JP2007040746A - 全反射減衰を利用した分析における反応速度係数の測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】全反射減衰を利用した分析装置を用いて全反射減衰角の角度変化を測定することにより、金属表面に固定化された被解析分子と該被解析分子と相互作用する分子との反応における吸着速度係数及び拡散係数を測定する方法において、吸着速度係数及び拡散係数をそれぞれ所定の幅で変化させた変数群のセットに対して、複数個の結合解離反応のシミュレーション曲線を用意し、測定した全反射減衰角の角度変化から結合解離反応の測定曲線を作製し、上記で作製した測定曲線と、複数個のシミュレーション曲線との一致度を調べ、最も一致度の高かったシミュレーション曲線の作製に用いた吸着速度係数及び拡散係数を、金属表面に固定化された被解析分子と該被解析分子と相互作用する分子との反応における吸着速度係数及び拡散係数とみなす。
【選択図】なし
Description
dR/dt=Ka×C×[Rmax−R(t)]−Kd×R(t) (i)
R(t)=(Ka×C×Rmax)/(Ka×C+Kd) ×(1−exp(-Ka×C+Kd) ×t))(ii)(上記式(i)を解いたもの)
Ka:吸着速度係数、Kd:離脱速度係数、C:アナライト濃度(既知)、Rmax:理論的最大結合量、t:時間
(1)吸着速度係数(Ka)及び拡散係数(D)をそれぞれ所定の幅で変化させた変数群のセットに対して、複数個の結合解離反応のシミュレーション曲線を用意し、
(2)測定した全反射減衰角(θSP)の角度変化から結合解離反応の測定曲線を作製し、
(3)上記(2)で作製した測定曲線と、上記(1)の複数個のシミュレーション曲線との一致度を調べ、
(4)最も一致度の高かったシミュレーション曲線の作製に用いた吸着速度係数(Ka)及び拡散係数(D)を、金属表面に固定化された被解析分子と該被解析分子と相互作用する分子との反応における吸着速度係数(Ka)及び拡散係数(D)とみなすことを含む、上記の方法が提供される。
好ましくは、測定曲線とシミュレーション曲線の一致度を、誤差の二乗和を指標として調べることができる。
好ましくは、前記流路系内の液体を、測定すべき被験物質を含有しない対照液体から、測定すべき被験物質を含有する試料液体へと交換し、その後、試料液体の流れを停止させた状態で全反射減衰角(θSP)の角度変化を測定することができる。
好ましくは、表面プラズモン共鳴測定装置を用いて表面プラズモン共鳴の信号変化を測定することができる。
本発明の方法では、あらかじめ、Ka、Kd、D、またはRmaxを適切なきざみ幅で変化させた変数群のセットに対して、それぞれ事前に結合解離反応のシミュレーション曲線を作成しておき、これらをテーブルとして保持しておく(例えば、図3を参照)。そして、実測された結合解離反応曲線に対して、保持してあるテーブルデータとの一致度を調べ、一致度の一番高い反応曲線の作成に用いた変数群を、測定データに対する解とすることができる。
(1)総当り法(テーブル全てのデータで試す。)
(2)2段階探索法(テーブルを粗く調べ、一番高いデータがありそうな箇所を細かく調べる。)
(3)非線形最適化(一致度が高くなるように変数群を変化させていく。)
例えば、吸着速度係数(Ka)、離脱速度係数(Kd)、拡散係数(D)、C(アナライト濃度)、及び理論的最大結合量(Rmax)の5つのパラメーターに対して、簡単のためα、β、γ、δ、θというラベルをつける。例えば、各々100個のパラメータ数を使ったとするとパラメーターは、100×100×100×100×100=1010個になる。これに対し、最適なパラメーターを探すのに、
(α1、β1、γ1、δ1、θ1)→(α2、β1、γ1、δ1、θ1)→(α3、β1、γ1、δ1、θ1)→、、、
(α1、β2、γ1、δ1、θ1)→(α2、β2、γ1、δ1、θ1)→(α3、β2、γ1、δ1、θ1)→、、、
などのように、辞書的配列で順番に調べていくことができる。この方法を総当り法という。
例えば、αi、βj、γn、δl、θmにおいて、i、j、n、l及びmを10の倍数のみに限定して、先ず粗く調べる。その場合、10×10×10×10×10=105の少ない回数で第一段階の検討が終了する。その結果、例えば、(αp、βq、γr、δs、θt)が良いと分かったら、次に、α(p−5)〜α(p+4)、β(q−5)〜β(q+4)、、、、、の10×10×10×10×10=105のセットの中で最適なものを見つける。結局、2×105回の方法で探索できるので、時間を短縮することができる。
例えば、(αi、βi、γi、δi、θi)からスタートすると、αは(α(i−1)、αi、α(i+1))、βは(β(i−1)、βi、β(i+1))、、、、というように3×3×3×3×3=35個のデータを調べる。次に、この中で、例えば、(αi、β(i+1)、γ(i+1)、δi、θi)がよかったとすると、αは(α(i−1)、αi、α(i+1))、βは(βi、β(i+1)、β(i+2))、γは(γi、γ(i+1)、γ(i+2))、δは(δ(i−1)、δi、δ(i+1))、といった範囲で調べることができる。このようにして、中心となる点の前後を比較していきながら、これ以上よくならない点までサーチを行う方法が、非線形最適化(直接探索法)である。また、非線形最適化の方法としては、上記した直接探索法のほか、勾配法、逆行列演算法などがある(科学計測のための波形データ処理、計測システムにおけるマイコン/パソコン活用技術、南茂夫 編著、CQ出版社、第182〜183頁)。
さらに、一致度を見る際に重視したい部分がある場合、誤差二乗を単純に足し合わせるだけでなく、重みをつけることなどが考えられる。
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。
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。
∂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。)
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。
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。
(1)デキストラン測定チップの作製
金属膜として50nmの金が蒸着された本発明の誘電体ブロックをModel-208UV−オゾンクリーニングシステム(TECHNOVISION INC.)で30分間処理した後、エタノール/水(80/20)中11−ヒドロキシ−1−ウンデカンチオールの5.0mM溶液を金属膜に接触するように添加し、25℃で18時間表面処理を行った。その後、エタノールで5回、エタノール/水混合溶媒で1回、水で5回洗浄を行った。
上記(1)で作成したデキストラン測定チップ内の溶液を除去した後、200mM EDC(N-エチル-N'-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミドハイドロクロライド)と50mM NHS(N-ヒドロキシスクシンイミド)の混合溶液70μlを添加し、10分間放置した。混合溶液を除去した後、100μlの水で3回、100μlのAcetate5.0バッファー(BIAcore社製)で3回洗浄した。Acetate5.0バッファーを100μl入れた状態でこのチップを本発明の表面プラズモン共鳴測定装置に設置し、チップ内をProteinA溶液(ProteinA(ナカライテスク社製)を50μg/mlになるようAcetate5.0(BIAcore社製)に溶解したもの)に入れ替え30分間放置し、ProteinAを固定した。チップ内を1M エタノールアミン溶液に置き換え、3分間放置した。チップ内を100μlのAcetate5.0バッファーで10回洗浄した。ProteinAの固定による共鳴シグナル変化量は、500RUであった。
上記(1)で作成したデキストラン測定チップ内の溶液を除去した後、200mM EDCと50mM NHSの混合溶液70μlを添加し、10分間放置した。混合溶液を除去した後、100μlの水で3回、100μlのAcetate5.0バッファーで3回洗浄した。チップ内を1M エタノールアミン溶液に置き換え、10分間放置した。チップ内を100μlのAcetate5.0バッファーで10回洗浄した。
本発明のProteinA固定チップに対し、誘電体ブロックをシリコンゴムでふたをすることで、内容積15μlのセルを作成した。また、ふたのシリコンゴムに2箇所、1mm径の穴をあけ、内径0.5mm、外径1mmのテフロン(登録商標)チューブを通し、流路を作成した。同様に参照チップにもふた、流路を作成し、2つのチップを直列につなぎ、流路系を作成した。この流路系の2つのチップをそれぞれ、本発明の表面プラズモン共鳴測定装置に設置した。
流路系内をHBS-EPバッファー(BIAcore社製)で満たした。HBS-EPバッファーの組成は、HEPES(N-2-Hydroxyethylpiperazine-N'-2-ethanesulfonicAcid)0.01mol/l(pH7.4)、NaCl0.15mol/l、EDTA 0.003mol/l、Surfactant P20 0.005重量%である。液交換前を基準とした信号変化を0.5秒間隔で測定した。流路系内を20μl/secの速度でmouse IgG溶液(mouse IgG(コスモバイオより購入)を10μg/mlになるようHBS-EPバッファーに溶解したもの)に置き換えた。置き換えに要した時間は5秒であった。
Ka=31500, Kd=0.0008, D=4.884E-08, C=6.67-E08, Rmax=620
11 誘電体ブロック
12 金属膜
13 試料保持枠
14 センシング物質
30 光ビーム
31 レーザ光源
32 集光レンズ
40 光検出器
S40 出力信号
400 ガイドロッド
401 スライドブロック
402 精密ねじ
403 パルスモータ
404 モータコントローラ
410 ユニット連結体
411 連結部材
Claims (8)
- 全反射減衰を利用した分析装置を用いて全反射減衰角(θSP)の角度変化を測定することにより、金属表面に固定化された被解析分子と該被解析分子と相互作用する分子との反応における吸着速度係数(Ka)及び拡散係数(D)を測定する方法において、
(1)吸着速度係数(Ka)及び拡散係数(D)をそれぞれ所定の幅で変化させた変数群のセットに対して、複数個の結合解離反応のシミュレーション曲線を用意し、
(2)測定した全反射減衰角(θSP)の角度変化から結合解離反応の測定曲線を作製し、
(3)上記(2)で作製した測定曲線と、上記(1)の複数個のシミュレーション曲線との一致度を調べ、
(4)最も一致度の高かったシミュレーション曲線の作製に用いた吸着速度係数(Ka)及び拡散係数(D)を、金属表面に固定化された被解析分子と該被解析分子と相互作用する分子との反応における吸着速度係数(Ka)及び拡散係数(D)とみなすことを含む、上記の方法。 - 工程(1)において、吸着速度係数(Ka)、離脱速度係数(Kd)、拡散係数(D)、理論的最大結合量(Rmax)及びC(アナライト濃度)をそれぞれ所定の幅で変化させた変数群のセットに対して、複数個の結合解離反応のシミュレーション曲線を用意する、請求項1に記載の方法。
- 測定曲線とシミュレーション曲線の一致度を、誤差の二乗和を指標として調べる、請求項1又は2に記載の方法。
- 金属膜上に形成されたセルを含む流路系と、金属膜面で全反射した光ビームの強度を測定して全反射減衰角(θSP)を検出する光検出手段とを備えてなる全反射減衰を利用した分析装置を用い、前記流路系内の液体を交換後、液の流れを停止させた状態で全反射減衰角(θSP)の角度変化を測定する、請求項1から3の何れかに記載の方法。
- 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金属膜と、光ビームを発生させる光源と、前記光ビームを前記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、かつ、種々の入射角成分を含むようにして入射させる光学系と、前記金属膜上に形成されたセルを含む流路系と、前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して全反射減衰角(θSP)を検出する光検出手段とを備えてなる全反射減衰を利用した分析装置を用いる、請求項1から4の何れかに記載の方法。
- 前記流路系内の液体を、測定すべき被験物質を含有しない対照液体から、測定すべき被験物質を含有する試料液体へと交換し、その後、試料液体の流れを停止させた状態で全反射減衰角(θSP)の角度変化を測定する、請求項1から5の何れかに記載の方法。
- 測定曲線とシミュレーション曲線の一致度を調べる範囲として、結合信号カーブの一部、解離信号カーブの一部、またはその両方を用いることを特徴とする、請求項1から6の何れかに記載の方法。
- 表面プラズモン共鳴測定装置を用いて表面プラズモン共鳴の信号変化を測定する、請求項1から7の何れかに記載の方法。
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Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4371954B2 (ja) * | 2004-08-31 | 2009-11-25 | 富士フイルム株式会社 | 表面プラズモン共鳴分析による被験物質の解析方法 |
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WO2014054389A1 (ja) * | 2012-10-03 | 2014-04-10 | コニカミノルタ株式会社 | 表面プラズモンを利用した免疫測定方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001183505A (ja) * | 1999-12-24 | 2001-07-06 | Nikon Corp | 光学素子の設計方法及び製造方法並びに光学素子 |
JP2005030905A (ja) * | 2003-07-11 | 2005-02-03 | Mitsubishi Chemicals Corp | 分析用チップ |
JP2005164371A (ja) * | 2003-12-02 | 2005-06-23 | Fuji Photo Film Co Ltd | 表面プラズモン共鳴測定方法 |
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2005
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-
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001183505A (ja) * | 1999-12-24 | 2001-07-06 | Nikon Corp | 光学素子の設計方法及び製造方法並びに光学素子 |
JP2005030905A (ja) * | 2003-07-11 | 2005-02-03 | Mitsubishi Chemicals Corp | 分析用チップ |
JP2005164371A (ja) * | 2003-12-02 | 2005-06-23 | Fuji Photo Film Co Ltd | 表面プラズモン共鳴測定方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008114560A1 (ja) | 2007-02-21 | 2008-09-25 | Nec Corporation | コンピュータ、動作ルール適用方法、オペレーティングシステム |
WO2008114789A1 (ja) * | 2007-03-19 | 2008-09-25 | Fujifilm Corporation | 測定装置 |
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