JP2008544248A - Affinity analysis method and system - Google Patents

Affinity analysis method and system Download PDF

Info

Publication number
JP2008544248A
JP2008544248A JP2008516784A JP2008516784A JP2008544248A JP 2008544248 A JP2008544248 A JP 2008544248A JP 2008516784 A JP2008516784 A JP 2008516784A JP 2008516784 A JP2008516784 A JP 2008516784A JP 2008544248 A JP2008544248 A JP 2008544248A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
binding
affinity
interaction
steady state
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2008516784A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5052509B2 (en
JP2008544248A5 (en
Inventor
アンダーソン,カール
Original Assignee
バイアコア アーベー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by バイアコア アーベー filed Critical バイアコア アーベー
Publication of JP2008544248A publication Critical patent/JP2008544248A/en
Publication of JP2008544248A5 publication Critical patent/JP2008544248A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5052509B2 publication Critical patent/JP5052509B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55Specular reflectivity
    • G01N21/552Attenuated total reflection
    • G01N21/553Attenuated total reflection and using surface plasmons

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

分子結合相互作用のアフィニティを、定常状態での結合について測定したデータから判定する方法であって、
a)2種の化学種が結合する相互作用について、結合について実験的に得た複数のデータセットを用意し、ここで、各データセットは、相互作用の会合フェーズと解離フェーズのそれぞれの複数の時点で測定された結合に関するデータを含み、
b)実験的に得られた結合についての複数のデータセットから、会合フェーズの終点又はその付近の所定の時点で測定した複数の結合データを、定常状態の結合データを表すものとして選択し、
c)定常状態の結合データの信頼性を、同じデータセットの他の結合データを評価することによって推定する過程を含む、各データセットの品質管理を行い、
d)過程c)で、信頼性の低い定常状態の結合データを含むものと推定された各データセットを除外し、
e)残りのデータセット中の定常状態での結合データからアフィニティを判定する
過程を含む方法。
【選択図】 図4
A method for determining the affinity of a molecular binding interaction from data measured for binding in a steady state,
a) preparing a plurality of experimentally obtained data sets for binding for the interaction of two chemical species binding, wherein each data set includes a plurality of respective association phases and dissociation phases of the interaction; Contains data on binding measured at the time,
b) from a plurality of experimentally obtained binding data sets, selecting a plurality of binding data measured at a predetermined time point at or near the end of the association phase as representing steady state binding data;
c) perform quality control for each data set, including the process of estimating the reliability of the steady state combined data by evaluating other combined data of the same data set;
d) In step c), exclude each data set estimated to contain unreliable steady state combined data;
e) A method comprising determining affinity from steady state binding data in the remaining data sets.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、検出面での分子結合相互作用を分析する方法に関するものであり、より詳細には、定常状態の結合データに基づいて相互作用についてのアフィニティを決定する方法であって、少なくとも部分的に自動化作業が可能な方法に関するものである。本発明は、こうした自動化されたアフィニティ評価のための手段を含む分析システム、並びに、この方法を実施するコンピュータプログラム、この方法を実施するためのプログラムコード手段を含むコンピュータプログラム製品、及びプログラムを含むコンピュータシステムにも関するものである。   The present invention relates to a method for analyzing molecular binding interactions at a detection surface, and more particularly, a method for determining affinity for an interaction based on steady state binding data, at least in part. It relates to a method that can be automated. The present invention provides an analysis system including means for such automated affinity evaluation, as well as a computer program implementing the method, a computer program product including program code means for performing the method, and a computer comprising the program It also relates to the system.

分子、例えば生体分子の相互作用をリアルタイムで監視することのできる分析的な検出システムには、ますます注目されつつある。こうしたシステムは、光学的なバイオセンサーを利用したものであることが多く、通常、相互作用分析センサー又は生体特異的相互作用分析センサーと称されている。こうしたバイオセンサーの代表例は、Biacore社(スウェーデン、ウプサラ)から販売されているBIACORE(登録商標)計測装置であり、この製品は、サンプル中の分子と、検出面に固定された分子構造との間の相互作用を検出するにあたって、表面プラズモン共鳴(SPR)を利用する。検出面にサンプルを通過させた場合、結合の進行のしかたは、相互作用の生じる速度を直接反映する。サンプルを注入した後にバッファーを流すと、この間、検出器の応答は、表面上の複合体の解離速度を反映する。BIACORE(登録商標)システムで得られる代表的な出力は、分子同士の相互作用の進行が時間に対して描かれたグラフ、すなわち曲線であり、この曲線は、会合フェーズの部分と解離フェーズの部分とを含んでいる。この結合曲線は、通常、コンピュータ画面上に表示され、「センサーグラム」と呼ばれることが多い。   More and more attention is being focused on analytical detection systems that can monitor the interaction of molecules, such as biomolecules, in real time. Such a system often uses an optical biosensor and is usually referred to as an interaction analysis sensor or a biospecific interaction analysis sensor. A typical example of such a biosensor is a BIACORE (registered trademark) measuring device sold by Biacore (Uppsala, Sweden), which is composed of a molecule in a sample and a molecular structure fixed on a detection surface. In detecting the interaction, surface plasmon resonance (SPR) is used. When the sample is passed through the detection surface, the way the binding proceeds directly reflects the rate at which the interaction occurs. As the buffer is run after injecting the sample, the detector response during this time reflects the dissociation rate of the complex on the surface. A typical output obtained with the BIACORE® system is a graph or curve in which the progress of the interaction between molecules is plotted against time, which is part of the association phase and part of the dissociation phase. Including. This binding curve is usually displayed on a computer screen and is often referred to as a “sensorgram”.

したがって、BIACORE(登録商標)システム(及び類似したセンサーシステム)を用いると、標識を用いなくても、そして往々にして関係物質の精製を行うこともなく、特定の分子(分析対象物質)のサンプル中の存否や濃度ばかりでなく、分子相互作用における結合(会合)及び解離についての速度論的速度定数などの相互作用変数、並びに表面での相互作用のアフィニティを、リアルタイムで測定することが可能となる。会合速度定数(k)と解離速度定数(k)は、サンプルの測定対象物質の各種の濃度について得られた速度論的データを、微分方程式のかたちで数学的に記述した相互作用モデルに当てはめることによって得ることができる。アフィニティ(アフィニティ定数K又は解離定数Kとして示されるアフィニティ)は、会合速度定数及び解離速度定数から計算することができる。しかし、決定的な速度論的データを得ることが困難なことも多いため、通常、アフィニティは、一連の分析対象物質の濃度について、結合相互作用の会合フェーズの終点又はその付近で到達したと仮定される平衡状態、すなわち定常状態での結合のレベルを測定する過程を含む平衡結合分析によって測定する方が信頼性が高い。結合曲線の会合フェーズが定常状態に実際に達したらしいことを確認するには、結合した測定対象物質が、アフィニティの測定に使用しようとする条件下で平衡状態に達するのに必要なサンプル注入の時間の長さ(すなわち、サンプルのセンサーチップ表面との接触時間)を前もって決定しておくのが通例である。平衡状態に達するのに要する時間と、分析対象物質が解離するのに要する時間とは、双方とも、第一義的には解離速度定数によって決まるので、おおよその注入時間は、解離定数からも推定することができる。 Thus, with the BIACORE® system (and similar sensor systems), a sample of a specific molecule (analyte) can be obtained without labeling and often without purification of the relevant substance. It is possible to measure interaction variables such as kinetic rate constants for binding (association) and dissociation in molecular interactions, as well as the affinity of interactions at the surface, as well as the presence and concentration in the medium Become. The association rate constant (k a ) and dissociation rate constant (k d ) are obtained from an interaction model that mathematically describes kinetic data obtained for various concentrations of the sample analyte in the form of differential equations. It can be obtained by fitting. Affinity (Affinity represented as an affinity constant K A or dissociation constant K D) can be calculated from association and dissociation rate constants. However, since it is often difficult to obtain definitive kinetic data, it is usually assumed that affinity has been reached at or near the end of the association phase of the binding interaction for a range of analyte concentrations. It is more reliable to measure by equilibrium binding analysis including the process of measuring the equilibrium state, ie the level of binding in the steady state. To confirm that the association phase of the binding curve has indeed reached steady state, the time of sample injection required for the bound analyte to reach equilibrium under the conditions to be used for affinity measurements. It is customary to determine in advance the length of the sample (ie, the contact time of the sample with the sensor chip surface). Since both the time required to reach the equilibrium state and the time required for the analyte to dissociate are primarily determined by the dissociation rate constant, the approximate injection time can also be estimated from the dissociation constant. can do.

反応速度論敵性質及び/又はアフィニティに関してセンサーグラムを評価する前に、オペレータは、通常、品質管理を行って、機器関連の障害、例えば、液流に入り込んだ空気の泡によって生じた空気スパイクのせいで不適格となったセンサーグラムを廃棄する。   Prior to evaluating sensorgrams for kinetic enemy properties and / or affinity, operators typically perform quality control to account for equipment-related obstacles, such as air spikes caused by air bubbles entering the fluid stream. Discard sensorgrams that are ineligible for.

BIACORE(登録商標)及び類似した機器類によって得られた反応速度論及びアフィニティに関するデータの評価には、通常、専用のソフトウェアを利用するが、測定関連の障害、特にサンプル中に粒子が混在しているなどの理由でうまくフィッティングしない結合曲線を識別して除外する曲線のフィッティングのプロセスでは、大抵はオペレータが介入せねばならなかった。   Evaluation of reaction kinetics and affinity data obtained with BIACORE® and similar instruments usually uses dedicated software, but measurement related obstacles, especially particles in the sample In the process of curve fitting, which identifies and excludes joint curves that do not fit well, for example, the operator usually had to intervene.

分析を実施する際のスループットや情報密度に対する要求は、高まりつづけており、オペレータの負担も増大しつづけている。こうした動向に応じて、結合曲線の質の制御に関する自動化された手順、例えば国際公開第03/081245号に開示された手順、そして、反応速度論のデータの評価に関する自動化された手順、例えば国際公開第2005/029077号に開示された手順が開発された。   The demand for throughput and information density when performing analysis continues to increase, and the burden on operators continues to increase. In response to these trends, automated procedures relating to the control of binding curve quality, such as those disclosed in WO 03/081245, and automated procedures relating to the evaluation of kinetic data, such as The procedure disclosed in 2005/029077 has been developed.

しかし、定常状態でのアフィニティデータについても、特に、相互作用についての大型のデータセット、例えばセンサーグラムが生成するようなケースについても同様の自動化された手順が依然として必要である。こうしたケースで解決せねばならない重要な問題としては、結合レベルを読みとる前に、得られた結合曲線が、少なくとも実質的に平衡状態に達していることを確認しておくことを挙げることがある。
国際公開第03/081245号パンフレット 国際公開第2005/029077号パンフレット
However, similar automated procedures are still needed for steady state affinity data, especially for cases where large data sets for interactions, such as sensorgrams, are generated. An important problem that must be solved in these cases is to make sure that the resulting binding curve is at least substantially in equilibrium before reading the binding level.
International Publication No. 03/081245 Pamphlet International Publication No. 2005/029077 Pamphlet

本発明の目的は、分子が結合する相互作用について、アフィニティを判定する過程を改善することにある。この目的は、データセット(通常は、結合曲線)中の定常状態についての結合レベルのデータ以外のデータを使用して、定常状態の結合データセットが信頼できるかどうかを推定又は判定できるという知見に基づく方法によって実現される。言い換えると、結合曲線のあるドメイン(例えば、解離フェーズ)のデータを使用して、同じ結合曲線の別のドメイン(例えば定常状態)のデータの評価を行うことに意味があるかどうかを判定できるということである。この方法は、少なくとも部分的には自動化して、定常状態の結合レベルについてのデータのうち信頼性の低いものを自動的に除外することができる。   An object of the present invention is to improve the process of determining affinity for the interaction of binding molecules. The purpose of this is to find out that data other than the binding level data for the steady state in the data set (usually the binding curve) can be used to estimate or determine whether the steady state binding data set is reliable. Realized by the method based on. In other words, data from one domain (eg, dissociation phase) of a binding curve can be used to determine whether it makes sense to evaluate data from another domain (eg, steady state) of the same binding curve. That is. This method can be automated, at least in part, to automatically exclude unreliable data about steady state binding levels.

したがって、本発明の一態様では、定常状態での結合についての測定データから、分子結合相互作用のアフィニティを判定する方法であって、
a)2種の化学(含む生化学)種が結合する相互作用について、結合について実験的に得た複数のデータセットを用意し、ここで、各データセットは、相互作用の会合フェーズと解離フェーズのそれぞれの複数の時点で測定された結合に関するデータを含み、
b)実験的に得られた結合についての複数のデータセットから、会合フェーズの終点又はその付近の所定の時点で測定した複数の結合データを、定常状態の結合データを表すものとして選択し、
c)定常状態の結合データの信頼性を、同じデータセットの他の結合データを評価することによって推定する過程を含む、各データセットの品質管理を行い、
d)過程c)で、信頼性の低い定常状態の結合データを含むものと推定された各データセットを除外し、
e)残りのデータセット中の定常状態での結合データからアフィニティを判定する
過程を含む方法を提供する。
Therefore, in one aspect of the present invention, a method for determining the affinity of a molecular binding interaction from measured data for binding in a steady state, comprising:
a) For the interaction of two chemical (including biochemical) species binding, a plurality of data sets experimentally obtained for binding are prepared, where each data set includes an association phase and a dissociation phase of the interaction. Including data on binding measured at each of a plurality of time points,
b) from a plurality of experimentally obtained binding data sets, selecting a plurality of binding data measured at a predetermined time point at or near the end of the association phase as representing steady state binding data;
c) perform quality control for each data set, including the process of estimating the reliability of the steady state combined data by evaluating other combined data of the same data set;
d) In step c), exclude each data set estimated to contain unreliable steady state combined data;
e) providing a method comprising determining affinity from binding data at steady state in the remaining data set;

この側面の一形態では、過程c)〜e)が、
実験的に得られた結合についての複数のデータセットから複数の定常状態以外の結合データを選択し、
複数の定常状態以外の結合データのうちどれが所定範囲内であるかを判定し、この所定範囲は、実験的結合データセットのデータの品質を表し、
最終的に残った複数の実験的結合データセットから、質のよくない実験的結合データセットを除外し、ここで質のよくない実験的結合データセットは、所定範囲外の定常状態以外の結合データを含むものとし、そして
最終的に残った複数の実験的結合データセットの定常状態の結合データからアフィニティを判定する
過程を含む。
In one form of this aspect, steps c) -e)
Select multiple non-steady-state binding data from experimental data sets for multiple data sets,
Determining which non-steady-state binding data is within a predetermined range, the predetermined range representing the quality of the data in the experimental binding data set;
Exclude poor quality experimental binding datasets from the final remaining experimental binding datasets, where poor quality experimental binding datasets are non-steady state binding data And determining the affinity from the steady state binding data of the plurality of experimental binding data sets that ultimately remain.

本発明の別の態様では、上記の方法を実施するためのデータ処理手段を備えた分子間の相互作用研究用の分析システムを提供する。   In another aspect of the present invention, there is provided an analytical system for intermolecular interaction studies comprising data processing means for performing the above method.

本発明のさらに別の態様では、上記の方法を実施するためのプログラムコード手段を備えたコンピュータプログラムを提供する。   In yet another aspect of the present invention, a computer program comprising program code means for performing the above method is provided.

本発明のさらに別の態様では、上記の方法を実施するためのプログラムコード手段であって、コンピュータで読み出し可能な媒体に蓄積されるか、電気又は光学的信号に担持されているプログラムコード手段を含むコンピュータプログラム製品を提供する。   In yet another aspect of the present invention, there is provided program code means for performing the above method, wherein the program code means is stored on a computer readable medium or carried in an electrical or optical signal. A computer program product is provided.

本発明のさらに別の態様では、上記の方法を実施するためのプログラムコード手段を備えたコンピュータプログラムを搭載したコンピュータシステム提供する。   In still another aspect of the present invention, there is provided a computer system equipped with a computer program comprising program code means for carrying out the above method.

本発明をより完全に理解し、本発明のさらなる特徴や利点を理解するうえでは、以下の詳細な説明と図面を参照されたい。   For a more complete understanding of the present invention and for further understanding of the features and advantages of the present invention, reference should be made to the following detailed description and drawings.

特記しないかぎり、本明細書で使用する技術及び科学用語は、いずれも、本発明に関係する領域の当業者に一般に理解されるのと同じ意味を有するものである。また、定冠詞、不定冠詞を用いて単数で記載した場合も、特記しないかぎり、複数に関しての言及を含有するものである。   Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the areas relevant to the present invention. In addition, even when written in the singular using definite articles and indefinite articles, unless otherwise specified, includes plural references.

刊行物、特許出願、特許を始めとする参考文献は、すべて、この明細書で言及することをもって、その全体を本明細書に組み込むものである。   All references, including publications, patent applications, and patents, are hereby incorporated by reference in their entirety.

上述したように、本発明は、分子同士が結合する相互作用についての複数のデータセットのうち、分子結合相互作用の定常状態についての結合データを評価して、この相互作用のアフィニティを判定する過程に関するものであり、この過程では、データセットの、定常状態についての結合データ以外の他の相互作用のデータを使用して、定常状態についての結合データの信頼性を推定する。実験で得られた結合データは、通常、分子間の相互作用を調べるセンサーを主に用いた技術によって得られ、こうした技術では、分子間の相互作用を調べて、結果を、相互作用の進行と同時にリアルタイムで提示する。しかし、本発明を、さらに詳細に説明する前に、本発明を使用することになる一般的な文脈について説明する。   As described above, the present invention evaluates the binding data for the steady state of the molecular binding interaction among a plurality of data sets regarding the interaction between the molecules, and determines the affinity of the interaction. In this process, the interaction data of the dataset other than the binding data for the steady state is used to estimate the reliability of the binding data for the steady state. The binding data obtained in the experiment is usually obtained by a technique that mainly uses a sensor that investigates the interaction between molecules. In this technique, the interaction between molecules is examined, and the result is expressed as the progress of the interaction. Present in real time at the same time. However, before describing the present invention in further detail, the general context in which the present invention will be used will be described.

化学センサー又はバイオセンサーは、通常、センサーの表面の特性、例えば質量、屈折率、固定層の厚さの変化を検出し、標識を用いない方法に基づいている。しかし、センサーによっては、標識に依拠したものもある。代表的なセンサー検出法としては、質量検出法、例えば光学、熱―光学、及び圧電、又は音響波法(例えば、表面弾性波(SAW)及び水晶振動子マイクロバランス(QCM)法)及び電気化学的な方法、例えば、電位差測定、伝導度測定、電流測定、及び静電容量/インピーダンス法を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。光学的な検出方法に関しては、代表的な方法として、質量表面濃度を検出する方法、例えば、角度、波長、偏向、又は位相に関して分解する外部反射法と内部反射法の双方を含む反射を利用した測定法を挙げることができ、こうした方法の例としては、エバネッセント波偏光解析及びエバネッセント波分光法(EWS、又は内部反射分光分析)(これらはいずれも、表面プラズモン共鳴(SPR)を介したエバネッセントフィールド増強を含むことができる)、ブリュースター角屈折率測定法、臨界角屈折率測定法、減衰全反射(FTR)、散乱内部全反射(STIR)(散乱増強標識を含み得る)、光学導波センサー、外部反射撮影、エバネッセント波に基づく撮影、例えば臨界角分解撮影、ブリュースター角分解撮影、SPR角分解撮影などを挙げることができる。また、例えば表面増強ラマン分光法(SERS)、表面増強共鳴ラマン分光法(SERRS)、エバネッセント波蛍光分光法(TIRF)、及びリン光に基づいた測光法及び撮影/顕微鏡撮影法それ自体、又は、それらと反射法との組み合わせを挙げることができ、また、導波干渉計、導波漏洩モード分光法、反射干渉分光法、透過干渉法、ホログラフィ分光法、原子間力顕微鏡法(AFR)を挙げることができる。
市販のバイオセンサーとしては、表面プラズモン共鳴(SPR)を利用した機器で、表面に結合したリガンドと目的とする分析対象物質との間の表面での結合相互作用をリアルタイムで監視し得る上述のBiacore社(スウェーデン、ウプサラ)が製造・販売しているBIACOREシステムの機器を挙げることができる。この文脈では、「リガンド」は、所定の分析対象物質に対する既知又は未知のアフィニティ分子のことであり、例えば、表面に固定した任意の捕捉用物質を挙げることができる。一方、「分析対象物質」としては、このリガンドに対する任意の特異的な結合相手物質を挙げることができる。
Chemical sensors or biosensors are usually based on methods that detect changes in sensor surface properties, such as mass, refractive index, fixed layer thickness, and do not use labels. However, some sensors rely on signs. Typical sensor detection methods include mass detection methods such as optics, thermo-optics, and piezoelectric, or acoustic wave methods (eg, surface acoustic wave (SAW) and quartz crystal microbalance (QCM) methods) and electrochemistry. Examples of such methods include, but are not limited to, potentiometric measurement, conductivity measurement, current measurement, and capacitance / impedance method. With respect to optical detection methods, typical methods utilized mass surface concentration detection methods such as reflection, including both external and internal reflection methods that resolve in terms of angle, wavelength, deflection, or phase. Examples of such methods include evanescent wave ellipsometry and evanescent wave spectroscopy (EWS, or internal reflection spectroscopy) (both of which are evanescent fields via surface plasmon resonance (SPR)). Enhancement), Brewster angle refractometry, critical angle refractometry, attenuated total reflection (FTR), scattered total internal reflection (STIR) (can include scattering enhancement labels), optical waveguide sensor , External reflection photography, photography based on evanescent wave, for example, critical angle resolution photography, Brewster angle resolution photography, SPR angle resolution photography Etc. can be mentioned. Also, for example, surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS), surface-enhanced resonance Raman spectroscopy (SERRS), evanescent wave fluorescence spectroscopy (TIRF), and phosphorescence-based photometry and imaging / microscopy itself, or The combination of these and the reflection method can be mentioned, and also includes a waveguide interferometer, a waveguide leakage mode spectroscopy, a reflection interference spectroscopy, a transmission interference method, a holography spectroscopy, and an atomic force microscope (AFR). be able to.
As a commercially available biosensor, the above-described Biacore, which can monitor in real time the binding interaction between the ligand bound to the surface and the target analyte, is a device utilizing surface plasmon resonance (SPR). Mention of BIACORE system equipment manufactured and sold by the company (Uppsala, Sweden). In this context, “ligand” refers to a known or unknown affinity molecule for a given analyte and can include, for example, any capture substance immobilized on a surface. On the other hand, examples of the “analytical substance” include any specific binding partner substance for this ligand.

発明の詳細な説明と、それに引き続く実施例では、本発明を、SPR分光法の文脈、より詳細には、BIACORE(登録商標)システムに関して例示するが、本発明は、この検出方法に限定されるものではないと理解されたい。分析対象物質を、検出面に固定したリガンドに結合させるアフィニティを利用した検出法であれば、検出面に固定したリガンドへの分析対象物質の結合を定量的に示唆する検出面の変化を測定できる方法であるかぎり、任意の方法を用いることができる。   In the detailed description of the invention and the examples that follow, the invention is illustrated in the context of SPR spectroscopy, and more particularly with respect to the BIACORE® system, but the invention is limited to this detection method. Please understand that it is not. If the detection method uses affinity that binds the analyte to the ligand immobilized on the detection surface, it can measure changes in the detection surface that quantitatively suggest the binding of the analyte to the ligand immobilized on the detection surface. Any method can be used as long as it is a method.

表面プラズモン共鳴(SPR)現象は周知であり、SPRは、光が、特定の条件で、屈折率の異なる2つの媒質の界面で反射され、この界面が金属フィルム、通常は銀又は金で被覆されている場合に生じると記載すれば十分である。Biacore社の機器では、これらの媒質は、サンプルと、センサーチップのガラスであり、このセンサーチップは、マイクロ流体フローシステムによってサンプルと接触する。金属フィルムは、チップの表面に設けられた金の薄層である。特定の反射角では、反射光の強度がSPRによって低減する。この反射光の強度が最小となる角度は、反射光とは逆の側、つまりBIACORE(登録商標)システムではサンプルの側の表面付近の屈折率によって変化する。   The surface plasmon resonance (SPR) phenomenon is well known, in which light is reflected at an interface between two media having different refractive indices under specific conditions, and this interface is coated with a metal film, usually silver or gold. It is sufficient to state that it occurs when In the Biacore instrument, these media are the sample and the glass of the sensor chip, which is in contact with the sample by a microfluidic flow system. The metal film is a thin gold layer provided on the surface of the chip. At a specific reflection angle, the intensity of the reflected light is reduced by SPR. The angle at which the intensity of the reflected light is minimized varies depending on the refractive index on the side opposite to the reflected light, that is, near the surface on the sample side in the BIACORE® system.

BIACORE(登録商標)システムの模式図を図1に示す。センサーチップ1には、金フィルム2が設けられ、この金フィルム2が、捕捉用分子(リガンド)3,例えば抗体を担持している。捕捉用分子(リガンド)3は、フローチャネル5を通って流れる、検出対象物質4、例えば抗原を含むサンプルの流れと接している。光源7(LED)から発せられたp偏向した単色光6が、プリズム8によって、ガラス/金属インタフェース9にカップリングされ、ここで、光が全反射する。反射光ビーム10の強度は、光学的検出ユニット11(光検出器アレイ)で検出される。   A schematic diagram of the BIACORE® system is shown in FIG. The sensor chip 1 is provided with a gold film 2, and this gold film 2 carries a capturing molecule (ligand) 3, for example, an antibody. The capturing molecule (ligand) 3 is in contact with a flow of a sample containing a detection target substance 4, for example, an antigen, flowing through the flow channel 5. A p-polarized monochromatic light 6 emitted from a light source 7 (LED) is coupled by a prism 8 to a glass / metal interface 9 where the light is totally reflected. The intensity of the reflected light beam 10 is detected by an optical detection unit 11 (photodetector array).

BIACORE(登録商標)の機器の技術的側面と、SPR現象については、米国特許第5313264号に詳述されている。バイオセンサーの検出面に設けるマトリクス皮膜については、例えば、米国特許第5242828号及び同第5436161号にさらに詳述されている。また、BIACORE(登録商標)の機器とともに使用するバイオセンサーチップの技術的側面については、米国特許第5492840号に詳述されている。   The technical aspects of BIACORE® equipment and the SPR phenomenon are described in detail in US Pat. No. 5,313,264. The matrix film provided on the detection surface of the biosensor is further described in detail in, for example, US Pat. Nos. 5,242,828 and 5,436,161. Further, the technical aspects of the biosensor chip used with the BIACORE (registered trademark) device are described in detail in US Pat. No. 5,492,840.

サンプル中の分子が、センサーチップ表面上の捕捉用分子と結合すると、表面の濃度、したがって屈折率が変化し、SPRの応答が検出される。この応答を、相互作用の時間に対してプロットすると、相互作用の進行についての定量的な測定結果が得られる。こうしたプロット、すなわち反応速度論的曲線又は結合曲線(結合等温線)は、通常センサーグラムと呼ばれ、当技術分野では、場合によっては、「アフィニティの軌跡」又は「アフィノグラム」と呼ばれることもある。BIACORE(登録商標)のシステムでは、SPRの応答値は、共鳴単位(RU)で表される。1RUは、反射光の強度が最小となる角度の0.0001°の変化を表し、この変化は、大抵のタンパク質を始めとする各種の生体分子では、センサー表面濃度の約1pg/mmの変化に対応する。分析対象物質を含むサンプルがセンサー表面と接触すると、センサー表面に結合した捕捉用分子(リガンド)が、「会合」と称される過程で、分析対象物質と相互作用する。この過程は、センサーグラムでは、サンプルがまずセンサー表面と接触するにつれて、RUの増加によって示される。逆に、「解離」は、通常、サンプルの流れが、例えばバッファーの流れに置き換わったときに生じる。この過程は、センサーグラムでは、分析対象物質が表面に結合したリガンドから解離するにつれて、時間とともにRUが降下することによって示される。 When molecules in the sample bind to the capture molecules on the sensor chip surface, the surface concentration, and thus the refractive index, changes and the SPR response is detected. Plotting this response against the time of interaction gives a quantitative measure of the progress of the interaction. Such plots, ie kinetic curves or binding curves (binding isotherms), are usually referred to as sensorgrams and are sometimes referred to in the art as “affinity trajectories” or “affinograms”. In the BIACORE (registered trademark) system, the response value of SPR is expressed in resonance units (RU). 1RU represents a change of 0.0001 ° of the angle at which the intensity of reflected light is minimized, and this change is about 1 pg / mm 2 of sensor surface concentration for various biomolecules including most proteins. Corresponding to When a sample containing an analyte is brought into contact with the sensor surface, a capture molecule (ligand) bound to the sensor surface interacts with the analyte in a process called “association”. This process is indicated in the sensorgram by an increase in RU as the sample first contacts the sensor surface. Conversely, “dissociation” usually occurs when the sample stream is replaced by, for example, a buffer stream. This process is indicated in the sensorgram by the decrease in RU over time as the analyte is dissociated from the ligand bound to the surface.

センサーチップ表面での可逆的な相互作用についての代表的なセンサーグラム(結合曲線)を図2に示す。検出面には、捕捉用分子、すなわちリガンド、例えば抗体が固定され、サンプル中の結合相手分子、すなわち分析対象物質と相互作用するようになっている。上述のような他の検出原理に基づくバイオセンサーシステムによって生成された結合曲線も、類似した形状をもつはずである。縦軸(Y軸)は、応答(ここでは共鳴単位RU)を示し、横軸(X軸)は、時間(ここでは秒)を示す。まず、検出面上にバッファーを通過させて、センサーグラムのベースラインの応答Aを得る。サンプルの注入中は、分析対象物質の結合に起因する信号の増大が観察される。結合曲線のこのB部分は、通常、「会合フェーズ」と呼ばれる。その結果、会合フェーズの終点又はその付近で定常状態条件に達し、Cに示す共鳴信号のプラトーに達する(しかし、この状態は実現されるとは限らない)。なお、「定常状態」という用語は、本発明では、「平衡」と同義で使用する(別の文脈では「平衡」は、理想的な相互作用のモデルについて記載するために留保しておく必要があることもある。これは、実際の局面では、システムが平衡状態にないにもかかわらず、結合が経時的に一定の状態にあることがあるからである。)サンプル注入を終えた時点で、サンプルに変えて、バッファーを連続的に流すと、信号が低減し、この低減は、分析対象物質の表面からの解離、すなわち放出を反映したものである。すなわち.結合曲線のこのD部分は、通常、「解離フェーズ」と呼ばれる。分析は、結合した分析対象物質を表面から取り除くことができ、しかも(理想的には)リガンドの活性を保持する溶液をセンサー表面に注入する再生の過程で終える。この過程は、センサーグラムのE部分に示されている。バッファーを注入すると、ベースラインAが戻り、表面は、新たな分析を行うことが可能な状態に復帰する。   A typical sensorgram (binding curve) for the reversible interaction at the sensor chip surface is shown in FIG. On the detection surface, a capturing molecule, that is, a ligand, such as an antibody, is immobilized, and interacts with a binding partner molecule in the sample, that is, an analyte. Binding curves generated by biosensor systems based on other detection principles as described above should also have similar shapes. The vertical axis (Y axis) represents the response (here, the resonance unit RU), and the horizontal axis (X axis) represents the time (here, seconds). First, a buffer is passed over the detection surface to obtain a baseline response A of the sensorgram. During sample injection, an increase in signal due to analyte binding is observed. This B portion of the binding curve is usually referred to as the “association phase”. As a result, a steady state condition is reached at or near the end of the association phase, and the resonance signal plateau shown in C is reached (but this state is not always realized). It should be noted that the term “steady state” is used synonymously with “equilibrium” in the present invention (in other contexts “equilibrium” must be reserved to describe an ideal model of interaction). This is because, in actual situations, the binding may remain constant over time even though the system is not in equilibrium.) When the sample injection is finished, If the buffer is flowed continuously instead of the sample, the signal is reduced, and this reduction reflects the dissociation, ie, release, of the analyte from the surface. That is. This D portion of the binding curve is usually referred to as the “dissociation phase”. The analysis ends with a regeneration process in which the bound analyte can be removed from the surface and (ideally) a solution that retains the activity of the ligand is injected into the sensor surface. This process is shown in the E part of the sensorgram. When the buffer is injected, the baseline A returns and the surface returns to a state where a new analysis can be performed.

会合フェーズB及び解離フェーズDのそれぞれのプロファイルから、結合及び解離の反応速度論的性質に関する情報が得られ、Cでの共鳴信号の強さが、アフィニティ(表面の質量濃度の変化に関連した相互作用の結果生じる応答)を表している.以下では、このことを、さらに詳しく説明する。   The association phase B and dissociation phase D profiles provide information on the kinetic nature of the binding and dissociation, and the strength of the resonance signal at C is determined by the affinity (reciprocity associated with the change in surface mass concentration). Response as a result of action). This will be described in more detail below.

表面結合速度
反応対象物質Aと、表面に結合させた(固定した)捕捉用分子、すなわちBの間の可逆反応であって、拡散でも質量移動でもないものは、次式の疑似一次反応速度論に限定され、これに従うと仮定する。
The reversible reaction between the surface binding rate reaction target substance A and the capture molecule (fixed) bound to the surface, that is, B, which is neither diffusion nor mass transfer is expressed by the following pseudo first order reaction kinetics: Is assumed to follow and follow this.

A+B⇔AB
この相互作用モデル(通常ラングミュアモデルと称される)では、分析対象物質(A)が一価かつ均質であり、リガンド(B)が均質であり、すべての結合イベントが独立に生じると仮定しており、実際、大半のケースにあてはまる。
A + B⇔AB
In this interaction model (usually called Langmuir model), it is assumed that the analyte (A) is monovalent and homogeneous, the ligand (B) is homogeneous, and all binding events occur independently. In fact, this is true for most cases.

分析対象物質Aを注入する間の分析対象物質Aの表面濃度の変化速度(=形成された複合体ABの濃度の変化速度)は、分析対象物質Aの流入速度と流出速度の和である。   The change rate of the surface concentration of the analysis target substance A during the injection of the analysis target substance A (= change rate of the concentration of the formed complex AB) is the sum of the inflow rate and the outflow rate of the analysis target substance A.

(式中の[A]は、分析対象物質Aの濃度、[B]リガンドBの濃度、[AB]は、反応複合体ABの濃度、kは会合速度定数、kは解離速度定数である。)
時間tの経過後、表面での未結合リガンドBの濃度は、[B]−[AB]となる(式中の[B]は、リガンドBの合計又は最大濃度である)。これを式(1)に代入すると、下記の式が得られる。
([A] is in the formula, the concentration of the analyte A, [B] the concentration of ligand B, [AB] is the concentration of the reaction complex AB, k a is the association rate constant, k d is the dissociation rate constant is there.)
After the elapse of time t, the concentration of unbound ligand B on the surface becomes [B T ] − [AB] (where [B T ] is the total or maximum concentration of ligand B). Substituting this into equation (1) gives the following equation:

検出器の応答単位(ABが検出される)に勘案すると、この式は、下記の式として表すことができる。 Considering the response unit of the detector (AB is detected), this equation can be expressed as:

(ここで、式中のRは、時間tの時点での応答(共鳴単位(RU))であり、Cは、溶液中の遊離分析対象物質(A)の初期又はバルク濃度であり、Rmaxは、分析対象物質(A)が表面上のすべてのリガンド(B)に結合した場合に得られる応答(共鳴単位(RU))である。)式(3)を整理すると、下記の式が得られる。 (Where R is the response at time t (resonance units (RU)), C is the initial or bulk concentration of the free analyte (A) in solution, and R max Is the response (resonance unit (RU)) obtained when the analyte (A) binds to all the ligands (B) on the surface. By rearranging the equation (3), the following equation is obtained. It is done.

(ここで式中のRは、応答(共鳴単位(RU))である)。積分すると下記の式が得られる。 (Where R is the response (resonance unit (RU))). When integrated, the following equation is obtained.

とk の計算
ここで、式(4)によると、dR/dtを、結合した分析対象物質の濃度Rに対してプロットすると、勾配は-(kC+k)となり、縦軸切片は、kmaxCとなる。バルク濃度Cが既知で、(例えば、表面を、大幅に過剰の分析対象物質で飽和させることによって)Rmaxが決定ずみであれば、会合速度定数kと解離速度定数kを計算で求めることができる。しかし、もっと簡便なのは、積分関数(5)のフィッティング、又は微分方程式式(4)の数値計算及びフィッティングを、好ましくは、コンピュータプログラムを用いて行うという方法である。
Here K a of the k d calculated, according to equation (4), the dR / dt, is plotted against the concentration R of bound analyte was, the gradient - (k a C + k d ) , and the ordinate intercept Becomes k a R max C. Bulk concentration C is known, (e.g., the surface, large excess by saturated with analyte in) if R max is Zumi determined, determine the association rate constant k a and dissociation rate constant k d in the calculation be able to. However, a simpler method is a method in which the fitting of the integral function (5) or the numerical calculation and fitting of the differential equation (4) are preferably performed using a computer program.

は、以下の方法によって決定することもできる。すなわち、解離速度は、下記式で表すことができ、 k d can also be determined by the following method. That is, the dissociation rate can be expressed by the following equation:

これを積分すると下記の式が得られ、 Integrating this gives the following equation:

ここで式中のRは、解離フェーズ当初、バッファーによる表面の洗浄開始時点での応答である。 Here, R 0 in the formula is a response at the beginning of the surface washing with the buffer at the beginning of the dissociation phase.

式(6)を線形化すると下記の式がえられ、   Linearizing equation (6) gives the following equation:

ln[R/R]をtに対してプロットすることで、勾配が−kの直線が得られる。しかし、より簡便な方法としては、会合速度定数kは、指数速度方程式(7)をフィッティングすることによって決定するができる。 By plotting ln [R / R 0 ] against t, a straight line with a slope of −k d is obtained. However, as a simpler method, the association rate constant k d can be determined by fitting the exponential rate equation (7).

信頼性の高い反応速度定数を得るためには、通常、上述の分析を、幾つもの異なる分析対象物質濃度について繰り返し、また、少なくとも1種の異なるセンサー表面リガンド濃度でも、上述の分析を繰り返すのが適切である。   In order to obtain a reliable reaction rate constant, the above analysis is usually repeated for several different analyte concentrations, and the above analysis is repeated for at least one different sensor surface ligand concentration. Is appropriate.

アフィニティの計算
アフィニティは、会合定数K=k/k又は、解離定数(平衡状態定数とも称する)K=k/kによって表される。
Affinity calculations affinity, association constant K A = k a / k d or, (also referred to as equilibrium constant) the dissociation constant is represented by K D = k d / k a .

会合定数Kは、式(3)からも決定することができ、平衡状態でdR/dt=0の場合には、この式は、下記の式となる。 The association constant K A can also be determined from the equation (3). When dR / dt = 0 in the equilibrium state, this equation becomes the following equation.

ここで式中のReqは、平衡状態での検出器の応答である。k/k=Kであるので、これを式(9)に代入して整理すると、下記の式がえられる。 Where R eq in the equation is the response of the detector at equilibrium. Since k a / k d = K A , substituting this into equation (9) and rearranging gives the following equation.

結合反応を複数の濃度で実施する場合には、Kは、データを、非線形の曲線フィッティングによって得ることができる。また、例えば、反応速度論のデータの信頼性が低かったり、会合及び解離が正確な測定を行うには迅速に進みすぎたりした場合には、Req/Cを、Reqに対してプロットすることができ、そうすると、勾配は−Kとなる(スキャッチャードプロット)。 When carrying out the binding reaction in a plurality of concentrations, K A, the data can be a, obtained by non-linear curve fitting. Also, for example, if the kinetic data is unreliable or the association and dissociation proceed too quickly for accurate measurements, R eq / C is plotted against R eq And then the slope is -K A (Scatchard plot).

式(10)を整理すると下記の式が得られる。   By rearranging the equation (10), the following equation is obtained.

式(11)にK=1/Kを挿入すると、下記の式がえられる。 Upon insertion of the K A = 1 / K D in equation (11), it is the following Shikigae.

式(12)は、通常、変形して下記の式とする。 Expression (12) is usually transformed into the following expression.

(式中の「Offset」は、システム全体の屈折率の誤差によるベースラインの平衡移動についての補償因子である。)
式(11)及び(12)は、分析対象物質の分子1つによって、平均で幾つの結合部位がブロックされるのかを記述した立体干渉因子nを導入することによって、修正することができる。
("Offset" in the equation is a compensation factor for the balanced movement of the baseline due to the refractive index error of the entire system.)
Equations (11) and (12) can be modified by introducing a steric interference factor n describing how many binding sites are blocked on average by one molecule of the analyte.

ソフトウェア援用分析
反応速度論及びアフィニティに関するデータを分析するソフトウェアは、市販されている。したがって、例えば、BIACORE(登録商標)の機器によって生成した反応速度論及びアフィニティに関するデータの評価は、通常、専用のBIAevaluationソフトウェア(Biacore社(スウェーデン、ウプサラ)製)で行い、その際には、残差の平方の和を減らして最小とする最も近接したフィットを与える可変変数についての値を見いだすことによって、数値積分法を使用して、微分速度方程式と、非線形回帰を計算して、反応速度論及びアフィニティの変数をフィッティングする。「残差(residual)」は、各地点での計算上の曲線と実験で得られた曲線の差で、残差の平方は、実験で得られた曲線の上下に、偏差を等しく重みづけするために使用される。残差の平方の和は、式(16)で表される。
Software assisted analysis Software for analyzing kinetics and affinity data is commercially available. Thus, for example, evaluation of kinetics and affinity data generated by a BIACORE® instrument is typically performed with dedicated BIAevaluation software (Biacore, Uppsala, Sweden), with the remaining Calculate the differential rate equation and nonlinear regression using numerical integration to find the value for the variable that gives the closest fit that reduces and minimizes the sum of the squares of the differences, and the kinetics And fitting affinity variables. The “residual” is the difference between the calculated curve at each point and the experimental curve, and the square of the residual weights the deviation equally above and below the experimental curve. Used for. The sum of the squares of the residuals is expressed by equation (16).

(式中のSは、残差の平方の和であり、rは、所定の地点でフィッティングを行った値であり、rは、同じ地点での実験で得られた値である。)
例えば、以上に記載した分子の相互作用については、こうしたソフトウェア援用データ分析を、背景ノイズを差し引いた後に実施し、上記の式(5)及び(7)で表される上述の単純な1:1のラングミュア結合モデルを測定データにフィッティングしようとするものである。
(S in the equation is a sum of squares of residuals, r f is a value obtained by fitting at a predetermined point, and r x is a value obtained by an experiment at the same point.)
For example, for the molecular interactions described above, such software-assisted data analysis is performed after subtracting background noise, and the simple 1: 1 described above expressed by equations (5) and (7) above. The Langmuir coupling model is to be fitted to the measurement data.

通常、結合モデルは、異なる分析対象物質の濃度C(及び/又は異なるレベルの方面誘導Rmax)で得られた複数の結合カーブに同時にフィッティングされる。この方法は、「グローバルフィッティング」と呼ばれ、センサーグラムのデータに基づいて、このグローバルフィッティングは、単一のグローバルk又はkがすべてのデータに良好なフィッティングを示すかどうかを決定する。終了したフィッティングの結果を、オペレータに対してグラフィカルに提示し、もともとのセンサーグラムの曲線上に、フィッティングした曲線を重ねて示す。フィッティングの近接性は、カイ2乗(χ)値(以下では、「カイ2乗」と称する)でも示し、このカイ2乗(χ)は、標準的な統計学的値である。良好なフィッティングのためには、カイ二乗の値は、RUのノイズと同程度とする。必要に応じて、実験で得られたデータが、フィッティングした曲線からどのように逸脱しているかをグラフィカルに示す「残差のプロット」萌えられる。その後、オペレータは、フィッティングが十分良好であるかどうかについて判断する。十分良好でない場合には、最も不良なフィッティングを示す単一又は複数のセンサーグラムを除外し、除外後のセンサーグラムのセットでフィッティングの過程を再度実施する。良好なフィッティングが得られるまで、この過程を繰り返す。 Typically, the binding model is fitted simultaneously to multiple binding curves obtained at different analyte concentrations C (and / or different levels of direction induction R max ). This method is called a "global fitting", based on the data of the sensorgram, the global fitting, single global k a or k d to determine whether to show a good fit for all data. The completed fitting result is graphically presented to the operator, and the fitted curve is superimposed on the original sensorgram curve. The proximity of the fitting is also indicated by a chi-square (χ 2 ) value (hereinafter referred to as “chi-square”), and this chi-square (χ 2 ) is a standard statistical value. For good fit, the value of the chi-square is the noise about the same RU 2. If necessary, a “residual plot” can be generated that graphically shows how the experimental data deviates from the fitted curve. The operator then determines whether the fitting is good enough. If it is not good enough, the sensorgram or the sensorgrams showing the worst fitting are excluded and the fitting process is performed again with the set of sensorgrams after exclusion. This process is repeated until a good fitting is obtained.

測定した定常状態での結合レベルから、BIAevaluationソフトウェアを使用してアフィニティ定数を判定する過程は、以下の、
(i)曲線の定常状態領域に位置するセンサーグラムの報告地点から、定常状態の結合レベル(Req)を得、
(ii)ReqをCに対してプロットし、そして、
(iii)このプロットを、一般的な「定常状態のアフィニティ」適合モデル(例えば、式(13又は14)にフィッティングして、K/K及びRmaxを得る
過程を含むものである。
The process of determining the affinity constant from the measured steady state binding level using BIAevaluation software is as follows:
(I) Obtain the steady state binding level (Req) from the sensorgram reporting point located in the steady state region of the curve;
(Ii) plot Req against C, and
(Iii) fitting this plot to a general “steady state affinity” fitting model (eg, equation (13 or 14)) to obtain K A / K D and R max .

本発明
上述したように、本発明は、結合について測定した複数の定常状態の結合データから、分子結合相互作用のアフィニティ(K又はK)を判定する方法に関するものであり、この方法は、自動化して、複数の異なる相互作用について実験的に得られた結合についてのデータセットを集め、オペレータの最小限の労力で、異なる分析対象物質のそれぞれのアフィニティを判定することができる。「データセット」という用語は、本明細書で使用する場合には、結合曲線、例えばセンサーグラムを表すデータのことをいう。データセットの「バッチ」という用語は、本明細書で使用する場合には、2つ以上のデータセットを含むものである。
The present invention as described above, the present invention is the combined data of a plurality of steady-state measured for binding, relates to a method determining the affinity (K A or K D) of molecular binding interactions, the method, It can be automated to collect experimentally obtained data sets for multiple different interactions and determine the affinity of each of the different analytes with minimal operator effort. The term “data set” as used herein refers to data representing a binding curve, eg, a sensorgram. The term “batch” of data sets, as used herein, includes two or more data sets.

こうした自動化されたアフィニティ評価の過程で必要なのは、信頼性の低い定常状態のデータを自動的に除外することであり、すなわち、例えば、結合レベルのデータを読みとったときに結合相互作用が実質的に平衡状態に達していなかったり、結合曲線の定常状態部分に何か別の点で問題があったりするデータを除外するということである。   What is required in the process of such automated affinity assessment is the automatic exclusion of unreliable steady state data, i.e., binding interactions are substantially reduced when binding level data is read, for example. It excludes data that has not reached equilibrium or has some other problem in the steady state part of the binding curve.

定常状態の結合データは、通常、会合フェーズの終了時点又はその付近の報告地点で読みとりを行う。こうした「報告地点」は、実際には、通常5秒程度のごく短い区間のことで、この区間について検出された応答値を平均する。結合曲線のこの段階で、平衡状態に達していたかどうかを判定するには、この結合曲線領域の勾配(平衡状態であれば平坦なはずである)を調べることで十分なはずである。しかし、報告地点は短い区間なので、検出ノイズのために、平衡状態に達した結合曲線であっても、大抵は、報告地点で勾配を生じてしまう。報告地点の区間を広げても、状況が有意に改善されるわけではない。   Steady state binding data is usually read at the reporting point at or near the end of the meeting phase. Such a “report point” is actually a very short interval of about 5 seconds, and the response values detected for this interval are averaged. At this stage of the binding curve, it should be sufficient to examine the slope of this binding curve region (which should be flat if in equilibrium) to determine if an equilibrium has been reached. However, since the reporting point is a short interval, even a combined curve that has reached an equilibrium state due to detection noise usually causes a gradient at the reporting point. Increasing the reporting point section does not improve the situation significantly.

本発明では、結合曲線の定常状態のデータの信頼性を、結合曲線の他の部分、すなわちドメインから得られた結合データに基づいて推定する。こうした結合データからは、各種の「信頼性インジケータ」が推定可能である。   In the present invention, the reliability of the steady state data of the binding curve is estimated based on the binding data obtained from other parts of the binding curve, that is, the domain. From such combined data, various “reliability indicators” can be estimated.

こうした信頼性インジケータの例としては、まず、解離速度を挙げることができ、この解離速度は、使用した実験条件で、会合フェーズにおいて相互作用が平衡状態に達したかどうかを判定する際に使用することができる。(平衡状態に実質的に達したと考えるためには、平衡状態の検出区間の曲線勾配が、通常は、約1%/秒未満、好ましくは、約1‰/秒(約30RUのRmaxについて約0.03RU/秒)未満である)。つまり、解離速度が低すぎる場合には、サンプルの検知面との接触時間が平衡状態に達すには不十分だった可能性がある。より詳細には、サンプルが流体の流れとして検知面を通過するBIACORE(登録商標)並びに類似したシステムでは、各サンプルの注入時間の長さ(つまり、サンプルの検知面との接触時間)について、解離速度の限界(この限界は、会合速度とは実質的に独立している)が存在し、その限界より下では、定常状態の分析で、アフィニティ(K又はK)を信頼性をもって計算することができないことを見いだした。この解離速度の限界は、経験的に、例えば、実際の試験又は後述するコンピュータシミュレーションによって決定することが好ましい。 An example of such a reliability indicator can first be the dissociation rate, which is used in determining whether the interaction has reached equilibrium in the association phase under the experimental conditions used. be able to. (To consider that equilibrium has been substantially reached, the curve slope of the equilibrium detection interval is usually less than about 1% / second, preferably about 1 ‰ / second (for an R max of about 30 RU). Less than about 0.03 RU / sec). That is, if the dissociation rate is too low, the contact time of the sample with the detection surface may be insufficient to reach an equilibrium state. More specifically, for BIACORE® and similar systems where the sample passes through the sensing surface as a fluid flow, the length of each sample injection time (ie, the contact time of the sample with the sensing surface) is dissociated. There is a rate limit (this limit is substantially independent of the association rate) below which the affinity (K A or K D ) is calculated reliably with steady state analysis. I found something I couldn't do. The limit of the dissociation rate is preferably determined empirically by, for example, an actual test or computer simulation described later.

図3に、アフィニティについての曲線フィッティングの誤差を、異なる注入長さでログ(解離速度)対ログ(会合速度)マップにプロットした12種の異なる図(プロット)を示す。これらの図は、MATLAB(登録商標)6.5(MathWorks社製(米国マサチューセッツ州ナティック))によって、(1)各種のRmaxでの、約k=10〜10及びk=10−1〜10−4についての一連の濃度でのセンサーグラムについて、(上述の式5とランダムノイズを使用して)シミュレーションし、(2)各センサーグラムから、報告地点を取り出し、(3)報告地点の値を、定常状態のアフィニティモデルにフィッティングし(上述の式12及び非線形回帰)、そして(4)k−kマップでのアフィニティについての曲線フィッティングの誤差をプロットすることによって得たものである。この手順を、12種の異なる注入長さに対して繰り返した。 FIG. 3 shows 12 different diagrams (plots) in which the curve fitting error for affinity is plotted on a log (dissociation rate) vs. log (association rate) map at different injection lengths. These figures, MATLAB (TM) 6.5 by (MathWorks Inc. (Natick, Massachusetts)), (1) various at R max of about k a = 10 4 ~10 8 and k d = 10 Simulate sensorgrams at a series of concentrations for -1 to 10-4 (using equation 5 and random noise above), (2) extract reporting points from each sensorgram, and (3) report the value of the point fitting to an affinity model steady state (12 and non-linear regression described above), and (4) those obtained by plotting an error of curve fitting for affinity in k a -k d map It is. This procedure was repeated for 12 different injection lengths.

各プロットで、右側の濃食の領域は、フィッティングしたKで誤差が比較的少なかったことを示し、左側の淡色の領域は、フィッティングしたKで誤差が比較的大きかったことを示し、これらの2領域は、比較的細い灰色の境界領域によって隔てられている。各プロット情報の「injlen 20s」などは、それぞれの注入長さ(injection length)を示す。 In each plot, the area of the right dark diet, indicates that the error is relatively small in the fitted K D, pale areas on the left, indicates that the error is relatively large in the fitted K D, these These two regions are separated by a relatively thin gray border region. “Injlen 20s” or the like of each plot information indicates the injection length.

プロットからわかるように、各注入長さについて、Kを計算できるかどうかの限界となる解離速度が存在する。これもプロットからわかるように、このことは、会合速度が高い場合には、必ずしもあてはまらない。しかし、シミュレーションは、質量輸送の制限のない1:1のモデルで行ったものであることに注意されたい。質量輸送の制限がある場合、平衡状態に達するのに要する時間は、高い会合速度では長くなることがわかるはずである。 As can be seen from the plot, for each injection length, made of whether the limits can be calculated K D dissociation rate exists. As can also be seen from the plot, this is not necessarily true when the association rate is high. However, it should be noted that the simulation was performed with a 1: 1 model without mass transport limitations. It should be noted that the time required to reach equilibrium is longer at higher association rates in the presence of mass transport limitations.

各プロットの経験的な値に基づいて、各種のKについて、数式(具体的には多項式)を用いて最低解離速度を計算することができる。 Based on empirical values for each plot, the various K D, (specifically polynomial) equation can be calculated minimum dissociation rate used.

解離速度を判定するための結合データは、通常、解離フェーズから取り出されるが、会合フェーズから取り出しても、また、結合曲線の両方のドメインから取り出してもよい。平衡状態に達していそうもないセンサーグラムを(ソフトウェアによって)自動的に除外するには、注入長さによって決まる解離速度の限界を設定し、推定解離速度が、用いた注入長さについての設定値より低いセンサーグラムを、アフィニティの計算に使用するデータセットから自動的に除外すればよい。   The binding data for determining the dissociation rate is usually taken from the dissociation phase, but may be taken from the association phase or from both domains of the binding curve. To automatically exclude (by software) sensorgrams that are unlikely to reach equilibrium, set a limit on the dissociation rate determined by the injection length, and the estimated dissociation rate is the set value for the used injection length. Lower sensorgrams may be automatically excluded from the data set used for affinity calculations.

結合曲線の、報告地点の区間とは異なる特定のドメインから基本的に判定することができる第二の信頼性のインジケータとしては、センサーグラムの最後の部分、例えば、会合フェーズの最後の30秒間を挙げることができる。この曲線部分(報告地点の区間を含む部分)の勾配が下向き(負)である場合には、何かがうまくいっていおらず、そのセンサーグラムは、アフィニティの判定に用いるセンサーグラムから除外すべきであることのインジケータとなる。   A second reliability indicator that can basically be determined from a specific domain of the binding curve that is different from the reporting point interval is the last part of the sensorgram, for example the last 30 seconds of the meeting phase. Can be mentioned. If the slope of this curve (including the reporting point section) is downward (negative), something is wrong and the sensorgram should be excluded from the sensorgram used to determine affinity. It becomes an indicator of being.

必要に応じて、信頼性についての他のインジケータも、上述の2種のインジケータと組み合わせて使用することができる。こうした他の信頼性のインジケータは、(例えば、上述の信頼性要因のように)単一の曲線に関するものであっても、(例えば、一連の濃度でのセンサーグラムのように)複数の曲線に関するものであってもよく、例えば、以下の1以上を含むことができる。
・ノイズレベルより高い信号(報告地点)を持つ曲線の数が少なすぎる
・グラフの信号(報告地点)対濃度の比が一定のトーンでない
・最高の信号と最低の信号との差が不十分
・濃度の幅が狭すぎる
・分析に用いることのできる曲線の数が少なすぎる。
If necessary, other indicators of reliability can also be used in combination with the two above-mentioned indicators. These other confidence indicators may relate to multiple curves (eg, like a sensorgram at a series of concentrations), even if they relate to a single curve (eg, like the reliability factor described above). For example, one or more of the following may be included.
・ There are too few curves with signal (reporting point) higher than noise level ・ Graph signal (reporting point) vs. concentration is not a constant tone ・ Insufficient difference between highest signal and lowest signal ・The concentration range is too narrow. • The number of curves that can be used for analysis is too small.

データセットのうち信頼性の低いバッチを除外した後、「アフィニティモデル」を、それ自体は当技術分野で公知のように、すべての適格とされたバッチにフィッティングする。   After excluding unreliable batches of the data set, the “affinity model” is fitted to all qualified batches as is known in the art.

好ましくは、フィッティングの質、アフィニティの計算値の信頼性、そして必要に応じて他の品質についての測定値を、アフィニティ評価の結果をオペレータに提示する前に計算する。   Preferably, the fitting quality, the reliability of the affinity calculation, and optionally other quality measurements are calculated before presenting the results of the affinity evaluation to the operator.

ソフトウェアを援用した評価についてのフローチャートの例を、図4に示す。このフローチャートは、広く一般に適用可能と考えるが、以下では、フローチャートを、BIACORE(登録商標)システム(例えば、BIACORE(登録商標)T100システム、又はBIACORE A100システム)とともに使用する場合について説明する。ユーザーは、複数(例えば、約30〜200)の分析対象物質とリガンドの相互作用について、かなり多数のセンサーグラム(例えば、24時間あたり約300〜2000)を生成したものと想定している(上述したように、本明細書では、「リガンド」は、センサー表面に固定された分析対象物質に対して特異的な相互作用物質のことである)。分析対象物質とリガンドの各ペアについて、異なる分析対象物質濃度を使用しながら、測定を実施しており、こうした一連の濃度で得た複数のセンサーグラムのことを、以下では、センサーグラムの「バッチ」という。アフィニティ検定のパフォーマンスが最適となるのは、分析対象物質の濃度として少なくとも6種類、例えば10種類を含む一連の濃度を用い、これらすべての濃度で平衡状態に達し、最高濃度では、Rmaxで平衡状態に達し、最低濃度Reqが、0.2×Rmaxより低い場合である。(或いは、単一のリガンド密度と、数種の異なる分析対象物質濃度を使用するかわりに、固定リガンドの密度(表面濃度)が異なる幾つかの表面領域と、単一の分析対象物質濃度とを使用することもできる。)
アフィニティについて評価する前に、結合データは、すでに、基準に関して減算され、バルク効果に関して補正され、曲線の品質管理、例えば、上述の国際公開第03/081245号に記載されたようにして、スパイクやニックの入ったセンサーグラムについては自動的に除去するなどの処理が行われているものと想定する。手動での一般的な検定の品質管理も利用し、その際には、オペレータに、対照の判断、キャリーオーバー、レファレンスへのまとめなどを行えるよう、報告地点のプロットをオペレータに提示することが好ましい。
An example of a flowchart for evaluation using software is shown in FIG. Although this flowchart is considered to be generally applicable, the following describes a case where the flowchart is used with a BIACORE® system (eg, a BIACORE® T100 system or a BIACORE A100 system). It is assumed that the user has generated a fairly large number of sensorgrams (eg, about 300-2000 per 24 hours) for multiple (eg, about 30-200) analyte-ligand interactions (see above). Thus, as used herein, “ligand” refers to an interactant specific for the analyte to be immobilized on the sensor surface). For each analyte and ligand pair, measurements are performed using different analyte concentrations, and multiple sensorgrams obtained with these series of concentrations are referred to below as a batch of sensorgrams. " Performance of affinity assays that the optimum is at least six as the concentration of analyte, for example using a series of concentrations that include the 10 kinds, equilibrium is reached in all these levels, the highest concentration, equilibrated with R max This is the case when the state is reached and the minimum concentration Req is lower than 0.2 × Rmax. (Alternatively, instead of using a single ligand density and several different analyte concentrations, several surface areas with different fixed ligand densities (surface concentrations) and a single analyte concentration It can also be used.)
Prior to assessing for affinity, the binding data has already been subtracted with respect to the criteria, corrected for bulk effects, and curve quality control, e.g. as described in WO 03/081245 above. It is assumed that nicked sensorgrams are automatically removed. It is also preferable to use manual quality control for manual tests, and to present the operator with a plot of the reporting points so that the operator can make control judgments, carryover, summarization to a reference, etc. .

第1の過程401では、ソフトウェアは、ユーザーに対して、分析を行った分析対象物質と固定されたリガンド(「スポット」)を提示し、そしてユーザーは、分析対象とするデータセット、すなわちセンサーグラムのバッチを選択する。   In a first step 401, the software presents to the user the analyte to be analyzed and the immobilized ligand (“spot”), and the user then sets the data set to be analyzed, ie the sensorgram. Select a batch of

第2の過程402では、ソフトウェアは、それぞれの分析対象物質/リガンドの組み合わせに対してアフィニティ分析用のデータを切り出し、ベースライン、会合フェーズ、及び解離フェーズについては、流速と「注入停止(injection stop)」のイベントによって定義することによって、分析用のデータを準備する。報告ポイントの「結合遅延(binding late)」を、アフィニティの判定に使用し、センサーグラムのデータを、品質管理に使用する。   In the second step 402, the software extracts data for affinity analysis for each analyte / ligand combination, and for the baseline, association phase, and dissociation phase, the flow rate and “injection stop”. Prepare data for analysis by defining by event). The reporting point “binding late” is used to determine affinity, and sensorgram data is used for quality control.

第3の過程403では、ソフトウェアは、個々のセンサーグラム並びにバッチ全体について、各種の信頼性インジケータをもとに予め定義した「ルール」の第1セットを適用することによって、各バッチについて、用意したデータについての第1の品質管理を実行する。以下の2つのルールが、定常状態の結合データについて評価するうえで特に有用である。
(1a)会合フェーズが負の勾配をもつすべての曲線の除外。
(1b)各曲線について、解離速度の推定と、この推定値の、使用した注入長さに対して予め設定した限界(この限界は、上述したようにして定義することができる)との比較を行う。その結果、単一の曲線、又は(通常は)バッチ全体が除外され、或いは、後述のように、バッチに「ペナルティ」が加えられる。
In the third step 403, the software prepares for each batch by applying a first set of “rules” predefined for each sensorgram as well as the entire batch based on various reliability indicators. Perform a first quality control on the data. The following two rules are particularly useful in evaluating steady state combined data.
(1a) Exclusion of all curves whose association phase has a negative slope.
(1b) For each curve, compare the dissociation rate estimate to a preset limit for this estimated value for the injection length used (this limit can be defined as described above). Do. As a result, a single curve, or (usually) the entire batch is excluded, or a “penalty” is added to the batch, as described below.

解離速度の判定は、通常、(i)解離フェーズを切り出し、(ii)解離速度をフィッティングし、フィッティングがうまくいけば、(iii)得られた解離速度が、予め設定した許容範囲内であるかどうかを判定することによって行われる。許容範囲でない場合には、曲線を含むバッチに、ペナルティが加えられる。   The determination of the dissociation rate is usually (i) cutting out the dissociation phase, (ii) fitting the dissociation rate, and if the fitting is successful, (iii) whether the obtained dissociation rate is within a preset allowable range This is done by determining whether or not. If it is not acceptable, a penalty is added to the batch containing the curve.

第一のルールセットは、さらに、下記のものを含むこともできる。
(1c)ノイズレベルより高い信号(報告地点での結合遅延(binding late))を持つ曲線の数が少なすぎるバッチは、ペナルティを与える。
(1d)グラフの信号(報告地点での結合遅延)が、一定のトーンでない場合には、バッチにペナルティを与える。
(1e)最高の信号と最低の信号との差が不十分な場合には、バッチにペナルティを与える。
(1f)濃度の幅が狭すぎる場合には、バッチにペナルティを与える。
(1g)分析に用いることのできる曲線の数が少なすぎる場合には、バッチにペナルティを与える。
The first rule set may further include the following.
(1c) A batch with too few curves with a signal above the noise level (binding late at the reporting point) gives a penalty.
(1d) Penalizes the batch if the signal in the graph (the combined delay at the reporting point) is not a constant tone.
(1e) If the difference between the highest signal and the lowest signal is insufficient, a penalty is given to the batch.
(1f) If the concentration range is too narrow, a penalty is given to the batch.
(1 g) If the number of curves that can be used for analysis is too small, a penalty is given to the batch.

例えば、以下の4つのバッチペナルティレベルを使用することができる。
3−バッチの除外を要請
2−ユーザーの点検を要請
1−疑いあり
0−問題点非検出。
For example, the following four batch penalty levels can be used.
3-Request removal of batch 2-Request user inspection 1-Suspected 0-No problem detected.

ペナルティのないバッチ、又はペナルティが1のバッチは、そのまま分析に使用することができる。バッチが、いずれかの点についてペナルティが3であるか、バッチの全ペナルティの合計が5以上である場合には、バッチを自動的に除外する。ペナルティの合計が2、3、又は4である場合には、ユーザーによる点検を要請する印をつける。   Batches without penalty or batches with a penalty of 1 can be used for analysis as they are. A batch is automatically excluded if the batch has a penalty of 3 for any point or the sum of all the penalty of the batch is 5 or more. If the total penalty is 2, 3, or 4, mark the user for inspection.

第4の過程404では、ソフトウェアが、適格とされたバッチのすべてに対して、上述の非線形回帰によって、アフィニティモデル(例えば、上述の「1:1+Offset」モデル)をフィッティングする。   In a fourth step 404, the software fits an affinity model (eg, the “1: 1 + Offset” model described above) by non-linear regression as described above for all qualified batches.

第5の過程405では、クロス確認、好ましくは、「一点除外(leave-one out)クロス確認」(例えば、Wold S., Technometrics, 20 (1978) 397-406参照)を実施して、(i)線外値が含まれているかどうかを検討し、(ii)計算されたパラメータの可変性についての推定値を得る(χ,標準偏差)
バッチ中の1曲線を除去したことによってχ2が、有意に改善されるなら(略99%の信頼レベル)、過程405aで、その曲線を除去する。曲線1つのみを、各バッチから除去すればよい。1以上の線外値が存在する場合には、バッチに、ペナルティを与える。曲線を過程405aで除去する場合、第3の過程403の第1セットのルールを、過程405bで再度評価し、アフィニティモデルを、過程405cのデータに再度フィッティングし、過程405dで、クロス確認を再度計算するが、曲線の除去は行わない。
In the fifth step 405, a cross check, preferably “leave-one out cross check” (see, eg, Wold S., Technometrics, 20 (1978) 397-406) is performed (i ) Consider whether out-of-line values are included, and (ii) obtain an estimate for the variability of the calculated parameter (χ 2 , standard deviation)
If χ2 is significantly improved by removing one curve in the batch (approximately 99% confidence level), the curve is removed in step 405a. Only one curve need be removed from each batch. If there is more than one out-of-line value, a penalty is given to the batch. If the curve is removed in step 405a, the first set of rules in the third step 403 is re-evaluated in step 405b, the affinity model is re-fitted to the data in step 405c, and cross-validation is again performed in step 405d. Calculate, but do not remove curves.

第6の過程406では、過程405又は405cで得られたデータに、第2のルールセットを適用する。このルールは、以下のものを含むことができる。
(2a)過程405又は405cのクロス確認で計算されたKの標準偏差が大きすぎる場合、バッチにペナルティを与える。
(2b)過程405又は405cのクロス確認で計算されたKの標準偏差が大きすぎ、χ2が大きすぎる場合、バッチにペナルティを与える。
In the sixth step 406, the second rule set is applied to the data obtained in step 405 or 405c. This rule can include the following:
(2a) If the standard deviation of the calculated K D in cross-validation process 405 or 405c is too large, a penalty to the batch.
The standard deviation of the calculated K D in cross-validation of (2b) process 405 or 405c is too large, if χ2 is too large, a penalty to the batch.

過程406では、第3のルールセットを適用して、得られた変数が、妥当な値かどうかを調べることができる。このルールは、以下のものを含むことができる。
(3a)過程404で得られたRmaxが、バッチで最も高い信号より大幅に高い場合は、バッチにペナルティを与える。
(3b)過程404で得られたオフセット項が、ノイズレベル及び平均信号レベルと比べて大きい場合には、バッチにペナルティを与える。
In step 406, a third rule set can be applied to check if the resulting variable is a valid value. This rule can include the following:
(3a) Penalize the batch if R max obtained in step 404 is significantly higher than the highest signal in the batch.
(3b) If the offset term obtained in step 404 is larger than the noise level and the average signal level, a penalty is given to the batch.

第7の過程では、各バッチについてのすべてのペナルティを集め、上述と同じペナルティ規準に基づいて、バッチに、除外、点検、又は適格の等級をつける。すべてのバッチについては、除外するべく等級をつけたバッチは、すべて除外し、点検するべく等級づけたバッチは、明瞭に印をつける。適格としたバッチは、適格の操作を行う。   In the seventh step, all penalties for each batch are collected, and the batch is scored for exclusion, inspection, or qualification based on the same penalty criteria as described above. For all batches, all batches that have been graded to be excluded are clearly marked out, and batches that have been graded to be inspected are clearly marked. A qualified batch performs a qualified operation.

第8の過程408では、曲線のバッチを、ユーザーに提示する。過程408aでは、ユーザーは、必要に応じて、それまでに除外した1以上のバッチを戻すことによってバッチを修正することもできる。また、ユーザーは、曲線をバッチに取り込んだりバッチから除去したりして、フィッティング過程の初期値を変化させることができる。こうしたバッチの修正を行った場合には、過程408bで、修正バッチに、アフィニティモデルを再度フィッティングする。   In an eighth step 408, a batch of curves is presented to the user. In step 408a, the user can also modify the batch by returning one or more previously excluded batches as needed. Also, the user can change the initial value of the fitting process by taking a curve into or removing it from the batch. If such a batch has been modified, the affinity model is re-fitted to the modified batch in step 408b.

第9の過程409では、最終的な結果を表示し、ユーザーは、アフィニティの評価を「終了及びロック」することができる。   In a ninth step 409, the final result is displayed and the user can “end and lock” the affinity evaluation.

本発明は、コンピュータプログラム、特に、本発明の方法を実施するのに適した、キャリア上又はキャリア内のコンピュータプログラムにも関するものである。キャリアは、プログラムを担持し得る任意の実体又は装置とすることができる。例えば、キャリアは、記憶媒体、例えばROM、CD ROM、DVD、又は半導体ROM、又は磁気記録媒体、例えばフロッピー(登録商標)ディスク又はハードディスクとすることができる。キャリアは、移動可能なキャリア、例えば、電気又は光学的ケーブルを経由して、或いはラジオ又は他の手段によって搬送が可能な電気又は光学的信号とすることもできる。また、キャリアは、プログラムの組み込まれた集積回路とすることもできる。コンピュータシステムとともの使用するのに適した情報を蓄積することができる任意の既知又は新規開発された媒体を使用することができる。   The invention also relates to a computer program, in particular a computer program on or in the carrier, suitable for carrying out the method of the invention. A carrier can be any entity or device capable of carrying a program. For example, the carrier can be a storage medium, such as a ROM, CD ROM, DVD, or semiconductor ROM, or a magnetic recording medium, such as a floppy disk or hard disk. The carrier can also be a movable carrier, for example an electrical or optical signal that can be transported via an electrical or optical cable, or by radio or other means. The carrier can also be an integrated circuit in which a program is incorporated. Any known or newly developed medium capable of storing information suitable for use with a computer system can be used.

本発明は、上述した本発明の特定の形態によって限定されるものではなく、発明の範囲は、添付した請求の範囲によって確定されるものと理解されたい。   It should be understood that the invention is not limited by the specific forms of the invention described above, and the scope of the invention is defined by the appended claims.

この図は、表面プラズモン共鳴(SPR)に基づいたバイオセンサーシステムの模式図である。This figure is a schematic diagram of a biosensor system based on surface plasmon resonance (SPR). この図は、代表的なセンサーグラムで、結合曲線が、明瞭な会合フェーズと解離フェーズを備えている。This figure is a representative sensorgram, where the binding curve has distinct association and dissociation phases. この図には、アフィニティについての曲線のフィッティングのエラーを、サンプル注入時間を変えたそれぞれの場合について、ログ(解離速度定数)対ログ(会合速度定数)マップにプロットした12枚の異なる図を示す。This figure shows 12 different plots of curve fitting errors for affinity plotted in a log (dissociation rate constant) vs. log (association rate constant) map for each case with varying sample injection times. . この図は、本発明のアフィニティ判定の一形態を示すフローチャートである。This figure is a flowchart showing one form of affinity determination of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…センサーチップ
2…金フィルム
3…捕捉用分子(リガンド)3
4…検出対象物質
5…フローチャネル
6…単色光
7…光源
8…プリズム
9…ガラス/金属インタフェース
10…反射光ビーム
11…光学的検出ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sensor chip 2 ... Gold film 3 ... Capture molecule (ligand) 3
4 ... Detection target material 5 ... Flow channel 6 ... Monochromatic light 7 ... Light source 8 ... Prism 9 ... Glass / metal interface 10 ... Reflected light beam 11 ... Optical detection unit

Claims (31)

分子結合相互作用のアフィニティを、定常状態での結合について測定したデータから判定する方法であって、
a)2種の化学種が結合する相互作用について、結合について実験的に得た複数のデータセットを用意し、ここで、各データセットは、相互作用の会合フェーズと解離フェーズのそれぞれの複数の時点で測定された結合に関するデータを含み、
b)実験的に得られた結合についての複数のデータセットから、会合フェーズの終点又はその付近の所定の時点で測定した複数の結合データを、定常状態の結合データを表すものとして選択し、
c)定常状態の結合データの信頼性を、同じデータセットの他の結合データを評価することによって推定する過程を含む、各データセットの品質管理を行い、
d)過程c)で、信頼性の低い定常状態の結合データを含むものと推定された各データセットを除外し、
e)残りのデータセット中の定常状態での結合データからアフィニティを判定する
過程を含む方法。
A method for determining the affinity of a molecular binding interaction from data measured for binding in a steady state,
a) preparing a plurality of experimentally obtained data sets for binding for the interaction of two chemical species binding, wherein each data set includes a plurality of respective association phases and dissociation phases of the interaction; Contains data on binding measured at the time,
b) from a plurality of experimentally obtained binding data sets, selecting a plurality of binding data measured at a predetermined time point at or near the end of the association phase as representing steady state binding data;
c) perform quality control for each data set, including the process of estimating the reliability of the steady state combined data by evaluating other combined data of the same data set;
d) In step c), exclude each data set estimated to contain unreliable steady state combined data;
e) A method comprising determining affinity from steady state binding data in the remaining data sets.
過程c)〜e)が、
実験的に得られた結合についての複数のデータセットから複数の定常状態以外の結合データを選択し、
複数の定常状態以外の結合データのうちどれが所定範囲内であるかを判定し、この所定範囲は、実験的結合データセットのデータの品質を表し、
最終的に残った複数の実験的結合データセットから、質のよくない実験的結合データセットを除外し、ここで質のよくない実験的結合データセットは、所定範囲外の定常状態以外の結合データを含むものとし、そして
最終的に残った複数の実験的結合データセットの定常状態の結合データからアフィニティを判定する
過程を含む、請求項1記載の方法。
Processes c) -e)
Select multiple non-steady-state binding data from experimental data sets for multiple data sets,
Determining which non-steady-state binding data is within a predetermined range, the predetermined range representing the quality of the data in the experimental binding data set;
Exclude poor quality experimental binding datasets from the final remaining experimental binding datasets, where poor quality experimental binding datasets are non-steady state binding data And determining the affinity from the steady state binding data of the plurality of experimental binding data sets that ultimately remain.
相互作用する化学種の一方が、固相担体上に固定され、もう一方の化学種が溶液中に存在している、請求項1又は請求項2記載の方法。 3. A method according to claim 1 or claim 2, wherein one of the interacting chemical species is immobilized on a solid support and the other chemical species is in solution. 請求項1記載の過程c)が、少なくとも1種の信頼性インジケータを推定する過程を含む、請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の方法。 4. A method according to any one of claims 1 to 3, wherein step c) according to claim 1 comprises the step of estimating at least one reliability indicator. 上記の少なくとも1種の信頼性インジケータが解離速度であり、所定値より低い解離速度が定常状態の結合データの信頼性が低いことを示す、請求項4記載の方法。 5. The method of claim 4, wherein the at least one reliability indicator is a dissociation rate, and a dissociation rate lower than a predetermined value indicates that the steady state binding data is unreliable. 上記の解離速度の所定値を、相互作用が実質的に定常状態に達するための会合フェーズの時間の長さと最低解離速度との予め樹立された関係から判定する、請求項5記載の方法。 6. The method of claim 5, wherein the predetermined value of the dissociation rate is determined from a pre-established relationship between the length of time of the association phase for the interaction to reach a substantially steady state and the minimum dissociation rate. 相互作用が実質的に定常状態に達するための会合フェーズの時間の長さと最低解離速度との関係が相互作用についての経験的なデータに基づいている、請求項6記載の方法。 7. The method of claim 6, wherein the relationship between the length of time of the association phase for the interaction to reach a substantially steady state and the minimum dissociation rate is based on empirical data about the interaction. 相互作用についての経験的なデータが相互作用についてコンピュータでシミュレーションしたデータである、請求項7記載の方法。 8. The method of claim 7, wherein the empirical data for the interaction is computer simulated data for the interaction. 解離速度を解離フェーズの結合データから推定する、請求項5乃至請求項8のいずれか1項記載の方法。 The method according to claim 5, wherein the dissociation rate is estimated from the binding data of the dissociation phase. 上記の少なくとも1種の信頼性のインジケータが会合フェーズの結合データによって表される結合曲線の勾配であり、負の勾配の存在が定常状態の結合データの信頼性が低いことを示す、請求項4乃至請求項9のいずれか1項記載の方法。 5. The at least one reliability indicator is a slope of the binding curve represented by association phase binding data, and the presence of a negative slope indicates that the steady state binding data is less reliable. A method according to any one of claims 9 to 9. アフィニティの判定が定常状態のアフィニティモデルをフィッティングする過程を含む、請求項1乃至請求項10のいずれか1項記載の方法。 11. A method according to any one of claims 1 to 10, wherein the affinity determination comprises fitting a steady state affinity model. 複数のデータセットが上記化学種の溶液中の幾つかの、好ましくは6以上の異なる濃度についての結合データを含む、請求項3乃至請求項7のいずれか1項記載の方法。 8. A method according to any one of claims 3 to 7, wherein a plurality of data sets comprises binding data for several, preferably 6 or more, different concentrations in the solution of the chemical species. 請求項1記載の過程c)が、予め定義した品質についての第1のルールセットをデータセットに適用して、データセット又はデータセットのバッチをデータの信頼性に関して等級づける過程を含む、請求項1乃至請求項12のいずれか1項記載の方法。 The step c) of claim 1 includes the step of applying a first rule set of predefined quality to the data set to grade the data set or batch of data sets for data reliability. The method according to claim 1. 上記の予め定義した品質についてのルールが少なくとも1つのデータセットを除外し得る少なくとも1つのルールを含むものである、請求項13記載の方法。 14. The method of claim 13, wherein the predefined quality rules include at least one rule that can exclude at least one data set. 品質のルールが、データセットのバッチにペナルティを与える少なくとも1つのルールを含むものである、請求項13又は請求項14記載の方法。 15. A method according to claim 13 or claim 14, wherein the quality rules comprise at least one rule that penalizes a batch of data sets. ペナルティの合計が所定の値を超えるときは、データセットのバッチを除外するものである請求項15記載の方法。 16. The method of claim 15, wherein a batch of datasets is excluded when the total penalty exceeds a predetermined value. 定常状態のアフィニティモデルに対するフィッティングの質について判定する、請求項11乃至請求項16のいずれか1項記載の方法。 17. A method according to any one of claims 11 to 16, wherein the quality of fitting to a steady state affinity model is determined. フィッティングの質についての判定がクロス確認、好ましくは一点除外クロス確認の過程を含む、請求項17記載の方法 18. Method according to claim 17, wherein the determination of the quality of the fitting comprises a process of cross validation, preferably a single point exclusion cross validation. 判定したフィッティングの質に基づいて、データセットのバッチをそのバッチ中の特定のデータセットを除外することによって修正し、その後、予め定義した品質についての第1のルールセットを修正バッチに再度適用し、定常状態のアフィニティモデルをバッチに再度フィッティングさせる、請求項17又は請求項18記載の方法。 Based on the determined fitting quality, modify the batch of datasets by excluding specific datasets in the batch, and then reapply the first rule set for the predefined quality to the modified batch. 19. A method according to claim 17 or claim 18, wherein the steady state affinity model is refit into the batch. 請求項1の過程e)で判定したアフィニティに品質についての第2のルールセットを適合する、請求項13乃至請求項19のいずれか1項記載の方法。 20. A method according to any one of claims 13 to 19, wherein the second rule set for quality is matched to the affinity determined in step e) of claim 1. 品質についての第2のルールセットがデータセットのバッチにペナルティを与える少なくとも1つのルールを含む、請求項20記載の方法。 21. The method of claim 20, wherein the second rule set for quality includes at least one rule that penalizes a batch of data sets. ペナルティの合計が所定の値を超えるときは、そのバッチを除外し、定常状態のアフィニティモデルを再度バッチに当てはめる、請求項21記載の方法。 24. The method of claim 21, wherein when the penalty sum exceeds a predetermined value, the batch is excluded and the steady state affinity model is reapplied to the batch. 結合について実験的に得られたデータをバイオセンサーで判定する、請求項1乃至請求項22のいずれか1項記載の方法。 23. The method according to any one of claims 1 to 22, wherein data obtained experimentally for binding is determined with a biosensor. バイオセンサーがエバネセント波による検知、特に表面プラズモン共鳴(SPR)に基づくものである、請求項23記載の方法。 24. The method according to claim 23, wherein the biosensor is based on evanescent wave detection, in particular surface plasmon resonance (SPR). 当該方法をコンピュータで実施する、請求項1乃至請求項24のいずれか1項記載の方法。 25. A method according to any one of claims 1 to 24, wherein the method is implemented on a computer. (i)少なくとも1つの検知面と、上記の少なくとも1つの検知面での分子結合相互作用を検出するための検出手段と、結合相互作用の経時的進行をそれぞれ表す結合曲線を複数含む検出データを生成する手段を備えたセンサー装置と、
(ii)請求項1乃至請求項24のいずれか1項で定義された請求項1記載の過程a)〜e)を実施するデータ処理手段と
を含む分子結合相互作用を検出するための分析システム。
(I) detection data including a plurality of binding curves each representing at least one detection surface, a detection means for detecting a molecular binding interaction on the at least one detection surface, and a time course of the binding interaction; A sensor device comprising means for generating;
(Ii) an analytical system for detecting a molecular binding interaction comprising data processing means for carrying out steps a) to e) according to claim 1 defined in any one of claims 1 to 24 .
プログラムをコンピュータで走らせると、請求項1乃至請求項24のいずれか1項記載のアフィニティの判定を実施するプログラムコード手段を含むコンピュータプログラム。 25. A computer program comprising program code means for performing affinity determination according to any one of claims 1 to 24 when the program is run on a computer. プログラムをコンピュータで走らせると、請求項1乃至請求項24のいずれか1項記載のアフィニティの判定を実施するプログラムコード手段であって、コンピュータで読み出し可能な媒体に蓄積されるか、電気又は光学的信号に担持されたプログラムコード手段を含むコンピュータプログラム製品。 25. Program code means for carrying out affinity determination according to any one of claims 1 to 24 when the program is run on a computer, stored in a computer readable medium, electrical or optical A computer program product comprising program code means carried in a dynamic signal. プログラムをコンピュータで走らせると、請求項1乃至請求項25のいずれか1項記載のアフィニティの判定を実施するプログラムを含むコンピュータシステム。 26. A computer system including a program for executing affinity determination according to any one of claims 1 to 25 when the program is run on a computer. 2種の化学種の間の結合相互作用についてのデータであって、相互作用についての結合曲線を表すデータ含むデータセットを用意し、
相互作用のアフィニティを判定するために、結合曲線の第1ドメインを選択し、
結合曲線の第2ドメインからデータを選択して、第1ドメインから得たデータの信頼性を推定し、
第1ドメインから得たデータが信頼性を有すると推定された場合には、結合相互作用のアフィニティの判定に、このデータを使用する
過程を含むアフィニティ分析方法。
Preparing a data set including data on binding interactions between two species, including data representing binding curves for the interactions;
To determine the affinity of the interaction, select the first domain of the binding curve;
Selecting data from the second domain of the binding curve to estimate the reliability of the data obtained from the first domain;
An affinity analysis method comprising a step of using this data in determining the affinity of a binding interaction when it is estimated that the data obtained from the first domain is reliable.
第1の化学種と第2の化学種の間の分子結合相互作用についてのアフィニティを判定するにあたって、
第2の化学種を固定した固相担持面を用意し、
第1の化学種を含む流体を、所定の接触時間にわたって固相担持面と接触させ、
第1の化学種の表面との会合について判定して、会合についてのデータを得、
固相担持面を、第1の化学種を含まない流体と接触させ、表面からの解離について判定して解離についてのデータを得、
平衡状態に達するための接触時間と最低解離速度との間の所定の関係に基づいて、解離についてのデータから、所定の接触時間内に相互作用が平衡状態に実質的に到達したかどうかを推定し、
平衡状態に実質的に到達している場合には、会合についてのデータを相互作用のアフィニティ値の判定に使用する
アフィニティ判定方法。
In determining the affinity for the molecular binding interaction between the first species and the second species,
Prepare a solid support surface to which the second chemical species is fixed,
Contacting the fluid containing the first chemical species with the solid support surface for a predetermined contact time;
Determine the association of the first species with the surface and obtain data about the association;
Contacting the solid support surface with a fluid not containing the first chemical species, determining dissociation from the surface and obtaining data on dissociation,
Based on a predetermined relationship between the contact time to reach equilibrium and the minimum dissociation rate, estimate from the dissociation data whether the interaction has substantially reached equilibrium within the predetermined contact time And
An affinity determination method that uses association data to determine the affinity value of an interaction when an equilibrium state is substantially reached.
JP2008516784A 2005-06-13 2006-06-12 Affinity analysis method and system Expired - Fee Related JP5052509B2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US68981905P 2005-06-13 2005-06-13
SE0501335-4 2005-06-13
SE0501335 2005-06-13
US60/689,819 2005-06-13
PCT/SE2006/000679 WO2006135309A2 (en) 2005-06-13 2006-06-12 Method and system for affinity analysis

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2008544248A true JP2008544248A (en) 2008-12-04
JP2008544248A5 JP2008544248A5 (en) 2009-07-02
JP5052509B2 JP5052509B2 (en) 2012-10-17

Family

ID=37532718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008516784A Expired - Fee Related JP5052509B2 (en) 2005-06-13 2006-06-12 Affinity analysis method and system

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1893978A4 (en)
JP (1) JP5052509B2 (en)
WO (1) WO2006135309A2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013512432A (en) * 2009-11-30 2013-04-11 ジーイー・ヘルスケア・バイオサイエンス・アクチボラグ Method and system for analysis of binding behavior
JP2013512457A (en) * 2009-11-30 2013-04-11 ジーイー・ヘルスケア・バイオサイエンス・アクチボラグ Method and system for interaction analysis
JP2016537653A (en) * 2013-11-19 2016-12-01 ジーイー・ヘルスケア・バイオサイエンス・アクチボラグ A method for determining the interaction kinetics of fast dissociation rates.
JP2017504805A (en) * 2014-01-29 2017-02-09 ジーイー・ヘルスケア・バイオサイエンス・アクチボラグ Method and system for interaction analysis

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008088288A1 (en) 2007-01-18 2008-07-24 Ridgeview Instruments Ab Method for the quality control of molecules or targets
CN101261226B (en) * 2007-03-08 2010-12-08 北京宏荣博曼生物科技有限责任公司 Surface plasma resonance instrument chip based on polyethyleneglycol
GB2447696A (en) 2007-03-23 2008-09-24 Univ Exeter Photonic biosensor arrays
JP5634996B2 (en) * 2008-08-27 2014-12-03 エフ.ホフマン−ラ ロシュ アーゲーF. Hoffmann−La Roche Aktiengesellschaft Methods for screening high affinity antibodies
AU2010288663B2 (en) 2009-08-25 2016-02-25 F. Hoffmann-La Roche Ag Velocity factor
US10829543B2 (en) 2012-10-29 2020-11-10 The University Of North Carolina At Chapel Hill Compositions and methods for inhibiting pathogen infection
WO2014070786A1 (en) 2012-10-29 2014-05-08 The University Of North Carolina At Chapel Hill Compositions and methods for inhibiting pathogen infection
WO2017083681A1 (en) 2015-11-13 2017-05-18 The University Or North Carolina At Chapel Hill Optimized crosslinkers for trapping a target on a substrate

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003081245A1 (en) * 2002-03-27 2003-10-02 Biacore Ab Method, system and computer program for detecting molecular binding interactions comprising response curve quality control
WO2005029077A1 (en) * 2003-09-24 2005-03-31 Biacore Ab Method and system for molecular interaction analysis

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE504507C2 (en) * 1993-05-24 1997-02-24 Pharmacia Biosensor Ab Methods to determine the binding properties of low molecular weight ligands
WO2003056296A2 (en) * 2001-08-30 2003-07-10 Klakamp Scott L Improved methods for determining binding affinities

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003081245A1 (en) * 2002-03-27 2003-10-02 Biacore Ab Method, system and computer program for detecting molecular binding interactions comprising response curve quality control
WO2005029077A1 (en) * 2003-09-24 2005-03-31 Biacore Ab Method and system for molecular interaction analysis

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013512432A (en) * 2009-11-30 2013-04-11 ジーイー・ヘルスケア・バイオサイエンス・アクチボラグ Method and system for analysis of binding behavior
JP2013512457A (en) * 2009-11-30 2013-04-11 ジーイー・ヘルスケア・バイオサイエンス・アクチボラグ Method and system for interaction analysis
US10545090B2 (en) 2009-11-30 2020-01-28 Ge Healthcare Bio-Sciences Ab Method and system for more reliable determination of interaction parameters for low affinity analytes
JP2016537653A (en) * 2013-11-19 2016-12-01 ジーイー・ヘルスケア・バイオサイエンス・アクチボラグ A method for determining the interaction kinetics of fast dissociation rates.
JP2017504805A (en) * 2014-01-29 2017-02-09 ジーイー・ヘルスケア・バイオサイエンス・アクチボラグ Method and system for interaction analysis
US10458984B2 (en) 2014-01-29 2019-10-29 Ge Healthcare Bio-Sciences Ab Method and system for interaction analysis

Also Published As

Publication number Publication date
JP5052509B2 (en) 2012-10-17
EP1893978A4 (en) 2020-06-17
WO2006135309A9 (en) 2008-02-14
EP1893978A2 (en) 2008-03-05
WO2006135309A2 (en) 2006-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5052509B2 (en) Affinity analysis method and system
US20050131650A1 (en) Method and system for interaction analysis
US20070016378A1 (en) Method and system for affinity analysis
US20200041503A1 (en) Method and system for interaction analysis
EP2507618B1 (en) Method and system for interaction analysis
EP2507619B1 (en) Method and system for binding behavior analysis
US10658072B2 (en) Method and system for interaction analysis
JP2017535783A (en) Method for measuring analyte-ligand binding on a sensor surface
US11093583B2 (en) Method and system for improving the evaluation of an interaction between an analyte and a ligand using a biosensor
EP3071946B1 (en) Method for determining interaction kinetics with rapid dissociation
JP2007506967A (en) Method and system for molecular interaction analysis
JP2022550422A (en) A method for classifying monitoring results from an analytical sensor system arranged to monitor intermolecular interactions
CN111033234B (en) Measuring device and measuring method

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20080618

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090511

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090511

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20090511

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100507

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100507

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110222

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110224

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20110520

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20110527

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110822

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111206

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20120306

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20120313

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120601

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120626

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120724

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5052509

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150803

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees