JP2006078210A - Screening method of substance to be examined - Google Patents

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Toshihide Ezoe
利秀 江副
Hirohiko Tsuzuki
博彦 都築
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a screening method which enables the simple screening of the substance to be examined, which interacts with a ligand and high in both of a bonding speed and a dissociation speed, from a large number of substances to be examined. <P>SOLUTION: In the screening method for sorting a specific substance to be examined from the substances to be examined of one group based on the interaction of the ligand with the substance to be examined, the ligand is set to a solid phase, and a unit for setting the ligand to a solid phase state and a unit for measuring the interaction of the ligand set to the solid phase state and the substance to be examined are separated. An arbitrary dissociation speed constant (kd) of 1×10<SP>-2</SP>(S<SP>-1</SP>) or more and an arbitrary bonding speed constant (ka) of 1×10<SP>5</SP>(M<SP>-1</SP>S<SP>-1</SP>) are set as a sorting standard value to sort the substance to be examined wherein both of the measured dissociation speed constant and the bonding speed constant are reference values or above. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、リガンドと相互作用する被験物質のスクリーニング方法に関する。   The present invention relates to a screening method for a test substance that interacts with a ligand.

医薬品は生体内において蛋白質と相互作用し機能することが多い。例えば、阻害剤は酵素に結合し酵素反応を阻害することで生体内の生化学反応を変化させ、薬理作用を発現する。このため、医薬品探索において蛋白質と医薬品候補化合物の結合の強さを知ることが重要となる。   Drugs often interact and function with proteins in vivo. For example, an inhibitor binds to an enzyme and inhibits the enzyme reaction, thereby changing a biochemical reaction in the living body and expressing a pharmacological action. For this reason, it is important to know the strength of binding between a protein and a drug candidate compound in drug search.

近年、蛋白と化学物質の相互作用を手法として表面プラズモン共鳴法が注目されている。この手法では金などの金属表面に蛋白を固相化し、化学物質をここに供与したときの共鳴の変化を用いて相互作用を定量する。化学物質である被解析分子は金属表面に固定化された蛋白質などの被解析分子と相互作用する分子へ時間とともに吸着する。このときの吸着量すなわちSPR信号の変化は下式に従って変化する。
dR/dt = ka・Cs・(Rmax - R) - kd・R 式(1)
(式中、RはSPR信号であり、Rmaxは最大SPR信号である。また、kaは結合速度定数、kdは解離速度定数、Csは金属表面近傍の被解析分子の濃度を表す。)
In recent years, the surface plasmon resonance method has attracted attention as a method of interaction between proteins and chemical substances. In this method, protein is solid-phased on a metal surface such as gold, and the interaction is quantified using a change in resonance when a chemical substance is donated here. The analyte molecule, which is a chemical substance, adsorbs over time to molecules that interact with the analyte molecule, such as proteins immobilized on the metal surface. The amount of adsorption, that is, the change of the SPR signal at this time changes according to the following equation.
dR / dt = ka ・ Cs ・ (Rmax-R)-kd ・ R Equation (1)
(Where R is the SPR signal, Rmax is the maximum SPR signal, ka is the binding rate constant, kd is the dissociation rate constant, and Cs is the concentration of the analyte molecule near the metal surface.)

ここで、金属表面を定常的に新鮮な液に置換しつづけられる理想的な条件ではCsは一定となり、簡素な微分方程式を解くことで測定結果からka、kdを求めることが可能である。結合定数(KD)は結合と解離の比を示すものであり、kd/kaで表される。   Here, Cs is constant under ideal conditions in which the metal surface is constantly replaced with fresh liquid, and ka and kd can be obtained from the measurement results by solving a simple differential equation. The association constant (KD) indicates the ratio of association to dissociation and is expressed in kd / ka.

低分子医薬の探索においては、通常、ひとつのターゲット蛋白質に対して、少なくとも10000個以上の低分子化合物のスクリーニングを行う。その結果得られたヒット化合物群について、さらに詳細な評価を実施し、ひとつのリード化合物に絞り込んでいく。   In searching for low molecular weight drugs, screening of at least 10,000 low molecular weight compounds is usually performed for one target protein. The hit compound group obtained as a result is subjected to further detailed evaluation and narrowed down to one lead compound.

表面プラズモン共鳴法による蛋白質と被験化合物との相互作用の測定は、非特許文献1に記載されているように、医薬探索のプロセスに用いられているが、1日あたりの測定数は100サンプル程度であり、その処理能力の低さから前述のような大規模なスクリーニングに使われることはなかった。   The measurement of the interaction between the protein and the test compound by the surface plasmon resonance method is used in the drug search process as described in Non-Patent Document 1, but the number of measurements per day is about 100 samples. Because of its low processing capacity, it was not used for large-scale screening as described above.

大規模スクリーニングは、ELISA法、RI標識法が主に用いられているが、これらの方法は、蛋白と化合物を一定時間反応させた後、バッファーによる洗浄操作を経て、化合物の結合量を測定するため、結合はするものの解離速度の速い化合物を選別するには困難であった。一方で、医薬化合物としては、副作用の観点から、一定の化合物濃度下では速やかに結合し、服用を止めた場合には速やかに解離するような化合物が望まれる場合がある。従って、大規模スクリーニングで、結合速度、解離速度ともに大きい化合物を選別する手法が望まれていた。   ELISA and RI labeling methods are mainly used for large-scale screening, but these methods measure the amount of compound binding through a washing operation with a buffer after reacting the protein with the compound for a certain period of time. Therefore, it is difficult to select a compound that binds but has a high dissociation rate. On the other hand, as a pharmaceutical compound, from the viewpoint of side effects, there may be a case where a compound that binds rapidly under a certain compound concentration and rapidly dissociates when taking is stopped. Therefore, there has been a demand for a method for selecting a compound having a large binding rate and dissociation rate in large-scale screening.

BUNSEKI KAGAKU vol.51, No.6, pp.461-468 (2002)BUNSEKI KAGAKU vol.51, No.6, pp.461-468 (2002)

本発明は上記した従来技術の問題点を解消することを解決すべき課題とした。即ち、本発明は、リガンドと相互作用する被験物質のスクリーニング方法であって、多数の被験物質の中から結合速度及び解離速度の両方が大きい物質を簡便にスクリーニングできる方法を提供することを解決すべき課題とした。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. That is, the present invention solves the problem of providing a screening method for a test substance that interacts with a ligand, which can easily screen a substance having both a high binding rate and a high dissociation rate from a large number of test substances. It was a problem to be solved.

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、1x10-2(S-1)以上の任意の解離速度定数(kd)、および1x105(M-1S-1)以上の任意の結合速度定数(ka)を選別の基準値として、測定した解離速度定数および結合速度定数の双方が、上記の基準値以上である被験物質を選別することによって、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have determined that an arbitrary dissociation rate constant (kd) of 1 × 10 −2 (S −1 ) or higher and an arbitrary dissociation rate constant of 1 × 10 5 (M −1 S −1 ) or higher The binding rate constant (ka) of the above was used as a reference value for selection, and it was found that the above problem can be solved by selecting a test substance in which both the measured dissociation rate constant and the binding rate constant are equal to or higher than the reference value, The present invention has been completed.

即ち、本発明によれば、リガンドと被験物質との相互作用に基づき一群の被験物質から特定の被験物質を選別するスクリーニング方法において、該リガンドが固相化されており、該リガンドの固相化を行うユニットと、固相化したリガンドと被験物質との相互作用の測定を行うユニットとが分離されており、1x10-2(S-1)以上の任意の解離速度定数(kd)、および1x105(M-1S-1)以上の任意の結合速度定数(ka)を選別の基準値として、測定した解離速度定数および結合速度定数の双方が、上記の基準値以上である被験物質を選別する、上記のスクリーニング方法が提供される。 That is, according to the present invention, in the screening method for selecting a specific test substance from a group of test substances based on the interaction between the ligand and the test substance, the ligand is immobilized, and the ligand is immobilized. Is separated from the unit that measures the interaction between the immobilized ligand and the test substance, and any dissociation rate constant (kd) of 1x10 -2 (S -1 ) or higher and 1x10 5 Using any binding rate constant (ka) of (M -1 S -1 ) or higher as the reference value for selection, select the test substances for which both the measured dissociation rate constant and the binding rate constant are higher than the above reference values. The above-described screening method is provided.

本発明の別の側面によれば、リガンドと被験物質との相互作用に基づき一群の被験化合物から特定の化合物を選別するスクリーニング方法において、該リガンドが固相化されており、固相化された該リガンドに該被験物質の溶液を接触させた時に変化する信号量から、該リガンドと該被験物質との解離速度定数(kd)および結合速度定数(ka)を求め、1x10-2(S-1)以上の任意の解離速度定数(kd)、および1x105(M-1S-1)以上の任意の結合速度定数(ka)を選別の基準値として、測定した解離速度定数および結合速度定数の双方が、上記の基準値以上である被験物質を選別する、上記のスクリーニング方法が提供される。当該方法において、好ましくは、リガンドの固相化を行うユニットと、固相化したリガンドと被験物質との相互作用の測定を行うユニットとが分離されている。 According to another aspect of the present invention, in a screening method for selecting a specific compound from a group of test compounds based on the interaction between a ligand and a test substance, the ligand is immobilized and immobilized. The dissociation rate constant (kd) and binding rate constant (ka) between the ligand and the test substance are determined from the amount of signal that changes when the test substance solution is brought into contact with the ligand, and 1 × 10 −2 (S −1 ) Arbitrary dissociation rate constants (kd) above and 1x10 5 (M -1 S -1 ) or above arbitrary binding rate constants (ka) as the reference values for selection, The screening method described above, wherein both test substances that are equal to or higher than the reference value is selected. In the method, preferably, a unit for immobilizing a ligand is separated from a unit for measuring an interaction between the immobilized ligand and a test substance.

好ましくは、予め装置に入力された結合速度定数および解離速度定数の範囲内に入る被験物質が自動選別される。
好ましくは、結合速度定数および解離速度定数を表面プラズモン共鳴装置により求める。
好ましくは、選別された被験物質が表示装置上で視覚的に区別される。
Preferably, the test substance that falls within the range of the binding rate constant and the dissociation rate constant input to the apparatus in advance is automatically selected.
Preferably, the association rate constant and the dissociation rate constant are determined by a surface plasmon resonance apparatus.
Preferably, the selected test substance is visually distinguished on the display device.

本発明によれば、多数の被験物質の中から、結合速度及び解離速度の両方が大きい物質を簡便にスクリーニングすることが可能である。   According to the present invention, it is possible to easily screen a substance having both a high binding rate and a high dissociation rate from among a large number of test substances.

本発明のスクリーニング方法は、リガンドと被験物質との相互作用に基づき一群の被験物質から特定の被験物質を選別するスクリーニング方法であって、1x10-2(S-1)以上の任意の解離速度定数(kd)、および1x105(M-1S-1)以上の任意の結合速度定数(ka)を選別の基準値として、測定した解離速度定数および結合速度定数の双方が、上記の基準値以上である被験物質を選別することを特徴とする。 The screening method of the present invention is a screening method for selecting a specific test substance from a group of test substances based on the interaction between a ligand and the test substance, and any dissociation rate constant of 1 × 10 −2 (S −1 ) or more. (Kd) and any binding rate constant (ka) of 1 × 10 5 (M −1 S −1 ) or higher as a reference value for selection, both the measured dissociation rate constant and the binding rate constant are greater than the above reference values. The test substance which is is characterized by selecting.

本発明において、解離速度定数(kd)および結合速度定数(ka)は、固相化したセンサチップを用いて表面プラズモン共鳴測定装置により求めることが好ましい。表面プラズモン共鳴法では、リガンド及び被験物質の両方が無標識の状態で、両者の結合、解離といった相互作用をリアルタイムで測定することができる。従って、解離速度が極端に速い被験物質であっても、結合性の識別が可能である。   In the present invention, the dissociation rate constant (kd) and the binding rate constant (ka) are preferably determined by a surface plasmon resonance measuring apparatus using a solid phase sensor chip. In the surface plasmon resonance method, an interaction such as binding and dissociation can be measured in real time while both the ligand and the test substance are unlabeled. Therefore, even if the test substance has an extremely fast dissociation rate, the binding can be identified.

本発明においては、1x10-2(S-1)以上の任意の解離速度定数(kd)、および1x105(M-1S-1)以上の任意の結合速度定数(ka)を選別の基準値として、測定した解離速度定数、および結合速度定数の双方が、それら基準値以上である被験物質を選別する。より好ましくは、1x10-1(S-1)以上の任意の解離速度定数(kd)、および1x106(M-1S-1)以上の任意の結合速度定数(ka)を選別の基準値として、測定した解離速度定数、および結合速度定数の双方が、それら基準値以上である被験物質を選別する。 In the present invention, an arbitrary dissociation rate constant (kd) of 1 × 10 −2 (S −1 ) or higher and an arbitrary binding rate constant (ka) of 1 × 10 5 (M −1 S −1 ) or higher are selected as reference values. As described above, test substances having both measured dissociation rate constants and binding rate constants equal to or higher than the reference values are selected. More preferably, an arbitrary dissociation rate constant (kd) of 1x10 -1 (S -1 ) or more and an arbitrary binding rate constant (ka) of 1x10 6 (M -1 S -1 ) or more are used as selection reference values. Then, a test substance having both the measured dissociation rate constant and the binding rate constant equal to or higher than those reference values is selected.

本発明においては、相互作用の測定は全ての化合物について同一の時間で行うことが好ましい。時間は、結合反応、解離反応ともに10分未満であることが好ましく、3分未満であることがより好ましく、1分未満であることがさらに好ましい。   In the present invention, it is preferable that the measurement of interaction is performed for all compounds at the same time. The time for both the binding reaction and the dissociation reaction is preferably less than 10 minutes, more preferably less than 3 minutes, and even more preferably less than 1 minute.

本発明においては、固相化されたリガンドに被験物質溶液を接触させた時に変化する信号量から、該リガンドと該被験物質の解離速度定数、および結合速度定数を求めることが好ましい。   In the present invention, it is preferable to determine the dissociation rate constant and the binding rate constant between the ligand and the test substance from the amount of signal that changes when the test substance solution is brought into contact with the immobilized ligand.

本発明においては、スクリーニングにかける全被験物質の分子量が予めスクリーニング装置に入力されていることが好ましい。各被験物質の結合量は、結合量/分子量で表されるように、各々の分子量で規格化して表示されることが好ましい。   In the present invention, it is preferable that the molecular weights of all test substances to be screened are previously input to the screening apparatus. The binding amount of each test substance is preferably normalized and displayed with each molecular weight as expressed by the binding amount / molecular weight.

本発明においては、スクリーニング装置に予め、選択したい範囲の結合速度定数、解離速度定数を入力しておき、その範囲に入る被験物質が自動選別されることが好ましい。選別された被験物質は、表示装置に視覚的に区別されるように表示されることが好ましい。視覚的な区別の方法は特に限定されないが、例えば、文字の大きさ、色、文字の点滅、文字の色、アンダーライン、枠で囲む、などの方法が挙げられる。   In the present invention, it is preferable that a binding rate constant and a dissociation rate constant in a range to be selected are input in advance to a screening apparatus, and a test substance that falls within the range is automatically selected. The selected test substance is preferably displayed on the display device so as to be visually distinguished. The visual distinction method is not particularly limited, and examples thereof include a method of character size, color, character blinking, character color, underline, and framed.

本発明においては、リガンド(蛋白質など)が固相化されていることが好ましい。固相化の方法としては、公知の方法が用いられる。また、リガンドの固相化を行うユニットと、固相化したリガンドと被験物質との相互作用測定を行うユニットが分離されていることが好ましい。装置構成の一例を図1に示す。リガンドの固相化を行うユニットと、相互作用測定を行うユニットを分離することにより、測定処理能力が大幅に向上する。   In the present invention, it is preferable that a ligand (protein or the like) is immobilized. As a solid phase immobilization method, a known method is used. Further, it is preferable that the unit for immobilizing the ligand is separated from the unit for measuring the interaction between the immobilized ligand and the test substance. An example of the apparatus configuration is shown in FIG. By separating the unit for immobilizing the ligand from the unit for measuring the interaction, the measurement processing capability is greatly improved.

本発明において、一群の被験物質の数は、1000個以上であることが好ましく、10000個以上であることがより好ましく、100000個以上であることがさらに好ましい。   In the present invention, the number of test substances in a group is preferably 1000 or more, more preferably 10,000 or more, and further preferably 100,000 or more.

被験物質は、単一の物質でもよいし、複数の物質の混合物でもよい。本発明で用いる被験物質としては例えば、本明細書中以下に記載するような生理活性物質(リガンド)と相互作用する物質であれば特に限定されないが、低分子有機化合物、高分子化合物、DNA等の核酸、蛋白質(抗体などを含む)、ペプチド又はその断片、糖、アミノ酸などが挙げられる。   The test substance may be a single substance or a mixture of a plurality of substances. The test substance used in the present invention is not particularly limited as long as it is a substance that interacts with a physiologically active substance (ligand) as described below in the present specification, but a low molecular organic compound, a high molecular compound, DNA, etc. And nucleic acids, proteins (including antibodies), peptides or fragments thereof, sugars, amino acids and the like.

本発明では、リガンドと該被験物質との解離速度定数(kd)および結合速度定数(ka)は、非標識検出法で測定することが好ましい。非標識検出法としては、表面プラズモン共鳴(SPR)測定技術、水晶発振子マイクロバランス(QCM)測定技術、金のコロイド粒子から超微粒子までの機能化表面を使用した測定技術などが挙げられ、中でも表面プラズモン共鳴装置を用いて表面プラズモン共鳴測定を行うことが特に好ましい。   In the present invention, the dissociation rate constant (kd) and binding rate constant (ka) between the ligand and the test substance are preferably measured by an unlabeled detection method. Non-labeling detection methods include surface plasmon resonance (SPR) measurement technology, quartz crystal microbalance (QCM) measurement technology, measurement technology using functionalized surfaces from gold colloidal particles to ultrafine particles, among others. It is particularly preferable to perform surface plasmon resonance measurement using a surface plasmon resonance apparatus.

次に、表面プラズモン共鳴装置で用いるバイオセンサーについて説明する。バイオセンサーの基板は、金属表面又は金属膜であることが好ましい。金属表面あるいは金属膜を構成する金属としては、表面プラズモン共鳴が生じ得るようなものであれば特に限定されない。好ましくは金、銀、銅、アルミニウム、白金等の自由電子金属が挙げられ、特に金が好ましい。それらの金属は単独又は組み合わせて使用することができる。また、上記基板への付着性を考慮して、基板と金属からなる層との間にクロム等からなる介在層を設けてもよい。   Next, a biosensor used in the surface plasmon resonance apparatus will be described. The biosensor substrate is preferably a metal surface or a metal film. The metal constituting the metal surface or the metal film is not particularly limited as long as surface plasmon resonance can occur. Preferred examples include free electron metals such as gold, silver, copper, aluminum, and platinum, with gold being particularly preferred. These metals can be used alone or in combination. In consideration of adhesion to the substrate, an intervening layer made of chromium or the like may be provided between the substrate and the layer made of metal.

金属膜の膜厚は任意であるが、例えば、表面プラズモン共鳴バイオセンサー用を考えた場合、1オングストローム以上5000オングストローム以下であるのが好ましく、特に10オングストローム以上2000オングストローム以下であるのが好ましい。5000オングストロームを超えると、媒質の表面プラズモン現象を十分検出することができない。また、クロム等からなる介在層を設ける場合、その介在層の厚さは、1オングストローム以上、100オングストローム以下であるのが好ましい。   Although the thickness of the metal film is arbitrary, for example, when considering the use for a surface plasmon resonance biosensor, it is preferably 1 angstrom or more and 5000 angstrom or less, and particularly preferably 10 angstrom or more and 2000 angstrom or less. If it exceeds 5000 angstroms, the surface plasmon phenomenon of the medium cannot be sufficiently detected. When an intervening layer made of chromium or the like is provided, the thickness of the intervening layer is preferably 1 angstrom or more and 100 angstrom or less.

金属膜の形成は常法によって行えばよく、例えば、スパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法、電気めっき法、無電解めっき法等によって行うことができる。   The metal film may be formed by a conventional method, for example, sputtering, vapor deposition, ion plating, electroplating, electroless plating, or the like.

金属膜は好ましくは基板上に配置されている。ここで、「基板上に配置される」とは、金属膜が基板上に直接接触するように配置されている場合のほか、金属膜が基板に直接接触することなく、他の層を介して配置されている場合をも含む意味である。本発明で使用することができる基板としては例えば、表面プラズモン共鳴バイオセンサー用を考えた場合、一般的にはBK7等の光学ガラス、あるいは合成樹脂、具体的にはポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマーなどのレーザー光に対して透明な材料からなるものが使用できる。このような基板は、好ましくは、偏光に対して異方性を示さずかつ加工性の優れた材料が望ましい。   The metal film is preferably disposed on the substrate. Here, “arranged on the substrate” means that the metal film is arranged so as to be in direct contact with the substrate, and that the metal film is not directly in contact with the substrate, but through other layers. This also includes the case where they are arranged. As a substrate that can be used in the present invention, for example, when considering use for a surface plasmon resonance biosensor, generally, optical glass such as BK7, or synthetic resin, specifically, polymethyl methacrylate, polyethylene terephthalate, polycarbonate A material made of a material transparent to laser light such as a cycloolefin polymer can be used. Such a substrate is preferably made of a material that does not exhibit anisotropy with respect to polarized light and has excellent processability.

基板は、基板の最表面に生理活性物質を固定化することができる官能基を有することが好ましい。ここで言う「基板の最表面」とは、「基板から最も遠い側」という意味である。   The substrate preferably has a functional group capable of immobilizing a physiologically active substance on the outermost surface of the substrate. The “outermost surface of the substrate” here means “the side farthest from the substrate”.

好ましい官能基としては−OH、−SH、−COOH、−NR12(式中、R1及びR2は互いに独立に水素原子又は低級アルキル基を示す)、−CHO、−NR3NR12(式中、R1、R2及びR3は互いに独立に水素原子又は低級アルキル基を示す)、−NCO、−NCS、エポキシ基、またはビニル基などが挙げられる。ここで、低級アルキル基における炭素数は特に限定されないが、一般的にはC1〜C10程度であり、好ましくはC1〜C6である。 Preferred functional groups include —OH, —SH, —COOH, —NR 1 R 2 (wherein R 1 and R 2 independently represent a hydrogen atom or a lower alkyl group), —CHO, —NR 3 NR 1. R 2 (wherein R 1 , R 2 and R 3 each independently represents a hydrogen atom or a lower alkyl group), —NCO, —NCS, an epoxy group, or a vinyl group can be mentioned. Here, the number of carbon atoms in the lower alkyl group is not particularly limited, but is generally about C1 to C10, preferably C1 to C6.

最表面にそれらの官能基を導入する方法としては、それらの官能基の前駆体を含有する高分子を金属表面あるいは金属膜上にコーティングした後、化学処理により最表面に位置する前駆体からそれらの官能基を生成させる方法が挙げられる。例えば−COOCH3基を含有するポリメチルメタクリレートを金属膜上にコーティングした後、その表面をNaOH水溶液(1N)に40℃16時間接触させると、最表面に−COOH基が生成する。 As a method for introducing these functional groups on the outermost surface, a polymer containing a precursor of those functional groups is coated on a metal surface or a metal film, and then the precursor is located on the outermost surface by chemical treatment. The method of producing | generating the functional group of is mentioned. For example, after polymethylmethacrylate containing —COOCH 3 groups is coated on a metal film, the surface is brought into contact with an aqueous NaOH solution (1N) at 40 ° C. for 16 hours to form —COOH groups on the outermost surface.

上記のようにして得られたバイオセンサー用表面において、上記の官能基を介して生理活性物質(リガンド)を共有結合させることによって、金属表面又は金属膜に生理活性物質を固定化することができる。   In the biosensor surface obtained as described above, the physiologically active substance can be immobilized on the metal surface or metal film by covalently binding the physiologically active substance (ligand) via the functional group. .

バイオセンサー用表面上に固定される生理活性物質(リガンド)としては、測定対象物と相互作用するものであれば特に限定されず、例えば免疫蛋白質、酵素、微生物、核酸、低分子有機化合物、非免疫蛋白質、免疫グロブリン結合性蛋白質、糖結合性蛋白質、糖を認識する糖鎖、脂肪酸もしくは脂肪酸エステル、あるいはリガンド結合能を有するポリペプチドもしくはオリゴペプチドなどが挙げられる。   The physiologically active substance (ligand) immobilized on the biosensor surface is not particularly limited as long as it interacts with the measurement target. For example, immune proteins, enzymes, microorganisms, nucleic acids, low molecular organic compounds, non-molecular compounds, Examples include immune proteins, immunoglobulin-binding proteins, sugar-binding proteins, sugar chains that recognize sugars, fatty acids or fatty acid esters, or polypeptides or oligopeptides having ligand binding ability.

免疫蛋白質としては、測定対象物を抗原とする抗体やハプテンなどを例示することができる。抗体としては、種々の免疫グロブリン、即ちIgG、IgM、IgA、IgE、IgDを使用することができる。具体的には、測定対象物がヒト血清アルブミンであれば、抗体として抗ヒト血清アルブミン抗体を使用することができる。また、農薬、殺虫剤、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌、抗生物質、麻薬、コカイン、ヘロイン、クラック等を抗原とする場合には、例えば抗アトラジン抗体、抗カナマイシン抗体、抗メタンフェタミン抗体、あるいは病原性大腸菌の中でO抗原26、86、55、111 、157 などに対する抗体等を使用することができる。   Examples of immunity proteins include antibodies and haptens that use the measurement target as an antigen. As the antibody, various immunoglobulins, that is, IgG, IgM, IgA, IgE, IgD can be used. Specifically, when the measurement target is human serum albumin, an anti-human serum albumin antibody can be used as the antibody. In addition, when using pesticides, insecticides, methicillin-resistant Staphylococcus aureus, antibiotics, narcotics, cocaine, heroin, cracks, etc. as antigens, for example, anti-atrazine antibodies, anti-kanamycin antibodies, anti-methamphetamine antibodies, or pathogenic E. coli Among them, antibodies against O antigens 26, 86, 55, 111, 157 and the like can be used.

酵素としては、測定対象物又は測定対象物から代謝される物質に対して活性を示すものであれば、特に限定されることなく、種々の酵素、例えば酸化還元酵素、加水分解酵素、異性化酵素、脱離酵素、合成酵素等を使用することができる。具体的には、測定対象物がグルコースであれば、グルコースオキシダーゼを、測定対象物がコレステロールであれば、コレステロールオキシダーゼを使用することができる。また、農薬、殺虫剤、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌、抗生物質、麻薬、コカイン、ヘロイン、クラック等を測定対象物とする場合には、それらから代謝される物質と特異的反応を示す、例えばアセチルコリンエステラーゼ、カテコールアミンエステラーゼ、ノルアドレナリンエステラーゼ、ドーパミンエステラーゼ等の酵素を使用することができる。   The enzyme is not particularly limited as long as it shows activity against the measurement object or a substance metabolized from the measurement object, and various enzymes such as oxidoreductase, hydrolase, isomerase , A desorbing enzyme, a synthesizing enzyme, etc. Specifically, if the measurement object is glucose, glucose oxidase can be used, and if the measurement object is cholesterol, cholesterol oxidase can be used. In addition, when pesticides, insecticides, methicillin-resistant Staphylococcus aureus, antibiotics, narcotics, cocaine, heroin, cracks, etc. are used as measurement objects, they exhibit specific reactions with substances metabolized from them, such as acetylcholinesterase. Enzymes such as catecholamine esterase, noradrenaline esterase and dopamine esterase can be used.

微生物としては、特に限定されることなく、大腸菌をはじめとする種々の微生物を使用することができる。
核酸としては、測定の対象とする核酸と相補的にハイブリダイズするものを使用することができる。核酸は、DNA(cDNAを含む)、RNAのいずれも使用できる。DNAの種類は特に限定されず、天然由来のDNA、遺伝子組換え技術により調製した組換えDNA、又は化学合成DNAの何れでもよい。
低分子有機化合物としては通常の有機化学合成の方法で合成することができる任意の化合物が挙げられる。
The microorganism is not particularly limited, and various microorganisms including Escherichia coli can be used.
As the nucleic acid, one that hybridizes complementarily with the nucleic acid to be measured can be used. As the nucleic acid, either DNA (including cDNA) or RNA can be used. The type of DNA is not particularly limited, and may be any of naturally derived DNA, recombinant DNA prepared by gene recombination technology, or chemically synthesized DNA.
Examples of the low-molecular organic compound include any compound that can be synthesized by an ordinary organic chemical synthesis method.

非免疫蛋白質としては、特に限定されることなく、例えばアビジン(ストレプトアビジン)、ビオチン又はレセプターなどを使用できる。
免疫グロブリン結合性蛋白質としては、例えばプロテインAあるいはプロテインG、リウマチ因子(RF)等を使用することができる。
糖結合性蛋白質としては、レクチン等が挙げられる。
脂肪酸あるいは脂肪酸エステルとしては、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、ステアリン酸エチル、アラキジン酸エチル、ベヘン酸エチル等が挙げられる。
The non-immune protein is not particularly limited, and for example, avidin (streptavidin), biotin or a receptor can be used.
As the immunoglobulin-binding protein, for example, protein A or protein G, rheumatoid factor (RF) and the like can be used.
Examples of sugar-binding proteins include lectins.
Examples of the fatty acid or fatty acid ester include stearic acid, arachidic acid, behenic acid, ethyl stearate, ethyl arachidate, and ethyl behenate.

生理活性物質が抗体や酵素などの蛋白質又は核酸である場合、その固定化は、生理活性物質のアミノ基、チオール基等を利用し、金属表面の官能基に共有結合させることで行うことができる。   When the physiologically active substance is a protein or nucleic acid such as an antibody or an enzyme, the immobilization can be performed by covalently bonding to a functional group on the metal surface using the amino group, thiol group or the like of the physiologically active substance. .

上記のようにして生理活性物質を固定化したバイオセンサーは、当該生理活性物質と相互作用する物質の検出及び/又は測定のために使用することができる。   The biosensor on which a physiologically active substance is immobilized as described above can be used for detection and / or measurement of a substance that interacts with the physiologically active substance.

表面プラズモン共鳴用バイオセンサーとは、表面プラズモン共鳴バイオセンサーに使用されるバイオセンサーであって、該センサーより照射された光を透過及び反射する部分、並びに生理活性物質を固定する部分とを含む部材を言い、該センサーの本体に固着されるものであってもよく、また脱着可能なものであってもよい。   The surface plasmon resonance biosensor is a biosensor used in the surface plasmon resonance biosensor, and includes a part that transmits and reflects light emitted from the sensor, and a part that fixes a physiologically active substance. And may be fixed to the main body of the sensor or may be removable.

表面プラズモン共鳴の現象は、ガラス等の光学的に透明な物質と金属薄膜層との境界から反射された単色光の強度が、金属の出射側にある試料の屈折率に依存することによるものであり、従って、反射された単色光の強度を測定することにより、試料を分析することができる。   The phenomenon of surface plasmon resonance is due to the fact that the intensity of monochromatic light reflected from the boundary between an optically transparent substance such as glass and the metal thin film layer depends on the refractive index of the sample on the metal exit side. Yes, so the sample can be analyzed by measuring the intensity of the reflected monochromatic light.

表面プラズモンが光波によって励起される現象を利用して、被測定物質の特性を分析する表面プラズモン測定装置としては、Kretschmann配置と称される系を用いるものが挙げられる(例えば特開平6−167443号公報参照)。上記の系を用いる表面プラズモン測定装置は基本的に、例えばプリズム状に形成された誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一面に形成されて試料液などの被測定物質に接触させられる金属膜と、光ビームを発生させる光源と、上記光ビームを誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、上記界面で全反射した光ビームの強度を測定して表面プラズモン共鳴の状態、つまり全反射減衰の状態を検出する光検出手段とを備えてなるものである。   As a surface plasmon measuring device for analyzing the characteristics of a substance to be measured using a phenomenon in which surface plasmons are excited by light waves, an apparatus using a system called Kretschmann arrangement can be cited (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-167443). See the official gazette). A surface plasmon measuring apparatus using the above system basically includes a dielectric block formed in a prism shape, for example, and a metal film formed on one surface of the dielectric block and brought into contact with a substance to be measured such as a sample liquid. A light source that generates a light beam; an optical system that causes the light beam to enter the dielectric block at various angles so that a total reflection condition is obtained at an interface between the dielectric block and the metal film; and It comprises light detecting means for detecting the surface plasmon resonance state, that is, the state of total reflection attenuation by measuring the intensity of the light beam totally reflected at the interface.

なお上述のように種々の入射角を得るためには、比較的細い光ビームを入射角を変化させて上記界面に入射させてもよいし、あるいは光ビームに種々の角度で入射する成分が含まれるように、比較的太い光ビームを上記界面に収束光状態であるいは発散光状態で入射させてもよい。前者の場合は、入射した光ビームの入射角の変化に従って、反射角が変化する光ビームを、上記反射角の変化に同期して移動する小さな光検出器によって検出したり、反射角の変化方向に沿って延びるエリアセンサによって検出することができる。一方後者の場合は、種々の反射角で反射した各光ビームを全て受光できる方向に延びるエリアセンサによって検出することができる。   In order to obtain various incident angles as described above, a relatively thin light beam may be incident on the interface by changing the incident angle, or a component incident on the light beam at various angles is included. As described above, a relatively thick light beam may be incident on the interface in a convergent light state or a divergent light state. In the former case, a light beam whose reflection angle changes according to the change in the incident angle of the incident light beam is detected by a small photodetector that moves in synchronization with the change in the reflection angle, or the direction in which the reflection angle changes Can be detected by an area sensor extending along the line. On the other hand, in the latter case, it can be detected by an area sensor extending in a direction in which each light beam reflected at various reflection angles can be received.

上記構成の表面プラズモン測定装置において、光ビームを金属膜に対して全反射角以上の特定入射角で入射させると、該金属膜に接している被測定物質中に電界分布をもつエバネッセント波が生じ、このエバネッセント波によって金属膜と被測定物質との界面に表面プラズモンが励起される。エバネッセント光の波数ベクトルが表面プラズモンの波数と等しくて波数整合が成立しているとき、両者は共鳴状態となり、光のエネルギーが表面プラズモンに移行するので、誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射した光の強度が鋭く低下する。この光強度の低下は、一般に上記光検出手段により暗線として検出される。なお上記の共鳴は、入射ビームがp偏光のときにだけ生じる。したがって、光ビームがp偏光で入射するように予め設定しておく必要がある。   In the surface plasmon measuring apparatus having the above configuration, when a light beam is incident on a metal film at a specific incident angle that is greater than the total reflection angle, an evanescent wave having an electric field distribution is generated in the substance to be measured in contact with the metal film. The evanescent wave excites surface plasmons at the interface between the metal film and the substance to be measured. When the wave number vector of the evanescent light is equal to the wave number of the surface plasmon and the wave number matching is established, both are in a resonance state, and the light energy is transferred to the surface plasmon. The intensity of the reflected light decreases sharply. This decrease in light intensity is generally detected as a dark line by the light detection means. The resonance described above occurs only when the incident beam is p-polarized light. Therefore, it is necessary to set in advance so that the light beam is incident as p-polarized light.

この全反射減衰(ATR)が生じる入射角、すなわち全反射減衰角(θSP)より表面プラズモンの波数が分かると、被測定物質の誘電率が求められる。この種の表面プラズモン測定装置においては、全反射減衰角(θSP)を精度良く、しかも大きなダイナミックレンジで測定することを目的として、特開平11−326194号公報に示されるように、アレイ状の光検出手段を用いることが考えられている。この光検出手段は、複数の受光素子が所定方向に配設されてなり、前記界面において種々の反射角で全反射した光ビームの成分をそれぞれ異なる受光素子が受光する向きにして配設されたものである。   If the wave number of the surface plasmon is known from the incident angle at which this total reflection attenuation (ATR) occurs, that is, the total reflection attenuation angle (θSP), the dielectric constant of the substance to be measured can be obtained. In this type of surface plasmon measurement apparatus, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-326194, in order to measure the total reflection attenuation angle (θSP) with high accuracy and a large dynamic range, It is considered to use detection means. This light detection means is provided with a plurality of light receiving elements arranged in a predetermined direction, and arranged so that different light receiving elements receive light beam components totally reflected at various reflection angles at the interface. Is.

そしてその場合は、上記アレイ状の光検出手段の各受光素子が出力する光検出信号を、該受光素子の配設方向に関して微分する微分手段が設けられ、この微分手段が出力する微分値に基づいて全反射減衰角(θSP)を特定し、被測定物質の屈折率に関連する特性を求めることが多い。   In that case, there is provided differential means for differentiating the light detection signals output from the light receiving elements of the arrayed light detection means with respect to the arrangement direction of the light receiving elements, and based on the differential value output by the differential means. In many cases, the total reflection attenuation angle (θSP) is specified to obtain a characteristic related to the refractive index of the substance to be measured.

また、全反射減衰(ATR)を利用する類似の測定装置として、例えば「分光研究」第47巻 第1号(1998)の第21〜23頁および第26〜27頁に記載がある漏洩モード測定装置も知られている。この漏洩モード測定装置は基本的に、例えばプリズム状に形成された誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一面に形成されたクラッド層と、このクラッド層の上に形成されて、試料液に接触させられる光導波層と、光ビームを発生させる光源と、上記光ビームを上記誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックとクラッド層との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、上記界面で全反射した光ビームの強度を測定して導波モードの励起状態、つまり全反射減衰状態を検出する光検出手段とを備えてなるものである。   Moreover, as a similar measuring device using total reflection attenuation (ATR), for example, “Spectroscopic Research” Vol. 47, No. 1, (1998), pages 21 to 23 and pages 26 to 27 are described. Devices are also known. This leakage mode measuring device is basically a dielectric block formed in a prism shape, for example, a clad layer formed on one surface of the dielectric block, and formed on the clad layer to be in contact with the sample liquid. Optical waveguide layer to be generated, a light source for generating a light beam, and the light beam to the dielectric block at various angles so that a total reflection condition is obtained at the interface between the dielectric block and the cladding layer. The optical system includes an incident optical system and light detection means for detecting the excitation state of the waveguide mode, that is, the total reflection attenuation state by measuring the intensity of the light beam totally reflected at the interface.

上記構成の漏洩モード測定装置において、光ビームを誘電体ブロックを通してクラッド層に対して全反射角以上の入射角で入射させると、このクラッド層を透過した後に光導波層においては、ある特定の波数を有する特定入射角の光のみが導波モードで伝搬するようになる。こうして導波モードが励起されると、入射光のほとんどが光導波層に取り込まれるので、上記界面で全反射する光の強度が鋭く低下する全反射減衰が生じる。そして導波光の波数は光導波層の上の被測定物質の屈折率に依存するので、全反射減衰が生じる上記特定入射角を知ることによって、被測定物質の屈折率や、それに関連する被測定物質の特性を分析することができる。   In the leakage mode measuring apparatus having the above-described configuration, when a light beam is incident on the cladding layer through the dielectric block at an incident angle greater than the total reflection angle, the light waveguide layer transmits a specific wave number after passing through the cladding layer. Only light having a specific incident angle having a wave length propagates in the waveguide mode. When the waveguide mode is excited in this way, most of the incident light is taken into the optical waveguide layer, resulting in total reflection attenuation in which the intensity of light totally reflected at the interface is sharply reduced. Since the wave number of guided light depends on the refractive index of the substance to be measured on the optical waveguide layer, knowing the specific incident angle at which total reflection attenuation occurs, the refractive index of the substance to be measured and the measurement object related thereto The properties of the substance can be analyzed.

なおこの漏洩モード測定装置においても、全反射減衰によって反射光に生じる暗線の位置を検出するために、前述したアレイ状の光検出手段を用いることができ、またそれと併せて前述の微分手段が適用されることも多い。   In this leakage mode measuring apparatus, the above-mentioned array-shaped light detecting means can be used to detect the position of the dark line generated in the reflected light due to the total reflection attenuation, and the above-described differentiating means is applied in conjunction therewith. Often done.

また、上述した表面プラズモン測定装置や漏洩モード測定装置は、創薬研究分野等において、所望のセンシング物質に結合する特定物質を見いだすランダムスクリーニングへ使用されることがあり、この場合には前記薄膜層(表面プラズモン測定装置の場合は金属膜であり、漏洩モード測定装置の場合はクラッド層および光導波層)上に上記被測定物質としてセンシング物質を固定し、該センシング物質上に種々の被検体が溶媒に溶かされた試料液を添加し、所定時間が経過する毎に前述の全反射減衰角(θSP)の角度を測定している。   In addition, the surface plasmon measurement device and the leakage mode measurement device described above may be used for random screening to find a specific substance that binds to a desired sensing substance in the field of drug discovery research. In this case, the thin film layer A sensing substance is fixed on the sensing substance on the sensing substance (a metal film in the case of a surface plasmon measuring apparatus, a clad layer and an optical waveguide layer in the case of a leakage mode measuring apparatus), and various analytes are placed on the sensing substance. A sample solution dissolved in a solvent is added, and the total reflection attenuation angle (θSP) is measured every time a predetermined time elapses.

試料液中の被検体が、センシング物質と結合するものであれば、この結合によりセンシング物質の屈折率が時間経過に伴って変化する。したがって、所定時間経過毎に上記全反射減衰角(θSP)を測定し、該全反射減衰角(θSP)の角度に変化が生じているか否か測定することにより、被検体とセンシング物質の結合状態を測定し、その結果に基づいて被検体がセンシング物質と結合する特定物質であるか否かを判定することができる。このような特定物質とセンシング物質との組み合わせとしては、例えば抗原と抗体、あるいは抗体と抗体が挙げられる。具体的には、ウサギ抗ヒトIgG抗体をセンシング物質として薄膜層の表面に固定し、ヒトIgG抗体を特定物質として用いることができる。   If the analyte in the sample liquid binds to the sensing substance, the refractive index of the sensing substance changes with time due to this binding. Therefore, by measuring the total reflection attenuation angle (θSP) every predetermined time and measuring whether or not the total reflection attenuation angle (θSP) has changed, the binding state of the analyte and the sensing substance is determined. It is possible to determine whether or not the analyte is a specific substance that binds to the sensing substance based on the result. Examples of the combination of the specific substance and the sensing substance include an antigen and an antibody, or an antibody and an antibody. Specifically, a rabbit anti-human IgG antibody can be immobilized on the surface of the thin film layer as a sensing substance, and a human IgG antibody can be used as the specific substance.

なお、被検体とセンシング物質の結合状態を測定するためには、全反射減衰角(θSP)の角度そのものを必ずしも検出する必要はない。例えばセンシング物質に試料液を添加し、その後の全反射減衰角(θSP)の角度変化量を測定して、その角度変化量の大小に基づいて結合状態を測定することもできる。前述したアレイ状の光検出手段と微分手段を全反射減衰を利用した測定装置に適用する場合であれば、微分値の変化量は、全反射減衰角(θSP)の角度変化量を反映しているため、微分値の変化量に基づいて、センシング物質と被検体との結合状態を測定することができる(本出願人による特願2000−398309号参照)。このような全反射減衰を利用した測定方法および装置においては、底面に予め成された薄膜層上にセンシング物質が固定されたカップ状あるいはシャーレ状の測定チップに、溶媒と被検体からなる試料液を滴下供給して、上述した全反射減衰角(θSP)の角度変化量の測定を行っている。   Note that, in order to measure the binding state between the subject and the sensing substance, it is not always necessary to detect the angle of the total reflection attenuation angle (θSP) itself. For example, a sample solution can be added to the sensing substance, and the amount of change in the total reflection attenuation angle (θSP) thereafter can be measured, and the binding state can be measured based on the magnitude of the amount of change in angle. If the above-described arrayed light detecting means and differentiating means are applied to a measuring apparatus using total reflection attenuation, the change amount of the differential value reflects the angle change amount of the total reflection attenuation angle (θSP). Therefore, the binding state between the sensing substance and the analyte can be measured based on the amount of change in the differential value (see Japanese Patent Application No. 2000-398309 by the present applicant). In such a measurement method and apparatus using total reflection attenuation, a sample liquid consisting of a solvent and an analyte is placed on a cup-shaped or petri-shaped measuring chip in which a sensing substance is fixed on a thin film layer formed in advance on the bottom surface. The amount of change in angle of the total reflection attenuation angle (θSP) described above is measured.

さらに、ターンテーブル等に搭載された複数個の測定チップの測定を順次行うことにより、多数の試料についての測定を短時間で行うことができる全反射減衰を利用した測定装置が、特開2001−330560号公報に記載されている。   Furthermore, a measuring apparatus using total reflection attenuation capable of measuring a large number of samples in a short time by sequentially measuring a plurality of measuring chips mounted on a turntable or the like is disclosed in JP-A-2001-2001. No. 330560.

本発明の一実施態様においては、表面プラズモン共鳴測定装置の流路系内の液体を、被験物質を含まない溶液から被験物質を含む溶液へと交換後、液の流れを停止させた状態で表面プラズモン共鳴の変化を測定することができる。このような測定により、測定時間内における参照セルの信号変化のノイズ幅、及びベースライン変動を抑制することができ、これにより信頼性の高い結合検出データを取得することができる。液の流れを停止させる時間は特に限定されないが、例えば、1秒以上30分以下であり、好ましくは10秒以上20分以下であり、さらに好ましくは1分以上20分以下程度である。   In one embodiment of the present invention, after the liquid in the flow path system of the surface plasmon resonance measuring apparatus is exchanged from a solution not containing the test substance to a solution containing the test substance, the surface of the surface is stopped in a state where the liquid flow is stopped. Changes in plasmon resonance can be measured. By such measurement, it is possible to suppress the noise width of the signal change of the reference cell and the baseline fluctuation within the measurement time, and thereby it is possible to acquire highly reliable combined detection data. The time for stopping the flow of the liquid is not particularly limited, but is, for example, 1 second to 30 minutes, preferably 10 seconds to 20 minutes, and more preferably about 1 minute to 20 minutes.

本発明においては好ましくは、被験物質と相互作用する物質を結合していない参照セルと、被験物質と相互作用する物質を結合した検出セルとを直列に連結して流路系内に設置し、該参照セルと該検出セルに液体を流すことにより、表面プラズモン共鳴の変化を測定することができる。   In the present invention, preferably, a reference cell that does not bind a substance that interacts with a test substance and a detection cell that binds a substance that interacts with the test substance are connected in series and installed in the flow path system, A change in surface plasmon resonance can be measured by flowing a liquid through the reference cell and the detection cell.

また、本発明においては、測定に用いるセルの体積(Vs ml)(上記した参照セルと検出セルを用いる場合はそれらのセルの合計体積)に対し、1回の測定あたりの液交換量(Ve ml)の比率(Ve/Vs)を、例えば、1以上100以下とすることができる。Ve/Vsは、より好ましくは1以上50以下であり、特に好ましくは1以上20以下である。測定に用いるセルの体積(Vs ml)は特に限定されないが、好ましくは1×10-6〜1.0ml、特に好ましくは1×10-5〜1×10-1ml程度である。また、液体の交換にかける時間としては、0.01秒以上100秒以下が好ましく、0.1秒以上10秒以下がより好ましい。 In the present invention, the amount of liquid exchange per measurement (Ve) with respect to the volume (Vs ml) of the cell used for measurement (the total volume of those cells when the reference cell and the detection cell are used). ml) (Ve / Vs) can be, for example, 1 or more and 100 or less. Ve / Vs is more preferably 1 or more and 50 or less, and particularly preferably 1 or more and 20 or less. The volume (Vs ml) of the cell used for the measurement is not particularly limited, but is preferably about 1 × 10 −6 to 1.0 ml, particularly preferably about 1 × 10 −5 to 1 × 10 −1 ml. Further, the time required for exchanging the liquid is preferably 0.01 seconds or more and 100 seconds or less, and more preferably 0.1 seconds or more and 10 seconds or less.

以下の実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。   The following examples further illustrate the present invention, but the scope of the present invention is not limited to these examples.

実施例1
図1に記載のスクリーニング用SPRシステムを用いて、リガンドの固定、化合物の結合測定を行った。
(1)リガンドの固定
図1に記載のタンパク固定機と下記のセンサチップを用いて、以下の固定条件でセンサチップにリガンドを固定した。
Example 1
Using the screening SPR system shown in FIG. 1, ligand fixation and compound binding measurement were performed.
(1) Immobilization of Ligand Using the protein immobilizer shown in FIG. 1 and the following sensor chip, a ligand was immobilized on the sensor chip under the following immobilization conditions.

センサチップ:金膜の厚さが500オングストロームになるように金を蒸着した1cm(1cmのカバーガラスをModel-208UV−オゾンクリーニングシステム(TECHNOVISION INC.)で30分処理した後、スピンコート機(MODEL ASS-303、ABLE製)にセットし1000rpmにて回転させ、金蒸着カバーガラス中央にポリメチルメタクリレート(PMMA)のメチルエチルケトン溶液(2mg/ml)を50μl滴下し、2分後に回転を止めた。エリプソメトリー法(In-Situ Ellipsometer MAUS-101、Five Lab製)により膜厚を測定したところ、ポリメタクリル酸メチル膜の厚さは200オングストロームであった。このサンプルをPMMA表面チップと呼ぶ。このPMMA表面チップをNaOH水溶液(1N)に40℃16時間浸漬した後、水で3回洗浄した。このサンプルをPMMA/COOH表面チップと呼ぶ。このPMMA/COOH表面チップを1−エチル−2,3−ジメチルアミノプロピルカルボジイミド(400mM)とN−ヒドロキシスクシンイミド(100mM)との混合液2mlに60分浸漬した後、α-アミノ-ポリエチレンオキシ-ω-カルボン酸(平均分子量5000)水溶液(10mM)2mlに16時間浸漬した。最後に水で5回洗浄した。   Sensor chip: 1 cm (1 cm cover glass with gold deposited to a thickness of 500 angstroms) treated with Model-208 UV-ozone cleaning system (TECHNOVISION INC.) For 30 minutes, then spin coater (MODEL ASS-303, manufactured by ABLE) and rotated at 1000 rpm, 50 μl of a methyl ethyl ketone solution (2 mg / ml) of polymethyl methacrylate (PMMA) was dropped into the center of the gold-deposited cover glass, and the rotation was stopped after 2 minutes. When the film thickness was measured by a measurement method (In-Situ Ellipsometer MAUS-101, manufactured by Five Lab), the thickness of the polymethyl methacrylate film was 200 angstrom.This sample is called a PMMA surface chip.This PMMA surface The chip was immersed in an aqueous NaOH solution (1N) at 40 ° C. for 16 hours and then washed with water three times.This sample is called a PMMA / COOH surface chip. After immersing in 2 ml of a mixture of -2,3-dimethylaminopropylcarbodiimide (400 mM) and N-hydroxysuccinimide (100 mM) for 60 minutes, an aqueous solution of α-amino-polyethyleneoxy-ω-carboxylic acid (average molecular weight 5000) ( (10 mM) was immersed in 2 ml for 16 hours, and finally washed 5 times with water.

リガンドの固定は以下の手順で行う。
リガンド溶液の調製: 炭酸脱水素酵素を0.1mg/mlになるように酢酸バッファー(pH5.0)で溶解。
センサチップ表面の活性化: NHS(0.1M)/EDC(0.4M)=1/1、25℃、30分
リガンドの固定: 上記のリガンド溶液、25℃、30分
ブロッキング: 1Mエタノールアミン溶液(pH8.5)、25℃、30分
The ligand is immobilized by the following procedure.
Preparation of ligand solution: Dissolve carbonic acid dehydrogenase in acetate buffer (pH 5.0) to 0.1 mg / ml.
Activation of sensor chip surface: NHS (0.1M) / EDC (0.4M) = 1/1, 25 ° C, 30 minutes Immobilization of ligand: The above ligand solution, 25 ° C, 30 minutes Blocking: 1M ethanolamine solution (pH8) .5), 25 ° C, 30 minutes

(2)化合物の結合測定
測定化合物: Indapamide
温度: 25℃
ランニングバッファー: リン酸バッファー(pH7.4、DMSO5%含有)
化合物濃度: 0.5μM
測定時間: 30秒
(2) Compound binding measurement Measurement compound: Indapamide
Temperature: 25 ℃
Running buffer: Phosphate buffer (pH7.4, DMSO 5% included)
Compound concentration: 0.5 μM
Measurement time: 30 seconds

(3)ka、kd、KDの計算
表面プラズモン共鳴の信号変化の測定結果から、下記式(1)、(2)及び(3)を用いることによって吸着速度係数(ka)及び離脱速度係数(kd)を求め、求めた吸着速度係数(ka)及び離脱速度係数(kd)から、KD=kd/ka表される式により解離定数(KD)を算出した。
(3) Calculation of ka, kd, KD From the measurement results of the signal change of surface plasmon resonance, the following formulas (1), (2) and (3) are used to determine the adsorption rate coefficient (ka) and the separation rate coefficient (kd ) And the dissociation constant (KD) was calculated from the determined adsorption rate coefficient (ka) and desorption rate coefficient (kd) by the equation represented by KD = kd / ka.

dθ/dt=ka×cs×(1−θ)−kd×θ (1)
(式中、θは吸着率(=吸着量/飽和吸着量)、kaは吸着速度係数、kdは離脱速度係数、csは金属表面近傍の被解析分子の濃度を表す。)
∂c/∂t=D×∂2c/∂x2 (2)
(式中、xは金属表面からの距離、Dは被解析分子の拡散係数、cは被解析分子の濃度を表し、x=0のときc=csとなる。)
θ=R/Rmax (3)
(式中、θは吸着率(=吸着量/飽和吸着量)を示し、Rは表面プラズモン信号を示し、Rmaxは被解析分子が飽和吸着したときの信号を表す。)
dθ / dt = ka × c s × (1-θ) -kd × θ (1)
(In the formula, θ represents the adsorption rate (= adsorption amount / saturated adsorption amount), ka represents the adsorption rate coefficient, kd represents the desorption rate coefficient, and c s represents the concentration of the molecule to be analyzed in the vicinity of the metal surface.)
∂c / ∂t = D × ∂ 2 c / ∂x 2 (2)
(Distance from wherein, x is a metal surface, D is the diffusion coefficient of the analyte molecule, c is represents the concentration of the analyte molecule, and c = c s when x = 0.)
θ = R / Rmax (3)
(In the formula, θ represents an adsorption rate (= adsorption amount / saturated adsorption amount), R represents a surface plasmon signal, and Rmax represents a signal when the molecule to be analyzed is saturated adsorbed.)

その結果を以下に示す。
ka = 4.0×105(M-1s-1)
kd = 2.2×10-1(s-1)
KD = 5.5×10-7(M)
The results are shown below.
ka = 4.0 × 10 5 (M -1 s -1 )
kd = 2.2 × 10 -1 (s -1 )
KD = 5.5 × 10 -7 (M)

実施例2
PMMAの代わりに下記化合物F-1を用いること以外は実施例1と同様に作製したセンサチップを用いて、実施例1と同様に実験を行った。その結果、実施例1と同様の結果が得られた。
Example 2
An experiment was conducted in the same manner as in Example 1 using a sensor chip produced in the same manner as in Example 1 except that the following compound F-1 was used instead of PMMA. As a result, the same result as in Example 1 was obtained.

Figure 2006078210
Figure 2006078210

実施例3
図1に記載のスクリーニング用SPRシステムと実施例2で作成したセンサチップを用いて、リガンドの固定、多数の化合物のスクリーニングを自動的に行う。
(1)リガンド固定
リガンドの固定は以下の手順で行う。
リガンド溶液の調製: 炭酸脱水素酵素0.1mgを酢酸バッファー(pH5.0) 1mlに溶解。
センサチップ表面の活性化: NHS(0.1M)/EDC(0.4M)=1/1、25℃、30分
リガンドの固定: 上記のリガンド溶液、25℃、30分
ブロッキング: 1Mエタノールアミン溶液(pH8.5)、25℃、30分
Example 3
Using the SPR system for screening shown in FIG. 1 and the sensor chip prepared in Example 2, ligand fixation and screening of a large number of compounds are automatically performed.
(1) Ligand fixation The ligand is immobilized by the following procedure.
Preparation of ligand solution: Dissolve 0.1 mg of carbonic acid dehydrogenase in 1 ml of acetate buffer (pH 5.0).
Activation of sensor chip surface: NHS (0.1M) / EDC (0.4M) = 1/1, 25 ° C, 30 minutes Immobilization of ligand: The above ligand solution, 25 ° C, 30 minutes Blocking: 1M ethanolamine solution (pH8) .5), 25 ° C, 30 minutes

(2)結合測定、および化合物の選別
測定化合物: 任意の一群の化合物5000個
温度: 25℃
ランニングバッファー: リン酸バッファー(pH7.4、DMSO5%含有)
化合物濃度: 0.1、1、10μM(DMSO 5% PBSバッファー)
測定時間: 30秒
(2) Binding measurement and compound selection Measurement compound: 5000 arbitrary compounds in a group Temperature: 25 ° C
Running buffer: Phosphate buffer (pH7.4, DMSO 5% included)
Compound concentration: 0.1, 1, 10 μM (DMSO 5% PBS buffer)
Measurement time: 30 seconds

ka、kdの計算:実施例1の(3)と同様の方法により計算する。計算に使用する結合曲線は、上記3点の化合物濃度で得られた曲線の中から適宜選択する。
化合物の選別: kaが1.0×106(M-1s-1)以上、かつkdが1.0×10-1(s-1)以上の化合物を自動選別する。
表示: 上記で選別された化合物の番号が、表示装置上に点滅して表示される。
Calculation of ka and kd: Calculated by the same method as (3) of Example 1. The binding curve used for the calculation is appropriately selected from the curves obtained at the above three compound concentrations.
Selection of compounds: Compounds having ka of 1.0 × 10 6 (M −1 s −1 ) or more and kd of 1.0 × 10 −1 (s −1 ) or more are automatically selected.
Display: The number of the compound selected above is displayed blinking on the display device.

図1は、本発明のスクリーニング方法を行うためのSPRシステムの一例を示す。FIG. 1 shows an example of an SPR system for performing the screening method of the present invention.

Claims (6)

リガンドと被験物質との相互作用に基づき一群の被験物質から特定の被験物質を選別するスクリーニング方法において、該リガンドが固相化されており、該リガンドの固相化を行うユニットと、固相化したリガンドと被験物質との相互作用の測定を行うユニットとが分離されており、1x10-2(S-1)以上の任意の解離速度定数(kd)、および1x105(M-1S-1)以上の任意の結合速度定数(ka)を選別の基準値として、測定した解離速度定数および結合速度定数の双方が、上記の基準値以上である被験物質を選別する、上記のスクリーニング方法。 In a screening method for selecting a specific test substance from a group of test substances based on the interaction between the ligand and the test substance, the ligand is immobilized, and the unit for immobilizing the ligand is immobilized. The unit for measuring the interaction between the ligand and the test substance is separated, and any dissociation rate constant (kd) of 1x10 -2 (S -1 ) or higher, and 1x10 5 (M -1 S -1 ) The screening method described above, wherein a test substance having both the measured dissociation rate constant and binding rate constant equal to or higher than the reference value is selected using the above arbitrary binding rate constant (ka) as a reference value for selection. リガンドと被験物質との相互作用に基づき一群の被験化合物から特定の化合物を選別するスクリーニング方法において、該リガンドが固相化されており、固相化された該リガンドに該被験物質の溶液を接触させた時に変化する信号量から、該リガンドと該被験物質との解離速度定数(kd)および結合速度定数(ka)を求め、1x10-2(S-1)以上の任意の解離速度定数(kd)、および1x105(M-1S-1)以上の任意の結合速度定数(ka)を選別の基準値として、測定した解離速度定数および結合速度定数の双方が、上記の基準値以上である被験物質を選別する、上記のスクリーニング方法。 In a screening method for selecting a specific compound from a group of test compounds based on the interaction between a ligand and a test substance, the ligand is immobilized and the solution of the test substance is contacted with the immobilized ligand The dissociation rate constant (kd) and binding rate constant (ka) between the ligand and the test substance are obtained from the signal amount that changes when the signal is applied, and an arbitrary dissociation rate constant (kd) of 1 × 10 −2 (S −1 ) or more is obtained. ), And any binding rate constant (ka) of 1 × 10 5 (M −1 S −1 ) or more, and the measured dissociation rate constant and binding rate constant are both above the above reference values The screening method described above, wherein a test substance is selected. リガンドの固相化を行うユニットと、固相化したリガンドと被験物質との相互作用の測定を行うユニットとが分離されている、請求項2に記載のスクリーニング方法。 The screening method according to claim 2, wherein the unit for immobilizing the ligand is separated from the unit for measuring the interaction between the immobilized ligand and the test substance. 予め装置に入力された結合速度定数および解離速度定数の範囲内に入る被験物質が自動選別される、請求項1から3の何れかに記載のスクリーニング方法。 The screening method according to any one of claims 1 to 3, wherein a test substance that falls within a range of a binding rate constant and a dissociation rate constant input to the apparatus in advance is automatically selected. 結合速度定数および解離速度定数を表面プラズモン共鳴装置により求める、請求項1から4の何れかに記載のスクリーニング方法。 The screening method according to claim 1, wherein the binding rate constant and the dissociation rate constant are determined by a surface plasmon resonance apparatus. 選別された被験物質が表示装置上で視覚的に区別される、請求項1から5の何れかに記載のスクリーニング方法。


The screening method according to claim 1, wherein the selected test substance is visually distinguished on a display device.


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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011524982A (en) * 2008-06-18 2011-09-08 コリア・ユニバーシティ・リサーチ・アンド・ビジネス・ファウンデーション Real-time continuous detector

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