m及び
アミノ酸残基m+1の間にCy5を構築する。最後に窪みをもう一度念入りにD
MFによって洗浄し、DMF中のトリフルオロ酢酸の溶液を添加して、側鎖の保
護基を除去する(工程6)。次いで窪みを念入りにDMF、メタノール及び水で
、次いでスクリーニング法のためのバッファーで洗浄する。
で被覆されたガラスベース及びその上に付着しているポリプロピレンマスクを有
する複合マイクロタイタープレートを実施例1のように製造する。それぞれの窪
みに、次いでDMF中のFmocアミノ酸(それぞれの窪みに種々のアミノ酸)
及びカップリング剤HOBt、PyBOP及びDIPEAを添加する(反応式3
での工程1)。カップリングの後に窪みを念入りにDMF及びメタノールで洗浄
する。表面上の未反応のアミノ基を次いで無水酢酸との反応によって脱ブロッキ
ングする(工程2)。引き続き、蛍光体のFmoc基をDMF中のピペリジンの
溶液によって分離する(工程3)。工程1及び工程3を、m個のアミノ酸残基の
長さのペプチドがそれぞれの窪みに存在するまで繰り返す。それぞれの窪みに次
いでDIPEA/DMF/ジオキサン/水中の蛍光体誘導体のCy5(フタール
)(COOSu)の溶液(反応式3の工程4)を添加する。蛍光体をペプチド鎖
中に構築し、引き続き窪みを念入りにDMF、メタノール及び水で洗浄して、非
特異的な物理的に吸着した色素を除去する。フタルイミド基を次いで蛍光体から
メタノール性のヒドラジン溶液を使用することによって分離する(工程5)。そ
こに、工程1及び3をn個のアミノ酸残基の所望の全長のペプチドが得られるま
で更に(n−m)サイクルの間繰り返し、その際、それぞれアミノ酸残基m及び
アミノ酸残基m+1の間にCy5を構築する。最後に窪みをもう一度念入りにD
MFによって洗浄し、DMF中のトリフルオロ酢酸の溶液を添加して、側鎖の保
護基を除去する(工程6)。次いで窪みを念入りにDMF、メタノール及び水で
、次いでスクリーニング法のためのバッファーで洗浄する。
【0035】
マイクロタイタープレートのそれぞれの窪み中のリガンドの蛍光強度を、1μ
m2の表面をフォーカスする635nmダイオードレーザを有する共焦点顕微鏡
並びに単光子アバランシェ検出器を使用して測定する。ターゲットを次いで添加
し、測定を繰り返す。窪みにおける蛍光強度の大きな変化の際に、リガンドはタ
ーゲットに結合する。
m2の表面をフォーカスする635nmダイオードレーザを有する共焦点顕微鏡
並びに単光子アバランシェ検出器を使用して測定する。ターゲットを次いで添加
し、測定を繰り返す。窪みにおける蛍光強度の大きな変化の際に、リガンドはタ
ーゲットに結合する。
【図1】
図1は分子蛍光センサがどのようにリガンド中に含まれていてよいかの種々の
可能性を示している。
可能性を示している。
【図2】
図2は例1の基礎をなす反応の反応式を示している。
【図3】
図3は例2の基礎をなす反応の反応式を示している。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 シュテファン ゼーガー
ドイツ連邦共和国 バート アップバッハ
アン デア ドナウ ヨハン−ヴォルフ
ガング−フォン−ゲーテ−シュトラーセ
2
Fターム(参考) 2G043 AA03 AA04 BA16 CA03 DA02
EA01 FA02 FA03 GA07 GB21
KA02 KA09
Claims (13)
- 【請求項1】 以下の (a)固相上に固定された位置アドレス可能なリガンドの化学的ライブラリーの
少なくとも1つの蛍光特性を測定する工程、その際、それぞれのリガンドは1つ
の分子蛍光センサを有する、 (b)ターゲットを添加する工程、及び (c)工程(a)と同じ化学的ライブラリーの蛍光特性を測定する工程 を含むターゲット−リガンド相互作用のスクリーニングのための方法。 - 【請求項2】 分子蛍光センサを、 (1)励起された分子内電荷移動状態を有する蛍光体、 (2)蛍光強度がその移動度に依存する蛍光体、 (3)蛍光がターゲットによって完全に又は大部分が消失される蛍光体、 (4)蛍光体及び光誘導性電子移動のためのドナーからなるペア;又は (5)ドナー蛍光体−アクセプター蛍光体−電子エネルギー移動ペア から選択する、請求項1記載の方法。
- 【請求項3】 分子蛍光センサが蛍光体であり、その蛍光はターゲットによ
って完全に又は大部分が消失される、請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 蛍光特性の測定が蛍光強度又は蛍光寿命の測定である、請求
項1から3までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項5】 蛍光特性の測定を、共焦点蛍光顕微鏡によって実施する、請
求項4記載の方法。 - 【請求項6】 測定を、位置アドレス可能な化学的ライブラリーが製造され
ている容器中で実施する、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項7】 蛍光特性の測定をマイクロタイタープレート中で実施する、
請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項8】 それぞれのリガンドが分子蛍光センサを有する、固相上に固
定された位置アドレス可能なリガンドのライブラリー。 - 【請求項9】 分子蛍光センサをリガンド及び固相の間に、及び/又は固相
に対するリガンドの末端に及び/又はリガンドの中央に構築する、請求項8記載
のリガンドの化学的ライブラリー。 - 【請求項10】 固相がマイクロタイタープレートの底である、請求項8又
は9記載の化学的ライブラリー。 - 【請求項11】 以下の (a)マイクロタイタープレートの窪みの底表面を共有結合的な固定化のために
誘導体化する工程、 (b)マイクロタイタープレート中にリガンドの化学的ライブラリーを構築する
工程、その際、1反応段階において、構築されるべきリガンドに1つの分子蛍光
センサをカップリングさせる を含む、請求項10記載の化学的ライブラリーの製造方法。 - 【請求項12】 作用物質開発のための、請求項8から10までのいずれか
1項記載の化学的ライブラリーの使用。 - 【請求項13】 分子センサの開発のための、請求項8から10までのいず
れか1項記載の化学的ライブラリーの使用。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19925402.8 | 1999-06-02 | ||
DE19925402A DE19925402C2 (de) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | Screening von Target-Ligand-Wechselwirkungen |
PCT/EP2000/004948 WO2000075657A2 (de) | 1999-06-02 | 2000-05-30 | Screening von target-ligand-wechselwirkungen |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003501660A true JP2003501660A (ja) | 2003-01-14 |
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JP2001501881A Pending JP2003501660A (ja) | 1999-06-02 | 2000-05-30 | ターゲット−リガンド相互作用のスクリーニング |
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---|---|
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007509317A (ja) * | 2003-10-18 | 2007-04-12 | バイエル・ヘルスケア・アクチェンゲゼルシャフト | 生物学的試験システムにおける、蛍光寿命の測定による分子修飾の直接的観察 |
JP2009175139A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-08-06 | New Industry Research Organization | 新規アフィニティーラベル化方法及びラベル化方法を用いたスクリーニング方法 |
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---|---|---|---|---|
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DE10109777A1 (de) * | 2001-03-01 | 2002-09-19 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zum Erfassen von makromolekularen Biopolymeren mittels mindestens einer Einheit zum Immobilisieren von makromolekularen Biopolymeren |
DE10109779A1 (de) * | 2001-03-01 | 2002-09-19 | Infineon Technologies Ag | Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen von makromolekularen Biopolymeren mittels mindestens einer Einheit zum Immobilisieren von makromolekularen Biopolymeren |
DE10314579A1 (de) * | 2003-03-31 | 2004-10-14 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Sequenzanalyse von Nukleinsäuren |
DE102004050032A1 (de) * | 2004-10-13 | 2006-04-27 | Micronas Gmbh | Verfahren zum Nachweisen und/oder zum Bestimmen der Konzentration mindestens eines Liganden |
CN100483112C (zh) * | 2006-05-19 | 2009-04-29 | 湖南大学 | 一种检测有机溶剂中水含量的荧光化学传感器及其应用 |
KR101847264B1 (ko) * | 2016-03-29 | 2018-04-10 | 국립암센터 | 항원 반응형 항체-형광염료 결합체 및 이를 이용한 표적 세포의 형광영상 검출방법 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB9215641D0 (en) * | 1992-07-23 | 1992-09-09 | Sharma Ashutosh | Nadh detection |
WO1997042216A1 (en) * | 1996-04-24 | 1997-11-13 | Peptide Therapeutics Limited | Auto-deconvoluting combinatorial libraries |
US5786219A (en) * | 1996-10-28 | 1998-07-28 | Molecular Probes, Inc. | Microspheres with fluorescent spherical zones |
US5837475A (en) * | 1997-01-30 | 1998-11-17 | Hewlett-Packard Co. | Apparatus and method for scanning a chemical array |
CA2291853C (en) * | 1997-05-23 | 2013-01-15 | Bioarray Solutions Llc | Color-encoding and in-situ interrogation of matrix-coupled chemical compounds |
WO1999011655A1 (en) * | 1997-09-04 | 1999-03-11 | Gryphon Sciences | Modular protein libraries and methods of preparation |
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- 1999-06-02 DE DE19925402A patent/DE19925402C2/de not_active Expired - Fee Related
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2000
- 2000-05-30 WO PCT/EP2000/004948 patent/WO2000075657A2/de not_active Application Discontinuation
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- 2000-05-30 EP EP00931274A patent/EP1194780A2/de not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-11-30 US US09/996,571 patent/US20020106692A1/en not_active Abandoned
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007509317A (ja) * | 2003-10-18 | 2007-04-12 | バイエル・ヘルスケア・アクチェンゲゼルシャフト | 生物学的試験システムにおける、蛍光寿命の測定による分子修飾の直接的観察 |
JP2009175139A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-08-06 | New Industry Research Organization | 新規アフィニティーラベル化方法及びラベル化方法を用いたスクリーニング方法 |
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---|---|
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