JPWO2007024014A1 - Method for measuring intermolecular interaction and measuring apparatus using this method - Google Patents

Method for measuring intermolecular interaction and measuring apparatus using this method Download PDF

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Abstract

本発明は、タンパク質等の分子間相互作用の測定方法および測定装置を提供する。本発明は、分子間相互作用を所望する分子のうち一つの分子を蛍光色素により標識し、他の分子を蛍光色素により標識しない状態でこれを含む溶液を準備する。その後、ウェルの底面の一領域に標識していない分子を含む溶液を固定化し、標識された分子を含む溶液を標識しない分子を含む固定化された溶液と反応させて、光を照射する。その結果、ウェルの底面の一領域と他の領域とにおける蛍光濃度に差が生じ、その蛍光濃度差を測定することにより分子間相互作用を測定する。The present invention provides a method and apparatus for measuring an interaction between molecules such as proteins. The present invention prepares a solution containing one of the molecules desired for intermolecular interaction with a fluorescent dye and the other molecule not labeled with the fluorescent dye. Thereafter, a solution containing unlabeled molecules is immobilized on a region of the bottom surface of the well, and a solution containing labeled molecules is reacted with an immobilized solution containing non-labeled molecules, and light is irradiated. As a result, a difference occurs in the fluorescence concentration between one region of the well bottom and another region, and the intermolecular interaction is measured by measuring the difference in fluorescence concentration.

Description

本発明は、タンパク質相互間等の分子間相互作用を測定する方法及びその方法を利用した測定装置に関する。   The present invention relates to a method for measuring an intermolecular interaction such as between proteins and a measuring apparatus using the method.

近年、生命活動の解明するために生体細胞中のタンパク質間等の分子間相互作用を検出ことが所望されている。この検出方法の一つとして従来より、酵素、構造タンパク質等の抗原性物質を、蛍光標識抗体と結合させ、蛍光顕微鏡下に検出する方法が存在し、一般に蛍光抗体法と称されている。この方法では、リガンドとなる分子を蛍光標識し、レセプターとなる抗原性物質への結合状態を蛍光発色により検出する方法である(リガンドとレセプターとが逆でも良いが、ここではリガンドに蛍光標識するとして説明する)。レセプターとリガンドとの結合を検出するには、レセプターと結合されたリガンドの蛍光発色を検出する必要があり、非結合の遊離リガンドによる発色を除外する必要がある。また、レセプターとリガンドとの結合作用は、レセプターとリガンドの結合体濃度、総リガンド濃度、総レセプター濃度、解離定数の相関により決定されるものであり、解離定数が小さい程、レセプターとリガンドとの結合が強い(分子間相互作用が強い)と理解されるところ、従来の方法では蛍光強度により各試料の結合体濃度自身を比較検証することはできるが、レセプターとリガンドの結合体濃度と、遊離リガンド濃度との比較検証が難しく、解離定数に依拠するレセプターとリガンドの結合強度の絶対的な検証が困難という問題があった。
また、このような問題を解決するために表面プラズモン共鳴を利用した分子間相互作用測定方法も存在する。この測定方法は、リガンドとなる分子を固定化し、固定化されたリガンドと相互作用するレセプター分子を反応させる方法であり、リガンドとレセプターとの間、すなわち分子相互作用の特異性、親和性の強弱、結合・解離の速さ、結合体濃度などの情報を得ることができる点で有利である。しかしながら、この測定方法では、専用の設備・施設が必須となり測定コストが高いこと、ノイズ除去が困難であること等の問題を有している。
例えば、「特開2000−283984号公報」や「実験医学別冊 クローズアップ実験法 総集編」羊土社(2002)、Biacoreを用いた低アフィニティー相互作用の検出、稲川淳一、p143−150や「実験医学別冊 ポストゲノム時代の実験講座3 GFPとバイオイメージング」羊土社(2000)、蛍光相関分光法 金城政孝 吉田直人 野村保友、p215−222に開示されている。
[発明が解決しようとする課題]
以上の事情に鑑みて本発明は提供されたものであり、一つの測定結果から分子間の結合強度、すなわち分子間相互作用を簡単に検証することができ、且つ測定コストを大幅に減少させることが可能な分子間相互作用測定方法及びこの測定方法を用いた測定装置を提供することを目的とする。
In recent years, in order to elucidate life activity, it has been desired to detect intermolecular interactions such as between proteins in living cells. As one of the detection methods, conventionally, there is a method in which an antigenic substance such as an enzyme or a structural protein is bound to a fluorescently labeled antibody and detected under a fluorescent microscope, which is generally called a fluorescent antibody method. In this method, a molecule serving as a ligand is fluorescently labeled, and a binding state to an antigenic substance serving as a receptor is detected by fluorescent color development (the ligand and the receptor may be reversed, but here the ligand is fluorescently labeled. As described). In order to detect the binding between the receptor and the ligand, it is necessary to detect the fluorescent coloration of the ligand bound to the receptor, and it is necessary to exclude the coloration due to the unbound free ligand. The binding action between the receptor and the ligand is determined by the correlation between the receptor-ligand conjugate concentration, the total ligand concentration, the total receptor concentration, and the dissociation constant. The smaller the dissociation constant, the greater the relationship between the receptor and the ligand. It is understood that the binding is strong (the intermolecular interaction is strong). In the conventional method, the conjugate concentration itself of each sample can be compared and verified by the fluorescence intensity. There is a problem that it is difficult to verify and compare with the ligand concentration, and it is difficult to absolutely verify the binding strength between the receptor and the ligand depending on the dissociation constant.
In addition, in order to solve such a problem, there is a method for measuring an intermolecular interaction using surface plasmon resonance. This measurement method is a method of immobilizing a ligand molecule and reacting a receptor molecule that interacts with the immobilized ligand. That is, between the ligand and the receptor, that is, the specificity of the molecular interaction and the strength of the affinity. It is advantageous in that information such as the speed of binding / dissociation and the concentration of the conjugate can be obtained. However, this measurement method has problems such as the necessity of dedicated equipment and facilities, high measurement costs, and difficulty in noise removal.
For example, “JP 2000-283984 A”, “Experimental Medicine Separate Volume, Close-up Experimental Method Summary”, Yodosha (2002), detection of low affinity interaction using Biacore, Koichi Inagawa, p143-150 and “Experimental Medicine” Separate volume, Experimental Lecture 3 in the Post-Genome Era GFP and Bioimaging ”Yodosha (2000), Fluorescence Correlation Spectroscopy Masataka Kaneshiro Naoto Yoshida, Yasutomo Nomura, p215-222.
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above circumstances, the present invention has been provided, and it is possible to easily verify the bond strength between molecules, that is, the intermolecular interaction, from one measurement result, and to greatly reduce the measurement cost. It is an object of the present invention to provide an intermolecular interaction measurement method capable of achieving the above and a measurement apparatus using the measurement method.

本発明の分子間相互作用測定方法によれば、相互作用の測定を所望する分子のうち一つの分子を蛍光色素により標識して少なくともこれを含む溶液を準備し、さらに他の分子を蛍光色素により標識しない状態でこれを含む溶液を準備する溶液準備工程と、上方に開放されたウェルの底面の一領域に前記準備工程により準備された標識していない分子を含む溶液を固定化する固定化工程と、前記準備工程により準備された標識された分子を含む溶液を前記ウェル内に貯留させ、前記固定化工程により固定化された溶液と反応させる反応工程と、該反応工程により反応させた溶液に対して光を照射する照射工程と、前記固定化工程で標識していない分子を含む溶液が固定化された前記ウェルの底面の一領域における蛍光濃度と、前記標識された分子を含む溶液が貯留された前記一領域以外の領域における蛍光濃度と、を比較測定する蛍光測定工程と、を有している。また、固定化工程は、ウェルの底面の一領域に所定の分子を固定化する工程と、標識されていない分子を含む溶液に該固定化された所定の分子と親和性を有する分子を含ませる工程と、ウェルの底面の一領域に標識されていない分子を含む溶液を滴下する工程とを有することが好ましいが、ウェルの底面の一領域に前記標識されていない分子を含む溶液を滴下する工程と、滴下された溶液を乾燥させる工程とを有する固定でも良い。さらに、上記溶液準備工程において準備される溶液は、予め定められた濃度条件で複数設定され、それぞれ設定された濃度条件の溶液ごとに対応する蛍光濃度を測定することによって測定を所望する分子間の相互作用のうち適正な濃度条件・解離定数(Kd)を算出しても良い。
また、本発明の分子間相互作用測定装置によれば、溶液を貯留可能な凹部を形成するウェルを有し、該ウェル内の底面が、分子間相互作用の測定を所望する分子のうち一つの分子であって蛍光標識されていない分子を含む溶液を固定化するための一領域と、該一つの分子との分子間相互作用の測定を所望する他の分子であって蛍光標識された分子を含む溶液を受容するための他の領域とで構成されている。上記一領域は、ウェルの底面上で蛍光標識されていない分子を含む溶液を固定化させた固層をなして形成され、他の領域は、前記ウェルの底面上から上方に中空である。また、固層は、前記ウェルの底面上に直接固定化された分子を含む層と、該層に滴下された前記蛍光標識されていない分子を含む溶液の層とで形成されることが好ましいが、蛍光されていない分子を包含する溶液を前記ウェルの底面上で乾燥させることにより形成されても良い。また、ウェルは、縦方向および横方向にそれぞれ複数個、整列配置されていることが好ましい。さらに、前記一領域における前記固層は、該固層に包含される前記蛍光標識されていない分子との相互作用の測定を所望する分子であって蛍光標識された分子を含む溶液を前記他の領域に貯留させたときに、前記蛍光標識された分子の浸入は拒まないが、前記固層に包含される前記蛍光標識されていない分子の前記他の領域への侵入はなさないように構成されていることが好ましい。
According to the intermolecular interaction measurement method of the present invention, one of the molecules whose interaction is desired to be measured is labeled with a fluorescent dye, a solution containing at least the same is prepared, and another molecule is further prepared with the fluorescent dye. A solution preparation step of preparing a solution containing this in an unlabeled state, and an immobilization step of immobilizing the solution containing an unlabeled molecule prepared by the preparation step in a region of the bottom surface of the well opened upward A reaction step in which the solution containing the labeled molecule prepared in the preparation step is stored in the well and reacted with the solution immobilized in the immobilization step, and the solution reacted in the reaction step. An irradiation step of irradiating light, a fluorescence concentration in a region of the bottom surface of the well on which a solution containing a molecule not labeled in the immobilization step is immobilized, and the labeled amount It has a fluorescence measurement step of comparing measured and fluorescence concentration, and in the region other than the one region the solution stored including. The immobilization step includes a step of immobilizing a predetermined molecule in a region of the bottom surface of the well, and a solution containing an unlabeled molecule includes a molecule having an affinity for the predetermined molecule. Preferably, the method includes a step of dropping a solution containing an unlabeled molecule in a region of the bottom of the well, and a step of dropping a solution containing the unlabeled molecule in a region of the bottom of the well And a step of drying the dropped solution may be used. Furthermore, a plurality of solutions prepared in the above solution preparation step are set under a predetermined concentration condition, and the fluorescence concentration corresponding to each solution of the set concentration condition is measured to measure between the molecules desired to be measured. An appropriate concentration condition / dissociation constant (Kd) of the interaction may be calculated.
In addition, according to the intermolecular interaction measuring apparatus of the present invention, the well has a recess that can store a solution, and the bottom surface of the well is one of the molecules for which intermolecular interaction is desired to be measured. A region for immobilizing a solution containing a molecule that is not fluorescently labeled, and another molecule that is desired to measure an intermolecular interaction with the one molecule and that is fluorescently labeled It consists of other areas for receiving the containing solution. The one region is formed as a solid layer on which a solution containing a molecule that is not fluorescently labeled is immobilized on the bottom surface of the well, and the other region is hollow upward from the bottom surface of the well. The solid layer is preferably formed of a layer containing molecules immobilized directly on the bottom surface of the well, and a solution layer containing molecules that are not fluorescently dropped and dropped onto the layer. Alternatively, it may be formed by drying a solution containing non-fluorescent molecules on the bottom of the well. In addition, it is preferable that a plurality of wells are arranged in the vertical direction and the horizontal direction. Furthermore, the solid layer in the one region is a molecule containing a fluorescently labeled molecule that is desired to measure an interaction with the non-fluorescently labeled molecule included in the solid layer. When stored in a region, the fluorescently labeled molecules are not allowed to enter, but the non-fluorescently labeled molecules included in the solid layer are not allowed to enter the other regions. Preferably it is.

本発明は、分子間相互作用を測定する方法と分子間相互作用の測定方法に使用する測定装置を提供している。この測定方法および測定装置によれば、相互作用するレセプター分子がウェル底面の一領域のみに固定化されて配設され、ウェル内の他の領域にはリガンド分子が存在することとなる(レセプター分子とリガンド分子とが逆、すなわちリガンド分子が一領域に固定化されても良い(以下、この場合を「他ケース」と記載する))。また、リガンド分子(他ケースの場合はレセプター分子)は蛍光色素によって標識される。従って、レセプター・リガンド間で相互に結合反応した場合、固定化された一領域においてはレセプター分子とリガンド分子の結合体および遊離状態のレセプター分子(他ケースの場合はレセプター分子とリガンド分子の結合体および遊離状態のリガンド分子)が包含されることとなり、ウェル内の他の領域においては遊離状態のリガンド分子(他ケースの場合は遊離状態のレセプター分子)が存在することとなる。このような状態で、蛍光色素を励起すべく光照射した場合、固定化された一領域で蛍光発色をなすのはレセプター・リガンド結合体であり、他の領域では遊離状態のリガンド分子(他ケースの場合は遊離状態のレセプター分子)である。従って、分子間相互作用が活発な場合には、固定化された一領域上における蛍光濃度が他の領域上における蛍光濃度に比して強くなり、濃度差を一見して視認することが可能となる。換言すれば、本発明を使用すれば、同一ウェル内で分子間相互反応(例えば、抗体・抗原結合反応)の状態を視認レベルで明確に測定することができ、且つ表面プラズモン共鳴法のような専門・高額な設備を用いる必要がなく大幅に測定コストを減じることが可能となる。さらに、原理的に本発明の測定方法および測定装置では、微小ウェル空間内(1mm以下)でも分子間相互作用を検出することが可能である。従って、多数穴を有するマイクロプレートの各ウェル等でも活用することができ、検出結果の視認容易性(上述)とも相まって分子間相互作用の適正条件を容易かつ迅速に検出することが可能となる。
なお、上記本発明の効果の説明では、ウェル内の2つの領域間における分子間相互作用についてレセプター分子とリガンド分子との間での相互作用により説明してきたが、本発明は広く分子間相互作用全般に利用できる。すなわち、レセプター分子とリガンド分子のように予め結合が予定されている分子間の相互作用測定のみならず、相互作用の有無が不明な分子間において相互作用するか否かを測定することができ、例えば、異なるタンパク質相互間、核酸相互間、タンパク質・核酸相互間等の相互作用の有無を測定することができる。特に、本発明の方法および装置では微少ウェル空間内(1mm以下)でも分子間相互作用を検出することが可能という効果を有しており、多数穴を有するマイクロプレートの各ウェル等でも活用することができ、検出結果の視認容易性(上述)とも相俟って多数種の分子(例えば、タンパク質)から相互に作用する分子をスクリーニングする等を容易かつ迅速に検出することが可能となる。
The present invention provides a method for measuring an intermolecular interaction and a measuring apparatus used for a method for measuring an intermolecular interaction. According to this measuring method and measuring apparatus, interacting receptor molecules are fixed and arranged in only one region of the well bottom surface, and ligand molecules exist in other regions in the well (receptor molecule). And the ligand molecule may be reversed, that is, the ligand molecule may be immobilized in one region (hereinafter, this case is referred to as “other case”). The ligand molecule (in other cases, the receptor molecule) is labeled with a fluorescent dye. Therefore, when the receptor-ligand binds to each other, in one immobilized region, a receptor molecule-ligand molecule conjugate and a free receptor molecule (in other cases, a receptor molecule-ligand molecule conjugate). And free ligand molecules), and in other regions of the well there will be free ligand molecules (in other cases free receptor molecules). In this state, when light is irradiated to excite the fluorescent dye, it is the receptor / ligand conjugate that produces fluorescent coloration in one immobilized region, and in the other region free ligand molecules (other cases). In the case of a free receptor molecule). Therefore, when the intermolecular interaction is active, the fluorescence concentration on one immobilized region becomes stronger than the fluorescence concentration on the other region, and the difference in concentration can be viewed at a glance. Become. In other words, if the present invention is used, the state of intermolecular interaction (for example, antibody / antigen binding reaction) can be clearly measured at the visual level in the same well, and the surface plasmon resonance method is used. There is no need to use specialized / expensive equipment, and measurement costs can be greatly reduced. Furthermore, in principle, the measurement method and measurement apparatus of the present invention can detect an intermolecular interaction even in a microwell space (1 mm or less). Therefore, it can be utilized in each well of a microplate having a large number of holes, and it becomes possible to easily and quickly detect an appropriate condition of the intermolecular interaction in combination with the visibility of the detection result (described above).
In the above description of the effect of the present invention, the intermolecular interaction between the two regions in the well has been explained by the interaction between the receptor molecule and the ligand molecule. Can be used in general. In other words, it is possible to measure not only the interaction between molecules that are expected to be bound in advance, such as receptor molecules and ligand molecules, but also whether or not they interact between molecules whose presence or absence of interaction is unknown, For example, the presence or absence of interaction between different proteins, between nucleic acids, between proteins and nucleic acids can be measured. In particular, the method and apparatus of the present invention has the effect that it is possible to detect intermolecular interaction even in a minute well space (1 mm or less), and it can be used in each well of a microplate having a large number of holes. In combination with the visibility of detection results (described above), it is possible to easily and quickly detect screening of molecules that interact with each other from many types of molecules (for example, proteins).

図1は、本発明の分子間相互作用測定装置に使用するマイクロプレートを示した図である。
図2は、図1のマイクロプレートに配設されるウェルの拡大断面図である。
図3は、図2の平面図である。
図4は、本実施形態での一の実験結果を示した平面図である。
図5は、本実施形態での他の実験結果を示したScatchardプロット図である。
図6は、他の本実施形態の実験工程を示す略図である。
図7は、他の本実施形態における実験結果の解析画像である。
図8は、図7の実験結果を示したScatchardプロット図である。
図9は、さらに他の本実施形態における実験結果の解析画像である。
図10は、図9の実験結果を示したScatchardプロット図である。
FIG. 1 is a diagram showing a microplate used in the intermolecular interaction measurement apparatus of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a well disposed on the microplate of FIG.
FIG. 3 is a plan view of FIG.
FIG. 4 is a plan view showing one experimental result in the present embodiment.
FIG. 5 is a Scatchard plot diagram showing another experimental result in the present embodiment.
FIG. 6 is a schematic diagram showing an experimental process of another embodiment.
FIG. 7 is an analysis image of an experimental result in another embodiment.
FIG. 8 is a Scatchard plot diagram showing the experimental results of FIG.
FIG. 9 is an analysis image of an experimental result in still another embodiment.
FIG. 10 is a Scatchard plot diagram showing the experimental results of FIG.

図1を参照すれば、本発明の分子間相互作用測定装置として使用されるマイクロプレート1の一例を示している(以下、本発明の分子間相互作用測定装置の実施形態をマイクロプレート1として説明する)1の一例を示している。具体的には、図1(a)は従来のマイクロプレートの側面図を示しており、図1(b)は従来のマイクロプレートの平面図を示している。ここでマイクロプレートとは、臨床検査、DNAの分析や増幅等の試験や検査に広く利用されている容器であり、外形が略長方形状の基部3と、基部3に一体に取り付けられた円筒形等の筒形状のウエル2とを有している。また、ウエル2は、基部3に対し行又は列方向にマトリックス状に多数配設されている。
さらに、ウエル2は、図1(b)の破線で示すように、通常の試験管と同様に、上方が基部3に開口され他方が閉鎖された円筒形等の凹部2aを有する中空容器で、基部3に開口する部分に、基部3から突出した円形等のリム4が形成されている。このようにウエル2内には、試験や検査をする場合に、試料を収納できる構成になっている。
また、リム4は、基部3の上面よりわずかに突出しているが、これは試験中に試料の蒸発及び各ウエル2間での試料の混合(クロスコンタミネーション)を防止するために利用する。具体的には、リム4にキャップを装着したり、一面に粘着性フィルムを貼り付けて試料の混合を防止するが、リム4を設けることで、キャップまたは粘着フィルムとの密着性を向上させることができる。
ここで、図1に示すようなマイクロプレート1は、隣接するウエル2の行および列方向の中心間距離が標準化され、1枚のマイクロプレート1が有するウエル2の数は8行×12列(96個)、3行×8列(24個)等で構成されている。また、ウエル2の下端は図1(a)の側面図に示すように平坦(又は略球形)の底面2bを有している。さらに、マイクロプレート1の基部3は図1のように平板状の他、平板の周縁部から下方に延びる側壁を有する形状(いわゆるスカート形状)のものがある。また、マイクロプレート1は、透明な合成樹脂やガラス等により形成されており、低蛍光物質で形成されていることが好ましい。ここまでで説明されるマイクロプレート1の特徴は従来型のマイクロプレートにおいても包摂されるものである。
ここで、本実施形態の特徴を説明する前提として本発明の分子間相互作用測定方法の基本原理について本実施形態における具体的実験例に基づいて説明する。まず、レセプター(受容体)とリガンドとの間の分子間相互作用について概説する。レセプターとは、細胞膜、細胞質または核内にある蛋白質で、これにリガンド(特異的な物質)、すなわち神経伝達物質、ホルモン、細胞増殖因子その他の物質を結合し、細胞の反応を開始させる働きを有している。このレセプターとリガンドとは、質量作用の法則に従い平衡状態に結合する。これをモデル式で示したものが以下に示される。
(数式)

Figure 2007024014
このモデル式からも明らかなようにレセプターとリガンドとの結合体濃度は、総リガンド濃度、総レセプター濃度、解離定数により与えられるものである。従って、結合体濃度([R・L])は、レセプター濃度が増加するとこれに従って増加し、逆に遊離リガンド([L])は、レセプター濃度が増加すると減少する性質を有することがわかっている。ここで、レセプターとリガンドとが結合し易い場合、すなわち分子間相互作用が強い場合とは解離定数が小さい状態である。また、解離定数はレセプターと対応するリガンドにより決定される固定値である。このことから鑑みてレセプターとリガンドとの両者の結合がし易い場合には、結合体濃度([R・L])に比して遊離リガンド濃度([L])が小さい状態であることが判る。従って、レセプターとリガンドとの結合のし易さ、すなわち分子間相互作用の強度を検証するには、レセプターとリガンドの結合体濃度と遊離リガンド濃度とを一の反応において同時に比較することが必要とされることが理解される。
次に、レセプターとリガンドの結合状態を測定するための基本原理について説明する。従来より知られている方法としてリガンドを蛍光標識する方法が存在する(レセプターを蛍光標識する場合も存在する)。とりわけ、代表的にレセプターに相当する試料中の抗原に対して蛍光標識した抗体を結合させ、蛍光顕微鏡で検出する方法が存在する。この方法では、抗体をフルオレセインイソチオシアネート(FITC)やテトラメチルローダミンイソチオシアネート(TRITC)等の蛍光色素により標識し、蛍光検出する方法が一般的である。また、検出感度を増大させるため非標識抗体(一次抗体と称する)を抗原と反応させ、蛍光標識した抗体(二次抗体と称する)を、抗原と一次抗体との結合体に結合させ抗原を追跡する方法も存在し、マウス抗体と抗マウス抗体との結合等が揚げられる(後述するが本実施形態では、これを活用している)。
しかしながら、従来の方法のみでは既に分子間相互作用が判明している場合、例えば、特定のレセプター抗原の存在を試料内で検証するために対応するリガンド抗体を付与する場合には有利であるが、レセプターとリガンドの結合体濃度と遊離リガンド濃度との比較検証が困難であるため新たにレセプターとリガンドとの相互作用を検証するには不十分である。
これに対して本発明の測定方法および測定装置では、レセプターとリガンドの結合体濃度と遊離リガンド濃度との比較検証が容易に可能な構成を提供している。再びマイクロプレート1の説明に戻れば、図2ではウェル2内の底面2b近傍の拡大断面図が示されている。この図2は、図1(a)の断面図と同一視である。また、図3は図2の平面図を略示しており、図1(b)と同一視である。これらの図に示すようにウェル2内の底面はその一部の領域2d、ここでは中心近傍に所望のレセプター分子を固体化させている。本実施形態においてはレセプター分子としてマウス抗体、リガンド分子として抗マウス抗体を用いており、マイクロプレート1のウェル底面2bの一領域2dにマウス抗体を所望濃度含む溶液を所定量(1μl)滴下し、固体化している。また、ウェル底面2bの他の領域2cは原始的にはブランクである。ここで、レセプター分子の固定化について言及すれば、ウェル底面2dに滴下された溶液を乾燥させて直接的に固定化する方法や、ウェル底面2dに所定分子を固定化させた後に該所定分子と親和性が高い分子を含む溶液をマウス抗体を含む溶液と混合させてウェル底面2d上に滴下する方法等が存在する。とりわけ後者の方法は、乾燥によるタンパク質の変質を抑制することができる点で有利である。例えば、ウェル底面2dにグルタチオンやニッケルを固定した後に、マウス抗体を含む溶液にGSTタンパク質や金属・ポリヒステジンペプチドを含ませたものをウェル底面2d上に滴下する方法が提供される。この方法の原理は、滴下溶液内のGSTタンパク質等とウェル底面2d上のグルタチオン等との親和性により滴下溶液をウェル底面2dに固定化させるものである。
次に、このような状態で形成されたウェル2にリガンド分子を含む溶液を滴下し、ウェル2内に貯留する。このときウェル2内に貯留された溶液(及びウェル底面2dに固定化されたレセプター分子を含む溶液)を密閉することが好ましい。前述するように溶液が乾燥すると内部のタンパク質分子(ここではリガンド分子たる抗マウス抗体およびレセプター分子たるマウス抗体)が変質せしめるおそれがあり、これを抑制することができるからである。例えば、液層表面にミネラルオイルやセチルアルコールを滴下して表面被覆する方法やウェル2を物理的に密閉する方法が提供される。ここでは、リガンド分子として前述するようにマウス抗体に対応する抗マウス抗体を用いており、この抗マウス抗体をFITC等の蛍光色素で標識したものを含む所望濃度の溶液を準備し、ウェル2内に滴下して貯留させる。従って、ウェル内2aでは、その底面の一領域2dではレセプターとしてのマウス抗体の一部にリガンドとしての抗マウス抗体が結合し他の部分ではマウス抗体のみ遊離された状態を形成し、他の領域2cでは遊離された抗マウス抗体のみが包摂されていることとなる(前述のモデル式参照)。このような状態で、ウェル底面2bを上方又は下方から所定強度の光照射すれば、抗マウス抗体に標識した蛍光色素が励起され発色する。その場合、蛍光強度はリガンド濃度に比例し、具体的には領域2dではマウス抗体と抗マウス抗体との結合体濃度(前述のモデル式における[R・L])に比例し、領域2cでは遊離された抗マウス抗体濃度(前述のモデル式における[L])に比例することとなる。従って、それぞれの濃度により領域2d、2cとでの蛍光濃度に差が生じることとなり、領域2dの蛍光濃度が領域2cの蛍光濃度よりも大きければ大きいほどレセプターとしてのマウス抗体とリガンドとしての抗マウス抗体との結合強度が大きい(解離定数が小さい)ことが判別できる。従って、2つの分子間の相互作用が強いか否かを各領域2d、2cの蛍光濃度差を一見するだけで測定することが可能となり、レセプターとリガンドの結合濃度[R・L]、解離定数Kが不明な場合であっても、総レセプター濃度、総リガンド濃度(それぞれ溶夜を準備する段階で既知である)が決定されれば、この条件に対応するレセプターとリガンドの結合強度を容易に理解することができる。
さらに、図1〜3に示す本実施形態のように多数のウェル2を配設するマイクロプレート1を用いれば、それぞれのウェルごとに異なる濃度のレセプター、リガンドを準備することで、両者を反応させた場合に種々の濃度条件における分子間相互作用を一見して理解することができる。このようなウェルごとの濃度条件の設定として、図1のマイクロプレート1で例示すれば、縦方向では行ごと(A〜H行ごと)にリガンド濃度が大きく又は小さくなるように設定(溶液準備)し、横方向では列ごと(1〜12列ごと)にレセプター濃度が大きく又は小さくなるように整列すれば、測定結果の理解に好適である。
なお、上述するようにレセプターとして領域2dにはマウス抗体を含む溶液を固定化させて、領域2cでは抗マウス抗体(FITC標識有り)を含む溶液を貯留させて検証しており、その結果の一部を抜粋したものが図4に示している(実際には96穴で検証したが発明の理解を助ける趣旨のもと一部のみを示すこととする)。この実験結果において、マウス抗体濃度は10μg/mlで統一されており、抗マウス抗体濃度は、左上方から下方に従って0.25、0.4、0.5、0.75、1、1.25μg/ml、右上方から下方に従って1.5、1.75、2、3、4、5μg/mlとなっている。この図から考察するに蛍光濃度は、マウス抗体濃度10μg/ml、抗マウス抗体濃度0.4μg/mlの条件の場合に大きく差が出ており、マウス抗体と抗マウス抗体の分子間相互作用が活発であることが理解される。
また、他の実験結果を用いた解離定数(Kd)の算出について説明する。図5を参照すれば、レセプター分子(ここではマウス抗体)とリガンド分子(ここでは抗マウス抗体)との結合を示したスカッチャード(Scatchard)プロットが提供されており、各ウェル2ごとのデータをそれぞれプロットし、これに基づく直線グラフが得られている。この縦軸[A・B]/[A]は、リガンド・レセプター結合分子と遊離リガンド分子との比値([R/L]/[R])を表示し、横軸[A・B]は、リガンド・レセプター結合分子の濃度([R・L]:mol/l)を表示している。ここでスカッチャードプロットの特性に言及すれば、得られた直線の傾きは解離定数に反比例している。具体的には、傾き=−1/Kd となる。従って、図5から明らかなようにマウス抗体と抗マウス抗体との相互作用において得られた直線の傾きは、−2×10(=xの係数)であるため、Kd=0.5×10−8と算出される。このようにして、各ウェル内の分子濃度を測定すれば解離定数Kdを算出することができ、具体的な分子間相互作用を測定することができる。
次に、さらに詳細な他の追加実験結果について言及しておく。図6に示す参照番号は図2および図3に示す参照番号要素と同一を意味する。ここでは、ConcanavalinA(以下「Con A」と称する)と糖タンパク質(RNaseB glycoprotein:以下、「RNaseB」と称する)との相互作用を検出している。
まず、図6(a)に示すように100μg/mlの濃度のCon Aをウェル2の中心の領域2dに1μl滴下した後に、風乾させて固定した。次に、図6(b)に示すようにタンパク質回収率を向上させるためにブロッキング処理を行う。具体的には、ブロッキング溶液(Blocking buffer)として10mg/ml濃度のBSA(牛血清アルブミン)を60μl程、ウェル2内の前記領域2dに加え、20分程室温で培養(インキュベート)した。その後、図6(c)に示すように洗浄液(Washing buffer)を100μl加え、1度目は加えられた洗浄液を直ちに捨て、さらに洗浄液を加えた後(2度目)、10分程室温で培養した。次に、蛍光標識(FITCラベル)したRNaseBを0.5,1,1.5,2,2.5,3,3.5,4,4.5,5μg/mlの濃度に振り分けて、それぞれ別途のウェル2に加えたあと室温で培養した。そして、24時間程経過した後に測定および画像解析を行い上述と同様にスカッチャードプロット(Scatchard plot)を作製した。その解析画像およびスカッチャードプロットがそれぞれ図7および図8に示されている。このようにして計測した結果、Con AとRNaseBの解離定数(Kd)は2.6×10−6と算出され、文献値(1.64×10−6)と略一致することが理解されよう。
なお、図7の解析画像は、上から順に番号が付されており、それぞれRNaseBを0.5,1,1.5,2,2.5,3,3.5,4,4.5,5μg/mlのものを示している。また、図8のスカッチャードプロットについては、各ウェル2ごとのデータをそれぞれプロットし、縦軸[A・B]/[A]は、リガンド・レセプター結合分子と遊離リガンド分子との比値([R/L]/[R])を表示し、横軸[A・B]は、リガンド・レセプター結合分子の濃度([R・L])を表示しており、得られた直線の傾きが解離定数に反比例していることは既に言及したとおりである(このことは後述する図9および図10も同様)。
次に図9に示す実験ではAuroraキナーゼ抗体(以下、「Aurora」と称する)とhistoneH3抗体(以下、「Histone」と称する)との相互作用を検出している。
まず、図6(a)に示すように10μg/mlの濃度のHistoneをウェル2の中心の領域2dに1μl滴下した後に、風乾させて固定した。次に、図6(b)に示すようにブロッキング溶液として10mg/ml濃度のBSAを60μl程、ウェル2内の前記領域2dに加え、20分程室温でインキュベートした。その後、図6(c)に示すように洗浄液を100μl加え、1度目は加えられた洗浄液を直ちに捨て、さらに洗浄液を加えた後(2度目)、10分程室温でインキュベートした。次に、蛍光標識(FITCラベル)したAuroraを1,2,3,4,5,6μg/mlの濃度に振り分けて、それぞれ別途のウェル2に加えたあと室温で培養した。そして、24時間程経過した後に測定および画像解析を行いスカッチャードプロットを作製した。その解析画像およびスカッチャードプロットがそれぞれ図9および図10に示されている。このようにして計測した結果、AuroraとHistoneとの解離定数(Kd)は1.5×10−7と算出され、この解離定数値を示す公知文献は存在しないため、この結果が新規発見とされる。なお、図7の解析画像は、上から順に番号が付されており、それぞれAuroraを1,2,3,4,5,6μg/mlに振り分けたものを示しており、図10のスカッチャードプロットについては前述のとおりである。
以上、本発明の分子間相互作用測定装置としてマイクロプレート1を用いた実施形態を一例として説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも1つのウェルの底面(平面でなくとも良い)の一部領域と他の領域とで包含する分子が異なっているように構成された他の装置であっても良く、また、上述の抗体での実例反応で検証したが本発明の思想に鑑みれば相互作用を所望する2つ以上の分子の測定全般に活用することができることが理解できよう。また、本実施形態では2つの分子間の相互作用の場合のみを例示したが、他の固体化領域以外のウェル内領域に貯留させる溶液に他のリガンド分子(非標識)を包含させて競合反応させる方法にも応用することができ、又反応感度を高めるために標識しない一次抗体を抗原(レセプター)に結合させ、所望する抗体(リガンド)を二次抗体として標識し抗原と一次抗体との結合体に結合させて反応させる方法に応用しても良く、いわゆる蛍光測定法(相互作用させる一方の分子を標識し、発する蛍光で測定する方法全般)に応用することができる。さらに、蛍光色素としてはFITCに特に限定されるものでなく、他の蛍光色素、例えば、cy5のごときでも差し支えない。なお、本明細書においてレセプターとリガンドとの表現を用いてきたが、これは質量作用の法則(モデル式参照)における結合作用(平衡作用)に従って説明する便宜上用いたものであり、レセプターとリガンドとを逆に当てはめても良く、相互作用の有無が不明な分子間において相互作用するか否かを測定することであっても(例えば、異なるタンパク質相互間、核酸相互間、タンパク質・核酸相互間等の相互作用の有無を測定する)本発明の特徴(異なる分子が包含される領域を形成して反応させる構成)およびその思想を逸脱するものではないことが当業者には容易に理解できるであろう。Referring to FIG. 1, an example of a microplate 1 used as an intermolecular interaction measurement apparatus of the present invention is shown (hereinafter, an embodiment of the intermolecular interaction measurement apparatus of the present invention will be described as a microplate 1). An example of 1 is shown. Specifically, FIG. 1A shows a side view of a conventional microplate, and FIG. 1B shows a plan view of the conventional microplate. Here, the microplate is a container widely used for tests and tests such as clinical tests, DNA analysis and amplification, and a base 3 having a substantially rectangular outer shape and a cylindrical shape integrally attached to the base 3. It has a cylindrical well 2 such as. A number of wells 2 are arranged in a matrix in the row or column direction with respect to the base 3.
Furthermore, as shown by the broken line in FIG. 1B, the well 2 is a hollow container having a concave portion 2a such as a cylindrical shape whose upper part is opened at the base 3 and the other is closed, like a normal test tube, A rim 4 having a circular shape or the like protruding from the base 3 is formed at a portion opening in the base 3. In this way, the well 2 is configured to be able to store a sample when performing a test or inspection.
The rim 4 slightly protrudes from the upper surface of the base 3, and this is used to prevent sample evaporation and sample mixing (cross contamination) between the wells 2 during the test. Specifically, a cap is attached to the rim 4 or an adhesive film is attached to one side to prevent mixing of the sample. By providing the rim 4, the adhesion with the cap or the adhesive film is improved. Can do.
Here, in the microplate 1 as shown in FIG. 1, the distance between the centers of adjacent wells 2 in the row and column directions is standardized, and the number of wells 2 in one microplate 1 is 8 rows × 12 columns ( 96), 3 rows × 8 columns (24), and the like. The lower end of the well 2 has a flat (or substantially spherical) bottom surface 2b as shown in the side view of FIG. Further, the base portion 3 of the microplate 1 has a flat plate shape as shown in FIG. 1 or a shape having a side wall extending downward from the peripheral edge portion of the flat plate (so-called skirt shape). The microplate 1 is made of a transparent synthetic resin, glass or the like, and is preferably made of a low fluorescent material. The characteristics of the microplate 1 described so far are also included in the conventional microplate.
Here, as a premise for explaining the characteristics of the present embodiment, the basic principle of the intermolecular interaction measurement method of the present invention will be described based on specific experimental examples in the present embodiment. First, the intermolecular interaction between the receptor (receptor) and the ligand will be outlined. A receptor is a protein in the cell membrane, cytoplasm, or nucleus that binds to a ligand (specific substance), that is, a neurotransmitter, hormone, cell growth factor, or other substance, and initiates a cell reaction. Have. The receptor and ligand bind to an equilibrium state according to the law of mass action. A model expression of this is shown below.
(Formula)
Figure 2007024014
As is clear from this model formula, the concentration of the conjugate between the receptor and the ligand is given by the total ligand concentration, the total receptor concentration, and the dissociation constant. Thus, it is known that the conjugate concentration ([R · L]) increases with increasing receptor concentration, and conversely, free ligand ([L]) has the property of decreasing with increasing receptor concentration. . Here, when the receptor and the ligand are easily bound, that is, when the intermolecular interaction is strong, the dissociation constant is small. The dissociation constant is a fixed value determined by the receptor and the corresponding ligand. In view of this, when the binding between the receptor and the ligand is easy, it can be seen that the free ligand concentration ([L]) is smaller than the conjugate concentration ([R · L]). . Therefore, in order to verify the ease of binding between the receptor and the ligand, that is, the strength of the intermolecular interaction, it is necessary to simultaneously compare the receptor and ligand conjugate concentration and the free ligand concentration in one reaction. It is understood that
Next, the basic principle for measuring the binding state between the receptor and the ligand will be described. As a conventionally known method, there is a method of fluorescently labeling a ligand (there is also a case where a receptor is fluorescently labeled). In particular, there is a method in which a fluorescently labeled antibody is bound to an antigen in a sample typically corresponding to a receptor and detected with a fluorescence microscope. In this method, an antibody is generally labeled with a fluorescent dye such as fluorescein isothiocyanate (FITC) or tetramethylrhodamine isothiocyanate (TRITC), and fluorescence detection is generally performed. In addition, in order to increase detection sensitivity, an unlabeled antibody (referred to as a primary antibody) is reacted with an antigen, and a fluorescently labeled antibody (referred to as a secondary antibody) is bound to a conjugate of the antigen and the primary antibody to track the antigen. There is also a method to do this, and the binding between the mouse antibody and the anti-mouse antibody is raised (which will be described later, but this is utilized in this embodiment).
However, it is advantageous when the intermolecular interaction is already known only by the conventional method, for example, when a corresponding ligand antibody is given to verify the presence of a specific receptor antigen in a sample, Since it is difficult to verify and compare the concentration of the receptor-ligand conjugate and the concentration of free ligand, it is insufficient to verify the interaction between the receptor and the ligand.
In contrast, the measurement method and measurement apparatus of the present invention provide a configuration that allows easy comparison and verification between the receptor-ligand conjugate concentration and the free ligand concentration. Returning to the description of the microplate 1 again, FIG. 2 shows an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the bottom surface 2 b in the well 2. FIG. 2 is identical to the cross-sectional view of FIG. FIG. 3 schematically shows the plan view of FIG. 2 and is the same view as FIG. As shown in these drawings, a desired receptor molecule is solidified in the bottom surface of the well 2 in a partial region 2d, here, in the vicinity of the center. In this embodiment, a mouse antibody is used as a receptor molecule, and an anti-mouse antibody is used as a ligand molecule. A predetermined amount (1 μl) of a solution containing a mouse antibody at a desired concentration is dropped on one region 2d of the well bottom 2b of the microplate 1, It is solidified. The other region 2c of the well bottom 2b is originally blank. Here, regarding the immobilization of the receptor molecule, a method of drying and directly immobilizing the solution dropped on the well bottom surface 2d, or fixing the predetermined molecule on the well bottom surface 2d and There is a method in which a solution containing a molecule having high affinity is mixed with a solution containing a mouse antibody and dropped onto the well bottom surface 2d. In particular, the latter method is advantageous in that it can suppress protein alteration due to drying. For example, a method is provided in which glutathione or nickel is immobilized on the well bottom surface 2d, and then a solution containing a mouse antibody containing a GST protein or a metal / polyhistidine peptide is dropped onto the well bottom surface 2d. The principle of this method is to immobilize the dropping solution on the well bottom surface 2d by the affinity between the GST protein or the like in the dropping solution and glutathione etc. on the well bottom surface 2d.
Next, a solution containing a ligand molecule is dropped into the well 2 formed in such a state and stored in the well 2. At this time, the solution stored in the well 2 (and the solution containing the receptor molecule immobilized on the well bottom surface 2d) is preferably sealed. As described above, when the solution is dried, the internal protein molecules (here, the anti-mouse antibody as a ligand molecule and the mouse antibody as a receptor molecule) may be altered, and this can be suppressed. For example, a method of dripping mineral oil or cetyl alcohol onto the surface of the liquid layer to coat the surface and a method of physically sealing the well 2 are provided. Here, as described above, an anti-mouse antibody corresponding to a mouse antibody is used as a ligand molecule, and a solution having a desired concentration containing the anti-mouse antibody labeled with a fluorescent dye such as FITC is prepared. It is dripped and stored. Accordingly, in the well 2a, a region 2d on the bottom thereof forms a state where an anti-mouse antibody as a ligand binds to a part of the mouse antibody as a receptor and only the mouse antibody is released in the other part. In 2c, only the released anti-mouse antibody is included (see the above model equation). In this state, if the well bottom surface 2b is irradiated with light of a predetermined intensity from above or below, the fluorescent dye labeled with the anti-mouse antibody is excited and develops color. In that case, the fluorescence intensity is proportional to the ligand concentration. Specifically, in the region 2d, the fluorescence intensity is proportional to the conjugate concentration of the mouse antibody and the anti-mouse antibody ([R · L] in the above model equation), and in the region 2c, the fluorescence intensity is free. It is proportional to the anti-mouse antibody concentration ([L] in the above-mentioned model formula). Accordingly, a difference occurs in the fluorescence concentration in the regions 2d and 2c depending on the respective concentrations. The larger the fluorescence concentration in the region 2d is, the larger the fluorescence concentration in the region 2c, and the anti-mouse as the ligand and the mouse antibody as the receptor. It can be determined that the binding strength with the antibody is large (the dissociation constant is small). Therefore, it is possible to determine whether the interaction between the two molecules is strong or not by simply looking at the difference in fluorescence concentration between the regions 2d and 2c, the receptor-ligand binding concentration [R · L], the dissociation constant. Even if K is unknown, once the total receptor concentration and total ligand concentration (each known at the stage of preparation of lysis) are determined, the binding strength between the receptor and ligand corresponding to this condition can be easily determined. I can understand.
Furthermore, if the microplate 1 which arrange | positions many wells 2 like this embodiment shown in FIGS. 1-3 is used, both will be made to react by preparing a receptor and a ligand of a different density | concentration for each well. In this case, the interaction between molecules at various concentration conditions can be understood at a glance. As an example of setting the concentration conditions for each well, in the case of the microplate 1 shown in FIG. 1, the ligand concentration is set so as to increase or decrease for each row (A to H rows) in the vertical direction (solution preparation). In the horizontal direction, it is suitable for understanding the measurement results if the receptor concentration is arranged so as to increase or decrease for each column (every 1 to 12 columns).
As described above, as a receptor, a solution containing a mouse antibody is immobilized in the region 2d, and in the region 2c, a solution containing an anti-mouse antibody (with FITC label) is stored for verification. An excerpt of the part is shown in FIG. 4 (actually, it was verified with 96 holes, but only a part is shown for the purpose of helping understanding of the invention). In this experimental result, the mouse antibody concentration is unified at 10 μg / ml, and the anti-mouse antibody concentration is 0.25, 0.4, 0.5, 0.75, 1, 1.25 μg from the upper left to the lower. / Ml, 1.5, 1.75, 2, 3, 4, 5 μg / ml from upper right to lower. Considering this figure, the fluorescence concentration differs greatly when the mouse antibody concentration is 10 μg / ml and the anti-mouse antibody concentration is 0.4 μg / ml, and the interaction between the mouse antibody and the anti-mouse antibody is intermolecular. It is understood that it is active.
The calculation of the dissociation constant (Kd) using other experimental results will be described. Referring to FIG. 5, a Scatchard plot showing the binding of a receptor molecule (here mouse antibody) and a ligand molecule (here anti-mouse antibody) is provided. Each plot is made, and a straight line graph based on this is obtained. The vertical axis [A · B] / [A] displays the ratio value ([R / L] / [R]) between the ligand / receptor binding molecule and the free ligand molecule, and the horizontal axis [A · B] , The concentration of ligand / receptor binding molecule ([R · L]: mol / l) is displayed. Here, referring to the characteristics of the Scatchard plot, the slope of the obtained straight line is inversely proportional to the dissociation constant. Specifically, the slope = −1 / Kd. Therefore, as apparent from FIG. 5, the slope of the straight line obtained in the interaction between the mouse antibody and the anti-mouse antibody is −2 × 10 8 (= coefficient of x), so Kd = 0.5 × 10 Calculated as -8 . Thus, if the molecular concentration in each well is measured, the dissociation constant Kd can be calculated, and a specific intermolecular interaction can be measured.
Next, other additional experimental results in more detail will be mentioned. The reference numbers shown in FIG. 6 mean the same as the reference number elements shown in FIGS. Here, an interaction between Concanavalin A (hereinafter referred to as “Con A”) and a glycoprotein (hereinafter referred to as “RNase B”) is detected.
First, as shown in FIG. 6A, 1 μl of Con A having a concentration of 100 μg / ml was dropped on the center region 2d of the well 2, and then air-dried and fixed. Next, as shown in FIG. 6B, a blocking treatment is performed to improve the protein recovery rate. Specifically, 60 μl of 10 mg / ml BSA (bovine serum albumin) as a blocking buffer was added to the region 2d in the well 2 and incubated (incubated) at room temperature for about 20 minutes. Thereafter, as shown in FIG. 6 (c), 100 μl of a washing buffer was added, and the first added washing solution was immediately discarded. After further addition of the washing solution (second time), the cells were incubated at room temperature for about 10 minutes. Next, RNase B labeled with fluorescence (FITC label) was distributed to concentrations of 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, and 5 μg / ml. After adding to a separate well 2, incubation was performed at room temperature. Then, after about 24 hours, measurement and image analysis were performed, and a Scatchard plot was prepared in the same manner as described above. The analysis image and Scatchard plot are shown in FIGS. 7 and 8, respectively. As a result of the measurement, the dissociation constant (Kd) of Con A and RNase B is calculated to be 2.6 × 10 −6, and it will be understood that it substantially matches the literature value (1.64 × 10 −6 ). .
Note that the analysis images in FIG. 7 are numbered sequentially from the top, and RNase B is 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, respectively. 5 μg / ml is shown. For the Scatchard plot of FIG. 8, the data for each well 2 is plotted, and the vertical axis [A · B] / [A] indicates the ratio value of the ligand / receptor binding molecule and the free ligand molecule ([[ R / L] / [R]) and the horizontal axis [A • B] indicates the concentration of ligand / receptor binding molecule ([R • L]), and the slope of the obtained straight line is dissociated. As described above, it is inversely proportional to the constant (this applies to FIGS. 9 and 10 described later).
Next, in the experiment shown in FIG. 9, the interaction between the Aurora kinase antibody (hereinafter referred to as “Aurora”) and the histone H3 antibody (hereinafter referred to as “Histone”) is detected.
First, as shown in FIG. 6A, 1 μl of Histone having a concentration of 10 μg / ml was dropped on the center region 2d of the well 2 and then air-dried and fixed. Next, as shown in FIG. 6B, 60 μl of 10 mg / ml BSA as a blocking solution was added to the region 2d in the well 2 and incubated at room temperature for about 20 minutes. Thereafter, as shown in FIG. 6 (c), 100 μl of the washing solution was added, and the added washing solution was immediately discarded, and after further addition of the washing solution (second time), the mixture was incubated at room temperature for about 10 minutes. Next, fluorescence-labeled (FITC label) Aurora was distributed to concentrations of 1, 2, 3, 4, 5, and 6 μg / ml, added to separate wells 2, and then incubated at room temperature. Then, after about 24 hours, measurement and image analysis were performed to prepare a Scatchard plot. The analysis image and Scatchard plot are shown in FIGS. 9 and 10, respectively. As a result of the measurement, the dissociation constant (Kd) between Aurora and Histone was calculated to be 1.5 × 10 −7, and there is no known literature showing this dissociation constant value, and this result was newly discovered. The In addition, the analysis image of FIG. 7 is numbered sequentially from the top, and shows aurora distributed to 1, 2, 3, 4, 5, 6 μg / ml, respectively, and the Scatchard plot of FIG. Is as described above.
As described above, the embodiment using the microplate 1 as the intermolecular interaction measuring apparatus of the present invention has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the bottom surface of at least one well (not a plane) Other devices configured such that molecules included in some regions and other regions are different, and verified by an example reaction with the above-described antibody. In view of the idea, it can be understood that the present invention can be used in general measurement of two or more molecules for which interaction is desired. In the present embodiment, only the interaction between two molecules has been exemplified, but other ligand molecules (unlabeled) are included in the solution stored in the well region other than the solidified region, thereby causing a competitive reaction. In order to increase the reaction sensitivity, a primary antibody that is not labeled is bound to an antigen (receptor), and a desired antibody (ligand) is labeled as a secondary antibody to bind the antigen to the primary antibody. The present invention may be applied to a method of reacting by binding to a body, and can be applied to a so-called fluorescence measurement method (a general method of measuring with fluorescence emitted by labeling one molecule to be interacted). Further, the fluorescent dye is not particularly limited to FITC, and other fluorescent dyes such as cy5 may be used. In this specification, the expression of the receptor and the ligand has been used, but this is used for convenience of explanation according to the binding action (equilibrium action) in the law of mass action (see the model equation). May be applied in reverse, and even when measuring whether or not there is an interaction between molecules with unknown interaction (for example, between different proteins, between nucleic acids, between proteins and nucleic acids, etc.) Those skilled in the art can easily understand that the present invention does not depart from the characteristics of the present invention (configuration in which different molecules are included and reacted) and the idea thereof. Let's go.

Claims (9)

相互作用の測定を所望する分子のうち一つの分子を蛍光色素により標識して少なくともこれを含む溶液を準備し、さらに他の分子を蛍光色素により標識しない状態でこれを含む溶液を準備する溶液準備工程と、
上方に開放されたウェルの底面の一領域に前記準備工程により準備された標識していない分子を含む溶液を固定化する固定化工程と、
前記準備工程により準備された標識された分子を含む溶液を前記ウェル内に貯留させ、前記固定化工程により固定化された溶液と反応させる反応工程と、
該反応工程により反応させた溶液に対して光を照射する照射工程と、
前記固定化工程で標識していない分子を含む溶液が固定化された前記ウェルの底面の一領域における蛍光濃度と、前記標識された分子を含む溶液が貯留された前記一領域以外の領域における蛍光濃度と、を比較測定する蛍光測定工程と、
を有することを特徴とする分子間相互作用測定方法。
Prepare a solution containing at least one of the molecules whose interaction is desired to be measured with a fluorescent dye and prepare a solution containing the same without labeling other molecules with the fluorescent dye. Process,
An immobilization step of immobilizing a solution containing unlabeled molecules prepared by the preparation step in a region of the bottom surface of the well opened upward;
A reaction step of storing a solution containing labeled molecules prepared in the preparation step in the well and reacting with the solution immobilized in the immobilization step;
An irradiation step of irradiating light to the solution reacted in the reaction step;
Fluorescence concentration in one region of the bottom surface of the well to which a solution containing a molecule not labeled in the immobilization step is immobilized, and fluorescence in a region other than the one region in which the solution containing the labeled molecule is stored A fluorescence measurement process for comparing and measuring the concentration,
A method for measuring an intermolecular interaction, comprising:
前記固定化工程は、前記ウェルの底面の一領域に所定の分子を固定化する工程と、前記標識されていない分子を含む溶液に該固定化された所定の分子と親和性を有する分子を含ませる工程と、前記ウェルの底面の一領域に前記標識されていない分子を含む溶液を滴下する工程とを有する、ことを特徴とする請求項1に記載の分子間相互作用測定方法。 The immobilization step includes a step of immobilizing a predetermined molecule on a region of the bottom surface of the well, and a molecule having an affinity for the predetermined molecule immobilized on the solution containing the unlabeled molecule. The method for measuring an intermolecular interaction according to claim 1, further comprising: dropping the solution containing the unlabeled molecule in a region of the bottom surface of the well. 前記固定化工程は、前記ウェルの底面の一領域に前記標識されていない分子を含む溶液を滴下する工程と、滴下された溶液を乾燥させる工程とを有する、ことを特徴とする請求項1に記載の分子間相互作用測定方法。 2. The immobilization step includes a step of dropping a solution containing the unlabeled molecule in a region of the bottom surface of the well, and a step of drying the dropped solution. The method for measuring intermolecular interaction as described. 前記溶液準備工程において準備される溶液は、予め定められた濃度条件で複数設定され、それぞれ設定された濃度条件の溶液ごとに対応する蛍光濃度を測定することによって測定を所望する分子間の相互作用のうち適正な濃度条件・解離定数を算出する、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の分子間相互作用測定方法。 A plurality of solutions prepared in the solution preparation step are set under a predetermined concentration condition, and the interaction between molecules desired to be measured is measured by measuring the corresponding fluorescence concentration for each solution under the set concentration condition. The method for measuring an intermolecular interaction according to claim 1, wherein an appropriate concentration condition / dissociation constant is calculated. 溶液を貯留可能な凹部を形成するウェルを有し、
該ウェル内の底面が、分子間相互作用の測定を所望する分子のうち一つの分子であって蛍光標識されていない分子を含む溶液を固定化するための一領域と、前記一つの分子との分子間相互作用の測定を所望する他の分子であって蛍光標識された分子を含む溶液を受容するための他の領域とで構成され、
前記一領域は、前記ウェルの底面上で前記蛍光標識されていない分子を含む溶液を固定化させた固層をなして形成され、前記他の領域は、前記ウェルの底面上から上方に中空である、ことを特徴とする分子間相互作用測定装置。
Having a well forming a recess capable of storing a solution;
The bottom surface in the well has a region for immobilizing a solution containing a molecule that is one of the molecules whose intermolecular interaction is desired to be measured and is not fluorescently labeled, and the one molecule. Composed of other molecules for which a measurement of intermolecular interactions is desired and for receiving solutions containing fluorescently labeled molecules,
The one region is formed on the bottom surface of the well as a solid layer on which the solution containing the molecule not fluorescently labeled is immobilized, and the other region is hollow upward from the bottom surface of the well. A device for measuring intermolecular interactions, characterized in that it is.
前記固層は、前記ウェルの底面上に直接固定化された分子を含む層と、該層に滴下された前記蛍光標識されていない分子を含む溶液の層とで形成される、ことを特徴とする請求項5に記載の分子間相互作用測定装置。 The solid layer is formed of a layer containing molecules directly immobilized on the bottom surface of the well, and a layer of a solution containing the non-fluorescently labeled molecules dropped onto the layer. The intermolecular interaction measuring apparatus according to claim 5. 前記固層は、前記蛍光されていない分子を包含する溶液を前記ウェルの底面上で乾燥させることにより形成される、ことを特徴とする請求項5に記載の分子間相互作用測定装置。 6. The intermolecular interaction measuring apparatus according to claim 5, wherein the solid layer is formed by drying a solution containing the non-fluorescent molecules on the bottom surface of the well. 前記ウェルを縦方向および横方向にそれぞれ複数個、整列配置される、ことを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の分子間相互作用測定装置。 The intermolecular interaction measuring apparatus according to any one of claims 5 to 7, wherein a plurality of the wells are arranged in the vertical direction and the horizontal direction, respectively. 前記一領域における前記固層は、該固層に包含される前記蛍光標識されていない分子との相互作用の測定を所望する分子であって蛍光標識された分子を含む溶液を前記他の領域に貯留させたときに、前記蛍光標識された分子の浸入は拒まないが、前記固層に包含される前記蛍光標識されていない分子の前記他の領域への侵入はなさないように構成されている、ことを特徴とする請求項5〜8に記載の分子間相互作用測定装置。 The solid layer in the one region has a solution containing a molecule labeled with a fluorescent molecule that is desired to measure an interaction with the non-fluorescent labeled molecule included in the solid layer in the other region. When stored, the fluorescently labeled molecules are not allowed to enter, but are configured so that the non-fluorescently labeled molecules contained in the solid layer do not enter the other region. The intermolecular interaction measuring apparatus according to claim 5, wherein
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