JP2021081359A - Analysis method of intermolecular interaction and analyzer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マルチプレックスのセンシングによる分子間相互作用の解析方法および解析装置に関する。 The present invention relates to an analysis method and an analysis device for intermolecular interactions by sensing multiplexes.
生体内では、種々の分子同士の相互作用が、代謝、生体防御、情報伝達等の生体機能に関与している。例えば、酵素と基質、抗体と抗原、受容体とリガンド等は、特異的な分子間相互作用を形成して目的の機能を果たしている。一般に、分子同士の相互作用は、可逆的な平衡反応として解析されている。平衡反応は、分子同士の結合によって複合体を形成する結合反応と、複合体が個々の分子に解離する解離反応とからなる。 In the living body, the interaction between various molecules is involved in biological functions such as metabolism, biological defense, and information transmission. For example, enzymes and substrates, antibodies and antigens, receptors and ligands, etc. form specific intermolecular interactions to perform the desired function. Generally, the interaction between molecules is analyzed as a reversible equilibrium reaction. The equilibrium reaction consists of a binding reaction in which molecules are bonded to each other to form a complex, and a dissociation reaction in which the complex is dissociated into individual molecules.
近年、医薬品開発、臨床診断、基礎研究等の種々の分野で、分子間相互作用の解析が盛んに行われている。分子間相互作用の速度論的な解析は、生体機能をリアルタイムに把握する手段として重要になっている。また、速度論的な解析によって求められる解離定数等は、生体機能をシミュレートする際の初期パラメータとして有用性が増している。結合速度が速い即効性の医薬品や、解離速度が遅い持続性の医薬品等のように、速度論的な解析を利用した創薬も行われている。 In recent years, analysis of intermolecular interactions has been actively carried out in various fields such as drug development, clinical diagnosis, and basic research. Kinetic analysis of intermolecular interactions has become important as a means of understanding biological functions in real time. In addition, the dissociation constant and the like obtained by kinetic analysis are becoming more useful as initial parameters when simulating biological functions. Drug discovery using kinetic analysis is also being performed, such as fast-acting drugs with a fast binding rate and long-acting drugs with a slow dissociation rate.
従来、分子間相互作用の解析例としては、抗原−抗体反応に関わるものが多くみられる。分子間相互作用の定量には、蛍光標識を用いるELISA(Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay)や、放射性標識を用いるRIA(Radio Immuno Assay)が多用されている。蛍光発色団や放射性同位体を抗原や抗体に結合させることにより、特異的な分子間相互作用が解析されている。 Conventionally, many examples of analysis of intermolecular interactions are related to an antigen-antibody reaction. ELISA (Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay) using a fluorescent label and RIA (Radio Immuno Assay) using a radioactive label are often used for quantification of intermolecular interaction. Specific intermolecular interactions have been analyzed by binding fluorescent chromophores and radioisotopes to antigens and antibodies.
また、分子間相互作用の解析には、特許文献1のように、表面プラズモン共鳴(Surface Plasmon Resonance:SPR)分析も利用されている。SPR分析では、センサ上に固定されたリガンドにアナライトがフロースルー式に添加される。アナライトを含む試料液の通液により、リガンドに対する結合が試験され、アナライトを含まないバッファの通液により、解離が試験される。SPR分析では、センサ上の質量変化が共鳴条件の変化として検出されるため、解析対象の標識が不要とされている。
Further, as in
また、分子間相互作用の解析には、特許文献2のように、磁気標識も利用されている。磁気標識は、光学的ノイズの影響や、光干渉・遮蔽を受けないため、高精度な分析法として期待されている。また、測定装置の小型化が比較的容易であり、磁力を利用した分子の誘導が可能であるといった利点を有している。
Further, as in
所望の分子同士の間に形成される分子間相互作用を解析するにあたっては、分子間相互作用を形成した形成分子を、正確に定量することが求められる。真値に近い正確な解離定数、結合速度定数、解離速度定数等を導出するためには、実際の分子間相互作用を量的に正しく反映した、信頼性が高い測定結果が必要である。しかし、SPR分析等を利用する従来法は、信頼性が高い測定結果の取得に課題を抱えている。 In analyzing the intermolecular interaction formed between desired molecules, it is required to accurately quantify the forming molecule forming the intermolecular interaction. In order to derive accurate dissociation constants, binding rate constants, dissociation rate constants, etc. that are close to the true values, highly reliable measurement results that accurately and quantitatively reflect actual intermolecular interactions are required. However, the conventional method using SPR analysis or the like has a problem in obtaining highly reliable measurement results.
分子間相互作用の解析に用いる測定結果は、分子同士の結合・解離の反応工程が化学的に正しく進行しており、夾雑物等の影響を受けていないことが求められる。例えば、生体分子の分子間相互作用を解析する場合、採取した目的の生体分子を含む試料液中に、非特異的な結合を生じる夾雑物が混在していることがある。多量の夾雑物が混在している場合、分子間相互作用に対する影響や、誤検出をはじめとする測定に対する影響があり得る。 The measurement results used for the analysis of intermolecular interactions require that the reaction process of bond / dissociation between molecules proceeds chemically correctly and is not affected by impurities. For example, when analyzing the intermolecular interaction of biomolecules, impurities that cause non-specific binding may be mixed in the sample solution containing the biomolecule of interest to be collected. When a large amount of impurities are mixed, there may be an influence on the intermolecular interaction and an influence on the measurement including false detection.
そのため、このような場合には、試料液を予め精製しておく必要がある。しかし、精製操作には、手間やコストがかかるため、精製することなく直接解析したいという要望も存在している。精製していない試料液を直接解析する場合、夾雑物等の影響を受けるため、信頼性が高い測定結果の取得が困難になるという問題がある。 Therefore, in such a case, it is necessary to purify the sample solution in advance. However, since the purification operation requires labor and cost, there is also a demand for direct analysis without purification. When directly analyzing an unpurified sample solution, there is a problem that it is difficult to obtain highly reliable measurement results because it is affected by impurities and the like.
また、分子間相互作用の解析に用いる測定結果は、測定誤差が極めて小さいことが求められる。通常、速度論的定数を導出する際には、濃度を変えて複数の測定を行い、複数の測定結果に対してグローバルフィッティングを行う。このとき、濃度を変えた測定毎に、測定装置上の誤差、被験分子の濃度の調整に伴う目標濃度に対する濃度誤差、測定時の反応環境のバラツキ、標識試薬のロット差、標識化反応の反応率のバラツキ、標識化時の手技のバラツキ等が影響することがある。 In addition, the measurement results used for the analysis of intermolecular interactions are required to have extremely small measurement errors. Usually, when deriving a kinetic constant, a plurality of measurements are performed by changing the concentration, and global fitting is performed on a plurality of measurement results. At this time, for each measurement in which the concentration is changed, an error on the measuring device, a concentration error with respect to the target concentration due to the adjustment of the concentration of the test molecule, a variation in the reaction environment at the time of measurement, a lot difference of the labeling reagent, and a reaction of the labeling reaction. Variations in rates, variations in labeling procedures, etc. may have an effect.
このような測定誤差を極小化させる対策として、複数の試料を同時に測定するマルチプレックスのセンシングも利用されている。しかし、マルチプレックス化が可能な分析法は、原理的に限られている。また、マルチプレックスのセンシングを行ったとしても、濃度誤差や標識関連のバラツキが依然として問題となる。 As a measure to minimize such measurement error, multiplex sensing that simultaneously measures a plurality of samples is also used. However, the analytical methods that can be multiplexed are limited in principle. Moreover, even if multiplex sensing is performed, concentration errors and labeling-related variations still pose problems.
特許文献1に記載されるように、平衡時の測定対象のレスポンスをReq、被験分子の初期濃度をCoとしたとき、結合速度定数はKon=Req/Coで表されるため、入力パラメータとしてのCoの正確性が要求されるところ、測定に供する被験分子の量や、標識化反応の反応率は容易にバラツキを生じるため、測定結果の信頼性が低下してしまうという問題がある。
As described in
一方、特許文献1に記載されるような従来のSPR分析では、夾雑物による非特異的結合の影響が大きく現れるため、試料液が十分に精製されていない場合、正確な測定が困難である。また、SPR分析は、光学技術を利用しているため、マルチプレックスのセンシングを適用することができず、複数の測定間で測定誤差を小さくすることが困難である。
On the other hand, in the conventional SPR analysis as described in
また、従来の解析法では、測定誤差が発生した場合に測定者によって認識され難いし、正常な測定結果であるか否かを事後的に評価することも困難である。生体分子を解析する場合、生体分子の分子間相互作用の活性が、保存中や準備中に劣化してしまう問題もある。解析対象の分子は、反応速度論的な情報が知られていない場合が少なくないため、測定結果の正常・異常を判断することは容易でない。 Further, in the conventional analysis method, when a measurement error occurs, it is difficult for the measurer to recognize it, and it is also difficult to evaluate ex post facto whether or not the measurement result is normal. When analyzing biomolecules, there is also a problem that the activity of intermolecular interactions of biomolecules deteriorates during storage or preparation. Since the reaction kinetic information of the molecule to be analyzed is often unknown, it is not easy to judge whether the measurement result is normal or abnormal.
そこで、本発明は、分子同士の間に形成される分子間相互作用を、測定誤差が小さく信頼性が高い測定結果に基づいて解析可能な分子間相互作用の解析方法および解析装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides an analysis method and an analysis device for intermolecular interactions that can analyze intermolecular interactions formed between molecules based on measurement results with small measurement error and high reliability. With the goal.
すなわち、前記課題を解決するために本発明に係る分子間相互作用の解析方法は、解析対象である第1分子および内部標準となる第2分子が結合したナノ粒子を含む試料液を、第3分子が固定された領域と第4分子が固定された領域とを有する基板に接触させる第1ステップと、前記第1分子と前記第3分子との分子間相互作用および前記第2分子と前記第4分子との分子間相互作用を測定する第2ステップと、解析対象である前記第1分子と前記第3分子との分子間相互作用の測定結果を、内部標準となる前記第2分子と前記第4分子との分子間相互作用の測定結果に基づいて解析する第3ステップと、を含む。 That is, in order to solve the above-mentioned problems, the method for analyzing the intermolecular interaction according to the present invention is to use a sample solution containing nanoparticles in which the first molecule to be analyzed and the second molecule as an internal standard are bound to each other. The first step of contacting a substrate having a region in which a molecule is fixed and a region in which a fourth molecule is fixed, an intermolecular interaction between the first molecule and the third molecule, and the second molecule and the first molecule. The second step of measuring the intermolecular interaction with the four molecules and the measurement result of the intermolecular interaction between the first molecule and the third molecule to be analyzed are taken as an internal standard with the second molecule and the above. It includes a third step of analysis based on the measurement result of the intermolecular interaction with the fourth molecule.
また、本発明に係る分子間相互作用の解析装置は、解析対象である第1分子および内部標準となる第2分子が結合したナノ粒子を含む試料液が接触させられる、第3分子が固定された領域と第4分子が固定された領域とを有する基板と、前記第1分子と前記第3分子との分子間相互作用および前記第2分子と前記第4分子との分子間相互作用を測定する測定部と、解析対象である前記第1分子と前記第3分子との分子間相互作用の測定結果を、内部標準となる前記第2分子と前記第4分子との分子間相互作用の測定結果に基づいて解析する解析部と、を備える。 Further, in the intermolecular interaction analyzer according to the present invention, the third molecule is fixed so that the sample solution containing the nanoparticles to which the first molecule to be analyzed and the second molecule as an internal standard are bound is brought into contact with each other. Measurement of the intermolecular interaction between the first molecule and the third molecule and the intermolecular interaction between the second molecule and the fourth molecule on a substrate having a region and a region in which the fourth molecule is fixed. The measurement result of the intermolecular interaction between the first molecule and the third molecule to be analyzed is measured by the measuring unit, and the intermolecular interaction between the second molecule and the fourth molecule, which is an internal standard, is measured. It includes an analysis unit that analyzes based on the results.
本発明によると、分子同士の間に形成される分子間相互作用を、測定誤差が小さく信頼性が高い測定結果に基づいて解析可能な分子間相互作用の解析方法および解析装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an analysis method and an analysis device for an intermolecular interaction capable of analyzing an intermolecular interaction formed between molecules based on a measurement result having a small measurement error and high reliability. it can.
以下、本発明の一実施形態に係る分子間相互作用の解析方法および解析装置について、図を参照しながら説明する。なお、以下の各図において共通する構成については同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 Hereinafter, an analysis method and an analysis device for intermolecular interactions according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same reference numerals are given to the configurations common to each of the following figures, and duplicate description will be omitted.
<分子間相互作用の解析方法>
本実施形態に係る分子間相互作用の解析方法は、分子同士の間に形成される分子間相互作用を定量的に解析する方法に関する。この解析方法では、解析対象である被験分子が被験対分子との間に形成する分子間相互作用と、内部標準として機能する標準分子が標準対分子との間に形成する分子間相互作用とを、実質的に同じ反応環境で、実質的に同時期に測定し、内部標準の測定結果に基づいて解析対象の測定結果を解析・処理する。
<Analysis method of intermolecular interaction>
The method for analyzing intermolecular interactions according to the present embodiment relates to a method for quantitatively analyzing intermolecular interactions formed between molecules. In this analysis method, the intermolecular interaction formed between the test molecule to be analyzed and the test pair molecule and the intermolecular interaction formed between the standard molecule functioning as an internal standard and the standard pair molecule are detected. , In substantially the same reaction environment, measure at substantially the same time, and analyze and process the measurement result of the analysis target based on the measurement result of the internal standard.
解析対象である被験分子が形成する分子間相互作用は、特異的な相互作用であってもよいし、非特異的な相互作用であってもよい。分子間相互作用は、静電相互作用、ファンデルワールス力、水素結合、疎水結合、双極子相互作用、これらの組み合わせ等のいずれによって形成されてもよい。内部標準となる標準分子が形成する分子間相互作用についても同様である。 The intermolecular interaction formed by the test molecule to be analyzed may be a specific interaction or a non-specific interaction. The intermolecular interaction may be formed by any of electrostatic interaction, van der Waals force, hydrogen bond, hydrophobic bond, dipole interaction, a combination thereof and the like. The same applies to the intermolecular interactions formed by the standard molecules that serve as internal standards.
なお、本明細書において、特異的な相互作用とは、その相互作用を形成する分子の親和性が、その他の一般的な分子の場合と比較して顕著に高い相互作用を意味する。また、特異的な結合等という場合、特異的な相互作用と同様に、その結合を形成する分子の親和性が、その他の一般的な分子の場合と比較して顕著に高い結合を意味する。 In addition, in this specification, a specific interaction means an interaction in which the affinity of the molecule forming the interaction is remarkably high as compared with the case of other general molecules. Further, in the case of a specific bond or the like, as in the case of a specific interaction, it means a bond in which the affinity of the molecule forming the bond is remarkably high as compared with the case of other general molecules.
解析対象の被験分子としては、任意の分子を用いることができる。被験分子は、合成有機低分子、合成有機高分子、天然有機低分子、天然有機高分子、無機低分子、無機高分子、有機金属分子、有機無機複合分子等のいずれであってもよい。 Any molecule can be used as the test molecule to be analyzed. The test molecule may be any of synthetic organic low molecule, synthetic organic polymer, natural organic low molecule, natural organic polymer, inorganic low molecule, inorganic polymer, organic metal molecule, organic-inorganic composite molecule and the like.
被験分子との分子間相互作用が解析される被験対分子は、種類、分子構造、分子量等が、特に制限されるものではない。被験対分子は、合成有機低分子、合成有機高分子、天然有機低分子、天然有機高分子、無機低分子、無機高分子、有機金属分子、有機無機複合分子等のいずれであってもよい。また、被験対分子は、バルク状の無機化合物、金属、生体組織、生体器官、生体膜等であってもよい。 The type, molecular structure, molecular weight, and the like of the test pair molecule for which the intermolecular interaction with the test molecule is analyzed are not particularly limited. The test pair molecule may be any of synthetic organic low molecule, synthetic organic polymer, natural organic low molecule, natural organic polymer, inorganic low molecule, inorganic polymer, organic metal molecule, organic-inorganic composite molecule and the like. Further, the test pair molecule may be a bulk-like inorganic compound, metal, biological tissue, biological organ, biological membrane or the like.
内部標準となる標準分子や、標準分子との分子間相互作用が測定される標準対分子としては、分子間相互作用が既知である組み合わせが用いられる。すなわち、標準分子としては、所定の標準対分子と特異的な分子間相互作用を形成する分子であり、その分子間相互作用の測定結果が既知である分子、ないし、所定の標準対分子との特異的な結合反応に関して、解離定数、結合速度定数、解離速度定数等の速度論的定数が既知であり、これらの定数の最確値が利用可能である分子が用いられる。 As the standard molecule that serves as an internal standard and the standard pair molecule for which the intermolecular interaction with the standard molecule is measured, a combination in which the intermolecular interaction is known is used. That is, the standard molecule is a molecule that forms a specific intermolecular interaction with a predetermined standard pair molecule, and a molecule whose measurement result of the intermolecular interaction is known, or a predetermined standard pair molecule. For a specific binding reaction, a molecule is used in which kinetic constants such as dissociation constant, binding rate constant, and dissociation rate constant are known, and the most probable values of these constants are available.
なお、本明細書において、分子間相互作用の測定結果とは、分子間相互作用を形成した形成分子の量が測定時間と紐付けられている経時的な定量結果を意味する。分子間相互作用の測定結果は、分子の量、濃度等の他に、これらと相関を有する他の物理量と測定時間との関係として表されてもよい。また、平衡反応の解離定数、結合速度定数、解離速度定数等の速度論的定数によって表されてもよい。 In the present specification, the measurement result of the intermolecular interaction means a quantitative result over time in which the amount of the forming molecule forming the intermolecular interaction is associated with the measurement time. The measurement result of the intermolecular interaction may be expressed as a relationship between the measurement time and other physical quantities having a correlation with these, in addition to the amount and concentration of the molecule. Further, it may be represented by a kinetic constant such as a dissociation constant, a binding rate constant, and a dissociation rate constant of an equilibrium reaction.
また、本明細書において、最確値とは、適宜の測定数の結果から、実質的に真値に最も近いと評価された値を意味する。一般に、最確値は、多数の測定数の測定結果から、最小二乗法等の回帰分析によって求められる。最確値は、事前に実施した分子間相互作用の測定によって得られた試験値、文献値等のいずれであってもよい。例えば、SPR分析等の従来法で求められた速度論的定数を最確値として用いることもできる。好ましい最確値は、夾雑物の影響や測定誤差が極めて小さくなる条件で求められた値である。 Further, in the present specification, the most probable value means a value evaluated to be substantially closest to the true value from the result of an appropriate number of measurements. Generally, the most probable value is obtained by regression analysis such as the least squares method from the measurement results of a large number of measurements. The most probable value may be either a test value obtained by measuring the intermolecular interaction performed in advance, a literature value, or the like. For example, a kinetic constant obtained by a conventional method such as SPR analysis can be used as the most probable value. The most preferable value is a value obtained under the condition that the influence of impurities and the measurement error are extremely small.
解析対象の被験分子と、被験分子との分子間相互作用が解析される被験対分子とは、分子間相互作用に関与する分子の種類数、分子間相互作用に関与する分子数の比率等が、特に制限されるものではない。但し、測定結果を一次反応として解析する観点からは、被験分子と被験対分子とが1:1で相互作用する組み合わせが好ましい。内部標準となる標準分子と、標準分子との分子間相互作用が解析される標準対分子についても同様である。 The test molecule to be analyzed and the test-to-molecule for which the intermolecular interaction with the test molecule is analyzed have the number of types of molecules involved in the intermolecular interaction, the ratio of the number of molecules involved in the intermolecular interaction, and the like. , There are no particular restrictions. However, from the viewpoint of analyzing the measurement result as a primary reaction, a combination in which the test molecule and the test pair molecule interact in a ratio of 1: 1 is preferable. The same applies to the standard molecule that serves as an internal standard and the standard pair molecule for which the intermolecular interaction between the standard molecules is analyzed.
被験分子、被験対分子、標準分子および標準対分子の具体例としては、タンパク質、ペプチド、アミノ酸等や、DNA、RNA、これらのポリヌクレオチド、これらのオリゴヌクレオチド等の核酸や、多糖、オリゴ糖、単糖等の糖類や、脂肪酸、単純脂質、リン脂質等の脂質類や、糖脂質、リポタンパク質、糖タンパク質等や、これらの誘導体等が挙げられる。具体例としては、特に、酵素、抗体、受容体、リガンドが挙げられる。 Specific examples of test molecules, test pair molecules, standard molecules, standard pair molecules, etc. include proteins, peptides, amino acids, DNA, RNA, these polynucleotides, nucleic acids such as these oligonucleotides, polysaccharides, oligosaccharides, etc. Examples thereof include saccharides such as monosaccharides, lipids such as fatty acids, simple lipids and phospholipids, glycolipids, lipoproteins, glycoproteins and the like, and derivatives thereof. Specific examples include, in particular, enzymes, antibodies, receptors and ligands.
酵素としては、酸化還元酵素、転移酵素、加水分解酵素、リアーゼ、異性化酵素、リガーゼ等が挙げられる。酵素の形態は、アポ酵素、ホロ酵素、補因子、酵素サブユニット等のいずれであってもよい。 Examples of the enzyme include oxidoreductase, transferase, hydrolase, lyase, isomerase, ligase and the like. The form of the enzyme may be any of apoenzyme, holoenzyme, cofactor, enzyme subunit and the like.
抗体としては、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体等が挙げられる。抗体の種類としては、IgA、IgD、IgE、IgG、IgM等が挙げられる。抗体の形態は、完全抗体分子、Fab、Fc、Fab’、F(ab’)2、ScFv等のいずれであってもよい。 Examples of the antibody include a monoclonal antibody and a polyclonal antibody. Examples of the type of antibody include IgA, IgD, IgE, IgG, IgM and the like. The form of the antibody may be any of a complete antibody molecule, Fab, Fc, Fab', F (ab') 2 , ScFv and the like.
受容体としては、細胞膜受容体、核内受容体等が挙げられる。受容体の種類としては、Gタンパク質共役型受容体、イオンチャンネル型受容体、酵素共役型受容体等が挙げられる。受容体の形態は、完全受容体分子、受容体サブユニット等のいずれであってもよい。 Examples of the receptor include a cell membrane receptor, a nuclear receptor and the like. Examples of the type of receptor include G protein-coupled receptor, ion channel type receptor, enzyme-linked receptor and the like. The form of the receptor may be either a complete receptor molecule, a receptor subunit, or the like.
リガンドとしては、特定の受容体に対する真のリガンドの他に、アゴニスト、アンタゴニスト等を用いることもできる。リガンドの種類としては、ホルモン、サイトカイン、リンホカイン、神経伝達物質、内分泌攪乱物質、毒素等が挙げられる。 As the ligand, an agonist, an antagonist, or the like can be used in addition to the true ligand for a specific receptor. Examples of the type of ligand include hormones, cytokines, lymphokines, neurotransmitters, endocrine disruptors, toxins and the like.
分子間相互作用の具体例としては、核酸同士のハイブリダイゼーションによる相互作用、タンパク質またはペプチド同士の相互作用、タンパク質またはペプチドと核酸との相互作用が挙げられる。また、具体例としては、特に、酵素と基質との相互作用、抗原と抗体との相互作用、レセプタとリガンドとの相互作用が挙げられる。これらの分子間相互作用の解析結果は、医薬品開発、臨床診断等の分野における速度論的な評価に有用である。 Specific examples of intermolecular interactions include interactions by hybridization between nucleic acids, interactions between proteins or peptides, and interactions between proteins or peptides and nucleic acids. Specific examples include the interaction between an enzyme and a substrate, the interaction between an antigen and an antibody, and the interaction between a receptor and a ligand. The analysis results of these intermolecular interactions are useful for kinetic evaluation in fields such as drug development and clinical diagnosis.
本実施形態に係る解析方法は、マルチプレックスのセンシングを測定に利用するものである。本実施形態に係る解析方法は、ナノ粒子を含む試料液をアレイ基板に接触させる第1ステップと、試料液中で起こる解析対象の分子間相互作用および内部標準の分子間相互作用を測定する第2ステップと、解析対象の測定結果を内部標準の測定結果に基づいて解析する第3ステップと、を含む。 The analysis method according to the present embodiment uses multiplex sensing for measurement. In the analysis method according to the present embodiment, the first step of bringing the sample solution containing nanoparticles into contact with the array substrate, and the measurement of the intermolecular interaction of the analysis target and the intermolecular interaction of the internal standard that occur in the sample solution. It includes two steps and a third step of analyzing the measurement result of the analysis target based on the measurement result of the internal standard.
図1は、分子間相互作用の解析の原理を説明するための模式図である。
図1に示すように、第1ステップでは、リガンドを固定したアレイ基板100に対して、アナライトが結合したナノ粒子5を含む試料液200を接触させる。試料液200は、ナノ粒子5を分散させた分散液である。ナノ粒子5は、アナライトの担体としての機能および定量用の標識としての機能を有している。アレイ基板100は、分子間相互作用を測定するための測定領域(6,7)がアレイ化されている基板である。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the principle of analysis of intermolecular interactions.
As shown in FIG. 1, in the first step, the
ナノ粒子5としては、解析対象である被験アナライト(第1分子)1、および、内部標準となる標準アナライト(第2分子)2が結合した微粒子が用いられる。被験アナライト1は、被験分子と被験対分子との分子間相互作用を測定するための分子である。標準アナライトは、標準分子と標準対分子との分子間相互作用を測定するための分子である。
As the
アレイ基板100は、解析対象である被験リガンド(第3分子)3が固定された測定領域6と、内部標準となる標準リガンド(第4分子)4が固定された測定領域7と、を有している。被験リガンドは、被験分子と被験対分子との分子間相互作用を測定するための分子である。標準リガンドは、標準分子と標準対分子との分子間相互作用を測定するための分子である。
The
なお、解析対象である被験分子は、被験アナライト1としてアレイ基板100に添加されてもよいし、被験リガンド3としてアレイ基板100に固定されてもよい。一方、被験対分子は、被験分子が添加されるアレイ基板100に被験リガンド3として予め固定されるか、被験分子が予め固定されたアレイ基板100に被験アナライト1として添加される。
The test molecule to be analyzed may be added to the
同様に、内部標準となる標準分子は、標準アナライト2としてアレイ基板100に添加されてもよいし、標準リガンド4としてアレイ基板100に固定されてもよい。一方、標準対分子は、標準分子が添加されるアレイ基板100に標準リガンド4として予め固定されるか、標準分子が予め固定されたアレイ基板100に標準アナライト2として添加される。
Similarly, the standard molecule that serves as an internal standard may be added to the
図1に示すように、第1ステップにおいて、アレイ基板100に試料液200を接触させると、被験リガンド3が固定された測定領域6、および、標準リガンド4が固定された測定領域7は、ナノ粒子5を含む試料液200に浸漬される。ナノ粒子5には、被験アナライト1と標準アナライト2が結合しているため、被験リガンド3は被験アナライト1と接触できるようになり、標準リガンド4は標準アナライト2と接触できるようになる。
As shown in FIG. 1, when the
被験アナライト1と被験リガンド3とは、分子間相互作用を形成可能な場合、解析対象用の測定領域6に複合体8を形成する。その結果、被験アナライト1を結合しているナノ粒子5は、測定領域6に固定された状態となる。第2ステップでは、このような測定領域6上に存在する複合体8を形成したナノ粒子5が個別に定量される。すなわち、解析対象用の測定領域毎に、分子間相互作用の形成分子が経時的に定量されて、解析対象の分子間相互作用の測定結果が得られる。
When the
一方、標準アナライト2と標準リガンド4とは、分子間相互作用を形成可能であるため、内部標準用の測定領域7に複合体9を形成する。その結果、標準アナライト2を結合しているナノ粒子5は、測定領域7に固定された状態となる。第2ステップでは、このような測定領域7上に存在する複合体9を形成したナノ粒子5が個別に定量される。すなわち、内部標準用の測定領域毎に、分子間相互作用の形成分子が経時的に定量されて、内部標準の分子間相互作用の測定結果が得られる。
On the other hand, since the standard analyze 2 and the
このように、第2ステップでは、被験分子と被験対分子との分子間相互作用、および、標準分子と標準対分子との分子間相互作用の両方が、アレイ基板を用いたマルチプレックスのセンシングによって、互いに同じ装置条件で、実質的に同時期に測定される。 Thus, in the second step, both the intermolecular interaction between the test molecule and the test pair molecule and the intermolecular interaction between the standard molecule and the standard pair molecule are both achieved by sensing the multiplex using the array substrate. , Measured at substantially the same time under the same equipment conditions.
一般に、分子間相互作用は、分子の濃度、大きさ、立体構造等の影響を受ける。そのため、所望の分子同士の分子間相互作用を正確に解析するためには、分子の濃度を変えた複数の測定が必要になる。これに対し、アレイ基板を用いたマルチプレックスのセンシングによると、測定毎の装置条件や測定条件のバラツキが低減するため、濃度毎や解析対象と内部標準との間の測定誤差を小さくすることができる。 In general, intermolecular interactions are affected by the concentration, size, three-dimensional structure, etc. of molecules. Therefore, in order to accurately analyze the intermolecular interaction between desired molecules, it is necessary to perform a plurality of measurements with different molecular concentrations. On the other hand, according to multiplex sensing using an array substrate, the variation in device conditions and measurement conditions for each measurement is reduced, so the measurement error for each concentration or between the analysis target and the internal standard can be reduced. it can.
また、第2ステップでは、被験分子と被験対分子との分子間相互作用、および、標準分子と標準対分子との分子間相互作用の両方が、同一のアレイ基板に接する同一の試料液について測定される。すなわち、アレイ基板を用いたマルチプレックスのセンシングを行うとき、解析対象と内部標準とは、同一の基板上の実質的に同じ反応環境で試験される。 In the second step, both the intermolecular interaction between the test molecule and the test pair molecule and the intermolecular interaction between the standard molecule and the standard pair molecule are measured for the same sample solution in contact with the same array substrate. Will be done. That is, when performing multiplex sensing using an array substrate, the analysis target and the internal standard are tested in substantially the same reaction environment on the same substrate.
従来のマルチプレックスのセンシングでは、解析対象を試験するための試験区と、対照を試験するための対照区とを、複数のウェルや試験時間等で分けて、個別の試料液中で測定を行うのが一般的である。これに対し、同一のアレイ基板に接する同一の試料液で測定を行うと、測定毎の装置条件や測定条件のバラツキに加え、反応条件のバラツキが低減するため、濃度毎や解析対象と内部標準との間の測定誤差を更に小さくすることができる。 In the conventional multiplex sensing, the test group for testing the analysis target and the control group for testing the control are divided into a plurality of wells, a test time, etc., and measurement is performed in individual sample solutions. Is common. On the other hand, when measurement is performed with the same sample solution in contact with the same array substrate, in addition to the variation in the device conditions and measurement conditions for each measurement, the variation in the reaction conditions is reduced. The measurement error between and can be further reduced.
分子間相互作用の解析に用いる試料液200は、被験アナライト1や標準アナライト2の他に、水等の分散媒や、pH緩衝剤、無機塩、界面活性剤、還元剤等の添加剤を含むことができる。また、試料液は、解析の目的に応じて、分子間相互作用に関与する他の物質や、分子間相互作用に関与しない他の物質を含むことができる。試料液200は、培養液、組織液、血液、血清等のような生体由来の液体であってもよい。試料液200は、分離・精製処理されていてもよいし、分離・精製処理されていなくてもよい。
The
被験アナライト1や標準アナライト2は、ナノ粒子5に対して、共有結合等による化学吸着で固定されてもよいし、分子間力等による物理吸着で固定されてもよい。但し、被験アナライト1や標準アナライト2は、ナノ粒子5に対して固定する固定化反応のバラツキや、固定後の脱落を低減する観点からは、共有結合で固定されることが好ましい。なお、被験アナライト1や標準アナライト2は、ナノ粒子5に対して、リンカーを介して固定されてもよい。
The
被験リガンド3が固定される測定領域6や標準リガンド4が固定される測定領域7は、それぞれ、アレイ基板100上に、複数個設けられる。複数個の測定領域は、アレイ基板100上の互いに同一の試料液に接触可能な位置に、互いに独立させて設けることができる。複数個の測定領域は、一次元的または二次元的に配列させることができる。複数個の測定領域を設けると、希釈系列のような分子の濃度を変えた複数の測定を、互いに同じ装置条件で、実質的に同時期に、一つの基板上で測定することができる。
A plurality of
被験リガンド3は、アレイ基板100上に、化学吸着で固定されてもよいし、物理吸着で固定されてもよい。また、標準リガンド4は、アレイ基板100上に、化学吸着で固定されてもよいし、物理吸着で固定されてもよい。また、被験リガンドが固定される測定領域や、標準リガンドが固定される測定領域には、ブロッキング剤、リガンド用のキャリア等のように、分子間相互作用を大きく阻害しない他の物質が固定されてもよい。
The
アレイ基板100は、被験リガンド3が固定される測定領域6や、標準リガンド4が固定される測定領域7に加え、リガンドが固定されていない領域や、対照実験を行うための測定領域を有していてもよい。対照実験を行うための測定領域は、リガンドが固定されていてもよいし、リガンドが固定されていなくてもよい。対照実験を行うための測定領域では、例えば、基板自体に対する相互作用や、基板を処理したブロッキング剤に対する相互作用等を測定することができる。
The
アレイ基板100は、試料液の接触の方式が、バッチ式であってもよいし、フロー式であってもよい。バッチ式のアレイ基板は、試料液200を基板上に保持するために、例えば、ウェル、ディッシュ部等を備えることができる。フロー式のアレイ基板は、試料液200を基板上に流すために、例えば、チャンネル、フローセル等を備えることができる。
In the
ナノ粒子5の形状は、特に制限されるものではない。ナノ粒子5の形状の具体例としては、球状、楕円球状、ブロック状、板状、柱状、環状、針状、筒状、繊維状、不定形状等が挙げられる。ナノ粒子5は、中実構造、中空構造、コアシェル構造等のいずれであってもよい。ナノ粒子5は、有機材料、無機材料、有機無機複合材料等のいずれで形成されてもよいが、試料液中で化学的に安定な材料で形成されることが好ましい。ナノ粒子5は、水性の試料液を用いる場合、粒子同士の凝集を防ぐ観点から、表面に親水性を有していることが好ましい。
The shape of the
ナノ粒子5の粒子径は、アナライトの大きさと同等か、それよりも小さいことが好ましい。ナノ粒子5の粒子径は、例えば、1〜500nm、好ましくは2〜300nm、より好ましくは5〜200nm、更に好ましくは10〜100nmである。ナノ粒子5が1nm以上で大きいほど、粒子の取り扱いやアナライトの結合を容易に行うことができる。また、ナノ粒子5が500nm以下で小さいほど、分子間相互作用に対する立体障害や、拡散過程が及ぼす速度論的影響が小さくなる傾向がある。
The particle size of the
ナノ粒子5としては、磁性体、磁気標識体、蛍光体、蛍光標識体等を用いることができる。磁性体や磁気標識体を用いる場合、分子間相互作用の形成分子の定量を、磁気測定式の装置を使用して行うことができる。また、蛍光体や蛍光標識体を用いる場合、分子間相互作用の形成分子の定量を、蛍光測定式の装置を使用して行うことができる。
As the
<分子間相互作用の解析装置>
ここで、磁気測定式の分子間相互作用の解析装置、および、蛍光測定式の分子間相互作用の解析装置について、図面を参照しながら説明する。
<Analyzer for intermolecular interaction>
Here, a magnetic measurement type intermolecular interaction analysis device and a fluorescence measurement type intermolecular interaction analysis device will be described with reference to the drawings.
図2は、磁気測定式の分子間相互作用の解析装置の一例を模式的に示す図である。
図2に示すように、磁気測定式の分子間相互作用の解析装置(磁気測定式装置)10は、センサアレイ11と、サーキットボード12と、可動支持装置13と、デジタイザ14と、データ解析装置15と、磁場発生装置16と、解析制御装置(解析部)40と、を備えている。磁場発生装置16には、測定時に液槽17が収納される。液槽17には、被験試料液18が用意される。
FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of a magnetic measurement type intermolecular interaction analysis device.
As shown in FIG. 2, the magnetic measurement type intermolecular interaction analysis device (magnetic measurement type device) 10 includes a sensor array 11, a
磁気測定式装置10は、被験試料液18中の磁気をセンサアレイ11によって測定可能な装置である。磁気測定式装置10では、測定対象が存在する被験試料液18に対して磁場発生装置16で外部磁場を印加しながら、被験試料液18中の測定対象の磁気を測定することができる。
The magnetic
センサアレイ11は、測定対象の磁気を測定するための磁気センサが基板上にアレイ化された装置である。センサアレイ11としては、アレイ化された複数の磁気センサを備えており、被験リガンド(第3分子)が固定された測定領域として、解析対象用磁気センサ(第1磁気センサ)を有し、標準リガンド(第4分子)が固定された測定領域として、内部標準用磁気センサ(第2磁気センサ)を有する前記のアレイ基板100が用いられる。
The sensor array 11 is a device in which magnetic sensors for measuring magnetism to be measured are arrayed on a substrate. The sensor array 11 includes a plurality of arrayed magnetic sensors, and has a magnetic sensor for analysis (first magnetic sensor) as a measurement region in which a test ligand (third molecule) is fixed, and is standard. As the measurement region to which the ligand (fourth molecule) is fixed, the
被験リガンドは、解析対象用磁気センサの表面に、化学吸着で固定されてもよいし、物理吸着で固定されてもよい。また、標準リガンドは、内部標準用磁気センサの表面に、化学吸着で固定されてもよいし、物理吸着で固定されてもよい。また、被験リガンドが固定される測定領域や、標準リガンドが固定される測定領域には、ブロッキング剤、リガンド用のキャリア等のように、分子間相互作用を大きく阻害しない他の物質が固定されてもよい。また、被験リガンドや標準リガンドは、磁気センサの表面ではなく、基板の表面に固定されてもよい。 The test ligand may be fixed to the surface of the magnetic sensor to be analyzed by chemical adsorption or physical adsorption. Further, the standard ligand may be fixed to the surface of the internal standard magnetic sensor by chemisorption or physical adsorption. In addition, other substances that do not significantly inhibit intermolecular interaction, such as blocking agents and carriers for ligands, are fixed in the measurement region where the test ligand is fixed and the measurement region where the standard ligand is fixed. May be good. Further, the test ligand and the standard ligand may be fixed to the surface of the substrate instead of the surface of the magnetic sensor.
解析対象用磁気センサや内部標準用磁気センサは、それぞれ、センサアレイ11上に、複数個設けられる。複数個の磁気センサは、アレイ化される測定領域に対応するように、互いに独立させて設けることができる。複数個の磁気センサは、一次元的または二次元的に配列させることができる。磁気センサは、例えば、測定領域の面積を、例えば、100μm2〜10cm2、10〜500μm角等に設けることができる。
A plurality of magnetic sensors for analysis and an internal standard magnetic sensor are provided on the sensor array 11, respectively. The plurality of magnetic sensors can be provided independently of each other so as to correspond to the measurement area to be arrayed. The plurality of magnetic sensors can be arranged one-dimensionally or two-dimensionally. The magnetic sensor can be provided, for example, with an area of a measurement region of, for example, 100
センサアレイ11は、解析対象用磁気センサや、内部標準用磁気センサに加え、対照実験を測定するための対照用磁気センサを備えてもよい。対照用磁気センサは、表面にリガンドが固定されてなくてもよい。対照用磁気センサを用いる場合、例えば、基板自体に対する相互作用や、基板の処理に用いたブロッキング剤に対する相互作用等を測定することができる。 The sensor array 11 may include a control magnetic sensor for measuring a control experiment in addition to the analysis target magnetic sensor and the internal standard magnetic sensor. The control magnetic sensor does not have to have a ligand immobilized on the surface. When a control magnetic sensor is used, for example, the interaction with the substrate itself, the interaction with the blocking agent used for processing the substrate, and the like can be measured.
解析対象用磁気センサ、内部標準用磁気センサおよび対照用磁気センサは、基板上の互いに同一の液体に接触可能な位置に設けられる。解析対象用磁気センサ、内部標準用磁気センサおよび対照用磁気センサとしては、互いに同種の磁気センサであり、センサアレイ11上の各測定領域について、互いに実質的に同じ条件で磁場を測定可能である限り、適宜の種類を用いることができる。磁気センサは、センサアレイ11上に、例えば、円盤状、平板状等の形状に設けることができる。 The magnetic sensor for analysis, the magnetic sensor for internal standard, and the magnetic sensor for control are provided at positions on the substrate where they can come into contact with the same liquid. The magnetic sensor for analysis, the magnetic sensor for internal standard, and the magnetic sensor for control are magnetic sensors of the same type, and can measure magnetic fields in substantially the same conditions for each measurement region on the sensor array 11. As long as it is possible, an appropriate type can be used. The magnetic sensor can be provided on the sensor array 11 in a disk shape, a flat plate shape, or the like.
磁気センサとしては、磁気抵抗効果(Magneto Resistance effect:MR)を利用したMRセンサが好ましい。MRセンサによると、磁気センサを容易に小型化させることができる。また、MRセンサによると、検出距離が適正であり、温度依存性が低いため、正確な測定を行うことができる。 As the magnetic sensor, an MR sensor using a magneto resistance effect (MR) is preferable. According to the MR sensor, the magnetic sensor can be easily miniaturized. Further, according to the MR sensor, since the detection distance is appropriate and the temperature dependence is low, accurate measurement can be performed.
MRセンサとしては、巨大磁気抵抗効果(Giant Magneto Resistive effect:GMR)を利用したGMRセンサ、または、トンネル磁気抵抗効果(Tunnel Magneto Resistance Effect)を利用したTMRセンサが好ましい。GMRセンサやTMRセンサによると、微弱な磁気が高感度に検出されるため、磁気を有する測定対象を高精度に定量することができる。 As the MR sensor, a GMR sensor using a giant magnetoresistive effect (GMR) or a TMR sensor using a tunnel magnetoresistive effect is preferable. According to the GMR sensor and the TMR sensor, weak magnetism is detected with high sensitivity, so that it is possible to quantify the measurement target having magnetism with high accuracy.
MRセンサとしては、例えば、反強磁性層として、IrMn、PtMn等、強磁性層として、CoFe、CoFeB、CoPt、FePt、GdFe等、非磁性層として、Cu等、絶縁層として、MgO、レジスト等、キャッピングとしてCu、Pd等、電極として、Ta、Cu、Au、Ag、Pt、Al等を用いたスピンバルブを用いることができる。 MR sensors include, for example, antiferromagnetic layers such as IrMn and PtMn, ferromagnetic layers such as CoFe, CoFeB, CoPt, FePt and GdFe, non-magnetic layers such as Cu, and insulating layers such as MgO and resists. , A spin valve using Cu, Pd or the like as a capping and Ta, Cu, Au, Ag, Pt, Al or the like as an electrode can be used.
図2において、センサアレイ11は、サーキットボード12上に組み込まれている。サーキットボード12は、アンプ等の処理回路を備えている。サーキットボード12は、磁気センサアレイ11上の各磁気センサが測定した測定信号を受け、磁気センサ毎に増幅等の信号処理を行う。
In FIG. 2, the sensor array 11 is incorporated on the
可動支持装置13は、サーキットボード12を可動自在に支持している。可動支持装置13は、サーキットボード12を上下に相対移動可能であり、センサアレイ11を液槽17内に進退させることができる。可動支持装置13によると、液槽17に用意された被験試料液18にセンサアレイ11を浸漬させることができるため、被験試料液18中の測定対象についての磁気の測定を一律に開始させることができる。
The
デジタイザ14は、サーキットボード12が信号処理した測定信号をデジタル化する。デジタル化された測定信号は、データ解析装置15に入力される。データ解析装置15は、測定対象の磁気の強さに対応している測定信号、例えば、磁気抵抗効果によって電気抵抗の大きさに変換された測定信号等に基づいて測定対象を定量する。
The
磁場発生装置16は、均一な磁場を発生させる装置であり、被験試料液18中の測定対象に発生させた磁場を印加する。磁場発生装置16によると、外部磁場の印加によって測定対象を磁化させて測定を行うことができる。また、磁場発生装置16によると、磁性を有する測定対象の場合、配向による磁場の緩和が防止される。
The
このような磁気測定装置10によると、センサアレイ11上の磁気センサの測定範囲内に存在する測定対象を、磁気の強さによって定量することができる。被験アナライト(第1分子)および標準アナライト(第2分子)が結合したナノ粒子を含む前記の試料液200を、被験試料液18として液槽17に用意しておくと、被験試料液18に対するセンサアレイ11の浸漬によって、測定領域毎の分子間相互作用の試験が一律に開始される。
According to such a
そして、解析対象の分子間相互作用は、センサアレイ11上の解析対象用センサが測定したナノ粒子による磁気の強さに基づいて測定される。また、内部標準の分子間相互作用は、センサアレイ11上の内部標準用センサが測定したナノ粒子による磁気の強さに基づいて測定される。そのため、磁気標識に対応付けられた分子のみの定量結果から、分子間相互作用についてマルチプレックスのセンシングによる測定結果が得られる。 Then, the intermolecular interaction to be analyzed is measured based on the magnetic strength of the nanoparticles measured by the sensor for analysis on the sensor array 11. The intermolecular interaction of the internal standard is measured based on the magnetic strength of the nanoparticles measured by the internal standard sensor on the sensor array 11. Therefore, from the quantification result of only the molecule associated with the magnetic label, the measurement result of the intermolecular interaction by the sensing of multiplex can be obtained.
磁性体のナノ粒子としては、例えば、常磁性体、強磁性体、フェリ磁性体等の粒子や、超常磁性の粒子や、強磁性体と反強磁性体とを複合化した粒子を用いることができる。また、磁気標識体のナノ粒子としては、常磁性体、強磁性体、フェリ磁性体等の磁性体で標識した無機粒子、有機粒子等や、磁性体を複合化した無機粒子、有機粒子等を用いることができる。磁性体のナノ粒子や磁気標識体のナノ粒子は、互いの磁化が実質的に均一になるように調製される。磁性体の具体例としては、ヘマタイト、マグヘマイト、マグネタイト、鉄、コバルト、ニッケル等が挙げられる。 As the magnetic nanoparticle, for example, particles such as paramagnetic material, ferromagnetic material, and ferrimagnetic material, superparamagnetic particles, and particles in which a ferromagnetic material and an antiferromagnetic material are combined can be used. it can. Further, as the nanoparticles of the magnetically labeled body, inorganic particles, organic particles, etc. labeled with a magnetic material such as a paramagnetic material, a ferromagnetic material, and a ferrimagnetic material, and inorganic particles, organic particles, etc. in which the magnetic material is composited are used. Can be used. Magnetic nanoparticles and magnetically labeled nanoparticles are prepared so that their magnetizations are substantially uniform. Specific examples of the magnetic material include hematite, magnetite, magnetite, iron, cobalt, nickel and the like.
磁気標識を測定する手法によると、従来のSPR分析等とは異なり、磁気標識に対応付けられた分子のみの定量結果から、夾雑物等の影響を大きく受けていない測定結果が得られる。磁気標識の誤検出は試験条件によって低減することが可能であるため、分子間相互作用の測定誤差を小さくすることができる。また、磁気標識を測定する手法によると、光干渉、退光、消光等が起こり得る蛍光標識と比較して、正確且つ安定的に測定を行うことができる。生体から採取した試料を解析する場合、赤血球成分等のような光学的な妨害物質の影響も避けることができる。 According to the method for measuring a magnetic label, unlike the conventional SPR analysis or the like, a measurement result that is not significantly affected by impurities or the like can be obtained from the quantification result of only the molecule associated with the magnetic label. Since the false detection of the magnetic label can be reduced depending on the test conditions, the measurement error of the intermolecular interaction can be reduced. Further, according to the method of measuring a magnetic label, it is possible to perform measurement accurately and stably as compared with a fluorescent label which may cause light interference, fading, quenching and the like. When analyzing a sample collected from a living body, the influence of optical interfering substances such as red blood cell components can be avoided.
図3は、蛍光測定式の分子間相互作用の解析装置の一例を模式的に示す図である。
図3に示すように、蛍光測定式の分子間相互作用の解析装置(蛍光測定式装置)20は、アレイプレート21と、流路形成部材22と、調温装置23と、被験試料液チャンネル24と、送液ユニット25と、送液口バルブ26と、励起光源31と、集光レンズ32と、ダイクロイックミラー33と、対物レンズ34と、光学フィルタ35と、結像レンズ36と、イメージセンサ37と、解析制御装置(解析部)40と、を備えている。
FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of an analysis device for an intermolecular interaction of a fluorescence measurement type.
As shown in FIG. 3, the fluorescence measurement type intermolecular interaction analyzer (fluorescence measurement type device) 20 includes an
蛍光測定式装置20は、アレイプレート21上の測定対象を光励起させて測定対象から放出される蛍光を測定可能な装置である。蛍光測定式装置20では、測定対象を被験試料液チャンネル24を通じてアレイプレート21上にフロー式で送り、アレイプレート21上に結合した測定対象に励起光を照射し、測定対象が励起状態から基底状態に戻るときに放出する蛍光を測定することができる。
The fluorescence
アレイプレート21は、測定対象に照射される励起光および測定対象から放出される蛍光の透過性を有する測定領域がアレイ化された基板である。アレイプレート21としては、被験リガンド(第3分子)が固定された測定領域と、標準リガンド(第4分子)が固定された測定領域とを有し、励起光および蛍光の光透過性を有する前記のアレイ基板100が用いられる。被験リガンドや標準リガンドの固定の条件や測定領域の条件は、前記のアレイ基板100と同様である。
The
流路形成部材22は、平板状の調温装置23を覆い、調温装置23上に被験試料液を通流させるための管状の流路を形成している。調温装置23上に形成された流路内には、アレイプレート21が平置きされる。調温装置23は、分子間相互作用の反応場を調温するための装置であり、所定の温度で分子間相互作用が試験されるようにアレイプレート21等の温度を調節する。
The flow
調温装置23上に形成された流路は、調温装置23の両外側に延びており、被験試料液チャンネル24を形成している。被験試料液チャンネル24は、被験試料液をアレイプレート21に流すための流路である。被験試料液チャンネル24の一端は、送液ユニット25と連通している。送液ユニット25の送液口には、被験試料液チャンネル24を開閉自在であり、被験試料液の流速を調整可能な送液口バルブ26が設けられている。被験試料液チャンネル24の他端は、被験試料液を回収するための不図示の回収槽等に連通している。
The flow path formed on the
図3に示すように、励起光源31、対物レンズ34、イメージセンサ37は、その他の光学系機器と共に、蛍光測定装置を構成している。励起光源31は、測定対象を光励起させるための励起光を発生する装置である。励起光源31から出射される励起光の光路には、集光レンズ32と、ダイクロイックミラー33が設置されている。励起光源31から出射した励起光は、集光レンズ32によって集光された後に、ダイクロイックミラー33に到達する。
As shown in FIG. 3, the
ダイクロイックミラー33は、励起光を含む短波長側の光を反射し、励起光を含まない長波長側の光を透過させる。励起光源31から出射した励起光は、ダイクロイックミラー33で反射して対物レンズ34に送られる。一方、励起光源31から出射した不要な迷光は、ダイクロイックミラー33を透過して除かれる。
The
対物レンズ34は、被験試料液チャンネル24内に平置きされたアレイプレート21に対向するように設置されている。ダイクロイックミラー33で反射した励起光は、対物レンズ34によって、アレイプレート21上の測定領域に照射される。アレイプレート21上の測定対象は、励起光によって励起し、励起状態から基底状態に戻るときに蛍光が放出される。測定対象が発した蛍光は、対物レンズ34によって観測されてダイクロイックミラー33に到達する。
The
測定対象が発した蛍光は、ダイクロイックミラー33を透過し、光学フィルタ35に到達する。光学フィルタ35は、不要な波長領域の光を吸収し、測定対象が発した所定の波長領域の蛍光を透過させる。光学フィルタ35を透過した蛍光は、結像レンズ36によって集光された後に、イメージセンサ37によって検出される。
The fluorescence emitted by the measurement target passes through the
イメージセンサ37は、アレイプレート21上の測定領域毎の蛍光強度を測定するために備えられている。イメージセンサ37は、アレイプレート21上の測定領域を撮像し、蛍光を検出した画素毎の蛍光強度の測定信号に基づいて測定対象を定量する。イメージセンサ37としては、例えば、CCD(Charge-Coupled Device)イメージセンサ、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等の二次元イメージセンサを用いることができる。
The
このような蛍光測定装置20によると、センサアレイ11上の測定領域に存在する測定対象を、蛍光の強度によって定量することができる。被験アナライト(第1分子)および標準アナライト(第2分子)が結合したナノ粒子を含む前記の試料液200を、送液ユニット25によってアレイプレート21上に流すと、被験リガンド(第3分子)および標準リガンド(第4分子)が固定されているアレイプレート21上で測定領域毎の分子間相互作用が試験される。
According to such a
そして、解析対象の分子間相互作用および内部標準の分子間相互作用は、アレイプレート21上にトラップされたナノ粒子による蛍光強度として測定される。そのため、蛍光標識に対応付けられた分子のみの定量結果から、分子間相互作用についてマルチプレックスのセンシングによる測定結果が得られる。
Then, the intermolecular interaction to be analyzed and the intermolecular interaction of the internal standard are measured as the fluorescence intensity due to the nanoparticles trapped on the
蛍光体のナノ粒子としては、例えば、酸化物、硫化物、窒化物、フッ化物、希土類等の粒子や、量子ドットの粒子を用いることができる。また、蛍光標識体のナノ粒子としては、蛍光体、蛍光色素等で標識した無機粒子、有機粒子等を用いることができる。量子ドットの材料の具体例としては、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、InP、InAs、InSb、InN、GaP、GaAs、GaSb、GaN、SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe等が挙げられる。蛍光色素の具体例としては、フルオレセイン系色素、ルシフェリン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素、アクリジン系色素、ペリレン系色素等が挙げられる。 As the nanoparticles of the phosphor, for example, particles of oxides, sulfides, nitrides, fluorides, rare earths and the like, and particles of quantum dots can be used. Further, as the nanoparticles of the fluorescently labeled substance, inorganic particles, organic particles or the like labeled with a fluorescent substance, a fluorescent dye or the like can be used. Specific examples of quantum dot materials include ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, InP, InAs, InSb, InN, GaP, GaAs, GaSb, GaN, SnS, SnSe, SnTe, PbS, PbSe, PbTe and the like. Can be mentioned. Specific examples of the fluorescent dye include fluorescein dye, luciferin dye, coumarin dye, rhodamine dye, acridine dye, perylene dye and the like.
蛍光標識を測定する手法によると、従来のSPR分析等とは異なり、蛍光標識に対応付けられた分子のみの定量結果から、夾雑物等の影響を大きく受けていない測定結果が得られる。光干渉、退光、消光等による蛍光標識の誤検出は試験条件によって低減することが可能であるため、分子間相互作用の測定誤差を小さくすることができる。また、蛍光標識を測定する手法によると、磁気標識と比較して、検出距離を容易に確保することができるため、装置構成の自由度が高くなる。 According to the method for measuring a fluorescent label, unlike the conventional SPR analysis or the like, a measurement result that is not significantly affected by impurities or the like can be obtained from the quantification result of only the molecule associated with the fluorescent label. Since erroneous detection of fluorescent labels due to light interference, fading, quenching, etc. can be reduced depending on the test conditions, the measurement error of intermolecular interaction can be reduced. Further, according to the method of measuring the fluorescent label, the detection distance can be easily secured as compared with the magnetic label, so that the degree of freedom in the device configuration is increased.
解析制御装置40は、分子間相互作用の測定結果を解析する装置である。解析制御装置40は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等の演算装置(演算部)や、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記憶装置(記憶部)や、表示装置(表示部)や、入力手段等によって構成される。
The
解析制御装置40には、入力インターフェイスを介して、磁気測定式装置10のデータ解析装置15、または、蛍光測定式装置20のイメージセンサ37や、入力手段が接続される。入力手段は、キーボード、マウス、タッチパッド等によって構成される。また、解析制御装置40には、出力インターフェイスを介して、表示装置が接続される。表示装置は、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ等によって構成される。
The
図4は、分子間相互作用の測定結果の一例を示す図である。
図4に示すように、被験リガンド(第1分子)と被験アナライト(第3分子)との分子間相互作用の測定結果や、標準リガンド(第2分子)と標準アナライト(第4分子)との分子間相互作用の測定結果は、ナノ粒子を測定対照として測定されるレスポンスと、反応時間と、の関係を示すセンサグラムとして得ることができる。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the measurement result of the intermolecular interaction.
As shown in FIG. 4, the measurement results of the intermolecular interaction between the test ligand (first molecule) and the test analyzer (third molecule), and the standard ligand (second molecule) and the standard analyze (fourth molecule) The measurement result of the intermolecular interaction with the molecule can be obtained as a sensorgram showing the relationship between the response measured using the nanoparticles as a measurement control and the reaction time.
図4において、時間T1から時間T2までの区間は、結合相を示している。リガンドとアナライトとが分子間相互作用を形成する場合、アナライトを含む試料液のリガンドへの接触を時間T1で開始すると、リガンドとアナライトが複合体を形成して、測定領域上のナノ粒子の量が増大する。ナノ粒子を測定対照として測定されるレスポンスは、ベースライン(R0)から次第に上昇し、或る値(Rm)に達する。 In FIG. 4, the section from time T 1 to time T 2 shows the coupled phase. If the ligand and the analyte to form intermolecular interactions, when starting the contact of the ligand in the sample solution containing an analyte at time T 1, the ligand and the analyte to form a complex, on the measurement region The amount of nanoparticles increases. The response measured with nanoparticles as the measurement control gradually rises from the baseline (R 0 ) and reaches a certain value (R m).
また、図4において、時間T2から時間T3までの区間は、解離相を示している。アナライトを含む試料液のリガンドへの接触を中止し、アナライトを含まないバッファのリガンドへの接触を時間T2で開始すると、複合体からアナライトが解離して、測定領域上のナノ粒子の量が減少する。ナノ粒子を測定対照として測定されるレスポンスは、結合相の終了時の或る値(Rm)から下降をはじめ、通常、ベースライン(R0)よりも高い値に漸近する。分子間相互作用を解消する洗浄液を時間T3で接触させると、レスポンスはベースライン(R0)に戻る。 Further, in FIG. 4, the section from time T 2 to time T 3 shows a dissociated phase. Discontinue contact with the ligand of a sample solution containing analyte, when starting the contact to the ligand of the buffer that does not contain the analyte at time T 2, to dissociate the analyte from the complex, nanoparticle on the measurement region The amount of The response measured with nanoparticles as the measurement control begins to descend from a certain value (R m ) at the end of the bound phase and usually asymptotics above baseline (R 0). Contacting the cleaning solution to eliminate intermolecular interactions at time T 3, the response is returned to the base line (R 0).
このようなレスポンスと反応時間との関係から、分子間相互作用を速度論的に解析することができる。第2ステップにおいては、リガンドが固定されたアレイ基板を、必要に応じてブロッキング処理した後に、アレイ基板を洗浄してから測定を開始する。第2ステップでは、アナライトを含む試料液を用いて結合相のみを測定してもよいし、結合相の後にアナライトを含まないバッファに置換して解離相を測定してもよい。 From such a relationship between the response and the reaction time, the intermolecular interaction can be analyzed kinetically. In the second step, the array substrate on which the ligand is immobilized is blocked, if necessary, and then the array substrate is washed before measurement is started. In the second step, only the bound phase may be measured using a sample solution containing an analyte, or the dissociated phase may be measured by substituting the bound phase with a buffer containing no ananalite.
図5は、分子間相互作用の測定結果の変動パターンを示す図である。
図5に示すように、解析対象や内部標準の分子間相互作用の測定を行うと、リガンドやアナライトの調製工程や、分子間相互作用の測定工程や、リガンドとアナライトとの結合・解離の反応工程が、誤差やバラツキ少なく正常に進行していた場合に、正常線110が得られる。正常線110は、或る時間(Tn)におけるレスポンスが、飽和状態で得られる最大値に近い値(R1)に漸近する線となる。
FIG. 5 is a diagram showing a variation pattern of the measurement result of the intermolecular interaction.
As shown in FIG. 5, when the intermolecular interaction of the analysis target or the internal standard is measured, the step of preparing the ligand and the analysis, the step of measuring the intermolecular interaction, and the binding / dissociation of the ligand and the analysis are performed. The
一方、或る時間(Tn)におけるレスポンスが低くなり、飽和状態で得られる最大値よりも顕著に低い値(R2)に漸近する異常線120が得られることがある。このような異常線120は、各工程が正常に進行してなく、測定装置上の誤差、被験分子の濃度の調整に伴う目標濃度に対する濃度誤差、測定時の反応環境のバラツキ、標識試薬のロット差、標識化反応の反応率のバラツキ、標識化時の手技のバラツキ等が生じた可能性を示している。
On the other hand, the response at a certain time (Tn ) becomes low, and an
そこで、第3ステップでは、第2ステップで得られた解析対象である被験アナライト(第1分子)と被験リガンド(第3分子)との分子間相互作用の測定結果を、第2ステップで得られた内部標準となる標準アナライト(第2分子)と標準リガンド(第4分子)との分子間相互作用の測定結果に基づいて解析する。分子間相互作用の測定結果の解析は、測定結果のデータ同士を比較することによって行われる。 Therefore, in the third step, the measurement result of the intermolecular interaction between the test analyzer (first molecule) and the test ligand (third molecule), which is the analysis target obtained in the second step, is obtained in the second step. The analysis is performed based on the measurement results of the intermolecular interaction between the standard analyze (second molecule) and the standard ligand (fourth molecule), which are the internal standards obtained. The analysis of the measurement result of the intermolecular interaction is performed by comparing the measurement result data with each other.
内部標準の測定結果は、予め求められている正常な測定結果と比較して、データの信頼性を評価することができる。内部標準と実質的に同じ反応環境で試験された解析対象の測定結果については、データの信頼性が評価された内部標準の測定結果と比較して、データの信頼性を評価することができる。そのため、分子間相互作用が未知である解析対象の測定結果について、正常性ないし異常性の検定や、補正等の処理を行うことができる。 The measurement result of the internal standard can be compared with the normal measurement result obtained in advance to evaluate the reliability of the data. The reliability of the data can be evaluated by comparing the measurement results of the analysis target tested in the reaction environment substantially the same as the internal standard with the measurement results of the internal standard in which the reliability of the data was evaluated. Therefore, it is possible to perform processing such as normality or abnormality test and correction on the measurement result of the analysis target whose intermolecular interaction is unknown.
第3ステップでは、第2ステップで得られた測定結果を、ラングミュア吸着モデル等の所定の反応モデルにフィッティングまたは線形化して、解離定数、結合速度定数、解離速度定数等の速度論的定数を求め、速度論的定数の測定値の信頼性を評価することができる。リガンドとアナライトとが1:1に近似した比率で相互作用する場合、リガンドとアナライトとの結合反応を一次反応とみなして速度論的定数を求めることができる。 In the third step, the measurement results obtained in the second step are fitted or linearized to a predetermined reaction model such as a Langmuir adsorption model to obtain kinetic constants such as a dissociation constant, a binding rate constant, and a dissociation rate constant. , The reliability of kinetic constant measurements can be evaluated. When the ligand and the analyte interact at a ratio close to 1: 1, the kinetic constant can be obtained by regarding the binding reaction between the ligand and the analyte as a primary reaction.
第3ステップでは、はじめに、第2ステップで得られた内部標準となる標準アナライトと標準リガンドとの分子間相互作用の測定結果と、予め求められた内部標準となる標準アナライトと標準リガンドとの分子間相互作用の測定結果と、を比較する。内部標準については、事前の予備解析や別の解析法によって、予め正常な測定結果を求めておくことが可能である。例えば、測定を複数回繰り返し、多数の測定数の測定結果を回帰分析して、最確値を求めておくことができる。第2ステップで得られた内部標準の測定結果は、このような最確値と比較することができる。 In the third step, first, the measurement result of the intermolecular interaction between the standard analyst and the standard ligand obtained in the second step as the internal standard, and the standard analyst and the standard ligand as the internal standard obtained in advance are used. Compare with the measurement result of the intermolecular interaction of. For internal standards, it is possible to obtain normal measurement results in advance by preliminary analysis or another analysis method. For example, the measurement can be repeated a plurality of times, and the measurement results of a large number of measurements can be regression-analyzed to obtain the most probable value. The measurement result of the internal standard obtained in the second step can be compared with such the most probable value.
磁気測定式装置10や蛍光測定式装置20において、分子間相互作用の解析は、解析制御装置40によって行われる。分子間相互作用の解析は、ハードウェアによって実行されてもよいし、ソフトウェアによって実行されてもよい。解析を実行するためのプログラムは、ROM、ハードディスク、SSD、磁気ディスク、光ディスク等の記憶媒体に記憶され、解析の実行時にメモリに読み出される。事前の予備解析や別の解析法によって予め求められた内部標準の測定結果、例えば、最確値等は、記憶装置に予め記憶される。
In the magnetic
第3ステップでは、第2ステップで得られた内部標準の分子間相互作用の測定結果と、予め求められた内部標準の分子間相互作用の測定結果の最確値との類似度に基づいて、第2ステップで得られた解析対象の分子間相互作用の測定結果の正常性ないし異常性を検定することができる。例えば、第2ステップで得られた測定結果と、予め求められた測定結果との数学的距離が閾値よりも近い場合、測定に異常がなく、測定誤差が小さいと判断することができる。一方、数学的距離が閾値よりも遠い場合、測定に異常があり、大きな測定誤差が生じていると判断することができる。 In the third step, the third step is based on the similarity between the measurement result of the internal standard intermolecular interaction obtained in the second step and the most probable value of the measurement result of the internal standard intermolecular interaction obtained in advance. It is possible to test the normality or abnormality of the measurement result of the intermolecular interaction to be analyzed obtained in two steps. For example, when the mathematical distance between the measurement result obtained in the second step and the measurement result obtained in advance is closer than the threshold value, it can be determined that there is no abnormality in the measurement and the measurement error is small. On the other hand, when the mathematical distance is farther than the threshold value, it can be determined that there is an abnormality in the measurement and a large measurement error has occurred.
磁気測定式装置10や蛍光測定式装置20において、解析制御装置40の演算装置は、第2ステップで得られた内部標準の分子間相互作用の測定結果と、予め求められた内部標準の分子間相互作用の測定結果の最確値とを比較し、第2ステップで得られた測定結果と最確値との数学的距離の差の絶対値が所定値を超えるとき、解析対象の分子間相互作用の測定結果が異常である旨の判定を行うことができる。一方、数学的距離の差の絶対値が所定値以下であるとき、解析対象の分子間相互作用の測定結果が正常である旨の判定を行うことができる。
In the magnetic
解析制御装置40の演算装置は、解析対象の分子間相互作用の測定結果が異常ないし正常と判定されたとき、その判定結果を表示装置に表示することができる。例えば、測定結果が正常である旨や、正常な測定結果に基づく速度論的定数等を、或いは、測定結果が異常である旨や、異常な測定結果に基づく速度論的定数等を、類似度を表す数値等と共に、数字、記号、言語等で表示することができる。
When the measurement result of the intermolecular interaction to be analyzed is determined to be abnormal or normal, the arithmetic unit of the
或いは、第3ステップでは、第2ステップで得られた内部標準の分子間相互作用の測定結果と、予め求められた内部標準の分子間相互作用の測定結果の最確値との類似度に基づいて、第2ステップで得られた解析対象の分子間相互作用の測定結果を補正することができる。例えば、第2ステップで得られた測定結果に基づく速度論的定数、所定時間におけるレスポンス値、レスポンスの時間変化率、最大値、平均値等と、これに対応する最確値とを比較し、互いの類似度を反映した補正係数を求めて、解析対象の測定結果を真値に近い数値に補正することができる。 Alternatively, in the third step, the similarity between the measurement result of the internal standard intermolecular interaction obtained in the second step and the most probable value of the measurement result of the internal standard intermolecular interaction obtained in advance is used. , The measurement result of the intermolecular interaction to be analyzed obtained in the second step can be corrected. For example, the kinetic constant based on the measurement result obtained in the second step, the response value at a predetermined time, the time change rate of the response, the maximum value, the average value, etc. are compared with the corresponding most probable values, and each other is compared. It is possible to obtain a correction coefficient that reflects the similarity of the above and correct the measurement result of the analysis target to a value close to the true value.
磁気測定式装置10や蛍光測定式装置20において、解析制御装置40の演算装置は、第2ステップで得られた内部標準の分子間相互作用の測定結果と、予め求められた内部標準の分子間相互作用の測定結果の最確値とを比較し、第2ステップで得られた測定結果と最確値との数学的距離の差の絶対値が所定値を超えるとき、第2ステップで得られた測定結果および最確値から求められる補正係数によって、解析対象の分子間相互作用の測定結果を補正することができる。
In the magnetic
補正係数は、例えば、第2ステップで得られた内部標準の分子間相互作用の測定結果を、予め求められた内部標準の分子間相互作用の測定結果の最確値で除算することによって求めることができる。例えば、第2ステップで得られた測定結果に基づく速度論的定数を、速度論的定数の試験値、文献値等の最確値で除算すると、互いの類似度を反映した計算値が得られる。解析対象の測定結果は、このようにして得られる計算値の逆数を補正係数(乗率)として補正することができる。 The correction coefficient can be obtained, for example, by dividing the measurement result of the internal standard intermolecular interaction obtained in the second step by the most probable value of the measurement result of the internal standard intermolecular interaction obtained in advance. it can. For example, when a kinetic constant based on the measurement result obtained in the second step is divided by the most probable values such as a test value of the kinetic constant and a literature value, a calculated value reflecting the degree of similarity with each other is obtained. The measurement result to be analyzed can be corrected by using the reciprocal of the calculated value obtained in this way as a correction coefficient (multiplication factor).
以上の分子間相互作用の解析方法および解析装置によると、複数種類のアナライトが結合したナノ粒子を用いるため、単一の分析試料を分析対象とした場合であっても、複数種類の分子間相互作用が測定される。そのため、解析対象の試料液と内部標準の試料液を個々に測定しなくとも、測定をマルチプレックス化させることができる。すなわち、解析対象の分子間相互作用と、内部標準の分子間相互作用とを、互いに同じ装置条件で、実質的に同時期に、同一のアレイ基板に接する同一の試料液で測定することができる。解析対象の分子間相互作用の測定結果と、内部標準の分子間相互作用の測定結果との正確な対比が可能になるため、内部標準の測定結果をデータの有効性の判断指標として、解析対象の測定結果の信頼性を評価することができる。よって、分子同士の間に形成される分子間相互作用を測定誤差が小さく信頼性が高い測定結果に基づいて解析することができる。例えば、磁気標識を用いる場合の外部磁場によるノイズや、蛍光標識を用いる場合の光干渉、退光、消光等の影響を受けなくすることが可能である。 According to the above analysis method and analysis device for intermolecular interactions, nanoparticles in which multiple types of analysts are bound are used, so even when a single analysis sample is used as an analysis target, multiple types of intermolecular interactions are used. The interaction is measured. Therefore, it is possible to multiplex the measurement without individually measuring the sample solution to be analyzed and the sample solution of the internal standard. That is, the intermolecular interaction to be analyzed and the intermolecular interaction of the internal standard can be measured with the same sample solution in contact with the same array substrate at substantially the same time under the same equipment conditions. .. Since it is possible to accurately compare the measurement result of the intermolecular interaction of the analysis target with the measurement result of the intermolecular interaction of the internal standard, the measurement result of the internal standard is used as an index for judging the validity of the data to be analyzed. The reliability of the measurement result can be evaluated. Therefore, the intermolecular interaction formed between the molecules can be analyzed based on the measurement result with a small measurement error and high reliability. For example, it is possible to eliminate the influence of noise due to an external magnetic field when a magnetic label is used, and light interference, fading, quenching, etc. when a fluorescent label is used.
以上、本発明について説明したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、本発明は、必ずしも前記の実施形態が備える全ての構成を備えるものに限定されない。或る実施形態の構成の一部を他の構成に置き換えたり、或る実施形態の構成の一部を他の形態に追加したり、或る実施形態の構成の一部を省略したりすることができる。 Although the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the present invention is not necessarily limited to those having all the configurations included in the above-described embodiment. Replacing part of the configuration of one embodiment with another, adding part of the configuration of one embodiment to another, or omitting part of the configuration of one embodiment. Can be done.
例えば、前記の分子間相互作用の解析方法および解析装置においては、磁気標識や蛍光標識を用いている。しかしながら、分子間相互作用の解析方法および解析装置においては、磁気標識や蛍光標識に代えて、金コロイド等の散乱光標識、燐光標識、放射性標識等の他の標識法を用いてもよい。 For example, in the above-mentioned method and apparatus for analyzing intermolecular interactions, magnetic labels and fluorescent labels are used. However, in the method and apparatus for analyzing the intermolecular interaction, other labeling methods such as scattered light labeling such as colloidal gold, phosphorescence labeling, and radioactive labeling may be used instead of the magnetic labeling and the fluorescent labeling.
また、前記の分子間相互作用の解析方法および解析装置においては、第3ステップにおける分子間相互作用の解析として、検定や補正を行っている。しかしながら、被験リガンドと被験アナライトとの分子間相互作用の測定結果と、標準リガンドと標準アナライトとの分子間相互作用の測定結果との比較を行う限り、第3ステップにおける分子間相互作用の解析として、例えば、異常な測定結果を棄却したデータベースの構築等、適宜の処理を行うことができる。 Further, in the above-mentioned method and apparatus for analyzing intermolecular interactions, tests and corrections are performed as analysis of intermolecular interactions in the third step. However, as long as the measurement result of the intermolecular interaction between the test ligand and the test analyst and the measurement result of the intermolecular interaction between the standard ligand and the standard analyzer are compared, the intermolecular interaction in the third step As an analysis, appropriate processing can be performed, for example, construction of a database that rejects abnormal measurement results.
また、図2および図3においては、バッチ式の磁気測定式装置10や、フロー式の蛍光測定式装置20が示されている。しかしながら、分子間相互作用の測定には、フロー式の装置構成を有する磁気測定式装置10や、バッチ式の装置構成を有する蛍光測定式装置20を用いることもできる。測定装置の構成や、解析装置の構成は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、特に制限されない。
Further, in FIGS. 2 and 3, a batch type magnetic
以下、実施例を示して本発明について具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the technical scope of the present invention is not limited thereto.
一般に、分子同士の間に形成される分子間相互作用の解析には、リガンドとアナライトとが1:1で反応する一次反応が好ましく用いられる。生体を用いた一般的な薬物動態解析等では、多くの場合、抗原抗体反応等が解析されている。しかし、通常用いられる完全抗体は、可変領域が存在する二つのFab領域を持っている。そのため、抗原抗体反応に関与するFab領域の数によって、異なる速度論的定数が観測されることになる。 Generally, in the analysis of intermolecular interactions formed between molecules, a primary reaction in which a ligand and an analyst react in a ratio of 1: 1 is preferably used. In general pharmacokinetic analysis using a living body, antigen-antibody reaction and the like are often analyzed. However, commonly used complete antibodies have two Fab regions in which variable regions are present. Therefore, different kinetic constants are observed depending on the number of Fab regions involved in the antigen-antibody reaction.
このように、分子間相互作用に関与する分子数の比率が一定しない場合、疑似的な一次反応として速度論的解析を行うために、リガンドおよびアナライトのうちの一方を大過剰にし、他方を希薄にして測定が行われる。以下の実施例では、刊行物(Richard S. Gaster et al., Nature Nanotechnology, 2011, 6(5), p.314-320)と同様に、アナライトを結合した標識として機能するナノ粒子を希薄にして分子間相互作用の解析を行った。 In this way, when the ratio of the number of molecules involved in the intermolecular interaction is not constant, one of the ligand and the analyst is greatly excessive and the other is used in order to perform a kinetic analysis as a pseudo-first-order reaction. The measurement is performed diluted. In the following examples, similar to the publication (Richard S. Gaster et al., Nature Nanotechnology, 2011, 6 (5), p.314-320), nanoparticles that act as an analyto-bound label are diluted. The intermolecular interaction was analyzed.
<実施例1>
実施例1では、抗原と抗体との分子間相互作用を、磁性ナノ粒子を用いて解析した。磁性ナノ粒子としては、MACS標識キット(Miltenyi Biotec社製)を用いた。標準アナライトとしては、抗ビオチン抗体を用いた。被験アナライトとしては、大腸がんマーカーとして知られるCEA(CarcinoEmbryonic Antigen)に対する抗体である抗CEA抗体を用いた。
<Example 1>
In Example 1, the intermolecular interaction between the antigen and the antibody was analyzed using magnetic nanoparticles. As the magnetic nanoparticles, a MACS labeling kit (manufactured by Miltenyi Biotec) was used. An anti-biotin antibody was used as the standard analyst. As a test analyst, an anti-CEA antibody, which is an antibody against CEA (CarcinoEmbryonic Antigen) known as a colorectal cancer marker, was used.
N−ヒドロキシスクシンイミド(N-Hydroxysuccinimide:NHS)で活性反応基が導入されている磁性ナノ粒子を2mg分散させた溶液100μLに、10mg/mL(pH8.5)の抗ビオチン抗体の溶液10μLと、抗CEA抗体の溶液10μLとを添加し、4℃で一昼夜反応させた。そして、反応液に反応停止液(Stop Solution)を添加し、10分間にわたって静置させて反応を停止した。 In 100 μL of a solution in which 2 mg of magnetic nanoparticles having an active reactive group introduced in N-Hydroxysuccinimide (NHS) dispersed, 10 μL of a solution of 10 mg / mL (pH 8.5) of an anti-biotin antibody and 10 μL of anti-biotin antibody. 10 μL of a solution of CEA antibody was added, and the reaction was carried out at 4 ° C. for 24 hours. Then, a reaction stop solution (Stop Solution) was added to the reaction solution, and the mixture was allowed to stand for 10 minutes to stop the reaction.
続いて、磁石を取り付けた磁性カラムに反応液を通液し、残存している未反応の抗体を除去した。そして、磁性カラム内の溶液を、帯磁状態のまま溶出液(Elute buffer)に置換し、磁性カラムから磁石を取り外して、抗ビオチン抗体および抗CEA抗体が結合した磁性ナノ粒子(MNP−1)の溶液を得た。 Subsequently, the reaction solution was passed through a magnetic column to which a magnet was attached to remove the remaining unreacted antibody. Then, the solution in the magnetic column is replaced with an elute buffer in the magnetized state, the magnet is removed from the magnetic column, and the magnetic nanoparticles (MNP-1) to which the anti-biotin antibody and the anti-CEA antibody are bound are obtained. A solution was obtained.
また、抗体の溶液を添加して一昼夜反応させる前に、室温で1時間にわたって放置した点を除き、MNP−1の溶液と同様にして、磁性ナノ粒子(MNP−2)の溶液を得た。 Further, a solution of magnetic nanoparticles (MNP-2) was obtained in the same manner as the solution of MNP-1 except that the solution of the antibody was added and left at room temperature for 1 hour before the reaction was carried out day and night.
また、磁気センサを備えるセンサアレイに対して、次の手順でリガンドを固定化した。標準リガンドとしては、ビオチン化されたウシ血清アルブミン(Bovine serum albumin:BSA)(ビオチン−BSA)を用いた。被験リガンドとしては、CEAの遺伝子組換体(組換えCEA)を用いた。 In addition, the ligand was immobilized on the sensor array provided with the magnetic sensor by the following procedure. As a standard ligand, biotinylated bovine serum albumin (BSA) (biotin-BSA) was used. As a test ligand, a gene recombinant of CEA (recombinant CEA) was used.
センサアレイ上の互いに異なる測定領域に、10μg/mL、1μg/mL、0.1μg/mLおよび0.01μg/mLのそれぞれに調整したビオチン−BSAのPBS溶液(0.01%BSA)を1.5nL塗布し、1時間にわたって乾燥させて、ビオチン−BSAを固定化させた。なお、測定領域に対するリガンドの数密度は、測定領域に結合するナノ粒子の数密度よりも小さいことが、好ましい条件といえる。 1. PBS solution of biotin-BSA (0.01% BSA) adjusted to 10 μg / mL, 1 μg / mL, 0.1 μg / mL and 0.01 μg / mL, respectively, in different measurement regions on the sensor array. 5 nL was applied and dried for 1 hour to immobilize biotin-BSA. It can be said that the preferable condition is that the number density of the ligand with respect to the measurement region is smaller than the number density of the nanoparticles bound to the measurement region.
また、センサアレイ上の互いに異なる測定領域に、10μg/mL、1μg/mL、0.1μg/mLおよび0.01μg/mLのそれぞれに調整した組換えCEAのPBS溶液(0.01%BSA)を1.5nL塗布し、1時間にわたって乾燥させて、組換えCEAを固定化させた。 Also, PBS solutions of recombinant CEA (0.01% BSA) adjusted to 10 μg / mL, 1 μg / mL, 0.1 μg / mL, and 0.01 μg / mL, respectively, in different measurement regions on the sensor array. 1.5 nL was applied and dried for 1 hour to immobilize recombinant CEA.
また、センサアレイ上のリガンドとは異なる測定領域に、1mg/mLに調整したBSAの溶液、1mg/mLに調整した抗マウス抗体の溶液、1mg/mLに調整したBSA−PEG(ポリエチレングリコール化されたBSA)の溶液をそれぞれ塗布し、乾燥させて固定化させた。なお、BSAは、ベースライン補正用の対照試料である。抗マウス抗体は、抗ビオチン抗体および抗CEA抗体の両方に結合可能なポジティブコントロールである。BSA−PEGは、抗ビオチン抗体および抗CEA抗体の両方に結合しないネガティブコントロールである。 In addition, a solution of BSA adjusted to 1 mg / mL, a solution of anti-mouse antibody adjusted to 1 mg / mL, and BSA-PEG (polyethylene glycolified) adjusted to 1 mg / mL in a measurement region different from the ligand on the sensor array. BSA) solutions were applied, dried and immobilized. BSA is a control sample for baseline correction. Anti-mouse antibody is a positive control capable of binding to both anti-biotin antibody and anti-CEA antibody. BSA-PEG is a negative control that does not bind to both anti-biotin and anti-CEA antibodies.
図6は、実施例1で使用したセンサアレイの測定領域を示す図である。
図6において、矩形の領域は、センサアレイの表面、丸い領域は、磁気センサが配置されている測定領域を示す。リガンドや、対照試料や、ポジティブコントロールや、ネガティブコントロールは、丸い領域の磁気センサ上に固定化されている。
FIG. 6 is a diagram showing a measurement area of the sensor array used in the first embodiment.
In FIG. 6, the rectangular area indicates the surface of the sensor array, and the round area indicates the measurement area in which the magnetic sensor is arranged. The ligand, control sample, positive control, and negative control are immobilized on the magnetic sensor in a round area.
図6のA1〜A4は、10μg/mL、1μg/mL、0.1μg/mLおよび0.01μg/mLのそれぞれに調整したビオチン−BSAを固定化した領域である。B1〜B5は、10μg/mL、1μg/mL、0.1μg/mLおよび0.01μg/mLのそれぞれに調整した組換えCEAを固定化した領域である。斜線は、対照試料であるBSAを固定化した領域である。PCは、ポジティブコントロールである抗マウス抗体を固定化した領域である。NCは、ネガティブコントロールであるBSA−PEGを固定化した領域である。 A1 to A4 in FIG. 6 are biotin-BSA-immobilized regions adjusted to 10 μg / mL, 1 μg / mL, 0.1 μg / mL, and 0.01 μg / mL, respectively. B1 to B5 are regions in which recombinant CEA adjusted to 10 μg / mL, 1 μg / mL, 0.1 μg / mL, and 0.01 μg / mL is immobilized. The shaded area is the region where the control sample BSA is immobilized. The PC is a region in which an anti-mouse antibody, which is a positive control, is immobilized. NC is a region where BSA-PEG, which is a negative control, is immobilized.
センサアレイは、図6に示す配列でリガンド等を固定化させた後、図2に示すような磁気測定式装置に装着した。はじめに、センサアレイを5%BSAのブロッキング処理液に15分間浸漬させて、センサアレイの表面をブロッキング処理した。そして、このセンサアレイに対して、アナライトを結合させた磁性ナノ粒子を含む試料液を接触させて、分子間相互作用の結合相を試験した。センサアレイの測定領域には、MNP−1の溶液およびMNP−2の溶液を、それぞれ、30分間接触させて、この間の磁気を経時的に測定した。 The sensor array was mounted on a magnetic measurement device as shown in FIG. 2 after immobilizing a ligand or the like in the sequence shown in FIG. First, the sensor array was immersed in a 5% BSA blocking treatment solution for 15 minutes to block the surface of the sensor array. Then, the sensor array was brought into contact with a sample solution containing magnetic nanoparticles to which the analyte was bound, and the binding phase of the intermolecular interaction was tested. A solution of MNP-1 and a solution of MNP-2 were brought into contact with each other for 30 minutes in the measurement area of the sensor array, and the magnetism during this period was measured over time.
続いて、センサアレイに接する試料液をリン酸緩衝液(pH7.4、0.05% Tween20)に置換して、分子間相互作用の解離相を試験した。センサアレイの測定領域には、それぞれ、MNP−1やMNP−2を含まないリン酸緩衝液を接触させて、この間の磁気を経時的に測定した。 Subsequently, the sample solution in contact with the sensor array was replaced with a phosphate buffer solution (pH 7.4, 0.05% Tween 20) to test the dissociated phase of the intermolecular interaction. A phosphate buffer solution containing no MNP-1 or MNP-2 was brought into contact with the measurement area of the sensor array, and the magnetism during this period was measured over time.
図7Aは、実施例1における解析対象の分子間相互作用の測定結果を示す図である。図7Bは、実施例1における内部標準の分子間相互作用の測定結果を示す図である。
図7Aおよび図7Bにおいて、縦軸は、センサアレイの測定領域で測定された磁気の強さから換算した磁性ナノ粒子の濃度(ppm)、横軸は、結合相の測定時間(min)を示す。図7Aは、被験リガンドである組換えCEAと、被験アナライトである抗CEA抗体との分子間相互作用の測定結果、図7Bは、標準リガンドであるビオチン−BSAと、標準アナライトである抗ビオチン抗体との分子間相互作用の測定結果である。
FIG. 7A is a diagram showing the measurement results of the intermolecular interaction to be analyzed in Example 1. FIG. 7B is a diagram showing the measurement results of the intermolecular interaction of the internal standard in Example 1.
In FIGS. 7A and 7B, the vertical axis represents the concentration (ppm) of magnetic nanoparticles converted from the magnetic strength measured in the measurement region of the sensor array, and the horizontal axis represents the measurement time (min) of the bound phase. .. FIG. 7A shows the measurement results of the intermolecular interaction between the recombinant CEA, which is the test ligand, and the anti-CEA antibody, which is the test analyzer. FIG. 7B shows the standard ligand, biotin-BSA, and the standard analyzer, anti-CEA antibody. It is a measurement result of the intermolecular interaction with a biotin antibody.
図7Aおよび図7Bに示すように、解析対象および内部標準のいずれにおいても、反応時間の経過と共に、濃度の上昇が測定される結果となった。但し、解析対象の測定結果および内部標準の測定結果のいずれにおいても、MNP−1の溶液と比較して、MNP−2の溶液の濃度が低い値になった。MNP−2の溶液では、アナライトを固定化するためのNHSが室温で失活したため、標識化反応の反応率のバラツキが生じたといえる。 As shown in FIGS. 7A and 7B, the increase in concentration was measured with the passage of reaction time in both the analysis target and the internal standard. However, in both the measurement result of the analysis target and the measurement result of the internal standard, the concentration of the solution of MNP-2 was lower than that of the solution of MNP-1. It can be said that in the solution of MNP-2, the NHS for immobilizing the analog was inactivated at room temperature, so that the reaction rate of the labeling reaction varied.
実施例1における分子間相互作用が、ラングミュアの吸着モデル(特許文献2参照)に従うとすると、分子間相互作用を形成するアナライトの濃度をy、分子間相互作用を形成可能なアナライトの最大濃度をnmax、結合速度定数をKon、アナライトの初期濃度をCo、反応時間をtとしたとき、次の式(I)が成立する。
y=nmax×[1−exp(−Kon・Co・t)]・・・(I)
Assuming that the intermolecular interaction in Example 1 follows the Langmuir adsorption model (see Patent Document 2), the concentration of the analyte that forms the intermolecular interaction is y, and the maximum of the analysts that can form the intermolecular interaction. the concentration n max, the association rate constant K on, the initial concentration of the analyte C o, when the reaction time was t, the following formula (I) is satisfied.
y = n max × [1-exp (−K on・Co・ t)] ・ ・ ・ (I)
また、式(I)に対するフィッティングカーブは、平衡時のレスポンスをReqとしたとき、次の式(II)で近似的に表される。
y=nmax×[1−exp(−Req・(t−t0))]・・・(II)
Further, the fitting curve for the equation (I) is approximately expressed by the following equation (II) when the response at equilibrium is R eq.
y = n max × [1-exp (−R eq · (t−t 0 ))] ・ ・ ・ (II)
そこで、実施例1における分子間相互作用の測定結果を、式(II)で近似して結合速度定数Konを求めた。その結果を表1に示す。なお、表中の文献値は、抗ビオチン抗体の製造元によって示される値である。 Therefore, the measurement result of intermolecular interactions in Example 1 to obtain association rate constant K on approximated by the formula (II). The results are shown in Table 1. The literature values in the table are values indicated by the manufacturer of the anti-biotin antibody.
表1に示すように、MNP−1の結果とMNP−2の結果とを比較すると、解析対象の測定結果から求めた結合速度定数と、内部標準の測定結果から求めた結合速度定数とが、互いに同程度に比例していることが分かる。MNP−1の内部標準の測定結果から求めた結合速度定数は文献値と近似しているため、内部標準と実質的に同じ反応環境で試験された解析対象についても、標識化反応や測定が正しく行われた可能性が高いといえる。このような測定結果から求められたMNP−1の結合速度定数は真値に近いといえる。 As shown in Table 1, when the result of MNP-1 and the result of MNP-2 are compared, the binding rate constant obtained from the measurement result of the analysis target and the binding rate constant obtained from the measurement result of the internal standard are obtained. It can be seen that they are equally proportional to each other. Since the binding rate constant obtained from the measurement results of the internal standard of MNP-1 is close to the literature value, the labeling reaction and measurement are correct even for the analysis target tested in the reaction environment substantially the same as the internal standard. It can be said that it is highly likely that it was done. It can be said that the binding rate constant of MNP-1 obtained from such measurement results is close to the true value.
一方、MNP−1の内部標準の結合速度定数は、文献値から乖離している。MNP−2の溶液では、アナライトを固定化するためのNHSが室温で失活したため、標識化反応の反応率が低下したものと推察される。そこで、室温で放置した場合の磁性ナノ粒子の反応性を確認するために、蛍光測定による評価も併せて行った。 On the other hand, the internal standard binding rate constant of MNP-1 deviates from the literature value. In the solution of MNP-2, it is presumed that the reaction rate of the labeling reaction decreased because the NHS for immobilizing the analyze was inactivated at room temperature. Therefore, in order to confirm the reactivity of the magnetic nanoparticles when left at room temperature, evaluation by fluorescence measurement was also performed.
図8は、実施例1で使用した磁性ナノ粒子の蛍光測定結果を示す図である。
図8には、MNP−1およびMNP−2のそれぞれを、磁性ナノ粒子上に残存しているNHSを介して蛍光標識した場合の蛍光強度の測定結果を示す。図中のスポットは、スライドグラス上に固定した後に蛍光標識したMNP−1およびMNP−2の蛍光像である。
FIG. 8 is a diagram showing the fluorescence measurement results of the magnetic nanoparticles used in Example 1.
FIG. 8 shows the measurement results of the fluorescence intensity when each of MNP-1 and MNP-2 is fluorescently labeled via the NHS remaining on the magnetic nanoparticles. The spots in the figure are fluorescent images of MNP-1 and MNP-2 that are fluorescently labeled after being fixed on a slide glass.
なお、MNP−1の溶液およびMNP−2の溶液のそれぞれは、1nMに希釈し、これらの希釈液のそれぞれを、アミノシランでコートしたスライドグラス「APSコート」(松浪硝子工業社製)に1μL滴下し、1時間乾燥させて固定した。そして、ビオチンで標識されたR−フィコエリスリン「P811」(Thermo Fisher Scientific社製)をPBSで1000倍希釈し、この反応液をMNP−1およびMNP−2のそれぞれと30分間反応させて蛍光標識して、蛍光像の観察および蛍光強度の測定を行った。 Each of the MNP-1 solution and the MNP-2 solution was diluted to 1 nM, and 1 μL of each of these diluted solutions was dropped onto a slide glass “APS coat” (manufactured by Matsunami Glass Ind. Co., Ltd.) coated with aminosilane. Then, it was dried for 1 hour and fixed. Then, biotin-labeled R-phycoerythrin "P811" (manufactured by Thermo Fisher Scientific) was diluted 1000-fold with PBS, and the reaction solution was reacted with each of MNP-1 and MNP-2 for 30 minutes for fluorescence. After labeling, the fluorescence image was observed and the fluorescence intensity was measured.
図8に示すように、磁気測定だけでなく蛍光測定においても、MNP−1と比較して、MNP−2のレスポンスが低下する結果が得られた。MNP−1の蛍光強度とMNP−2の蛍光強度との比率は、MNP−1の内部標準の結合速度定数とMNP−2の内部標準の結合速度定数との比率(表1参照)と同等になっている。Kon=Req/Coであるから、測定結果から求められる速度論的定数は、この比率に対応する補正係数(86%)で正常な数値に補正することができるといえる。+86%で計算すると結果は小さくなり、−86%で計算すると正常なMNP−1のように結果が大きくなる。 As shown in FIG. 8, not only in the magnetic measurement but also in the fluorescence measurement, the result that the response of MNP-2 was lowered as compared with MNP-1 was obtained. The ratio of the fluorescence intensity of MNP-1 to the fluorescence intensity of MNP-2 is equivalent to the ratio of the internal standard binding rate constant of MNP-1 to the internal standard binding rate constant of MNP-2 (see Table 1). It has become. Since a K on = R eq / C o , kinetic constants determined from the measurement results, it can be said that it is possible to correct the normal numerical correction factor corresponding to the ratio (86%). When calculated at + 86%, the result is small, and when calculated at -86%, the result is large like normal MNP-1.
したがって、複数種類のアナライトが結合したナノ粒子を用いると、マルチプレックスのセンシングの特性を生かして、内部標準の妥当性を確認することができるといえる。単一の分析試料を分析対象とした場合であっても、複数種類の分子間相互作用が測定されることになり、内部標準の妥当性を確認することによって、解析対象の測定結果の信頼性を担保することができることが実証されている。 Therefore, it can be said that the validity of the internal standard can be confirmed by utilizing the sensing characteristics of the multiplex by using nanoparticles in which a plurality of types of analysts are bound. Even when a single analysis sample is used as the analysis target, multiple types of intermolecular interactions will be measured, and by confirming the validity of the internal standard, the reliability of the measurement results of the analysis target will be measured. Has been proven to be able to be guaranteed.
一般に、抗体等のタンパク質を標識する方法は、標識化合物をアミノ基に結合させるアミノ型と、チオール基に結合させるチオール型とに大別される。低分子の標識化合物を結合させる場合は、アミノ型が適しており、高分子の標識化合物を結合させる場合は、チオール型が適している。しかし、標識化合物は、化合物自体が不安定であることが多いため、反応環境の僅かな違い等で、標識化反応の反応率が容易にバラツク傾向がある。 Generally, a method for labeling a protein such as an antibody is roughly classified into an amino type in which a labeled compound is bound to an amino group and a thiol type in which a labeled compound is bound to a thiol group. The amino type is suitable for binding low molecular weight labeled compounds, and the thiol type is suitable for binding high molecular weight labeled compounds. However, since the labeled compound itself is often unstable, the reaction rate of the labeling reaction tends to vary easily due to slight differences in the reaction environment or the like.
また、タンパク質をアナライトとして測定を行う場合、試験するアナライトについて、紫外吸光測定等による濃度の調整が必要になる。しかし、アナライトを含む試料液に夾雑物が混在していると、アナライトの見かけ濃度が、目標濃度よりも高濃度に現れるため、目標濃度に対する濃度誤差が生じ易い傾向がある。 Further, when measurement is performed using a protein as an analyst, it is necessary to adjust the concentration of the analytical test to be tested by measuring ultraviolet absorption or the like. However, when contaminants are mixed in the sample solution containing the analyte, the apparent concentration of the analyte appears at a higher concentration than the target concentration, so that a concentration error with respect to the target concentration tends to occur.
また、タンパク質をアナライトとして測定を行う場合、チオール基に標識化合物を結合させる際に、ジチオトレイトール(dithiothreitol:DTT)やβ−メルカプトエタノールを用いたジスルフィド結合の還元が必要になる。しかし、空気中等では、ジスルフィド結合の再架橋が起こり易い。このような場合、標識化反応の反応率が低くなり、アナライトの見かけ濃度が、目標濃度よりも低濃度に現れるため、目標濃度に対する濃度誤差が生じ易い傾向がある。 In addition, when a protein is used as an analyzer for measurement, it is necessary to reduce the disulfide bond using dithiothreitol (DTT) or β-mercaptoethanol when binding the labeled compound to the thiol group. However, recrosslinking of disulfide bonds is likely to occur in air or the like. In such a case, the reaction rate of the labeling reaction becomes low, and the apparent concentration of the analyst appears at a concentration lower than the target concentration, so that a concentration error with respect to the target concentration tends to occur.
また、タンパク質をアナライトとして測定を行う場合、分子鎖に標識化合物を結合させる際に、NHS等による活性基の導入が行われることが多い。しかし、結合に用いる活性基は、反応環境や保存環境次第で容易に失活し、アナライトの見かけ濃度が、目標濃度よりも低濃度に現れるため、目標濃度に対する濃度誤差が生じ易い傾向がある。 In addition, when a protein is used as an analyst for measurement, an active group is often introduced by NHS or the like when the labeled compound is bound to the molecular chain. However, the active group used for binding is easily inactivated depending on the reaction environment and storage environment, and the apparent concentration of the analyte appears at a concentration lower than the target concentration, so that a concentration error with respect to the target concentration tends to occur. ..
したがって、タンパク質が関与する分子間相互作用を測定する場合、反応条件のバラツキや、標識化反応の反応率のバラツキを可能な限り低減することが望まれる。標識化反応の反応率のバラツキは、確認が容易でなく、測定誤差の大きな要因となるため、実施例1に示されるような内部標準の測定結果に基づく検定は必須であるといえる。また、内部標準の速度論的定数等が既知である場合、測定誤差の多少にかかわらず、内部標準と真値とのギャップに基づいて解析対象を補正することができるため、より正確な解析が可能になるといえる。 Therefore, when measuring intermolecular interactions involving proteins, it is desirable to reduce variations in reaction conditions and reaction rates of labeling reactions as much as possible. Since it is not easy to confirm the variation in the reaction rate of the labeling reaction and it becomes a large factor of the measurement error, it can be said that the test based on the measurement result of the internal standard as shown in Example 1 is indispensable. Further, when the kinetic constant of the internal standard is known, the analysis target can be corrected based on the gap between the internal standard and the true value regardless of the measurement error, so that more accurate analysis can be performed. It can be said that it will be possible.
<実施例2>
実施例2では、タンパク質と核酸との分子間相互作用を、蛍光ナノ粒子を用いて解析した。蛍光ナノ粒子としては、タンパク質標識キット「Alexa Fluor 633」(Thermo Fisher Scientific社製)の蛍光標識二次抗体と、タンパク質標識キット「Qdot 705 ITK Amino(PEG)Quantum Dots」(Thermo Fisher Scientific社製)の量子ドット粒子とを用いた。標準アナライトとしては、ビオチンを用いた。被験アナライトとしては、DNAポリメラーゼを用いた。
<Example 2>
In Example 2, the intermolecular interaction between protein and nucleic acid was analyzed using fluorescent nanoparticles. Fluorescent nanoparticles include a fluorescently labeled secondary antibody of the protein labeling kit "Alexa Fluor 633" (manufactured by Thermo Fisher Scientific) and a protein labeling kit "Qdot 705 ITK Amino (PEG) Quantum Dots" (manufactured by Thermo Fisher). Quantum dot particles were used. Biotin was used as the standard analyst. DNA polymerase was used as the test analyst.
2mg/mLのDNAポリメラーゼのPBS溶液0.5mLと、Alexaキット溶液(pH8.3、in NaHCO3)50μLとを混合し、室温で1時間反応させた。そして、反応液を濾過チューブ「セントリコン」(MW:10000タイプ、Merckmillipore社製)に移して遠心濾過し、PBSによる洗浄を3〜5回繰り返して、未反応の蛍光標識二次抗体を除去した。その後、濾物をPBSで回収して、蛍光標識二次抗体が結合したDNAポリメラーゼ(Alexa−POL)の溶液を得た。
0.5 mL of PBS solution of 2 mg / mL DNA polymerase and 50 μL of Alexa kit solution (pH 8.3, in NaHCO 3 ) were mixed and reacted at room temperature for 1 hour. Then, the reaction solution was transferred to a filtration tube "Centricon" (MW: 10000 type, manufactured by Merckmillipore), centrifuged, and washed with
また、2nmolの量子ドット粒子を含む10mg/mLのQdot溶液(pH8.3、in 50mM borate buffer)に、DNAポリメラーゼのPBS溶液と、同量のNHSエステル化ビオチン(ビオチン−NHS)10μLを加え、37℃で1時間反応させた。そして、反応液を濾過チューブ「アミコンウルトラ」(MW:100kDaタイプ、Merckmillipore社製)に滴下し、1×PBS(pH7.4)による洗浄を3〜5回繰り返して、未反応の量子ドット粒子とDNAポリメラーゼを除去した。その後、濾物をPBSで回収して、ビオチンおよびDNAポリメラーゼが結合した量子ドット粒子(Qdot−POL)の溶液を得た。 Further, to a 10 mg / mL Qdot solution (pH 8.3, in 50 mM boret buffer) containing 2 nmol quantum dot particles, a PBS solution of DNA polymerase and 10 μL of the same amount of NHS esterified biotin (biotin-NHS) were added. The reaction was carried out at 37 ° C. for 1 hour. Then, the reaction solution was dropped onto a filtration tube "Amicon Ultra" (MW: 100 kDa type, manufactured by Merckmillipore), and washing with 1 × PBS (pH 7.4) was repeated 3 to 5 times to obtain unreacted quantum dot particles. The DNA polymerase was removed. Then, the filter medium was recovered with PBS to obtain a solution of quantum dot particles (Qdot-POL) to which biotin and DNA polymerase were bound.
図9は、実施例2で使用した量子ドット粒子を模式的に示す図である。
図9において、符号60は量子ドット粒子、符号61はコア部、符号62はシェル部、符号63はコーティング、符号64はビオチン、符号65はDNAポリメラーゼを示す。
FIG. 9 is a diagram schematically showing the quantum dot particles used in Example 2.
In FIG. 9,
図9に示すように、量子ドット粒子(Qdot−POL)60は、コアシェル型の量子ドットの粒子であり、励起光を照射し続けても退色しない性質を有している。樹脂で形成されたコーティング63には、ビオチン64およびDNAポリメラーゼ65が共有結合している。
As shown in FIG. 9, the quantum dot particles (Qdot-POL) 60 are core-shell type quantum dot particles, and have a property of not fading even when continuously irradiated with excitation light. Biotin 64 and
一方、マイクロ流路型アレイチップに対して、次の手順でリガンドを固定化した。標準リガンドとしては、抗ビオチン抗体を用いた。被験リガンドとしては、塩基長が20〜40bpの範囲で異なる4種類のDNAアプタマ候補を用いた。 On the other hand, the ligand was immobilized on the microchannel type array chip by the following procedure. An anti-biotin antibody was used as the standard ligand. As the test ligand, four types of DNA aptamer candidates having different base lengths in the range of 20 to 40 bp were used.
10mg/mLのサケ精子DNA溶液(500〜1000bp、Gene Mark社製)をPBSで100倍希釈した希釈液に、4種類のそれぞれのDNAアプタマ候補を混合し、これらの混合液をマイクロ流路型アレイチップ上の互いに異なる測定領域に塗布した。そして、波長254nmの紫外線を5秒間照射して、各DNAアプタマ候補を固定化させた。 A 10 mg / mL salmon sperm DNA solution (500 to 1000 bp, manufactured by Gene Mark) diluted 100-fold with PBS is mixed with each of the four types of DNA aptama candidates, and these mixed solutions are microchannel type. It was applied to different measurement areas on the array chip. Then, each DNA aptamer candidate was immobilized by irradiating with ultraviolet rays having a wavelength of 254 nm for 5 seconds.
なお、DNAが20bpである場合、長さは6.8nm程度となるため、抗体のサイズと同等になる。サイズが大きいサケ精子DNAをキャリアとして用いると、リガンドとアナライトとを実質的に1:1で反応させることができることになる。 When the DNA is 20 bp, the length is about 6.8 nm, which is equivalent to the size of the antibody. Using large-sized salmon sperm DNA as a carrier allows the ligand to react substantially 1: 1.
図10は、実施例2で使用したDNAポリメラーゼの反応を示す図である。
図10において、符号71はDNAポリメラーゼ、符号72は一本差DNA、符号73はDNAプライマ(アプタマ)、符号74は相補鎖DNAを示す。上図は、解離状態のDNAポリメラーゼとリーディング鎖のDNA、右下図は、結合状態のDNAポリメラーゼとリーディング鎖のDNA、左下図は、合成された二本鎖DNAである。
FIG. 10 is a diagram showing the reaction of the DNA polymerase used in Example 2.
In FIG. 10,
図10の上と右下に示すように、二本鎖から解離した一本差DNA72には、相補的な配列を有するDNAプライマ73が特定の配列上で特異的に結合する。このようにして形成される一本差DNA72とDNAプライマ73との接合体には、DNAポリメラーゼ71が特異的に結合することができる。
As shown in the upper and lower right of FIG. 10, a
図10の左下に示すように、リーディング鎖の場合、接合体に結合したDNAポリメラーゼ71が、DNAプライマ73の3’末端から娘鎖を伸長し、一本差DNA72と相補鎖DNA74が会合した二本鎖DNAを形成する。その後、DNAポリメラーゼ71は、二本鎖DNAから解離する。
As shown in the lower left of FIG. 10, in the case of the leading strand, the
DNAポリメラーゼは、このような結合および解離のサイクルを繰り返して、DNAの複製を行っている。DNAポリメラーゼをアナライトとして用いると、キャリアと混合されて複製開始接合体を形成したDNAアプタマ候補をリガンドとして、タンパク質と核酸との分子間相互作用を解析することができる。一般に、DNAポリメラーゼをスクリーニングする場合、DNAに対する結合および解離が速いものが好まれる。 DNA polymerase repeats such a cycle of binding and dissociation to replicate DNA. When DNA polymerase is used as an analyzer, the intermolecular interaction between a protein and a nucleic acid can be analyzed using a DNA aptamer candidate that has been mixed with a carrier to form a replication initiation conjugate as a ligand. In general, when screening for DNA polymerase, those with fast binding and dissociation to DNA are preferred.
図11は、実施例2で使用したアレイチップの測定領域を示す図である。
図11において、白抜きの領域は、マイクロ流路型アレイチップのチャンネル、丸い領域は、チャンネル内の測定領域を示す。リガンドや、対照試料は、チャンネル内の丸い領域の表面に固定化されている。マイクロ流路型アレイチップは、ポリジメチルシロキサン(Polydimethylsiloxane:PDMS)製であり、無蛍光の材料で成形されている。
FIG. 11 is a diagram showing a measurement area of the array chip used in the second embodiment.
In FIG. 11, the white area indicates the channel of the microchannel type array chip, and the round area indicates the measurement area in the channel. The ligand and control sample are immobilized on the surface of a round region within the channel. The microchannel array chip is made of Polydimethylsiloxane (PDMS) and is molded from a non-fluorescent material.
図11の1〜4は、被験リガンドである4種類のDNAアプタマ候補1〜4をそれぞれ固定化した領域である。網線は、標準リガンドである抗ビオチン抗体を固定化した領域である。Rは、対照実験のためのブロッキング処理した基板の領域である。
1 to 4 in FIG. 11 are regions in which four types of
マイクロ流路型アレイチップは、図11に示す配列でリガンド等を固定化させた後、CCD撮像型蛍光顕微鏡に設置した。はじめに、マイクロ流路型アレイチップに5%BSAのブロッキング処理液を0.1μL/secで流し、チャンネル内面をブロッキング処理した。そして、このチャンネルに対して、アナライトの溶液を流し、分子間相互作用の結合相を試験した。チャンネルには、0.1nMのAlexa−POLのPBS溶液および0.1nMのQdot−POLのPBS溶液のそれぞれを、0.5μL/secで流し、30分間接触させて、この間の蛍光を経時的に測定した。 The microchannel type array chip was placed in a CCD imaging fluorescence microscope after immobilizing a ligand or the like in the sequence shown in FIG. First, a blocking treatment liquid of 5% BSA was flowed through a microchannel type array chip at 0.1 μL / sec, and the inner surface of the channel was blocked. Then, a solution of Analite was flowed through this channel to test the binding phase of the intermolecular interaction. Each channel was flushed with 0.1 nM Alexa-POL PBS solution and 0.1 nM Qdot-POL PBS solution at 0.5 μL / sec and contacted for 30 minutes, during which fluorescence was fluoresced over time. It was measured.
続いて、チャンネルに流す液体をPBSに変更して、分子間相互作用の解離相を試験した。チャンネルには、Alexa−POLやQdot−POLを含まないPBSを0.5μL/secで流し、この間の蛍光を経時的に測定した。 Subsequently, the liquid flowing through the channel was changed to PBS and the dissociated phase of the intermolecular interaction was tested. PBS containing no Alexa-POL or Qdot-POL was flowed through the channel at 0.5 μL / sec, and the fluorescence during this period was measured over time.
図12Aは、実施例2における蛍光標識二次抗体を用いた分子間相互作用の測定結果を示す図である。図12Bは、実施例2における量子ドット粒子を用いた分子間相互作用の測定結果を示す図である。
図12Aおよび図12Bにおいて、縦軸は、マイクロ流路型アレイチップの測定領域で測定された蛍光強度、横軸は、結合相の測定時間(sec)を示す。図12Aは、4種類のDNAアプタマ候補のうちの一種(DNAアプタマ候補1)と、蛍光標識二次抗体が結合したDNAポリメラーゼ(Alexa−POL)との測定結果、図12Bは、4種類のDNAアプタマ候補のうちの一種(DNAアプタマ候補1)と、ビオチンおよびDNAポリメラーゼが結合した量子ドット粒子(Qdot−POL)との測定結果である。
FIG. 12A is a diagram showing the measurement results of the intermolecular interaction using the fluorescently labeled secondary antibody in Example 2. FIG. 12B is a diagram showing the measurement results of the intermolecular interaction using the quantum dot particles in Example 2.
In FIGS. 12A and 12B, the vertical axis represents the fluorescence intensity measured in the measurement region of the microchannel type array chip, and the horizontal axis represents the measurement time (sec) of the bound phase. FIG. 12A shows the measurement results of one of four types of DNA aptamer candidates (DNA aptamer candidate 1) and DNA polymerase (Alexa-POL) to which a fluorescently labeled secondary antibody was bound. FIG. 12B shows four types of DNA. It is a measurement result of one of the aptamer candidates (DNA aptamer candidate 1) and a quantum dot particle (Qdot-POL) in which biotin and DNA polymerase are bound.
なお、図12Aおよび図12Bには、測定領域に対して励起光を連続的に照射した場合の測定結果(〇:連続照射)と、測定領域に対して励起光を15sec毎に断続的に照射した場合の測定結果(△:15sインターバル)とを示している。Alexa−POLについては、一般的な蛍光色素が用いられており、蛍光の退色、消光等が想定されるためである。 In addition, FIG. 12A and FIG. 12B show the measurement result (◯: continuous irradiation) when the measurement region is continuously irradiated with the excitation light, and the measurement region is intermittently irradiated with the excitation light every 15 sec. The measurement result (Δ: 15s interval) is shown. This is because a general fluorescent dye is used for Alexa-POL, and fluorescence fading, quenching, etc. are expected.
図12Aに示すように、蛍光標識二次抗体が結合したDNAポリメラーゼ(Alexa−POL)については、励起光を連続的に照射した場合と比較して、励起光を断続的に照射した場合に蛍光強度が強くなった。励起光を連続的に照射した場合、蛍光強度は、測定時間の経過と共に減衰した。励起光の連続的な照射は、蛍光の退色、消光等への影響、ないし、分子間相互作用への影響をもたらした可能性がある。 As shown in FIG. 12A, the DNA polymerase (Alexa-POL) to which the fluorescently labeled secondary antibody is bound is fluorescent when the excitation light is intermittently irradiated as compared with the case where the excitation light is continuously irradiated. The strength has increased. When the excitation light was continuously irradiated, the fluorescence intensity attenuated with the lapse of the measurement time. Continuous irradiation of excitation light may have an effect on fluorescence fading, quenching, etc., or an effect on intermolecular interaction.
一方、図12Bに示すように、ビオチンおよびDNAポリメラーゼが結合した量子ドット粒子(Qdot−POL)については、励起光を連続的に照射した場合と、励起光を断続的に照射した場合とで、蛍光強度の違いは認められなかった。量子ドットを用いた場合、光学的な原因による測定誤差が生じ難いといえる。 On the other hand, as shown in FIG. 12B, with respect to the quantum dot particles (Qdot-POL) in which biotin and DNA polymerase are bound, there are cases where the excitation light is continuously irradiated and cases where the excitation light is intermittently irradiated. No difference in fluorescence intensity was observed. When quantum dots are used, it can be said that measurement errors due to optical causes are unlikely to occur.
図13は、実施例2における蛍光標識二次抗体を用いた分子間相互作用の測定結果をカーブフィッティングさせた結果を示す図である。
図13において、縦軸は、マイクロ流路型アレイチップの測定領域で測定された蛍光強度、横軸は、結合フェーズの測定時間(sec)を示す。●のプロットは、4種類のDNAアプタマ候補のうちの一種(DNAアプタマ候補1)と、蛍光標識二次抗体が結合したDNAポリメラーゼ(Alexa−POL)との測定結果(実績値)、〇のプロットは、ラングミュアの吸着モデルに基づいて近似的に求めたフィッティングカーブである。
FIG. 13 is a diagram showing the result of curve fitting the measurement result of the intermolecular interaction using the fluorescently labeled secondary antibody in Example 2.
In FIG. 13, the vertical axis represents the fluorescence intensity measured in the measurement region of the microchannel type array chip, and the horizontal axis represents the measurement time (sec) of the binding phase. The plot of ● is the measurement result (actual value) of one of the four types of DNA aptamer candidates (DNA aptamer candidate 1) and the DNA polymerase (Alexa-POL) to which the fluorescently labeled secondary antibody is bound, and the plot of 〇. Is a fitting curve approximately obtained based on the Langmuir adsorption model.
図13に示すように、測定時間:750sec付近以前の測定前半には、ラングミュアの吸着モデルに従うフィッティングカーブが実績値に対して良く当てはまった。しかし、測定時間:750sec付近以後の測定後半には、フィッティングカーブが実績値から乖離した。このフィッティングカーブからDNAアプタマ候補1の結合速度定数Konを求めた結果、Kon=1.4E+07となった。
As shown in FIG. 13, in the first half of the measurement before the measurement time: around 750 sec, the fitting curve according to the Langmuir adsorption model was well applied to the actual value. However, in the latter half of the measurement after the measurement time: around 750 sec, the fitting curve deviated from the actual value. Result of obtaining a binding rate constant K on the
図13に示す実績値では、測定時間の経過と共に、蛍光強度が減衰している。この結果から、ラングミュアの吸着モデルに反する或る種の要因が働いていると推察される。一方、量子ドット粒子(Qdot−POL)の場合、ラングミュアの吸着モデルに従うフィッティングカーブが実績値に対して良く当てはまっており、測定誤差の要因は低減される結果となった。 In the actual value shown in FIG. 13, the fluorescence intensity decreases with the lapse of the measurement time. From this result, it is inferred that some factors contrary to Langmuir's adsorption model are working. On the other hand, in the case of quantum dot particles (Qdot-POL), the fitting curve according to Langmuir's adsorption model fits well with respect to the actual value, and the factor of measurement error is reduced.
実施例2における分子間相互作用の測定結果を、DNAアプタマ候補1〜4毎の複数の測定結果でグローバルフィッティングし、式(II)で近似して結合速度定数Konを求めた。その結果を表2に示す。なお、表中の試験値は、従来のSPR分析によって求められた値である。
The measurement results of the intermolecular interaction in Example 2 were globally fitted with a plurality of measurement results for each of the
表2に示すように、内部標準の測定結果から求めた結合速度定数は、試験値と近似している。そのため、解析対象のDNAアプタマ候補1〜4について、標識化反応や分子間相互作用の測定は正しく行われており、ビオチンと抗ビオチン抗体との分子間相互作用と同様に、DNAポリメラーゼとDNAアプタマ候補1〜4との分子間相互作用についても適正に試験されたといえる。このような測定結果から求められたDNAアプタマ候補1〜4の結合速度定数は、いずれも、真値に近い可能性が高いといえる。
As shown in Table 2, the coupling rate constants obtained from the measurement results of the internal standard are close to the test values. Therefore, the labeling reaction and the intermolecular interaction of the
1 被験アナライト(第1分子)
2 標準アナライト(第2分子)
3 被験リガンド(第3分子)
4 標準リガンド(第4分子)
5 ナノ粒子
6 測定領域(領域)
7 測定領域(領域)
8 複合体
9 複合体
10 磁気測定式装置(解析装置)
11 センサアレイ(磁気センサ)
12 サーキットボード
13 可動支持装置
14 デジタイザ
15 データ解析装置
16 磁場発生装置
17 液槽
18 被験試料液
20 蛍光測定式装置(解析装置)
21 アレイプレート
22 流路形成部材
23 調温装置
24 被験試料液チャンネル
25 送液ユニット
26 送液口バルブ
31 励起光源
32 集光レンズ
33 ダイクロイックミラー
34 対物レンズ
35 光学フィルタ
36 結像レンズ
37 イメージセンサ
40 解析制御装置(解析部,演算部,記憶部,表示部)
100 アレイ基板(基板)
200 試料液
1 Test Anna Reed (1st molecule)
2 Standard Analytes (2nd molecule)
3 Test ligand (third molecule)
4 Standard ligand (4th molecule)
5
7 Measurement area (area)
8 Complex 9
11 Sensor array (magnetic sensor)
12
21
100 array board (board)
200 sample solution
Claims (17)
前記第1分子と前記第3分子との分子間相互作用および前記第2分子と前記第4分子との分子間相互作用を測定する第2ステップと、
解析対象である前記第1分子と前記第3分子との分子間相互作用の測定結果を、内部標準となる前記第2分子と前記第4分子との分子間相互作用の測定結果に基づいて解析する第3ステップと、を含む分子間相互作用の解析方法。 A sample solution containing nanoparticles containing the first molecule to be analyzed and the second molecule as an internal standard is brought into contact with a substrate having a region in which the third molecule is fixed and a region in which the fourth molecule is fixed. The first step and
The second step of measuring the intermolecular interaction between the first molecule and the third molecule and the intermolecular interaction between the second molecule and the fourth molecule, and
The measurement result of the intermolecular interaction between the first molecule and the third molecule to be analyzed is analyzed based on the measurement result of the intermolecular interaction between the second molecule and the fourth molecule, which is an internal standard. A method for analyzing intermolecular interactions including the third step.
前記第3ステップにおいて、内部標準となる前記第2分子と前記第4分子との分子間相互作用の測定結果と、予め求められた前記第2分子と前記第4分子との分子間相互作用の最確値と、を比較し、前記測定結果と前記最確値との類似度に基づいて、解析対象である前記第1分子と前記第3分子との分子間相互作用の測定結果の正常性ないし異常性を検定する分子間相互作用の解析方法。 The method for analyzing an intermolecular interaction according to claim 1.
In the third step, the measurement result of the intermolecular interaction between the second molecule and the fourth molecule, which is an internal standard, and the previously obtained intermolecular interaction between the second molecule and the fourth molecule. The normality or abnormality of the measurement result of the intermolecular interaction between the first molecule and the third molecule to be analyzed is compared with the most probable value and based on the similarity between the measurement result and the most probable value. A method for analyzing molecular interactions that test sex.
前記第3ステップにおいて、内部標準となる前記第2分子と前記第4分子との分子間相互作用の測定結果と、予め求められた前記第2分子と前記第4分子との分子間相互作用の最確値と、を比較し、前記測定結果と前記最確値との類似度に基づいて、解析対象である前記第1分子と前記第3分子との分子間相互作用の測定結果を補正する分子間相互作用の解析方法。 The method for analyzing an intermolecular interaction according to claim 1.
In the third step, the measurement result of the intermolecular interaction between the second molecule and the fourth molecule, which is an internal standard, and the previously obtained intermolecular interaction between the second molecule and the fourth molecule. Intermolecular that compares the most probable value and corrects the measurement result of the intermolecular interaction between the first molecule and the third molecule to be analyzed based on the similarity between the measurement result and the most probable value. How to analyze the interaction.
前記第3ステップにおいて、内部標準となる前記第2分子と前記第4分子との分子間相互作用の測定結果と、予め求められた前記第2分子と前記第4分子との分子間相互作用の最確値と、の差が所定値を超えるとき、前記測定結果および前記最確値から求められる補正係数によって、解析対象である前記第1分子と前記第3分子との分子間相互作用の測定結果を補正する分子間相互作用の解析方法。 The method for analyzing an intermolecular interaction according to claim 3.
In the third step, the measurement result of the intermolecular interaction between the second molecule and the fourth molecule, which is an internal standard, and the previously obtained intermolecular interaction between the second molecule and the fourth molecule. When the difference between the most probable value and the most probable value exceeds a predetermined value, the measurement result of the intermolecular interaction between the first molecule and the third molecule to be analyzed is determined by the measurement result and the correction coefficient obtained from the most probable value. A method for analyzing molecular interactions to be corrected.
前記ナノ粒子は、磁性体または磁気標識体であり、
前記基板は、前記第3分子が固定された第1磁気センサと、前記第4分子が固定された第2磁気センサと、を有するセンサアレイであり、
前記第1磁気センサおよび前記第2磁気センサは、前記基板上の互いに同一の液体に接触可能な位置に設けられており、互いに同じ条件で磁場を測定可能であり、
前記第1分子と前記第3分子との分子間相互作用は、前記第1磁気センサが測定した前記ナノ粒子による磁気の強さに基づいて測定され、
前記第2分子と前記第4分子との分子間相互作用は、前記第2磁気センサが測定した前記ナノ粒子による磁気の強さに基づいて測定される分子間相互作用の解析方法。 The method for analyzing an intermolecular interaction according to claim 1.
The nanoparticles are magnetic or magnetically labeled bodies.
The substrate is a sensor array having a first magnetic sensor to which the third molecule is fixed and a second magnetic sensor to which the fourth molecule is fixed.
The first magnetic sensor and the second magnetic sensor are provided on the substrate at positions where they can come into contact with the same liquid, and can measure a magnetic field under the same conditions.
The intermolecular interaction between the first molecule and the third molecule is measured based on the magnetic strength of the nanoparticles measured by the first magnetic sensor.
The intermolecular interaction between the second molecule and the fourth molecule is a method for analyzing an intermolecular interaction measured based on the magnetic strength of the nanoparticles measured by the second magnetic sensor.
前記第1磁気センサおよび前記第2磁気センサは、GMRセンサまたはTMRセンサである分子間相互作用の解析方法。 The method for analyzing an intermolecular interaction according to claim 5.
The first magnetic sensor and the second magnetic sensor are GMR sensors or TMR sensors, which are methods for analyzing intermolecular interactions.
前記ナノ粒子は、蛍光体または蛍光標識体であり、
前記第1分子と前記第3分子との分子間相互作用、および、前記第2分子と前記第4分子との分子間相互作用は、前記ナノ粒子から放出される蛍光の強度に基づいて測定される分子間相互作用の解析方法。 The method for analyzing an intermolecular interaction according to claim 1.
The nanoparticles are fluorescent or fluorescently labeled, and are
The intermolecular interaction between the first molecule and the third molecule and the intermolecular interaction between the second molecule and the fourth molecule are measured based on the intensity of fluorescence emitted from the nanoparticles. A method for analyzing intermolecular interactions.
解析対象である前記第1分子と前記第3分子との分子間相互作用は、核酸同士のハイブリダイゼーションによる相互作用、タンパク質またはペプチド同士の相互作用、タンパク質またはペプチドと核酸との相互作用、酵素と基質との相互作用、抗原と抗体との相互作用、および、レセプタとリガンドとの相互作用のうちのいずれかである分子間相互作用の解析方法。 The method for analyzing an intermolecular interaction according to claim 1.
The intermolecular interaction between the first molecule and the third molecule to be analyzed includes the interaction between nucleic acids by hybridization, the interaction between proteins or peptides, the interaction between proteins or peptides and nucleic acids, and enzymes. A method for analyzing an intermolecular interaction that is one of a substrate interaction, an antigen-antigen interaction, and a receptor-ligand interaction.
前記第1分子と前記第3分子との分子間相互作用および前記第2分子と前記第4分子との分子間相互作用を測定する測定部と、
解析対象である前記第1分子と前記第3分子との分子間相互作用の測定結果を、内部標準となる前記第2分子と前記第4分子との分子間相互作用の測定結果に基づいて解析する解析部と、を備える分子間相互作用の解析装置。 A substrate having a region in which a third molecule is fixed and a region in which a fourth molecule is fixed, to which a sample solution containing nanoparticles containing a first molecule to be analyzed and a second molecule as an internal standard is bound is brought into contact with each other. When,
A measuring unit for measuring the intermolecular interaction between the first molecule and the third molecule and the intermolecular interaction between the second molecule and the fourth molecule.
The measurement result of the intermolecular interaction between the first molecule and the third molecule to be analyzed is analyzed based on the measurement result of the intermolecular interaction between the second molecule and the fourth molecule, which is an internal standard. An analysis device for intermolecular interactions, which comprises an analysis unit.
予め求められた前記第2分子と前記第4分子との分子間相互作用の最確値を記憶する記憶部を備える分子間相互作用の解析装置。 The intermolecular interaction analyzer according to claim 9.
An intermolecular interaction analysis device including a storage unit that stores the most probable value of the intermolecular interaction between the second molecule and the fourth molecule obtained in advance.
内部標準となる前記第2分子と前記第4分子との分子間相互作用の測定結果と、予め求められた前記第2分子と前記第4分子との分子間相互作用の最確値と、を比較し、前記測定結果と前記最確値との類似度に基づいて、解析対象である前記第1分子と前記第3分子との分子間相互作用の測定結果の正常性ないし異常性を検定する演算部を備える分子間相互作用の解析装置。 The intermolecular interaction analysis apparatus according to claim 10.
Comparison between the measurement result of the intermolecular interaction between the second molecule and the fourth molecule, which is an internal standard, and the most probable value of the intermolecular interaction between the second molecule and the fourth molecule obtained in advance. Then, based on the similarity between the measurement result and the most probable value, a calculation unit that tests the normality or anomaly of the measurement result of the intermolecular interaction between the first molecule and the third molecule to be analyzed. An intermolecular interaction analyzer comprising.
内部標準となる前記第2分子と前記第4分子との分子間相互作用の測定結果と、予め求められた前記第2分子と前記第4分子との分子間相互作用の最確値と、の差が所定値を超えるとき、前記測定結果が異常である旨の判定を行い、当該判定結果を表示部に表示する分子間相互作用の解析装置。 The intermolecular interaction analysis apparatus according to claim 11.
Difference between the measurement result of the intermolecular interaction between the second molecule and the fourth molecule, which is an internal standard, and the most probable value of the intermolecular interaction between the second molecule and the fourth molecule obtained in advance. Is an intermolecular interaction analyzer that determines that the measurement result is abnormal and displays the determination result on the display unit when the value exceeds a predetermined value.
内部標準となる前記第2分子と前記第4分子との分子間相互作用の測定結果と、予め求められた前記第2分子と前記第4分子との分子間相互作用の最確値と、を比較し、前記測定結果と前記最確値との類似度に基づいて、解析対象である前記第1分子と前記第3分子との分子間相互作用の測定結果を補正する演算部を備える分子間相互作用の解析装置。 The intermolecular interaction analysis apparatus according to claim 10.
Comparing the measurement result of the intermolecular interaction between the second molecule and the fourth molecule, which is an internal standard, with the most probable value of the intermolecular interaction between the second molecule and the fourth molecule obtained in advance. Then, an intermolecular interaction including a calculation unit for correcting the measurement result of the intermolecular interaction between the first molecule and the third molecule to be analyzed based on the similarity between the measurement result and the most probable value. Analytical device.
内部標準となる前記第2分子と前記第4分子との分子間相互作用の測定結果と、予め求められた前記第2分子と前記第4分子との分子間相互作用の最確値と、の差が所定値を超えるとき、前記測定結果および前記最確値から求められる補正係数によって、解析対象である前記第1分子と前記第3分子との分子間相互作用の測定結果を補正する分子間相互作用の解析装置。 The intermolecular interaction analysis apparatus according to claim 13.
Difference between the measurement result of the intermolecular interaction between the second molecule and the fourth molecule, which is an internal standard, and the most probable value of the intermolecular interaction between the second molecule and the fourth molecule obtained in advance. When exceeds a predetermined value, the intermolecular interaction that corrects the measurement result of the intermolecular interaction between the first molecule and the third molecule to be analyzed by the measurement result and the correction coefficient obtained from the most probable value. Analytical device.
前記基板は、前記第3分子が固定された第1磁気センサと、前記第4分子が固定された第2磁気センサと、を有するセンサアレイであり、
前記第1磁気センサおよび前記第2磁気センサは、前記基板上の互いに同一の液体に接触可能な位置に設けられており、互いに同じ条件で磁場を検出可能である分子間相互作用の解析装置。 The intermolecular interaction analyzer according to claim 9.
The substrate is a sensor array having a first magnetic sensor to which the third molecule is fixed and a second magnetic sensor to which the fourth molecule is fixed.
The first magnetic sensor and the second magnetic sensor are provided on the substrate at positions where they can come into contact with the same liquid, and are an intermolecular interaction analyzer capable of detecting a magnetic field under the same conditions.
前記第1磁気センサおよび前記第2磁気センサは、GMRセンサまたはTMRセンサである分子間相互作用の解析装置。 The intermolecular interaction analysis apparatus according to claim 15.
The first magnetic sensor and the second magnetic sensor are GMR sensors or TMR sensors, which are intermolecular interaction analyzers.
前記測定部は、互いに同じ条件で蛍光を検出可能なイメージセンサである分子間相互作用の解析装置。 The intermolecular interaction analyzer according to claim 9.
The measuring unit is an intermolecular interaction analysis device that is an image sensor capable of detecting fluorescence under the same conditions.
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