WO2009098123A1 - Molecule chip devices and uses thereof - Google Patents

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WO2009098123A1
WO2009098123A1 PCT/EP2009/050635 EP2009050635W WO2009098123A1 WO 2009098123 A1 WO2009098123 A1 WO 2009098123A1 EP 2009050635 W EP2009050635 W EP 2009050635W WO 2009098123 A1 WO2009098123 A1 WO 2009098123A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
target
molecule
molecules
protein
proteins
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/050635
Other languages
French (fr)
Inventor
Vehary Sakanyan
Marie Angelini
Original Assignee
Protneteomix
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54393Improving reaction conditions or stability, e.g. by coating or irradiation of surface, by reduction of non-specific binding, by promotion of specific binding

Definitions

  • the present invention relates to micro-molecule chip devices, in particular to small molecules, of low molecular weight, and their uses for the detection of interactions between molecules and targets such as proteins, cells or organisms.
  • the invention also includes the use of such devices for determining the presence of a target capable of binding specifically to the molecules present on the surface of said device.
  • the invention also relates to methods for screening and selecting molecules, present on the surface of said device, capable of binding specifically to a given target.
  • Molecule chips especially small molecules (low molecular weight molecules) can detect interactions between molecules and different types of targets (Uttamchandani et al, Mol Biosyst, 2006, v.2, 58-68, Nicholson et al. ACS Chem Biol 2007, v.2, 24-30).
  • This technology which is in full emergence, has the advantage of being able to simultaneously compare and characterize a large number of molecules while replacing many individual tests with one and to evaluate several parameters in parallel.
  • Such chips prove to be a powerful tool for the high-throughput screening of libraries or molecules banks, especially of chemical libraries allowing the identification of molecules capable of binding specifically to a protein, a cell, an organism or any other target. biological interest.
  • chips are therefore particularly useful for the identification of drug candidates, molecules that can be used for certain biotechnological, biomedical or agronomic applications or tools for research but also for the development of diagnostic methods.
  • these chips are a particularly useful tool in the development of new antibacterial agents.
  • microarray molecules especially small molecules (low molecular weight) for high throughput screening of various types of molecules (various molecules banks), with significant sensitivity while being inexpensive and adapted processes implemented on an industrial scale.
  • the inventors have now established molecule chip devices to solve all or part of the problems mentioned above.
  • the inventors have developed a chip device with molecules, in particular with low molecular weight molecules, which does not require functionalization neither the molecules nor the device used, which makes it possible to avoid the steps tedious chemical protection and ensures the target, including the target protein, accessibility to all chemical groups immobilized molecules on the device.
  • a device makes it possible in particular to bind the molecules, in particular the molecules of low molecular mass, in a non-covalent manner.
  • organic solvents such as DMSO and DMF
  • the inventors have now established a method for detecting the interaction between molecules, in particular molecules of low molecular mass, linked to said device and different types of targets, in particular proteins.
  • This method allows the high-throughput screening of molecules, in particular of a bank of molecules and in particular of chemical libraries composed of a plurality of different molecules of low molecular weight, with a good sensitivity of detection while being inexpensive, simple, fast and therefore particularly suitable for processes implemented at the industrial level.
  • the invention relates to a microarray device comprising a substrate of which at least a portion of at least one surface is coated with at least one layer, in particular a layer comprising: agarose and / or at least one of its derivatives; and at least one polyethylene glycol and / or at least one of its derivatives.
  • a layer comprising: agarose and / or at least one of its derivatives; and at least one polyethylene glycol and / or at least one of its derivatives.
  • molecule chips means any device on which molecules are deposited. Generally, the molecules are immobilized on the device by non-covalent or covalent bond, directly or via spacer (or "linker”).
  • the molecule chips may comprise a small or very large number of molecules and the size of the total surface area of the support occupied by the molecules may be variable.
  • non-covalent bonds is meant here the ionic bonds, the hydrogen bonds, the Van der Waals forces or the hydrophobic bonds.
  • molecules means the chemical and biological structures existing in nature or artificially created which can be distinguished from each other by their properties.
  • proteins peptides, polynucleotides such as DNAs (deoxyribonucleic acid) and RNAs (ribonucleic acid) and small molecules of natural or synthetic origin, organic whose molecular weight is between 50 and 150 000 Daltons, preferably between 50 and 1000 Daltons and most preferably between 100 and 600 Daltons.
  • a binding is considered specific, when this binding is detected in a medium comprising a non-specific inhibitor, for example a molecule weakly binding to a target protein.
  • a bond between a molecule and a target is considered to be specific, when this binding is carried out with a catalytic site of a target, in particular a target protein, and / or with a functional site of a target. target and / or with a structure that is likely to affect the functionality of a target.
  • target means an organism or a macromolecule or macro-molecular structure or a mixture of identical or different macromolecules capable of binding to a molecule immobilized on the device according to the invention.
  • the target is chosen from the group comprising proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, nucleic acids, aptamers, in particular proteins.
  • the term "agarose” means a linear polymer purified from agar, in particular from certain marine algae.
  • the agarose used in the devices according to the invention may be of varied nature and in particular have various degrees of purity. The characteristics of the agarose that can be used in the devices according to the invention will be easily determined by those skilled in the art.
  • the agarose that can be used in the devices according to the invention can form, after boiling, a transparent solution that is retained or adsorbed on a given substrate so as to form a transparent and relatively flat agar surface.
  • such an agarose can melt above the temperature of 88 ° C, can be converted into a gel below 39 ° C, can have an electroendosmosis capacity of between 0.1 and 0.2, can contain less than 0.1% of sulfate, may be devoid of DNase and RNase activity and may be characterized by a gelling power greater than 1500 g / cm 2 .
  • the agarose that can be used in the device according to the present invention may be the agarose available from Eurogentec under the reference EP-OO 10-05 (Molecular Biology Grade Agarose).
  • the agarose derivatives that can be used in the layer coating the substrate can be of varied nature.
  • agarose derivative adapted to bind non-covalently molecules, especially whose molecular mass is between 50 and 150 000 Daltons, preferably between 50 and 1000 Daltons and most preferably between 100 and and 600 Daltons.
  • agarose derivatives mention may be made of derivatives of agarose obtained by the addition of amino, carboxyl, thiol, imidazole or phenol radicals.
  • polyethylene glycol means any ethylene glycol polymer of formula HO- (CH 2 -CH 2 -O-) n -H. This polymer particularly stimulates the fusion of lipid structures, and is used to facilitate the transfer of nucleic acids, proteins and other molecules through the lipid membrane, ensuring a facilitated absorption of certain molecules with which it is in contact.
  • Said at least one polyethylene glycol and said at least one of its derivatives may have a molecular weight of between 300 and 10,000,000 Daltons, preferably between 6000 and 40,000 Daltons and most preferably between 15,000 and 20,000 Daltons.
  • the polyethylene glycol may be in the form of a branched or linear molecule, preferably linear.
  • the polyethylene glycol may be prepared by polymerizing the ethylene oxide selected from the group consisting of ethylene oxide derivatives.
  • the polyethylene glycol derivatives that can be used in the layer coating the substrate can be of varied nature. Thus, it can be any polyethylene glycol derivative adapted to non-covalently bind molecules, in particular having a molecular mass of between 300 and 10,000,000 Daltons, preferably between 6,000 and 40,000 Daltons, and most preferably between 15,000 and 20,000 Daltons.
  • the polyethylene glycol derivatives may be chosen from the group comprising polyethylene glycol copolymers, preferably the polyethylene glycol bisphenol A epichlorohydrin copolymer (available in particular from Sigma, under the reference P2263), the derivatives comprising methoxypolyethylene glycol, and the derivatives activated by different radicals such as carboxyls, NHS-esters.
  • the layer coating the substrate may be varied in nature, suitable for non-covalently bonding molecules, especially molecules whose molecular mass is between 50 and 150,000 Daltons, preferably between 50 and 1000 Daltons and most preferably between 100 and 100 Daltons. and 600 Daltons.
  • the layer is a mixture, in particular a homogeneous mixture, of agarose and / or of at least one of its derivatives, in particular agarose; and at least one polyethylene glycol and / or at least one of its derivatives, in particular at least one polyethylene glycol.
  • mixture means the combination of at least two substances.
  • homogeneous mixture in the sense of the present invention, a mixture comprising a single phase.
  • a mixture of agarose and polyethylene glycol after being heated to temperatures between 65 ° C and 70 ° C, can be deposited on the substrate to form a layer coating said substrate.
  • Said layer coating the substrate (which is formed after drying of the deposited mixture) may have a thickness of between 1 micron and 200 microns, preferably between 1 micron and 50 microns, and most preferably between 1 micron and 20 microns.
  • the concentration of agarose and / or its derivatives in said layer, in particular in said mixture can be between 0.002 g / ml and 0.04 g / ml, preferably between 0.005 g / mL and 0.02 g / mL and most preferably 0.01 g / mL.
  • the concentration of polyethylene glycol and / or its derivatives in said layer, in particular in said mixture, may be between 0.0005 g / ml and 0.02 g / ml, preferably between 0.001 g / ml and 0.015 g / ml. and most preferably between 0.002 g / mL and
  • substrate within the meaning of the present invention, a material on the surface of which is deposited a layer of material and which serves as a support thereof by holding or adsorbent.
  • the substrate of the device according to the invention may be of varied nature. Thus it may be any substrate adapted to be coated with an agarose layer and / or its derivatives and at least one polyethylene glycol and / or its derivatives.
  • the substrate may comprise a flat and / or curved surface, and be solid or semi-solid.
  • the substrate can have a shape and variable dimensions. Circular, rectangular, square substrates, etc. can be mentioned in particular.
  • the surface of the substrate may be between 10 mm 2 and 400 000 mm 2 , preferably between 100 mm 2 and 400 000 mm 2 and most preferably between 10 000 mm 2 and 20 000 mm 2 .
  • Said substrate may be made based on at least one material chosen from the group comprising glasses, silicon, silicone, polymers such as plastics, polyacrylamide, polypyrrole, polyoses and metals such as gold , platinum and a mixture of these.
  • the substrate may be a glass slide.
  • the present invention also relates to a process for preparing a device according to the invention comprising the following steps: i) coating at least a portion of at least one surface of a substrate with a layer comprising: agarose and / or at least one of its derivatives; and at least one polyethylene glycol and / or at least one of its derivatives; and optionally ii) hydration by at least one hydration step of said layer obtained in step i).
  • said layer can be hydrated.
  • the layer may undergo at least one hydration step.
  • This hydration step ii) can be performed by any suitable means known to those skilled in the art.
  • said device may be immersed in water such as distilled and / or deionized water (in particular MilliQ®) for a period of a few minutes to a few hours, preferably 30 minutes at room temperature.
  • Said device can then be dried, in particular at 37 ° C, for a period of a few minutes to a few hours, preferably for 45 minutes.
  • a device according to the invention comprising a hydrated layer has the advantage of reducing the intensity of the background noise and optimizing the detection sensitivity of the binding between molecules immobilized on said layer by non-covalent bonding and targets.
  • the subject of the present invention is also the use of a device according to the invention for the immobilization, by non-covalent bonding, of at least one molecule, in particular of a plurality of different molecules and especially of a bank of molecules.
  • molecule library is intended to mean a library of molecules chemically synthesized or isolated and of natural origin, which contains at least two different molecules.
  • the banks of molecules include chemical libraries obtained chemically, manually or automatically and composed of purified or not, more than two molecules.
  • the molecules that can be used to be immobilized on the device according to the invention may be the molecules that can be used for producing the molecule chips according to the invention.
  • the subject of the invention is also a molecule chip comprising at least one molecule, preferably a plurality of different molecules, non-covalently linked to said layer of the device according to the invention, in particular at defined positions.
  • the molecule chips according to the invention has the advantage of immobilizing molecules on the device via said layer, by non-covalent bond. This allows in particular to avoid the tedious steps of chemical protection and allows accessibility to a given target, all chemical groups of immobilized molecules.
  • the molecule chips according to the invention allow immobilization by non-covalent bonding of molecules whose molecular mass is between 50 and 150,000 Daltons, preferably between 50 and 1000 Daltons and most preferably between
  • the molecules that can be used in the molecule chips according to the invention can be of varied nature. They may be identical or different molecules, in particular a plurality of different molecules. In particular, the molecules may be derived from libraries of molecules or chemical libraries. Examples of such libraries are the ZINC (Irwin and Shoichet, Chem Chem Model 2005, v.45, 177-182) and other public and commercial libraries.
  • the molecules that can be used for the molecule chips according to the invention can be chosen especially from the group comprising proteins such as antibodies, peptides, polynucleotides such as DNA (deoxyribonucleic acid) and RNAs.
  • ribonucleic acid the DNA and RNA mixtures and preferably the molecules of natural or synthetic origin, organic whose molecular mass is between 50 and 150 000 Daltons, preferably between 50 and 1000 Daltons and most preferably between 100 and 600 Daltons.
  • the molecules may or may not be purified.
  • the molecules may be brought into contact with the devices according to the invention in order to be immobilized in the form of an extract, such as a crude extract of a plant.
  • the molecules may be of natural or synthetic origin, in particular of synthetic origin.
  • the term "molecule of synthetic origin” is intended to mean a molecule synthesized chemically by manual or automated means.
  • the molecules that can be used in the molecule chips according to the invention can be both identified molecules whose interaction with a given target is known, as well as test molecules whose binding capacity is to be evaluated on a given target.
  • the chips according to the invention may comprise a low or very high number of molecules, between 2 and infinity, and the size of the total surface of the device occupied by the molecules may be variable from 100 to 400,000 mm 2 .
  • a plurality of molecules means a number of molecules greater than 2, in particular greater than 10 and most particularly greater than 50.
  • the number of molecules present in a spot can vary from 2 to 100,000,000,000.
  • the spots can have various forms, including circular or square.
  • the number of circular shaped spots of diameter between 50 and 1000 microns can range from 2 to 100,000 on a device according to the invention.
  • the invention also relates to a method for preparing a chip according to the invention comprising the following steps: i) the preparation of a chip device with molecules according to the invention, preferably hydrated; and ii) contacting at least one molecule, preferably a plurality of different molecules with said device, according to the invention obtained in step i), in particular at defined positions, in a medium and in appropriate conditions to obtain the non-covalent binding of the molecules to said device, in order to obtain a network of molecules; and optionally iii) the elimination by at least one washing step under the appropriate conditions of molecules not linked to said device.
  • Step ii) of the process for preparing a chip according to the invention can be done according to techniques well known to those skilled in the art.
  • techniques for depositing samples comprising molecules on the surface of said layer of the device mention may be made of manual techniques (for example with
  • step ii) of the process for preparing a chip according to the invention is carried out by contact means such as the Arrayer Replicator® from V & P Scientifc or the GMS 417
  • Affymetrix Arrayer® which make it possible to have the imprints of the molecules deposited on the device according to the invention.
  • the samples comprising the molecules of interest can be deposited in the form of drops with a volume of between 10 pico liters (pL) and 15 nano liters (nL).
  • the agar structure of the layer of the device according to the invention allows a diffusion of the immobilized molecules as the conservation of the chips according to the invention, which makes it possible to increase the efficiency of the non-covalent immobilization of said molecules.
  • the intensity of the signals detected (detection of the target-molecule binding, in particular by fluorescence) after several days of conservation of the molecule chips according to the invention is thus higher compared to the intensity of the signals detected after a day of preservation of said molecule chips.
  • the molecule chip device according to the invention is tolerant (compatible) with the action of various organic solvents (such as DMSO and DMF) used to improve the solubility of certain molecules, especially of low weight molecules. molecular, chemically synthesized.
  • This property of the device according to the invention is an advantage for the preparation of molecule chips having a low solubility.
  • the device according to the invention is compatible with various reaction solutions, such as solutions prepared based on the PBS buffer ("Phosphate Buffer Saline" or Tris phosphate buffer).
  • the solutions (media) used in the present invention are prepared at pH 7.4, to be placed at a physiological pH and thus under the appropriate physiological conditions, in particular for the study of interactions between at least one protein target and at least one molecule of low molecular weight, especially having a molecular mass of between 50 and 150,000 daltons, preferably between 50 and
  • Step iii) can be performed by techniques well known to those skilled in the art (Lam and Renil, Curr Opin Chem Biol 2002, v.6, 353-358).
  • step iii) can be carried out by incubating at least once, in particular three times, the chips for a period of a few seconds to a few minutes, preferably 5 minutes, in PBS (Phosphate Buffer Saline). 0.1% Tween-20 at 4 ° C., with stirring.
  • PBS Phosphate Buffer Saline
  • the method for preparing a chip according to the invention may further comprise a step iv) of "blocking" intended to reduce the non-specific interactions that take place between the target and the device according to the invention or between the target and the solvents (media) used.
  • This step can be performed by techniques well known to humans
  • This step may preferably be performed after step ii).
  • This step can for example be carried out by incubating the chips with polyvinyl alcohol (PVA), in particular at 2%, for a period of a few minutes to a few hours, in particular 1 hour, preferably at 4 ° C. and with stirring.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • the invention also relates to a kit or necessary for the detection of interactions between at least one molecule and at least one target selected from the group comprising proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, acids nucleic acids, aptamers, in particular proteins, said kit comprising: at least one device according to the invention; and
  • At least one target chosen from the group comprising proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, nucleic acids, aptamers, in particular proteins; and at least one means for detecting the interaction between said at least one molecule and said at least one target.
  • the molecules that can be used for the kits according to the invention may be the molecules that can be used for the chips according to the invention.
  • the subject of the invention is also a kit or kit for the detection of interactions between at least one molecule and at least one target chosen from the group comprising proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, acids nucleic acids, aptamers, in particular proteins, said kit comprising: a chip according to the invention; and at least one target chosen from the group comprising proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, nucleic acids, aptamers, in particular proteins; and
  • Said means for detecting the interaction between said at least one molecule and said at least one target may be any means allowing the detection of at least one molecule to which at least one target is specifically bound.
  • said detection means may be based on the labeling of the target, of the molecule or of a secondary agent (such as an antibody) which recognizes the target or target bound to a molecule.
  • the target may be labeled, directly or indirectly, by a radioactive element or by a fluorophore (fluorescent dye).
  • fluorophore fluorescent dye
  • detection means include fluorescence (including the technique "FRET" Fluorescence Resonance Energy Transfer), chemiluminescence and radioactivity.
  • said target is a protein and said detection means is a fluorescent dye, preferably in the near infrared, said fluorescent dye being bound to the protein.
  • said target is a protein and said detection means is a fluorescent dye, preferably in the near infrared, bound to an antibody directed against the protein.
  • the fluorescent dyes that can be used in the present invention and the techniques for binding a fluorescent dye to a protein, in particular an antibody, are well known to those skilled in the art.
  • the fluorescent dye can be directly bound to the protein or antibody or via a spacer ("linker").
  • linker Those skilled in the art will know how to use well known, appropriate marking techniques.
  • fluorescent dyes used in the present invention mention may be made of cyanines, fluorophores emitting in the near infra-red (IRDyes), nanocrystals.
  • fluorescent near-infrared colorants examples include Alexa Fluor (Invitrogen), PIRDye800 CW (LI COR Biosciences), DyLight (Pierce).
  • the fluorescent dyes in the near infrared which can be used in the present invention have a wavelength of between 700 and 2500 nm, preferably between 700 and 1100 nm and most preferably between 720 and 820 nm.
  • the near-infrared detection system has the advantage of optimizing the detection sensitivity of the binding between the molecules and the targets.
  • the subject of the invention is also the use of a device or a chip or a kit according to the invention, for the detection of interactions, between at least one molecule and at least one target chosen from the group.
  • a device or a chip or a kit according to the invention for the detection of interactions, between at least one molecule and at least one target chosen from the group.
  • the molecules may be identified molecules whose interaction capacity is known to a given target or molecules whose ability to interact with a given target is to be tested.
  • Such chips or kits may be useful in particular to determine the presence of a target and possibly its concentration in a sample but also to characterize a target (for example determine the conformation of a protein). Indeed, some targets, including proteins, have the property of binding specifically with small molecules, depending on their conformation. The small molecules immobilized on the device of the chip can bind to the targets, in particular the proteins whose presence, the concentration and the characterization is then possible to determine. Such chips may also be useful for the separation of target proteins in different conformations (such as an active or inactive conformation) present in a sample.
  • Molecule chips, kits or devices according to the invention may also be useful for the screening of molecules whose binding capacity to a given target is to be tested. It can in particular be the screening of a given bank of molecules, in particular a chemical library. In particular, such chips can be used to identify molecules capable of modulating (activating or inhibiting) the enzymatic activity of target proteins and / or binding to the catalytic site of target proteins. Such chips are particularly useful for the screening and selection of antibacterial agents or therapeutic agents for preventing and / or treating pathologies, including cancers, cardiovascular and neuromuscular diseases.
  • Such chips according to the invention are thus particularly useful for the identification of drugs (such as antibiotics directed against bacterial proteins), molecules that can be used for certain biotechnological, biomedical, agronomic applications or as tools for research.
  • drugs such as antibiotics directed against bacterial proteins
  • the devices, the chips and the kits according to the invention find applications in particular for:
  • screening for molecules capable of interacting with said at least one target in particular the screening of molecules capable of modulating the enzymatic activity of a protein and / or of binding to a catalytic site of a protein; or
  • Said molecules targeted by these applications may be the molecules that can be used for the molecule chips according to the invention.
  • the molecules can have a molecular weight of between 50 and 150,000 Daltons, preferably between 50 and 1,000 Daltons and most preferably between 100 and 600 Daltons.
  • the subject of the invention is also a method for detecting interactions between at least one molecule, preferably a plurality of different molecules and at least one target chosen from the group comprising proteins, polypeptides, cell extracts, cells, the organisms, nucleic acids, aptamers, in particular proteins, comprising the following steps: (i) bringing at least one molecule, preferably a plurality of different molecules, into contact with said device according to the invention, in particular at defined positions, in a medium and under conditions suitable for obtaining non-covalent binding of said molecule to said device, in order to obtain a network of molecules; (ii) bringing said network obtained in step (i) into contact with at least one target chosen from the group comprising proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, nucleic acids, aptamers , in particular the proteins, in a medium and under conditions suitable for allowing the formation of a specific bond between said at least one molecule and said at least one target;
  • Step i) of the method for detecting interactions according to the invention may be carried out according to step ii) of the process for preparing a chip according to the invention, namely, according to techniques well known to humans of the profession, either manually (for example with the
  • Affymetrix Arrayer® Affymetrix Arrayer®
  • the molecules that can be used in the process for detecting interactions according to the invention may be the molecules that can be used for producing the molecule chips according to the invention.
  • the molecular weight of said at least one molecule is between 50 and 150,000 Daltons, preferably between 50 and 1,000 Daltons and most preferably between 100 and 600 Daltons.
  • the invention also relates to a method for detecting interactions between at least one molecule, preferably a plurality of different molecules and at least one target selected from the group comprising the proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, nucleic acids, aptamers, in particular proteins, comprising the following steps: (ii) contacting with a chip according to the invention of at least a target selected from the group consisting of proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, nucleic acids, aptamers, in particular proteins, in a medium and under appropriate conditions to allow the formation of a specific binding between the molecules and said target; (iii) detecting on said chip the molecule or molecules to which said at least one target specifically binds.
  • the medium and the conditions suitable for allowing the formation of a specific bond between said at least one molecule and said at least one target can be easily determined by those skilled in the art. Those skilled in the art will know how to use the standard conditions and protocols well known for this type of specific interaction that we wish to implement (Lam and Renil, Curr Opin Chem Biol 2002, v.6, 353-358). .
  • said appropriate medium of step ii) methods for detecting interactions according to the invention can be adapted as a function of the isoelectric point of the target, in particular of the target protein and of the charge of immobilized molecules on the device according to the invention.
  • the composition of said medium of step ii) can affect the interaction of a target, in particular a target protein with immobilized molecules according to their charge and the charge of the target, including the target protein.
  • a target in particular a target protein
  • said medium of step ii) may be based on salt derivatives such as PBS (phosphate buffered saline).
  • PBS phosphate buffered saline
  • said medium of step ii) may be based on Tris (trishydroxymethylaminomethane or 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol buffer allowing pH to be understood in a range between 6.5 and 9.7).
  • Tris has labile protons, with a pKa of 8.30 (at 20 0 C, the pKa then decreases by 0.03 units by raising a temperature of 1 degree Celsius).
  • Step iii) methods for detecting interactions according to the invention can be carried out using any means for detecting the interaction between said at least one molecule and said at least one target that can be used in the kits according to the invention. 'invention.
  • the detection can be done using fluorescence, preferably in the near infrared.
  • said target is a protein labeled with a fluorescent dye, preferably in the near infrared, and step (iii) is performed using a fluorescence imaging device, preferably infrared.
  • said target is a protein and the methods further comprise the following step: contacting the protein with a labeled antibody with a dye fluorescent, preferably in the near infrared, said antibody being directed against the protein; and step iii) is performed using a fluorescence imaging device, preferably infrared.
  • Said step iii) can also be implemented by a computer-assisted method, for example by GenePix Pro 4.0 software (Axon Instruments).
  • fluorescence imaging devices examples include the Odyssey Imaging System scanner (LI-COR Biosciences).
  • the step of bringing the protein into contact with a labeled antibody can be carried out simultaneously with step ii) methods for detecting interactions according to the invention.
  • the near-infrared detection system has the advantage of optimizing the detection sensitivity of the binding between the molecules and the targets.
  • the said fluorescent dyes may advantageously be fluorescent dyes in the near infrared having a wavelength of between 700 and 2.
  • 500 nm preferably between 700 and 1100 nm and most preferably between 720 and 820 nm.
  • the concentration of said protein in said medium of step (ii) is between 0.01 and 100 ⁇ M, preferably between 0.1 and 10 ⁇ M, and most preferably between 0.5 and 2 ⁇ M.
  • a protein concentration of between 0.5 and 2 ⁇ M has the advantage of optimizing the detection sensitivity of the binding between the molecules and the targets.
  • the methods for detecting interactions according to the invention have the advantage over other methods (such as chemiluminescence and radioactivity) of allowing high-throughput analysis of the interactions between molecules and different given targets, including different given proteins and / or different conditions (such as the concentration of the target), which optimizes the probability of detection of specific interactions.
  • they furthermore comprise, prior to step (i), the following step: hydration, by at least one hydration step, said layer of said device.
  • the hydration of said layer of said device can be carried out according to the hydration implemented in the process for preparing a device according to the invention.
  • the hydration of said layer has the advantage of reducing the intensity of the background noise and of optimizing the detection sensitivity properties of the bond between molecules immobilized on said layer by non-covalent bonding and targets, in particular proteins.
  • step (i) is carried out at least 1 day, preferably at least 5 days and most preferably at least 8 days before implementation. of step (ii).
  • a duration of at least 8 days makes it possible to optimize the detection sensitivity properties of the binding between molecules immobilized on said layer by non-covalent binding and targets, in particular proteins.
  • the prolonged storage (at least 1 day, preferably at least 5 days, and most preferably at least 8 days) of the molecule chips according to the invention improves the detection of the binding between the molecules immobilized on said layer by non-contact binding.
  • said medium of step (ii) comprises at least one salt selected from the group comprising sodium chloride, magnesium chloride and chloride potassium, preferably sodium chloride, at a concentration between 10 mM and 300 mM, preferably between 30 mM and 200 mM, and most preferably between 100 mM and 160 mM.
  • the presence of at least one salt, in particular NaCl at a concentration of between 100 mM and 160 mM in said medium of step (ii), has the advantage of optimizing the interaction efficiency between the molecules immobilized on said layer by non-covalent binding and targets, in particular proteins.
  • step (ii) further comprise, between step (ii) and step (iii), the following step: elimination by at least one washing step, under appropriate conditions, of targets not specifically bound to said at least one molecule.
  • This elimination step can be performed by techniques well known to those skilled in the art.
  • the elimination step can be carried out by incubating at least once, in particular three times, the chips for a period of a few seconds to a few minutes, preferably 5 minutes, in PBS (Phosphate Buffer Saline) / 0.1% Tween-20 at 4 ° C., with stirring, then for a period of a few minutes to a few hours, preferably 1 hour, in 20% isopropanol / 500 mM NaCl. 0.5% Tween-20 at 4 ° C., with stirring.
  • PBS Phosphate Buffer Saline
  • This elimination step has the advantage of optimizing the interaction efficiency between the molecules immobilized on said layer by non-covalent binding and targets, in particular proteins.
  • step (i) of the method for detecting interactions according to the invention or a chip according to the invention with at least one molecule capable of binding specifically to said target.
  • This step may be useful for identifying high-speed molecules immobilized on said device that compete with known molecules capable of binding specifically to said target.
  • this step may allow the detection of molecules (immobilized on the device according to the invention) which bind to the same site or to another site (particularly catalytic) on the target, the site to which specifically binds the molecule used in this step (which is known to be able to bind specifically to said target).
  • this step may also allow the detection of molecules that bind specifically to a given target and to know their binding site on the target or to identify new sites (especially catalytic) on a target, in particular a protein.
  • the invention also relates to the use of an interaction detection method according to the invention for the screening and selection of molecules capable of binding specifically to a target, in particular to a protein.
  • the method for detecting interactions according to the invention may be useful for the screening and the selection of antibacterial agents and / or therapeutic agents intended to prevent and / or treat pathologies, in particular cancers, cardiovascular and neurological diseases.
  • the subject of the invention is also the use of an interaction detection method according to the invention for determining the presence and / or concentration and / or the characterization of at least one target, in particular at least one protein present in a sample, said target being capable of binding specifically to said molecules non-covalently bound to said device.
  • the characterization of a target such as a protein may, for example, be the determination of its particular protein conformation (active, inactive, etc.).
  • FIG. 1 represents the fluorescence detection on the various molecule chips of molecules to which the IRDye CW (A) labeled R6 PBP 2x target protein specifically binds and the comparison of the intensity of the fluorescence signals on the Molecule chip devices tested (B).
  • FIG. 2 represents, in the form of a fluorescent image of chips, the effect of the concentration of the IRDye CW-labeled R6 PBP2x (A) and R39 (B) target proteins on the interaction with the immobilized molecules on the Molecule chip devices according to the invention.
  • FIG. 3 represents the effect of the storage life of the molecule chips according to the invention on the detection sensitivity of the interactions between the R6 PBP 2x protein and the immobilized antibiotics.
  • FIG. 4 illustrates, in the form of a fluorescent image of chips, the competition between the immobilized antibiotics and the ampicillin included in the reaction medium for the interaction with a protein labeled with IRDye 800 CW, R6PBP2x (A) or R39 (B).
  • FIG. 5 shows, in the form of a fluorescent image of chips, the screening of libraries (DF, BA, SRI, AT) for the detection of interactions with R6 PBP2x (A), 5204 PBP2x S337A (B) proteins and R39 (C) labeled with IRDye CW. Each chip was also challenged with ampicillin at a concentration of 6 ⁇ M or 7.5 ⁇ M.
  • FIG. 4 illustrates, in the form of a fluorescent image of chips, the competition between the immobilized antibiotics and the ampicillin included in the reaction medium for the interaction with a protein labeled with IRDye 800 CW, R6PBP2x (A) or R39 (B).
  • FIG. 5 shows, in the form of
  • FIG. 6 illustrates, in the form of histograms, the intensities of the signals coming from the spots of "small" molecules of low molecular weight belonging to the DF (A), BA (B), SRI (C) and AT (D) chemilibraries which have an F800 / B800 ratio greater than 2 with at least one of the proteins tested.
  • the experiments were performed in the presence or absence of ampicillin.
  • the devices were immersed for 30 minutes in MilliQ® water at room temperature without stirring and then dried at 37 ° C for 45 minutes.
  • the molecules used to be immobilized non-covalently on the support according to the invention are 14 antibiotics known to interact with the proteins of the "Penicillin Binding Proteins” (PBP) family: 8 antibiotics belonging to the group of penicillins, 5 to group of cephalosporins and one to the carbapenem group.
  • PBP Penicillin Binding Proteins
  • 6APA 6-APA
  • AminoPenicillinic acid Amp, ampicillin; Penicillin; Tem, temocillin; Mth, methicillin; Oxa, oxacillin; 7-ACA, 7-Aminocephalosporanic acid; Carb, carbenicillin; Tic, ticarcillin; Cpht, cephalothin; Cphx, cephalexin; Cftx, cefotaxime; Imp, imipenem; Cfx, cefoxitin. Kanamycin (Kan) was used as the negative control.
  • the antibiotics were deposited from 3 mM solution (dilution in PBS) into 4 replicates (spots or defined positions). Negative controls such as PBS IX, DMSO 55% (dimethyl sulfoxide) or BSA (bovine serum albumin) were also contacted with the devices according to the invention.
  • the anti-PBP2x polyclonal antibody was deposited from 3 mM solution (dilution in PBS) into 4 replicates (spots or defined positions).
  • Negative controls such as PBS IX, DMSO 55% (dimethyl sulfoxide) or BSA (bovine serum albumin) were also contacted with the devices according to the invention.
  • BSA bovine serum albumin
  • the molecule chips obtained according to Example 1.2 were then incubated for 18 h at 4 ° C. with stirring with 12.5 ⁇ g / ml of R6 PBP2x protein (the recombinant protein derived from the strain Streptococcus pneumoniae R6) previously labeled with IRDye800 CW (LI-COR Biosciences) and purified on a SigmaSpin Post-reaction (Sigma) column.
  • the chips were then washed 3 times 5 minutes in PBS / 0.1% Tween-20 at 4 ° C. with stirring, then 1 hour with 20% isopropanol / 500 mM NaCl / 0.5% Tween-20 at 20% strength. 4 ° C with stirring.
  • the intensity of the fluorescent signals detected on the chips is a comparative index of the affinity of the given target protein (present in the reaction medium used to obtain the specific binding between the molecules and the target) with respect to different chemical molecules immobilized on the molecule chip device according to the invention, in a single test.
  • Molecule chips were obtained according to the methods described in Examples 1.1 to 1.4, above. Thus substrates (glass slides) were coated with a mixture of 1% agarose and 0.2% PEG copolymer (Polyethylene glycol Bisphenol A Epichlorohydrin Copolymer 15000-20000, denoted "Cop PEG”) with or without a step hydration of said mixture. These molecule chips were compared with devices whose substrate (glass slide) is covered with 1% agarose or a mixture of 1% agarose and 2% PVA and Na 2 B 4 O 7 O, 2%.
  • PEG copolymer Polyethylene glycol Bisphenol A Epichlorohydrin Copolymer 15000-20000
  • FIG. 1B This quantitative comparison in the form of histograms shows that the highest intensity of the signal (except for cephalexin and imipenem) is obtained on the device comprising a mixture of 1% agarose and Cop PEG 0. , 2% that has been hydrated.
  • the devices according to the invention have been compared, (by evaluation of the background noise) with other microarray devices such as hydrogels prepared on the basis of an agar, polyacrylamide, agarose or such as biofilms composed of sodium alginate whether or not containing cross-linked and esterified copper, or such as polymers (nitrocellulose from the company Whatman).
  • other microarray devices such as hydrogels prepared on the basis of an agar, polyacrylamide, agarose or such as biofilms composed of sodium alginate whether or not containing cross-linked and esterified copper, or such as polymers (nitrocellulose from the company Whatman).
  • the devices according to the invention are tolerant (compatible) with the action of an organic solvent solution, especially DMSO and DMF at least 50%. This is an advantage for the screening of molecules synthesized chemically in these solvents, without affecting the interaction with the target, especially the target protein.
  • Example 14 antibiotics of Example 1 as well as the anti-GST antibody, the anti-PBP2x antibody and PBS were immobilized, according to the technique described in Example 1, on microarray devices according to the invention.
  • invention comprising different concentrations of Cop PEG: 0.2%; 0.5%; 0.8%; 1 and 2%.
  • the chips thus obtained were incubated with 180 ⁇ l of the R6 PBP2x protein at 20 ⁇ g / ml for 18 h at 4 ° C. after having been blocked for 1 hour with 2% PVA. After washing for 1 hour with 20% isopropanol / 500 mM NaCl / 0.5% Tween-20, the chips were analyzed by fluorescence in the near infra-red according to the technique described in Example 1. Signal intensity from the spots, evaluated as the average of the F800 / B800 ratios of the 4 spots, was calculated for each molecule. The results are shown in Table 2, above.
  • the best ratio and thus the best interaction between the antibiotics and the target protein is obtained on the device comprising between 0.5 and 1% Cop PEG mixed with 1% agarose.
  • the Agarose polymerization is carried out very rapidly making the homogeneous coverage of the surface of the glass slides very delicate.
  • the optimal concentration of protein-target was determined on the chips composed of 14 antibiotics described in Example 1 (glass slide coated with a mixture of hydrated 1% agarose and Cop PEG 0.2%), as well as PBS, BSA, anti-PBP2x antibodies, anti-PBP5 antibodies.
  • Various concentrations of labeled proteins were added to the reaction medium (medium suitable for allowing the formation of a specific bond between the molecules and the target protein) ranging from 0.3 ⁇ M to 1 ⁇ M for the R6 PBP2x protein and from 0 , 25 ⁇ M at 2 ⁇ M for the R39 protein.
  • the contacting of the target proteins with the molecule chips described in Example 1 was carried out at 4 ° C. for 18 h under 70% constant humidity and very gentle stirring. The other experimental conditions described in Example 1 remain identical.
  • the assay was also performed with 0.6 ⁇ M of the mutated protein 5204 PBP2x S337A (the recombinant protein mutant Streptococcus pneumoniae 5024 in which serine (position 337) in the active site in is replaced by alanine) which is unable to interact with beta-lactam antibiotics. Indeed, no interaction is detected between the mutated protein and the immobilized antibiotics, which proves that the signals detected with the wild-type protein are specific.
  • the method for detecting interactions between at least one molecule and at least one target, in particular a target protein, according to the invention has the advantage over other approaches of allowing high-throughput analysis. interactions between immobilized molecules and different targets, including different proteins (under different conditions, for example, different concentrations) in parallel assays and thus increase the probability of the detection of specific binding between a molecule and a target.
  • Fleas consisting of 8 beta-lactam antibiotics (6-APA, ampicillin, carbenicillin, ticarcillin, temocillin, cephalothin, cefoxitin, cephalexin and cefotaxime), immobilized PBS, DMSO anti-PBP5 and anti-PBP2x antibodies were prepared from a solution of 3 mM for each molecule, and incubated with 0.6 ⁇ M of R6 PBP2x diluted in a solution of PBS containing 12 mM or 154 mM sodium chloride, the two solutions were completed with 0 , 1% Tween-20.
  • the device used is a glass slide coated with a hydrated mixture comprising 1% agarose and 0.2% Cop PEG, prepared according to Example 1. The preliminary stages of blocking, washing, and the reaction conditions are those described in Example 1.
  • the analysis of the results shows that the presence of a higher concentration of salts in the reaction medium (suitable medium to allow the formation of a specific binding between the antibiotics and the target protein) can increase the intensity of the fluorescent signals. . Indeed, when 154 mM NaCl are added to the reaction medium, the F800 / B800 ratio is increased from 42 to 184%. This increase can only be attributed to the decrease in background noise since it is itself slightly higher in the presence of 154 mM NaCl.
  • the presence of high concentration salts in the reaction medium can increase the efficiency of the interaction between the target protein and the molecules. immobilized and in this way improve the performance of the interaction detection method according to the invention.
  • microarray (antibiotic) chips according to the invention obtained according to Example 1
  • the prolonged storage of the molecule chips according to the invention further improves the performance of the interaction detection between a molecule and a target.
  • the R6 PBP2x protein from Streptococcus pneumoniae has an isoelectric point of 5.17.
  • the other experimental conditions, in particular interaction detection, are those described in Example 1.
  • composition of the reaction medium (appropriate medium to allow the specific binding between the antibiotics and the target protein) can affect the interaction of the target protein with the immobilized molecules according to their charge.
  • the interaction of two molecules that bind to the same site on a target protein can be evaluated by following their competition in the reaction medium (appropriate medium to allow the formation of specific binding between the molecules and the target protein).
  • the competition experiments on the chips according to the invention according to Example 1, glass slide coated with a hydrated mixture of 1% agarose and 0.2% PEG Cop), between immobilized antibiotics and directed against the active site of two R6 PBP2x and R39 proteins and ampicillin which binds to the same active site of these proteins were made.
  • ampicillin was added to the reaction medium with the protein given in the molar ratio of 10: 1 and then this mixture (R6 PbP2x or R39) was incubated on chips composed of 14 antibiotics and various positive and negative controls .
  • the other experimental conditions are those described in Example 1.
  • This approach may be useful for identifying high-throughput molecules (immobilized on said device) that compete with known molecules capable of binding specifically to said target.
  • this approach may be useful for high throughput identification of novel molecules that compete with beta-lactam antibiotics interacting with the catalytic site of PBPs.
  • the molecules belonging to the different chemical libraries were dissolved in water, or in DMF if they were insoluble in water.
  • the DMF concentrations tested for the solubilization of the molecules vary between 20 and 100%, without affecting either the quality of the device, in particular of said layer or the interactions with the protein targets.
  • the possibility of using the dissolved molecules in a solution of DMF (amide derived from formic acid and dimethylamine) or 100% DMSO and deposited on the device according to the invention is an advantage in view of screening molecules chemically synthesized in these solvents, without affecting the interaction with the protein target.
  • the device according to the invention is tolerant to the (compatible) action of various solvents, in particular organic solvents and is thus particularly useful for the preparation of chips with molecules, in particular of low molecular weight and which have a low solubility.
  • the experimental conditions are those described in Example 1.
  • a hundred small molecules from four different libraries were immobilized in 4 replicates on a chip device with molecules according to the invention, namely a glass slide covered with a hydrated mixture of 1% agarose and 0.2% CopPEG.
  • Various positive and negative controls (the anti-PBP2x polyclonal antibody, the 14 antibiotics previously described) were also included in these chips which were stored for 8 days at 4 ° C prior to the experiment.
  • the fleas were then incubated with one of the labeled proteins under the various conditions described above. Similar results were obtained in these experiments except that the intensity of the signals was variable according to the condition used.
  • the images obtained after the interaction reaction show that each of the four libraries contains molecules that react with the protein targets (Fig. 5 A, B and C).
  • the quantitative analysis of the results shows that among these molecules there are some that have a strong affinity towards at least one of the tested proteins.
  • a filter of 2 was applied to the values of the ratios obtained to discriminate the molecules able to bind specifically with the proteins (molecules whose value of the ratio F800 / B800 is greater than 2) of those which do not bind specifically with the proteins (molecules whose F800 / B800 ratio is less than 2) (Fig. 6A, B, C and D).
  • the seven molecules DF 26, BA 1, BA 9, SRI 8, SRI 13, AT 2 and AT 39 specifically bind with the four proteins tested.
  • the SRI molecule 17 specifically binds with the R6 PBP2x and R39 wild-type proteins but not with the mutated proteins. It is remarkable that the intensity of the signals for the DF 26, BA 9 and AT 39 molecules was very high, which could indicate their ability to react with the same efficiency to the catalytic site of the wild-type and mutated proteins.
  • Ampicillin in the competition experiment was added in a concentration of 6 ⁇ M for the R6 PBP2x and 5204 PBP2x S337A proteins and 7.5 ⁇ M for the R39 protein.
  • Example 9 Confirmation of the antibacterial activity of the molecules selected from Example 8
  • the anti-bacterial activity of the molecules selected according to Example 8 was evaluated by the antibiogram technique on gram-positive and gram-negative bacteria. It has been found that certain molecules (SRI 11 and AT 12) have significant activity against both types of bacteria.
  • the competition step with at least one molecule capable of binding specifically to the target can allow the detection of molecules that, for example, bind to one or another site (particularly catalytic) on the target that the molecule used in this step (which is known to be able to bind specifically to said target).
  • this step may also allow the detection of molecules that bind specifically to a given target and to know their binding site on the target or to identify new sites (especially catalytic) on a target, in particular a protein.
  • the lack of competition of the immobilized molecules with ampicillin may be an indication of the presence of a different site (s) of the catalytic pocket in the PBP proteins that can be used for the development of new agents. antibacterials.
  • the method developed can also be applied for the screening of other therapeutic agents, in particular against cancers, cardiovascular and neuromuscular diseases.

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Abstract

The invention relates to molecule chip devices, in particular small-molecules ones, with a low molecular mass, including a substrate in which at least a portion of at least one surface thereof is coated with a layer including: agarose and/or at least one derivative thereof; and at least one polyethylene glycol and/or at least one derivative thereof. The invention also relates to the use of said devices for detecting interactions between molecules and targets such as proteins, cells or organisms.

Description

Dispositifs de puces à molécules et leurs utilisations Molecular chip devices and their uses
La présente invention concerne des dispositifs de puces à molécules, notamment à petites molécules, de faible masse moléculaire, et leurs utilisations pour la détection d'interactions entre des molécules et des cibles telles que des protéines, des cellules ou encore des organismes. L'invention comprend également l'utilisation de tels dispositifs pour déterminer la présence d'une cible capable de se lier spécifiquement aux molécules présentes à la surface dudit dispositif. L'invention a également pour objet des méthodes de criblage et de sélection de molécules, présentes à la surface dudit dispositif, capables de se lier spécifiquement à une cible donnée.The present invention relates to micro-molecule chip devices, in particular to small molecules, of low molecular weight, and their uses for the detection of interactions between molecules and targets such as proteins, cells or organisms. The invention also includes the use of such devices for determining the presence of a target capable of binding specifically to the molecules present on the surface of said device. The invention also relates to methods for screening and selecting molecules, present on the surface of said device, capable of binding specifically to a given target.
Les puces à molécules, notamment à petites molécules (molécules de faible masse moléculaire) permettent de détecter des interactions entre des molécules et différents types de cibles (Uttamchandani et al, Mol Biosyst. 2006, v.2, 58-68 ; Nicholson et al, ACS Chem. Biol. 2007, v.2, 24-30). Cette technologie, qui est en pleine émergence, possède l'avantage de pouvoir comparer et caractériser simultanément un grand nombre de molécules tout en remplaçant de nombreux tests individuels par un seul et permet d'évaluer plusieurs paramètres en parallèle. De telles puces s'avèrent être un outil puissant pour le criblage à haut débit de bibliothèques ou banques de molécules, notamment de chimiothèques permettant l'identification de molécules capables de se lier spécifiquement à une protéine, une cellule, un organisme ou tout autre cible biologique d'intérêt. Ces puces sont donc particulièrement utiles pour l'identification de candidats médicaments, de molécules valorisables pour certaines applications biotechnologiques, biomédicales ou agronomiques ou encore d'outils pour la recherche mais aussi pour le développement de méthodes diagnostiques. En particulier, ces puces sont un outil particulièrement utile dans le développement de nouveaux agents antibactériens.Molecule chips, especially small molecules (low molecular weight molecules) can detect interactions between molecules and different types of targets (Uttamchandani et al, Mol Biosyst, 2006, v.2, 58-68, Nicholson et al. ACS Chem Biol 2007, v.2, 24-30). This technology, which is in full emergence, has the advantage of being able to simultaneously compare and characterize a large number of molecules while replacing many individual tests with one and to evaluate several parameters in parallel. Such chips prove to be a powerful tool for the high-throughput screening of libraries or molecules banks, especially of chemical libraries allowing the identification of molecules capable of binding specifically to a protein, a cell, an organism or any other target. biological interest. These chips are therefore particularly useful for the identification of drug candidates, molecules that can be used for certain biotechnological, biomedical or agronomic applications or tools for research but also for the development of diagnostic methods. In particular, these chips are a particularly useful tool in the development of new antibacterial agents.
Les maladies infectieuses restent encore aujourd'hui une des causes de mortalité les plus importantes. En l'absence de la découverte de nouveaux agents antibactériens ou antibiotiques, la progression des germes multi-résistants risque de conduire, dans les années à venir, à des échecs thérapeutiques de plus en plus nombreux. Après plusieurs années d'études exhaustives dans le domaine de la chimie médicale, il devient difficile de modifier la structure des molécules connues pour les rendre plus efficaces. C'est pourquoi la recherche pharmaceutique commence à se focaliser sur la découverte d'autres cibles protéiques pour le développement de nouveaux types d'agents antibactériens et cet axe de recherche est encouragé par le nombre grandissant de génomes séquences de bactéries pathogènes. De plus, l'avancement dans la résolution tridimensionnelle de la structure des enzymes et des complexes multi-protéiques, déjà exploités comme cibles pour les antibiotiques, donne une forte impulsion pour la création de nouveaux médicaments synthétisés notamment à partir de molécules organiques, de faible masse moléculaire. Durant ces dernières années, plusieurs approches, appelées « Small MoléculeInfectious diseases are still today one of the most important causes of death. In the absence of the discovery of new antibacterial or antibiotic agents, the progression of multi-resistant germs may lead, in the coming years, to more and more therapeutic failures. After several years of exhaustive studies in the field of medical chemistry, it becomes difficult to modify the structure of known molecules to make them more effective. This is why pharmaceutical research is beginning to focus on the discovery of other protein targets for the development of new types of antibacterial agents, and this line of research is being encouraged by the growing number of bacterial sequence genomes. pathogens. In addition, the advancement in the three-dimensional resolution of the structure of enzymes and multi-protein complexes, already exploited as targets for antibiotics, gives a strong impetus for the creation of new synthesized drugs including from organic molecules, weak molecular weight. In recent years, several approaches, called "Small Molecule
Microarrays » (SMM), ont été développées pour la recherche de molécules d'intérêt dans les chimiothèques ( Winssinger et al, Proc Natl Acad Sci USA 2002, v.99, 11139-11144 ; Barnes-Seeman et al., Angew Chem Int Ed Engl 2003, v.42, 2376-2379 ; Bailey et al., Proc Natl Acad Sci USA 2004, v.101, 16144-16149 ; Kurosu and Mowers, Bioorg Med Chem Lett. 2006, v.16, 3392-3395 ; Urbina et al, Chembiochem. 2006, v.7, 1790-1797 ).Microarrays (SMM), have been developed for the search for molecules of interest in chemical libraries (Winssinger et al, Proc Natl Acad Sci USA 2002, v.99, 11139-11144, Barnes-Seeman et al., Angew Chem Int Ed Engl 2003, v.42, 2376-2379, Bailey et al., Proc Natl Acad Sci USA 2004, v.101, 16144-16149, Kurosu and Mowers, Bioorg Med Chem Lett, 2006, v.16, 3392-3395. Urbina et al, Chembiochem, 2006, v.7, 1790-1797).
Ces méthodes sont toutes basées sur l'attachement covalent des molécules de faible masse moléculaire, sur des surfaces planes préalablement activées par voies chimiques. Ces méthodes nécessitent ainsi des étapes de protection chimique des molécules et/ou des surfaces. En effet, ces méthodes nécessitent la création de « linkers » (« espaceurs » ou « bras » utilisables pour fixer des molécules à une surface) particuliers pour chaque type de molécule. En outre, en orientant l'immobilisation des molécules sur le support via les « linkers », ce type d'approche ne permet pas d'évaluer la capacité d'interaction de la cible, notamment de protéines-cibles, avec tous les groupements chimiques des molécules d'intérêt, ce qui rend le criblage des molécules limité. De plus, cette approche étant dépendante de « linkers » particuliers pour chaque type de molécule, elle peut ne pas être compatible avec différentes solutions de « binding » (solution dans laquelle se trouve la cible), ce qui rend le criblage des molécules assez fastidieux et non universel puisque peu ou pas adapté à diverses banques de molécules, notamment à diverses chimiotèques. Enfin, certains dispositifs utilisés à l'heure actuelle pour l'immobilisation de molécules, ne sont pas compatibles avec des solvants organiques (tels que le DMSO et le DMF), utilisés pour améliorer la solubilité des molécules peu ou pas solubles.These methods are all based on the covalent attachment of low molecular weight molecules on plane surfaces previously activated by chemical means. These methods thus require chemical protection steps for the molecules and / or surfaces. Indeed, these methods require the creation of "linkers" ("spacers" or "arms" usable to fix molecules to a surface) particular for each type of molecule. In addition, by orienting the immobilization of the molecules on the support via the "linkers", this type of approach does not make it possible to evaluate the interaction capacity of the target, in particular target proteins, with all the chemical groups. molecules of interest, which makes the screening of molecules limited. Moreover, since this approach is dependent on specific "linkers" for each type of molecule, it may not be compatible with different "binding" solutions (solution in which the target is located), which makes the screening of the molecules rather tedious and not universal since little or not suitable for various banks of molecules, including various chemotec. Finally, some devices currently used for the immobilization of molecules, are not compatible with organic solvents (such as DMSO and DMF), used to improve the solubility of the little or not soluble molecules.
Il est donc essentiel de développer des puces à molécules, notamment à petites molécules (de faible masse moléculaire) permettant le criblage à haut débit de divers types de molécules (diverses banques de molécules), avec une sensibilité importante tout en étant peu onéreuses et adaptées aux procédés mis en œuvre à l'échelle industrielle.It is therefore essential to develop microarray molecules, especially small molecules (low molecular weight) for high throughput screening of various types of molecules (various molecules banks), with significant sensitivity while being inexpensive and adapted processes implemented on an industrial scale.
Les inventeurs ont maintenant établi des dispositifs de puces à molécules permettant de résoudre en tout ou partie les problèmes évoqués ci-dessus.The inventors have now established molecule chip devices to solve all or part of the problems mentioned above.
En effet, les inventeurs ont mis au point un dispositif de puces à molécules, notamment à molécules de faible masse moléculaire, qui ne nécessite pas de fonctionnalisation ni des molécules, ni du dispositif utilisé, qui permet d'éviter les étapes fastidieuses de protection chimique et assure à la cible, notamment à la protéine-cible, l'accessibilité à tous les groupements chimiques des molécules immobilisées sur le dispositif. Un tel dispositif permet notamment de lier les molécules, en particulier les molécules de faible masse moléculaire, de manière non-covalente. De plus, un tel dispositif est compatible avec des solvants organiques (tels que le DMSO et le DMF), utilisées pour améliorer la solubilité de certaines molécules.Indeed, the inventors have developed a chip device with molecules, in particular with low molecular weight molecules, which does not require functionalization neither the molecules nor the device used, which makes it possible to avoid the steps tedious chemical protection and ensures the target, including the target protein, accessibility to all chemical groups immobilized molecules on the device. Such a device makes it possible in particular to bind the molecules, in particular the molecules of low molecular mass, in a non-covalent manner. In addition, such a device is compatible with organic solvents (such as DMSO and DMF), used to improve the solubility of certain molecules.
En outre, les inventeurs ont maintenant établi une méthode de détection d'interaction entre des molécules, notamment des molécules de faible masse moléculaire, liées audit dispositif et différents types de cibles, notamment des protéines. Cette méthode permet le criblage à haut débit de molécules, notamment de banque de molécules et en particulier de chimiothèques composées d'une pluralité de différentes molécules de faible masse moléculaire, avec une bonne sensibilité de détection tout en étant peu onéreuse, simple, rapide et donc particulièrement adaptée aux procédés mis en œuvre au niveau industriel.In addition, the inventors have now established a method for detecting the interaction between molecules, in particular molecules of low molecular mass, linked to said device and different types of targets, in particular proteins. This method allows the high-throughput screening of molecules, in particular of a bank of molecules and in particular of chemical libraries composed of a plurality of different molecules of low molecular weight, with a good sensitivity of detection while being inexpensive, simple, fast and therefore particularly suitable for processes implemented at the industrial level.
Ainsi, selon un premier aspect, l'invention a pour objet un dispositif de puces à molécules comprenant un substrat dont au moins une partie d'au moins une surface est revêtu d'au moins une couche, en particulier une couche comprenant : de l'agarose et/ou au moins un de ses dérivés ; et au moins un polyéthylène glycol et/ou au moins un de ses dérivés. Afin de permettre une meilleure compréhension de la présente invention, certaines définitions sont fournies. Sauf indications particulières, les autres termes techniques employés dans la présente demande doivent être interprétés selon leur sens habituel.Thus, according to a first aspect, the invention relates to a microarray device comprising a substrate of which at least a portion of at least one surface is coated with at least one layer, in particular a layer comprising: agarose and / or at least one of its derivatives; and at least one polyethylene glycol and / or at least one of its derivatives. In order to allow a better understanding of the present invention, certain definitions are provided. Unless otherwise indicated, the other technical terms used in this application must be interpreted in their usual meaning.
On entend par « puces à molécules », au sens de la présente invention, tout dispositif sur lequel sont déposées des molécules. Généralement, les molécules sont immobilisées sur le dispositif par liaison non-covalente ou covalente, de manière directe ou par l'intermédiaire d'espaceur (ou « linker »). Les puces à molécules peuvent comprendre un nombre faible ou très élevé de molécules et la taille de la surface totale du support occupée par les molécules peut être variable.For the purposes of the present invention, the term "molecule chips" means any device on which molecules are deposited. Generally, the molecules are immobilized on the device by non-covalent or covalent bond, directly or via spacer (or "linker"). The molecule chips may comprise a small or very large number of molecules and the size of the total surface area of the support occupied by the molecules may be variable.
Par « liaisons non-covalentes », on entend désigner ici les liaisons ioniques, les liaisons hydrogène, les forces de Van der Waals ou encore les liaisons hydrophobes. On entend par « molécules » au sens de la présente invention les structures chimiques et biologiques existants dans la nature ou créées artificiellement qui peuvent être distinguées entre elles par leurs propriétés. À titre d'exemples de molécules, on peut citer les protéines, les peptides, les polynucléotides tels que les ADN (acide désoxyribonucléique) et les ARN (acide ribonucléique) et les petites molécules d'origine naturelle ou synthétique, organiques dont la masse moléculaire est comprise entre 50 et 150 000 Daltons, de préférence entre 50 et 1000 Daltons et tout préférentiellement entre 100 et 600 Daltons.By "non-covalent bonds" is meant here the ionic bonds, the hydrogen bonds, the Van der Waals forces or the hydrophobic bonds. For the purposes of the present invention, the term "molecules" means the chemical and biological structures existing in nature or artificially created which can be distinguished from each other by their properties. As examples of molecules, mention may be made of proteins, peptides, polynucleotides such as DNAs (deoxyribonucleic acid) and RNAs (ribonucleic acid) and small molecules of natural or synthetic origin, organic whose molecular weight is between 50 and 150 000 Daltons, preferably between 50 and 1000 Daltons and most preferably between 100 and 600 Daltons.
Selon l'invention, une liaison est considérée comme spécifique, lorsque cette liaison est détectée dans un milieu comprenant un inhibiteur non spécifique, par exemple une molécule se liant de manière faible à une protéine-cible.According to the invention, a binding is considered specific, when this binding is detected in a medium comprising a non-specific inhibitor, for example a molecule weakly binding to a target protein.
Selon l'invention, une liaison entre une molécule et une cible est considérée comme spécifique, lorsque cette liaison est effectuée avec un site catalytique d'une cible, notamment d'une protéine-cible, et/ou avec un site fonctionnel d'une cible et/ou avec une structure qui est susceptible d'affecter la fonctionnalité d'une cible. On entend par « cible », au sens de la présente invention, un organisme ou une structure macro moléculaire ou une macromolécule ou un mélange de macro molécules identiques ou différentes, susceptible de se lier à une molécule immobilisée sur le dispositif selon l'invention. En particulier, la cible est choisie dans le groupe comprenant les protéines, les polypeptides, les extraits cellulaires, les cellules, les organismes, les acides nucléiques, les aptamères, en particulier les protéines.According to the invention, a bond between a molecule and a target is considered to be specific, when this binding is carried out with a catalytic site of a target, in particular a target protein, and / or with a functional site of a target. target and / or with a structure that is likely to affect the functionality of a target. For the purposes of the present invention, the term "target" means an organism or a macromolecule or macro-molecular structure or a mixture of identical or different macromolecules capable of binding to a molecule immobilized on the device according to the invention. In particular, the target is chosen from the group comprising proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, nucleic acids, aptamers, in particular proteins.
On entend par « agarose », au sens de la présente invention un polymère linéaire purifié à partir de l'agar notamment de certaines algues marines. L'agarose utilisable dans les dispositifs selon l'invention peut être de nature variée et notamment présenter divers degrés de pureté. Les caractéristiques de l'agarose utilisable dans les dispositifs selon l'invention seront aisément déterminées par l'Homme du Métier. En particulier, l'agarose utilisable dans les dispositifs selon l'invention peut former après ébullition une solution transparente qui est retenue ou adsorbée sur un substrat donné de façon à former une surface gélosée transparente et relativement plane. En particulier, une telle agarose peut fondre au-delà de la température de 88°C, peut se transformer en gel en dessous de 39°C, peut posséder une capacité d'électroendosmose comprise entre 0,1 et 0,2, peut contenir moins de 0,1% de sulfate, peut être dépourvue d'activité DNase et RNase et peut se caractériser par un pouvoir gélifiant supérieur à 1500 g/cm2. Par exemple, l'agarose utilisable dans le dispositif selon la présente invention peut être l'agarose disponible chez Eurogentec sous la référence EP-OO 10-05 (Molecular Biology Grade Agarose). Les dérivés d'agarose utilisables dans la couche revêtant le substrat peuvent être de nature variée. Ainsi, il peut s'agir de tout dérivé d'agarose adapté à lier de manière non- covalente des molécules, notamment dont la masse moléculaire est comprise entre 50 et 150 000 Daltons, de préférence entre 50 et 1000 Daltons et tout préférentiellement entre 100 et 600 Daltons. À titre d'exemples de tels dérivés d'agarose, on peut citer les dérivés d'agarose obtenus par l'addition de radicaux aminés, carboxyles, thiols, imidazoles ou phénoles.For the purposes of the present invention, the term "agarose" means a linear polymer purified from agar, in particular from certain marine algae. The agarose used in the devices according to the invention may be of varied nature and in particular have various degrees of purity. The characteristics of the agarose that can be used in the devices according to the invention will be easily determined by those skilled in the art. In particular, the agarose that can be used in the devices according to the invention can form, after boiling, a transparent solution that is retained or adsorbed on a given substrate so as to form a transparent and relatively flat agar surface. In particular, such an agarose can melt above the temperature of 88 ° C, can be converted into a gel below 39 ° C, can have an electroendosmosis capacity of between 0.1 and 0.2, can contain less than 0.1% of sulfate, may be devoid of DNase and RNase activity and may be characterized by a gelling power greater than 1500 g / cm 2 . For example, the agarose that can be used in the device according to the present invention may be the agarose available from Eurogentec under the reference EP-OO 10-05 (Molecular Biology Grade Agarose). The agarose derivatives that can be used in the layer coating the substrate can be of varied nature. Thus, it may be any agarose derivative adapted to bind non-covalently molecules, especially whose molecular mass is between 50 and 150 000 Daltons, preferably between 50 and 1000 Daltons and most preferably between 100 and and 600 Daltons. By way of examples of such agarose derivatives, mention may be made of derivatives of agarose obtained by the addition of amino, carboxyl, thiol, imidazole or phenol radicals.
On entend par « polyéthylène glycol » au sens de la présente invention tout polymère d'éthylène glycol, de formule HO-(CH2-CH2-O-)n-H. Ce polymère stimule notamment la fusion des structures lipidiques, et est utilisé pour faciliter le transfert des acides nucléiques, protéines et d'autres molécules à travers la membrane lipidique, assurant une absorption facilitée de certaines molécules avec lesquelles il est contact.For the purposes of the present invention, the term "polyethylene glycol" means any ethylene glycol polymer of formula HO- (CH 2 -CH 2 -O-) n -H. This polymer particularly stimulates the fusion of lipid structures, and is used to facilitate the transfer of nucleic acids, proteins and other molecules through the lipid membrane, ensuring a facilitated absorption of certain molecules with which it is in contact.
Ledit au moins un polyéthylène glycol et ledit au moins un de ses dérivés peuvent avoir une masse moléculaire comprise entre 300 et 10 000 000 Daltons, de préférence entre 6000 et 40 000 Daltons et tout préférentiellement entre 15 000 et 20 000 Daltons.Said at least one polyethylene glycol and said at least one of its derivatives may have a molecular weight of between 300 and 10,000,000 Daltons, preferably between 6000 and 40,000 Daltons and most preferably between 15,000 and 20,000 Daltons.
Le polyéthylène glycol peut se présenter sous la forme d'une molécule ramifiée ou linéaire, de préférence linéaire.The polyethylene glycol may be in the form of a branched or linear molecule, preferably linear.
Le polyéthylène glycol peut être préparé par polymérisation de l'oxyde d'éthylène choisi dans le groupe comprenant les dérivés d'oxyde d'éthylène. Les dérivés de polyéthylène glycol utilisables dans la couche revêtant le substrat peuvent être de nature variée. Ainsi, il peut s'agir de tout dérivé de polyéthylène glycol adapté à lier de manière non-covalente des molécules, notamment dont la masse moléculaire est comprise entre 300 et 10 000 000 Daltons, de préférence entre 6000 et 40 000 Daltons et tout préférentiellement entre 15 000 et 20 000 Daltons. Les dérivés de polyéthylène glycol peuvent être choisis dans le groupe comprenant les copolymères de polyéthylène glycol, de préférence le copolymère de polyéthylène glycol bisphénol A épichlorhydrine (disponible notamment chez Sigma, sous la référence P2263), les dérivés comprenant du méthoxypolyéthylène glycol, et les dérivés activés par différents radicaux tels que les carboxyles, les NHS-esters. La couche revêtant le substrat peut être de nature variée, adaptée à lier de manière non-covalente des molécules, notamment des molécules dont la masse moléculaire est comprise entre 50 et 150 000 Daltons, de préférence entre 50 et 1000 Daltons et tout préférentiellement entre 100 et 600 Daltons.The polyethylene glycol may be prepared by polymerizing the ethylene oxide selected from the group consisting of ethylene oxide derivatives. The polyethylene glycol derivatives that can be used in the layer coating the substrate can be of varied nature. Thus, it can be any polyethylene glycol derivative adapted to non-covalently bind molecules, in particular having a molecular mass of between 300 and 10,000,000 Daltons, preferably between 6,000 and 40,000 Daltons, and most preferably between 15,000 and 20,000 Daltons. The polyethylene glycol derivatives may be chosen from the group comprising polyethylene glycol copolymers, preferably the polyethylene glycol bisphenol A epichlorohydrin copolymer (available in particular from Sigma, under the reference P2263), the derivatives comprising methoxypolyethylene glycol, and the derivatives activated by different radicals such as carboxyls, NHS-esters. The layer coating the substrate may be varied in nature, suitable for non-covalently bonding molecules, especially molecules whose molecular mass is between 50 and 150,000 Daltons, preferably between 50 and 1000 Daltons and most preferably between 100 and 100 Daltons. and 600 Daltons.
En particulier, la couche est un mélange, notamment homogène, - d'agarose et/ou d'au moins un de ses dérivés, en particulier de l'agarose ; et d'au moins un polyéthylène glycol et/ou d'au moins un de ses dérivés, en particulier d'au moins un polyéthylène glycol.In particular, the layer is a mixture, in particular a homogeneous mixture, of agarose and / or of at least one of its derivatives, in particular agarose; and at least one polyethylene glycol and / or at least one of its derivatives, in particular at least one polyethylene glycol.
On entend par « mélange », au sens de la présente invention l'association d'au moins deux substances. On entend par « mélange homogène », au sens de la présente invention, un mélange comprenant une seule phase.In the sense of the present invention, the term "mixture" means the combination of at least two substances. The term "homogeneous mixture" in the sense of the present invention, a mixture comprising a single phase.
Ainsi, par exemple, un mélange d'agarose et de polyéthylène glycol après avoir été chauffé à des températures comprises entre 65°C et 700C, peut être déposé sur le substrat afin de former une couche revêtant ledit substrat.Thus, for example, a mixture of agarose and polyethylene glycol after being heated to temperatures between 65 ° C and 70 ° C, can be deposited on the substrate to form a layer coating said substrate.
Ladite couche revêtant le substrat (qui se forme après séchage du mélange déposé) peut avoir une épaisseur comprise entre 1 μm et 200 μm, de préférence entre 1 μm et 50 μm, et tout préférentiellement entre 1 μm et 20 μm.Said layer coating the substrate (which is formed after drying of the deposited mixture) may have a thickness of between 1 micron and 200 microns, preferably between 1 micron and 50 microns, and most preferably between 1 micron and 20 microns.
Selon un mode de réalisation particulier du dispositif selon l'invention, la concentration en agarose et/ou ses dérivés dans ladite couche, en particulier dans ledit mélange, peut être comprise entre 0,002 g/mL et 0,04 g/mL, de préférence entre 0,005 g/mL et 0,02 g/mL et tout préférentiellement 0,01 g/mL.According to a particular embodiment of the device according to the invention, the concentration of agarose and / or its derivatives in said layer, in particular in said mixture, can be between 0.002 g / ml and 0.04 g / ml, preferably between 0.005 g / mL and 0.02 g / mL and most preferably 0.01 g / mL.
La concentration en polyéthylène glycol et/ou ses dérivés dans ladite couche, en particulier dans ledit mélange, peut être comprise entre 0,0005 g/mL et 0,02 g/mL, de préférence entre 0,001 g/mL et 0,015 g/mL et tout préférentiellement entre 0,002 g/mL etThe concentration of polyethylene glycol and / or its derivatives in said layer, in particular in said mixture, may be between 0.0005 g / ml and 0.02 g / ml, preferably between 0.001 g / ml and 0.015 g / ml. and most preferably between 0.002 g / mL and
0,01 g/mL.0.01 g / mL.
On entend par « substrat », au sens de la présente invention, un matériau à la surface duquel est déposée une couche de matière et qui sert de support à celle-ci en la retenant ou en l'adsorbant. Le substrat du dispositif selon l'invention peut être de nature variée. Ainsi il peut s'agir de tout substrat adapté à être revêtu d'une couche d'agarose et/ou ses dérivés et d'au moins un polyéthylène glycol et/ou ses dérivés. En particulier, le substrat peut comporter une surface plane et/ou bombée, et être solide ou semi-solide. Par ailleurs, le substrat peut avoir une forme et des dimensions variables. On peut citer notamment les substrats circulaires, rectangulaires, carrés, etc. La surface du substrat peut être comprise entre 10 mm2 et 400 000 mm2, de préférence entre 100 mm2 et 400 000 mm2 et tout préférentiellement entre 10 000 mm2 et 20 000 mm2. Ledit substrat peut être réalisé à base d'au moins un matériau choisi dans le groupe comprenant les verres, le silicium, le silicone, les polymères tels que les plastiques, le polyacrylamide, le polypyrrole, les polyoses et les métaux tel que l'or, le platine et un mélange de ceux-ci. En particulier, le substrat peut être une lame de verre.The term "substrate", within the meaning of the present invention, a material on the surface of which is deposited a layer of material and which serves as a support thereof by holding or adsorbent. The substrate of the device according to the invention may be of varied nature. Thus it may be any substrate adapted to be coated with an agarose layer and / or its derivatives and at least one polyethylene glycol and / or its derivatives. In particular, the substrate may comprise a flat and / or curved surface, and be solid or semi-solid. Moreover, the substrate can have a shape and variable dimensions. Circular, rectangular, square substrates, etc. can be mentioned in particular. The surface of the substrate may be between 10 mm 2 and 400 000 mm 2 , preferably between 100 mm 2 and 400 000 mm 2 and most preferably between 10 000 mm 2 and 20 000 mm 2 . Said substrate may be made based on at least one material chosen from the group comprising glasses, silicon, silicone, polymers such as plastics, polyacrylamide, polypyrrole, polyoses and metals such as gold , platinum and a mixture of these. In particular, the substrate may be a glass slide.
La présente invention a également pour objet un procédé de préparation d'un dispositif selon l'invention comprenant les étapes suivantes : i) le revêtement d'au moins une partie d'au moins une surface d'un substrat par une couche comprenant : de l'agarose et/ou au moins un de ses dérivés ; et au moins un polyéthylène glycol et/ou au moins un de ses dérivés ; et éventuellement ii) l'hydratation par au moins une étape d'hydratation de ladite couche obtenue à l'étape i).The present invention also relates to a process for preparing a device according to the invention comprising the following steps: i) coating at least a portion of at least one surface of a substrate with a layer comprising: agarose and / or at least one of its derivatives; and at least one polyethylene glycol and / or at least one of its derivatives; and optionally ii) hydration by at least one hydration step of said layer obtained in step i).
Ainsi, selon un mode de réalisation particulier du dispositif selon l'invention, ladite couche peut être hydratée. Ainsi, après que la couche a été déposée sur le substrat du dispositif selon l'étape i), la couche peut subir au moins une étape d'hydratation. Cette étape d'hydratation ii) peut être réalisée par tous moyens adaptés connus de l'Homme du Métier. Par exemple, ledit dispositif peut être plongé dans de l'eau telle que de l'eau distillée et/ou désionisée (notamment MilliQ®), pendant une période de quelques minutes à quelques heures, de préférence 30 minutes à température ambiante. Ledit dispositif peut ensuite être séché, en particulier à 37°C, pendant une période de quelques minutes à quelques heures, de préférence pendant 45 minutes. Un dispositif selon l'invention comprenant une couche hydratée présente l'avantage de réduire l'intensité du bruit de fond et d'optimiser la sensibilité de détection de la liaison entre des molécules immobilisées sur ladite couche par liaison non-covalente et des cibles. La présente invention a également pour objet l'utilisation d'un dispositif selon l'invention pour l'immobilisation, par liaison non-covalente, d'au moins une molécule, notamment d'une pluralité de différentes molécules et tout particulièrement d'une banque de molécules.Thus, according to a particular embodiment of the device according to the invention, said layer can be hydrated. Thus, after the layer has been deposited on the substrate of the device according to step i), the layer may undergo at least one hydration step. This hydration step ii) can be performed by any suitable means known to those skilled in the art. For example, said device may be immersed in water such as distilled and / or deionized water (in particular MilliQ®) for a period of a few minutes to a few hours, preferably 30 minutes at room temperature. Said device can then be dried, in particular at 37 ° C, for a period of a few minutes to a few hours, preferably for 45 minutes. A device according to the invention comprising a hydrated layer has the advantage of reducing the intensity of the background noise and optimizing the detection sensitivity of the binding between molecules immobilized on said layer by non-covalent bonding and targets. The subject of the present invention is also the use of a device according to the invention for the immobilization, by non-covalent bonding, of at least one molecule, in particular of a plurality of different molecules and especially of a bank of molecules.
On entend par « banque de molécules » au sens de la présente invention, une bibliothèque de molécules synthétisées par voie chimique ou isolées et d'origine naturelle, qui contient au moins 2 molécules différentes. Les banques de molécules comprennent notamment les chimiothèques obtenues par voie chimique, manuellement ou de façon automatisée et composées de molécules purifiées ou non, en nombre supérieur à deux.For the purposes of the present invention, the term "molecule library" is intended to mean a library of molecules chemically synthesized or isolated and of natural origin, which contains at least two different molecules. The banks of molecules include chemical libraries obtained chemically, manually or automatically and composed of purified or not, more than two molecules.
Les molécules utilisables pour être immobilisées sur le dispositif selon l'invention peuvent être les molécules utilisables pour la réalisation des puces à molécules selon l'invention. L'invention a également pour objet une puce à molécules comprenant au moins une molécule, de préférence une pluralité de différentes molécules, liée de manière non- covalente à ladite couche du dispositif selon l'invention, en particulier à des positions définies.The molecules that can be used to be immobilized on the device according to the invention may be the molecules that can be used for producing the molecule chips according to the invention. The subject of the invention is also a molecule chip comprising at least one molecule, preferably a plurality of different molecules, non-covalently linked to said layer of the device according to the invention, in particular at defined positions.
Les puces à molécules selon l'invention présente l'avantage d'immobiliser des molécules sur le dispositif via ladite couche, par liaison non-covalente. Ceci permet notamment d'éviter les étapes fastidieuses de protection chimique et permet l'accessibilité à une cible donnée, à tous les groupements chimiques des molécules immobilisées.The molecule chips according to the invention has the advantage of immobilizing molecules on the device via said layer, by non-covalent bond. this allows in particular to avoid the tedious steps of chemical protection and allows accessibility to a given target, all chemical groups of immobilized molecules.
En particulier, les puces à molécules selon l'invention permettent l'immobilisation par liaison non-covalente de molécules dont la masse moléculaire est comprise entre 50 et 150 000 Daltons, de préférence entre 50 et 1000 Daltons et tout préférentiellement entreIn particular, the molecule chips according to the invention allow immobilization by non-covalent bonding of molecules whose molecular mass is between 50 and 150,000 Daltons, preferably between 50 and 1000 Daltons and most preferably between
100 et 600 Daltons.100 and 600 Daltons.
Les molécules utilisables dans les puces à molécules selon l'invention peuvent être de nature variée. Il peut s'agir de molécules identiques ou différentes, en particulier d'une pluralité de différentes molécules. En particulier les molécules peuvent être issues de banques de molécules ou de chimiothèques. À titre d'exemples, de telles chimiothèques, on peut citer la chimiothèque ZINC (Irwin and Shoichet, J Chem Inf Model. 2005; v.45, 177-182) et d'autres chimiothèques publiques et commerciales.The molecules that can be used in the molecule chips according to the invention can be of varied nature. They may be identical or different molecules, in particular a plurality of different molecules. In particular, the molecules may be derived from libraries of molecules or chemical libraries. Examples of such libraries are the ZINC (Irwin and Shoichet, Chem Chem Model 2005, v.45, 177-182) and other public and commercial libraries.
Les molécules utilisables pour les puces à molécules selon l'invention peuvent être notamment choisies dans le groupe comprenant les protéines telles que les anticorps, les peptides, les polynucléotides tels que les ADN (acide désoxyribonucléique) et les ARNThe molecules that can be used for the molecule chips according to the invention can be chosen especially from the group comprising proteins such as antibodies, peptides, polynucleotides such as DNA (deoxyribonucleic acid) and RNAs.
(acide ribonucléique), les mélange d'ADN et d'ARN et de préférence les molécules d'origine naturelle ou synthétique, organiques dont la masse moléculaire est comprise entre 50 et 150 000 Daltons, de préférence entre 50 et 1000 Daltons et tout préférentiellement entre 100 et 600 Daltons. Les molécules peuvent être ou non purifiées. Par exemple, les molécules peuvent être mises en contact avec les dispositifs selon l'invention afin d'y être immobilisées, sous la forme d'extrait, tel qu'un extrait brut d'un végétal.(ribonucleic acid), the DNA and RNA mixtures and preferably the molecules of natural or synthetic origin, organic whose molecular mass is between 50 and 150 000 Daltons, preferably between 50 and 1000 Daltons and most preferably between 100 and 600 Daltons. The molecules may or may not be purified. For example, the molecules may be brought into contact with the devices according to the invention in order to be immobilized in the form of an extract, such as a crude extract of a plant.
Les molécules peuvent être d'origine naturelle ou synthétique, en particulier d'origine synthétique. On entend par « molécule d'origine naturelle », au sens de la présente invention, une molécule synthétisée par un organisme biologique ou présent dans la nature, sur la Terre ou dans l'univers.The molecules may be of natural or synthetic origin, in particular of synthetic origin. The term "molecule of natural origin", in the sense of the present invention, a molecule synthesized by a biological organism or present in nature, on the Earth or in the universe.
On entend par « molécule d'origine synthétique», au sens de la présente invention, une molécule synthétisée par voie chimique manuellement ou de manière automatisée. Les molécules utilisables dans les puces à molécules selon l'invention peuvent être aussi bien des molécules identifiées dont on connaît la capacité d'interaction avec une cible donnée, que des molécules à tester, dont on veut évaluer la capacité de liaison à une cible donnée. Les puces selon l'invention peuvent comprendre un nombre faible ou très élevé de molécules, entre 2 et l'infini, et la taille de la surface totale du dispositif occupée par les molécules peut être variable de 100 à 400 000 mm2.For the purpose of the present invention, the term "molecule of synthetic origin" is intended to mean a molecule synthesized chemically by manual or automated means. The molecules that can be used in the molecule chips according to the invention can be both identified molecules whose interaction with a given target is known, as well as test molecules whose binding capacity is to be evaluated on a given target. . The chips according to the invention may comprise a low or very high number of molecules, between 2 and infinity, and the size of the total surface of the device occupied by the molecules may be variable from 100 to 400,000 mm 2 .
On entend par « une pluralité de molécules » au sens de la présente invention, un nombre de molécules supérieur à 2, en particulier supérieur à 10 et tout particulièrement supérieur à 50. Le nombre de molécules présentes dans un spot (position définie où les molécules sont immobilisées sur le dispositif) peut varier de 2 à 100 000 000 000. Les spots peuvent avoir diverses formes, notamment circulaires ou carrées. Par exemple, le nombre de spots de forme circulaire de diamètre compris entre 50 et 1000 μm peut varier de 2 à 100 000 sur un dispositif selon l'invention.For the purposes of the present invention, the term "a plurality of molecules" means a number of molecules greater than 2, in particular greater than 10 and most particularly greater than 50. The number of molecules present in a spot (defined position where the molecules are immobilized on the device) can vary from 2 to 100,000,000,000. The spots can have various forms, including circular or square. For example, the number of circular shaped spots of diameter between 50 and 1000 microns can range from 2 to 100,000 on a device according to the invention.
L'invention a également pour objet un procédé de préparation d'une puce selon l'invention comprenant les étapes suivantes : i) la préparation d'un dispositif de puces à molécules selon l'invention, de préférence hydraté ; et ii) la mise en contact d'au moins une molécule, de préférence une pluralité de différentes molécules avec ledit dispositif, selon l'invention obtenu à l'étape i), en particulier à des positions définies, dans un milieu et dans des conditions appropriés afin d'obtenir la liaison non-covalente des molécules audit dispositif, afin d'obtenir un réseau de molécules ; et éventuellement iii) l'élimination par au moins une étape de lavage dans les conditions appropriées, des molécules non liées audit dispositif.The invention also relates to a method for preparing a chip according to the invention comprising the following steps: i) the preparation of a chip device with molecules according to the invention, preferably hydrated; and ii) contacting at least one molecule, preferably a plurality of different molecules with said device, according to the invention obtained in step i), in particular at defined positions, in a medium and in appropriate conditions to obtain the non-covalent binding of the molecules to said device, in order to obtain a network of molecules; and optionally iii) the elimination by at least one washing step under the appropriate conditions of molecules not linked to said device.
L'étape ii) du procédé de préparation d'une puce selon l'invention peut se faire selon des techniques bien connues de l'Homme du Métier. À titre d'exemples de telles techniques permettant le dépôt d'échantillons comprenant des molécules à la surface de ladite couche du dispositif, on peut citer les techniques manuelles (par exemple avec leStep ii) of the process for preparing a chip according to the invention can be done according to techniques well known to those skilled in the art. As examples of such techniques for depositing samples comprising molecules on the surface of said layer of the device, mention may be made of manual techniques (for example with
Arrayer Replicator® de V&P Scientifîc) ou les techniques à l'aide d'un robot de contact (par exemple le GMS 417 Arrayer® de Affymetrix) ou à l'aide d'un robot piezo-électrique (par exemple le Arrayjet Sprint InkJet Microarray Spotter de Arrayjet). De préférence, l'étape ii) du procédé de préparation d'une puce selon l'invention est réalisée par des moyens de contact tels que l' Arrayer Replicator® de V&P Scientifîc ou le GMS 417Arrayer Replicator® by V & P Scientifîc) or techniques using a contact robot (eg Affymetrix GMS 417 Arrayer®) or using a piezo-electric robot (eg Arrayjet Sprint InkJet Microarray Spotter from Arrayjet). Preferably, step ii) of the process for preparing a chip according to the invention is carried out by contact means such as the Arrayer Replicator® from V & P Scientifc or the GMS 417
Arrayer® de Affymetrix qui permettent d'avoir les empreintes des molécules déposées sur le dispositif selon l'invention.Affymetrix Arrayer® which make it possible to have the imprints of the molecules deposited on the device according to the invention.
Selon l'invention, les échantillons comprenant les molécules d'intérêt peuvent être déposées sous forme de gouttes avec un volume compris entre 10 pico litres (pL) et 15 nano litres (nL). La structure gélosée de la couche du dispositif selon l'invention permet une diffusion des molécules immobilisées au fur et à mesure de la conservation des puces selon l'invention, ce qui permet d'augmenter l'efficacité de l'immobilisation non covalente desdites molécules. L'intensité des signaux détectés (détection de la liaison cible-molécule, notamment par fluorescence) après plusieurs jours de conservation des puces à molécules selon l'invention, est ainsi plus élevée par rapport à l'intensité des signaux détectés après un jour de conservation desdites puces à molécules.According to the invention, the samples comprising the molecules of interest can be deposited in the form of drops with a volume of between 10 pico liters (pL) and 15 nano liters (nL). The agar structure of the layer of the device according to the invention allows a diffusion of the immobilized molecules as the conservation of the chips according to the invention, which makes it possible to increase the efficiency of the non-covalent immobilization of said molecules. . The intensity of the signals detected (detection of the target-molecule binding, in particular by fluorescence) after several days of conservation of the molecule chips according to the invention, is thus higher compared to the intensity of the signals detected after a day of preservation of said molecule chips.
En outre, le dispositif de puces à molécules selon l'invention est tolérant (compatible) à l'action de différents solvants organiques (tels que le DMSO et le DMF) utilisés pour améliorer la solubilité de certaines molécules, notamment de molécules de faible poids moléculaire, synthétisées chimiquement. Cette propriété du dispositif selon l'invention est un avantage pour la préparation des puces à molécules possédant une faible solubilité. En outre, le dispositif selon l'invention est compatible avec différentes solutions réactionnelles, telles que des solutions préparées à base du tampon PBS (« Phosphate Buffer Saline » ou tampon phosphate salin) ou Tris.In addition, the molecule chip device according to the invention is tolerant (compatible) with the action of various organic solvents (such as DMSO and DMF) used to improve the solubility of certain molecules, especially of low weight molecules. molecular, chemically synthesized. This property of the device according to the invention is an advantage for the preparation of molecule chips having a low solubility. In addition, the device according to the invention is compatible with various reaction solutions, such as solutions prepared based on the PBS buffer ("Phosphate Buffer Saline" or Tris phosphate buffer).
De préférence, les solutions (milieux) utilisées dans la présente invention sont préparées à pH 7,4, afin de se placer à un pH physiologique et ainsi dans les conditions physiologiques appropriées, notamment pour l'étude d'interactions entre au moins une protéine-cible et au moins une molécule de faible poids moléculaire, notamment dont la masse moléculaire est comprise entre 50 et 150 000 Daltons, de préférence entre 50 etPreferably, the solutions (media) used in the present invention are prepared at pH 7.4, to be placed at a physiological pH and thus under the appropriate physiological conditions, in particular for the study of interactions between at least one protein target and at least one molecule of low molecular weight, especially having a molecular mass of between 50 and 150,000 daltons, preferably between 50 and
1000 Daltons et tout préférentiellement entre 100 et 600 Daltons.1000 Daltons and most preferably between 100 and 600 Daltons.
L'étape iii) peut être réalisée par des techniques bien connues de l'Homme du Métier (Lam and Renil, Curr Opin Chem Biol. 2002, v.6, 353-358). Par exemple, l'étape iii) peut être mise en œuvre en incubant au moins une fois, en particulier trois fois, les puces pendant une période de quelques secondes à quelques minutes, de préférence 5 minutes, dans du PBS (Phosphate Buffer Saline)/Tween-20 0,1 % à 4°C, sous agitation.Step iii) can be performed by techniques well known to those skilled in the art (Lam and Renil, Curr Opin Chem Biol 2002, v.6, 353-358). For example, step iii) can be carried out by incubating at least once, in particular three times, the chips for a period of a few seconds to a few minutes, preferably 5 minutes, in PBS (Phosphate Buffer Saline). 0.1% Tween-20 at 4 ° C., with stirring.
Le procédé de préparation d'une puce selon l'invention peut comprendre en outre une étape iv) de « blocage » destinée à réduire les interactions non spécifiques qui ont lieu entre la cible et le dispositif selon l'invention ou entre la cible et les solvants (milieux) utilisés. Cette étape peut être réalisée par des techniques bien connues de l'Homme duThe method for preparing a chip according to the invention may further comprise a step iv) of "blocking" intended to reduce the non-specific interactions that take place between the target and the device according to the invention or between the target and the solvents (media) used. This step can be performed by techniques well known to humans
Métier (Lam and Renil, Curr Opin Chem Biol. 2002, v.6, 353-358). Cette étape peut être réalisée de préférence, après l'étape ii). Cette étape peut par exemple être réalisée, en incubant les puces avec de l'alcool polyvinylique (PVA), en particulier à 2%, pendant une période de quelques minutes à quelques heures, en particulier 1 heure, de préférence à 4°C et sous agitation. L'invention a aussi pour objet un kit ou nécessaire pour la détection d'interactions entre au moins une molécule et au moins une cible choisie dans le groupe comprenant les protéines, les polypeptides, les extraits cellulaires, les cellules, les organismes, les acides nucléiques, les aptamères, en particulier les protéines, ledit kit comprenant : - au moins un dispositif selon l'invention ; etTrade (Lam and Renil, Curr Opin Chem Biol 2002, v.6, 353-358). This step may preferably be performed after step ii). This step can for example be carried out by incubating the chips with polyvinyl alcohol (PVA), in particular at 2%, for a period of a few minutes to a few hours, in particular 1 hour, preferably at 4 ° C. and with stirring. The invention also relates to a kit or necessary for the detection of interactions between at least one molecule and at least one target selected from the group comprising proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, acids nucleic acids, aptamers, in particular proteins, said kit comprising: at least one device according to the invention; and
- au moins une molécule, de préférence une pluralité de molécules différentes ; etat least one molecule, preferably a plurality of different molecules; and
- au moins une cible choisie dans le groupe comprenant les protéines, les polypeptides, les extraits cellulaires, les cellules, les organismes, les acides nucléiques, les aptamères, en particulier les protéines ; et - au moins un moyen de détection de l'interaction entre ladite au moins une molécule et ladite au moins une cible.at least one target chosen from the group comprising proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, nucleic acids, aptamers, in particular proteins; and at least one means for detecting the interaction between said at least one molecule and said at least one target.
Les molécules utilisables pour les kits selon l'invention peuvent être les molécules utilisables pour les puces selon l'invention.The molecules that can be used for the kits according to the invention may be the molecules that can be used for the chips according to the invention.
L'invention a également pour objet un kit ou nécessaire pour la détection d'interactions entre au moins une molécule et au moins une cible choisie dans le groupe comprenant les protéines, les polypeptides, les extraits cellulaires, les cellules, les organismes, les acides nucléiques, les aptamères, en particulier les protéines, ledit kit comprenant : une puce selon l'invention; et - au moins une cible choisie dans le groupe comprenant les protéines, les polypeptides, les extraits cellulaires, les cellules, les organismes, les acides nucléiques, les aptamères, en particulier les protéines ; etThe subject of the invention is also a kit or kit for the detection of interactions between at least one molecule and at least one target chosen from the group comprising proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, acids nucleic acids, aptamers, in particular proteins, said kit comprising: a chip according to the invention; and at least one target chosen from the group comprising proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, nucleic acids, aptamers, in particular proteins; and
- au moins un moyen de détection de l'interaction entre ladite au moins une molécule et ladite au moins une cible. Ledit moyen de détection de l'interaction entre ladite au moins une molécule et ladite au moins une cible peut être tout moyen permettant la détection d'au moins une molécule à laquelle au moins une cible est liée spécifiquement. Notamment, ledit moyen de détection peut être basé sur le marquage de la cible, de la molécule ou d'un agent secondaire (tel qu'un anticorps) qui reconnaît la cible ou la cible liée à une molécule. Par exemple, la cible peut être marquée, directement ou indirectement, par un élément radioactif ou par un fluorophore (colorant fluorescent). À titre d'exemples de tels moyens de détection, on peut citer la fluorescence (notamment la technique « FRET » Fluorescence Résonance Energy Transfer), la chimioluminescence et la radioactivité. Selon un mode de réalisation particulier des kits selon l'invention, ladite cible est une protéine et ledit moyen de détection est un colorant fluorescent, de préférence dans le proche infrarouge, ledit colorant fluorescent étant lié à la protéine.at least one means for detecting the interaction between said at least one molecule and said at least one target. Said means for detecting the interaction between said at least one molecule and said at least one target may be any means allowing the detection of at least one molecule to which at least one target is specifically bound. In particular, said detection means may be based on the labeling of the target, of the molecule or of a secondary agent (such as an antibody) which recognizes the target or target bound to a molecule. For example, the target may be labeled, directly or indirectly, by a radioactive element or by a fluorophore (fluorescent dye). Examples of such detection means include fluorescence (including the technique "FRET" Fluorescence Resonance Energy Transfer), chemiluminescence and radioactivity. According to a particular embodiment of the kits according to the invention, said target is a protein and said detection means is a fluorescent dye, preferably in the near infrared, said fluorescent dye being bound to the protein.
Selon un autre mode de réalisation particulier des kits selon l'invention, ladite cible est une protéine et ledit moyen de détection est un colorant fluorescent, de préférence dans le proche infrarouge, lié à un anticorps dirigé contre la protéine.According to another particular embodiment of the kits according to the invention, said target is a protein and said detection means is a fluorescent dye, preferably in the near infrared, bound to an antibody directed against the protein.
Les colorants fluorescents utilisables dans la présente invention et les techniques de liaison d'un colorant fluorescent à une protéine, en particulier à un anticorps sont bien connus de l'Homme du métier. Le colorant fluorescent peut être lié directement à la protéine ou à l'anticorps ou via un espaceur (« linkeur »). L'Homme de l'art saura utiliser les techniques de marquage bien connues, appropriées.The fluorescent dyes that can be used in the present invention and the techniques for binding a fluorescent dye to a protein, in particular an antibody, are well known to those skilled in the art. The fluorescent dye can be directly bound to the protein or antibody or via a spacer ("linker"). Those skilled in the art will know how to use well known, appropriate marking techniques.
À titre d'exemples de colorants fluorescents utilisables dans la présente invention, on peut citer les cyanines, les fluorophores émettant dans le proche infra-rouge (IRDyes), les nanocristaux.As examples of fluorescent dyes used in the present invention, mention may be made of cyanines, fluorophores emitting in the near infra-red (IRDyes), nanocrystals.
À titre d'exemples de coloranst fluorescents dans le proche infra rouge utilisables dans la présente invention, on peut citer les Alexa Fluor (Invitrogen), PIRDye800 CW (LI- COR Biosciences), DyLight (Pierce).Examples of fluorescent near-infrared colorants that can be used in the present invention include Alexa Fluor (Invitrogen), PIRDye800 CW (LI COR Biosciences), DyLight (Pierce).
En particulier, les colorants fluorescents dans le proche infrarouge, utilisables dans la présente invention ont une longueur d'onde comprise entre 700 et 2 500 nm, de préférence entre 700 et 1100 nm et tout préférentiellement entre 720 et 820 nm.In particular, the fluorescent dyes in the near infrared which can be used in the present invention have a wavelength of between 700 and 2500 nm, preferably between 700 and 1100 nm and most preferably between 720 and 820 nm.
Le système de détection dans le proche infrarouge présente l'avantage d'optimiser la sensibilité de détection de la liaison entre les molécules et les cibles.The near-infrared detection system has the advantage of optimizing the detection sensitivity of the binding between the molecules and the targets.
L'invention a également pour objet l'utilisation d'un dispositif ou d'une puce ou d'un kit selon l'invention, pour la détection d'interactions, entre au moins une molécule et au moins une cible choisie dans le groupe comprenant les protéines, les polypeptides, les extraits cellulaires, les cellules, les organismes, les acides nucléiques, les aptamères, en particulier les protéines.The subject of the invention is also the use of a device or a chip or a kit according to the invention, for the detection of interactions, between at least one molecule and at least one target chosen from the group. comprising proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, nucleic acids, aptamers, in particular proteins.
Les molécules peuvent être des molécules identifiées dont on connaît la capacité d'interaction à une cible donnée ou des molécules dont on veut tester la capacité à interagir avec une cible donnée.The molecules may be identified molecules whose interaction capacity is known to a given target or molecules whose ability to interact with a given target is to be tested.
Ainsi, il peut s'agir de molécules identifiées dont on connaît la capacité d'interaction avec une cible. De telles puces ou kits peuvent être utiles notamment pour déterminer la présence d'une cible et éventuellement sa concentration dans un échantillon mais également caractériser une cible (par exemple déterminer la conformation d'une protéine). En effet, certaines cibles, notamment des protéines, ont la propriété de se lier spécifiquement avec des petites molécules, en fonction de leur conformation. Les petites molécules immobilisées sur le dispositif de la puce peuvent se lier aux cibles, notamment aux protéines dont la présence, la concentration et la caractérisation est alors possible à déterminer. De telles puces peuvent être utiles également pour la séparation de protéines- cibles sous différentes conformations (telle qu'une conformation active ou inactive) présentes dans un échantillon.Thus, they may be identified molecules whose ability to interact with a target is known. Such chips or kits may be useful in particular to determine the presence of a target and possibly its concentration in a sample but also to characterize a target (for example determine the conformation of a protein). Indeed, some targets, including proteins, have the property of binding specifically with small molecules, depending on their conformation. The small molecules immobilized on the device of the chip can bind to the targets, in particular the proteins whose presence, the concentration and the characterization is then possible to determine. Such chips may also be useful for the separation of target proteins in different conformations (such as an active or inactive conformation) present in a sample.
Les puces à molécules, kits ou dispositifs selon l'invention peuvent également être utiles pour le criblage de molécules dont on veut tester la capacité de liaison à une cible donnée. Il peut notamment s'agir du criblage d'une banque de molécules donnée, notamment d'une chimiothèque. En particulier, de telles puces peuvent être utilisées pour identifier des molécules capables de moduler (activer ou inhiber) l'activité enzymatique de protéines cibles et/ou de se lier au site catalytique de protéines cibles. De telles puces sont particulièrement utiles pour le criblage et la sélection d'agents antibactériens ou d'agents thérapeutiques destinés à prévenir et/ou à traiter des pathologies, notamment les cancers, les maladies cardiovasculaires et neuromusculaires.Molecule chips, kits or devices according to the invention may also be useful for the screening of molecules whose binding capacity to a given target is to be tested. It can in particular be the screening of a given bank of molecules, in particular a chemical library. In particular, such chips can be used to identify molecules capable of modulating (activating or inhibiting) the enzymatic activity of target proteins and / or binding to the catalytic site of target proteins. Such chips are particularly useful for the screening and selection of antibacterial agents or therapeutic agents for preventing and / or treating pathologies, including cancers, cardiovascular and neuromuscular diseases.
De telles puces selon l'invention sont ainsi particulièrement utiles pour l'identification de médicaments (tels que des antibiotiques dirigés contre des protéines bactériennes), de molécules valorisables pour certaines applications biotechnologiques, biomédicales, agronomiques ou encore comme outils pour la recherche.Such chips according to the invention are thus particularly useful for the identification of drugs (such as antibiotics directed against bacterial proteins), molecules that can be used for certain biotechnological, biomedical, agronomic applications or as tools for research.
Ainsi, les dispositifs, les puces et les kits selon l'invention trouvent des applications notamment pour :Thus, the devices, the chips and the kits according to the invention find applications in particular for:
- le criblage de molécules capables d'interagir avec ladite au moins une cible, en particulier le criblage de molécules capables de moduler l'activité enzymatique d'une protéine et/ou de se lier à un site catalytique d'une protéine; ouscreening for molecules capable of interacting with said at least one target, in particular the screening of molecules capable of modulating the enzymatic activity of a protein and / or of binding to a catalytic site of a protein; or
- le criblage de cibles capables d'interagir avec ladite au moins une molécule, en particulier le criblage de protéines qui sont des ligands de ladite au moins une molécule ; ouscreening for targets capable of interacting with said at least one molecule, in particular the screening of proteins which are ligands of said at least one molecule; or
- la détermination de la présence et/ou de la concentration et/ou la caractérisation d'au moins une cible présente dans un échantillon, en particulier une protéine, notamment avec une conformation protéique particulière ; outhe determination of the presence and / or concentration and / or the characterization of at least one target present in a sample, in particular a protein, in particular with a particular protein conformation; or
- la séparation de formes particulières de ladite au moins une cible présente dans un échantillon, en particulier la séparation des formes actives et inactives d'au moins une protéine présente dans un échantillon. Lesdites molécules visées par ces applications peuvent être les molécules utilisables pour les puces à molécules selon l'invention. En particulier, les molécules peuvent avoir une masse moléculaire est comprise entre 50 et 150 000 Daltons, de préférence entre 50 et 1000 Daltons et tout préférentiellement entre 100 et 600 Daltons. L'invention a également pour objet un procédé de détection d'interactions entre au moins une molécule, de préférence une pluralité de différentes molécules et au moins une cible choisie dans le groupe comprenant les protéines, les polypeptides, les extraits cellulaires, les cellules, les organismes, les acides nucléiques, les aptamères, en particulier les protéines, comprenant les étapes suivantes : (i) la mise en contact d'au moins une molécule, de préférence une pluralité de différentes molécules, avec ledit dispositif selon l'invention, en particulier à des positions définies, dans un milieu et dans des conditions appropriés pour obtenu- la liaison non-covalente de ladite molécule audit dispositif, afin d'obtenir un réseau de molécules ; (ii) la mise en contact dudit réseau obtenu à l'étape (i), avec au moins une cible choisie dans le groupe comprenant les protéines, les polypeptides, les extraits cellulaires, les cellules, les organismes, les acides nucléiques, les aptamères, en particulier les protéines, dans un milieu et dans des conditions appropriés pour permettre la formation d'une liaison spécifique entre ladite au moins une molécule et ladite au moins une cible ;the separation of particular forms of said at least one target present in a sample, in particular the separation of the active and inactive forms of at least one protein present in a sample. Said molecules targeted by these applications may be the molecules that can be used for the molecule chips according to the invention. In particular, the molecules can have a molecular weight of between 50 and 150,000 Daltons, preferably between 50 and 1,000 Daltons and most preferably between 100 and 600 Daltons. The subject of the invention is also a method for detecting interactions between at least one molecule, preferably a plurality of different molecules and at least one target chosen from the group comprising proteins, polypeptides, cell extracts, cells, the organisms, nucleic acids, aptamers, in particular proteins, comprising the following steps: (i) bringing at least one molecule, preferably a plurality of different molecules, into contact with said device according to the invention, in particular at defined positions, in a medium and under conditions suitable for obtaining non-covalent binding of said molecule to said device, in order to obtain a network of molecules; (ii) bringing said network obtained in step (i) into contact with at least one target chosen from the group comprising proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, nucleic acids, aptamers , in particular the proteins, in a medium and under conditions suitable for allowing the formation of a specific bond between said at least one molecule and said at least one target;
(iii) la détection sur ledit dispositif de la ou des molécules à laquelle/auxquelles se lient spécifiquement ladite au moins une cible.(iii) detecting on said device the molecule or molecules to which said at least one target specifically binds.
L'étape i) du procédé de détection d'interactions selon l'invention peut être réalisée selon l'étape ii) du procédé de préparation d'une puce selon l'invention, à savoir, selon des techniques bien connues de l'Homme du Métier, soit manuellement (par exemple avec leStep i) of the method for detecting interactions according to the invention may be carried out according to step ii) of the process for preparing a chip according to the invention, namely, according to techniques well known to humans of the profession, either manually (for example with the
Arrayer Replicator® de V&P Scientifîc) soit à l'aide d'un robot (par exemple le GMS 417Arrayer Replicator® by V & P Scientifîc) using a robot (eg GMS 417
Arrayer® de Affymetrix).Affymetrix Arrayer®).
Les molécules utilisables dans le procédé de détection d'interactions selon l'invention peuvent être les molécules utilisables pour la réalisation des puces à molécules selon l'invention.The molecules that can be used in the process for detecting interactions according to the invention may be the molecules that can be used for producing the molecule chips according to the invention.
En particulier, la masse moléculaire de ladite au moins une molécule est comprise entre 50 et 150 000 Daltons, de préférence entre 50 et 1000 Daltons et tout préférentiellement entre 100 et 600 Daltons. L'invention a également pour objet un procédé de détection d'interactions entre au moins une molécule, de préférence une pluralité de différentes molécules et au moins une cible choisie dans le groupe comprenant les protéines, les polypeptides, les extraits cellulaires, les cellules, les organismes, les acides nucléiques, les aptamères, en particulier les protéines, comprenant les étapes suivantes : (ii) la mise en contact avec une puce selon l'invention d'au moins une cible choisie dans le groupe comprenant les protéines, les polypeptides, les extraits cellulaires, les cellules, les organismes, les acides nucléiques, les aptamères, en particulier les protéines, dans un milieu et dans des conditions appropriés pour permettre la formation d'une liaison spécifique entre les molécules et ladite cible ; (iii) la détection sur ladite puce de la ou des molécules à laquelle/auxquelles se lient spécifiquement ladite au moins une cible. Le milieu et les conditions appropriés pour permettre la formation d'une liaison spécifique entre ladite au moins une molécule et ladite au moins une cible peut être facilement déterminé par l'Homme du Métier. L'homme du Métier saura utiliser les conditions et les protocoles standards bien connus pour ce type d'interaction spécifique que l'on souhaite mettre en oeuvre (Lam and Renil, Curr Opin Chem Biol. 2002, v.6, 353-358). En particulier, notamment lorsque la cible est une protéine, ledit milieu approprié de l'étape ii) des procédés de détection d'interactions selon l'invention peut être adapté en fonction du point isoélectrique de la cible, notamment de la protéine-cible et de la charge des molécules immobilisées sur le dispositif selon l'invention. En effet, les inventeurs ont montré que la composition dudit milieu de l'étape ii) peut affecter l'interaction d'une cible, notamment une protéine-cible avec les molécules immobilisées en fonction de leur charge et de la charge de la cible, notamment de la protéine-cible. Ainsi, lorsque la cible est une protéine-cible chargée positivement, ledit milieu de l'étape ii) pourra être à base de dérivés de sel tel que le PBS (tampon phosphate salin). Lorsque la cible est une protéine-cible chargée négativement, ledit milieu de l'étape ii) pourra être à base de Tris (tampon de trishydroxyméthylaminométhane ou 2-amino-2-hydroxyméthyl-l,3-propanediol permettant d'avoir un pH compris dans un intervalle entre 6,5 et 9,7). Le Tris possède des protons labiles, avec un pKa de 8,30 (à 20 0C; le pKa diminue ensuite de 0.03 unités par élévation d'un 1 degré Celsius de température).In particular, the molecular weight of said at least one molecule is between 50 and 150,000 Daltons, preferably between 50 and 1,000 Daltons and most preferably between 100 and 600 Daltons. The invention also relates to a method for detecting interactions between at least one molecule, preferably a plurality of different molecules and at least one target selected from the group comprising the proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, nucleic acids, aptamers, in particular proteins, comprising the following steps: (ii) contacting with a chip according to the invention of at least a target selected from the group consisting of proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, nucleic acids, aptamers, in particular proteins, in a medium and under appropriate conditions to allow the formation of a specific binding between the molecules and said target; (iii) detecting on said chip the molecule or molecules to which said at least one target specifically binds. The medium and the conditions suitable for allowing the formation of a specific bond between said at least one molecule and said at least one target can be easily determined by those skilled in the art. Those skilled in the art will know how to use the standard conditions and protocols well known for this type of specific interaction that we wish to implement (Lam and Renil, Curr Opin Chem Biol 2002, v.6, 353-358). . In particular, especially when the target is a protein, said appropriate medium of step ii) methods for detecting interactions according to the invention can be adapted as a function of the isoelectric point of the target, in particular of the target protein and of the charge of immobilized molecules on the device according to the invention. Indeed, the inventors have shown that the composition of said medium of step ii) can affect the interaction of a target, in particular a target protein with immobilized molecules according to their charge and the charge of the target, including the target protein. Thus, when the target is a positively charged target protein, said medium of step ii) may be based on salt derivatives such as PBS (phosphate buffered saline). When the target is a negatively charged target protein, said medium of step ii) may be based on Tris (trishydroxymethylaminomethane or 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol buffer allowing pH to be understood in a range between 6.5 and 9.7). Tris has labile protons, with a pKa of 8.30 (at 20 0 C, the pKa then decreases by 0.03 units by raising a temperature of 1 degree Celsius).
L'étape iii) des procédés de détection d'interactions selon l'invention peut être réalisée à l'aide de tout moyen de détection de l'interaction entre ladite au moins une molécule et ladite au moins une cible utilisable dans les kits selon l'invention.Step iii) methods for detecting interactions according to the invention can be carried out using any means for detecting the interaction between said at least one molecule and said at least one target that can be used in the kits according to the invention. 'invention.
En particulier, la détection peut se faire à l'aide de la fluorescence, dé préférence dans le proche infrarouge.In particular, the detection can be done using fluorescence, preferably in the near infrared.
Selon un mode de réalisation particulier des procédés de détection d'interactions selon l'invention, ladite cible est une protéine marquée par un colorant fluorescent, de préférence dans le proche infrarouge, et l'étape (iii) est réalisée à l'aide d'un dispositif d'imagerie à fluorescence, de préférence à infrarouge.According to a particular embodiment of the methods for detecting interactions according to the invention, said target is a protein labeled with a fluorescent dye, preferably in the near infrared, and step (iii) is performed using a fluorescence imaging device, preferably infrared.
Selon un autre mode de réalisation particulier des procédés de détection d'interactions selon l'invention, ladite cible est une protéine et les procédés comprennent en outre, l'étape suivante : la mise en contact de la protéine avec un anticorps marqué avec un colorant fluorescent, de préférence dans le proche infra rouge, ledit anticorps étant dirigé contre la protéine ; et l'étape iii) est réalisée à l'aide d'un dispositif d'imagerie à fluorescence, de préférence à infrarouge.According to another particular embodiment of the methods for detecting interactions according to the invention, said target is a protein and the methods further comprise the following step: contacting the protein with a labeled antibody with a dye fluorescent, preferably in the near infrared, said antibody being directed against the protein; and step iii) is performed using a fluorescence imaging device, preferably infrared.
Ladite étape iii) peut en outre être mise en œuvre par une méthode assistée par ordinateur, par exemple par le logiciel GenePix Pro 4.0 (Axon Instruments).Said step iii) can also be implemented by a computer-assisted method, for example by GenePix Pro 4.0 software (Axon Instruments).
À titre d'exemples de dispositif d'imagerie à fluorescence, on peut citer le scanner Odyssey Imaging System (LI-COR Biosciences). En particulier, l'étape de mise en contact de la protéine avec un anticorps marqué peut être réalisée simultanément à l'étape ii) des procédés de détection d'interactions selon l'invention.Examples of fluorescence imaging devices include the Odyssey Imaging System scanner (LI-COR Biosciences). In particular, the step of bringing the protein into contact with a labeled antibody can be carried out simultaneously with step ii) methods for detecting interactions according to the invention.
Le système de détection dans le proche infrarouge présente l'avantage d'optimiser la sensibilité de détection de la liaison entre les molécules et les cibles. Lesdits colorants fluorescents peuvent être avantageusement des colorants fluorescents dans le proche infrarouge ayant une longueur d'onde comprise entre 700 et 2The near-infrared detection system has the advantage of optimizing the detection sensitivity of the binding between the molecules and the targets. The said fluorescent dyes may advantageously be fluorescent dyes in the near infrared having a wavelength of between 700 and 2.
500 nm, de préférence entre 700 et 1100 nm et tout préférentiellement entre 720 et 820 nm.500 nm, preferably between 700 and 1100 nm and most preferably between 720 and 820 nm.
Selon un mode de réalisation particulier des procédés de détection d'interactions selon l'invention, la concentration de ladite protéine dans ledit milieu de l'étape (ii) est comprise entre 0,01 et 100 μM, de préférence entre 0,1 et 10 μM, et tout préférentiellement entre 0,5 et 2 μM.According to a particular embodiment of the methods for detecting interactions according to the invention, the concentration of said protein in said medium of step (ii) is between 0.01 and 100 μM, preferably between 0.1 and 10 μM, and most preferably between 0.5 and 2 μM.
Une concentration en protéines comprise entre 0,5 et 2 μM, présente l'avantage d'optimiser la sensibilité de détection de la liaison entre les molécules et les cibles.A protein concentration of between 0.5 and 2 μM has the advantage of optimizing the detection sensitivity of the binding between the molecules and the targets.
Ainsi, les procédés de détection d'interactions selon l'invention, possède l'avantage par rapport à d'autres méthodes (telles que la chimio luminescence et la radioactivité) de permettre l'analyse à haut débit des interactions entre des molécules et différentes cibles données, notamment différentes protéines données et/ou différentes conditions (telle que la concentration de la cible), ce qui optimise la probabilité de détection d'interactions spécifiques. Selon un mode de réalisation particulier des procédés de détection d'interactions selon l'invention, ils comprennent en outre, préalablement à l'étape (i), l'étape suivante : l'hydratation, par au moins une étape d'hydratation, de ladite couche dudit dispositif. L'hydratation de ladite couche dudit dispositif peut être réalisée selon l'hydratation mise en œuvre dans le procédé de préparation d'un dispositif selon l'invention.Thus, the methods for detecting interactions according to the invention have the advantage over other methods (such as chemiluminescence and radioactivity) of allowing high-throughput analysis of the interactions between molecules and different given targets, including different given proteins and / or different conditions (such as the concentration of the target), which optimizes the probability of detection of specific interactions. According to one particular embodiment of the methods for detecting interactions according to the invention, they furthermore comprise, prior to step (i), the following step: hydration, by at least one hydration step, said layer of said device. The hydration of said layer of said device can be carried out according to the hydration implemented in the process for preparing a device according to the invention.
L'hydratation de ladite couche présente l'avantage de réduire l'intensité du bruit de fond et d'optimiser les propriétés de sensibilité de détection de la liaison entre des molécules immobilisées sur ladite couche par liaison non-covalente et des cibles, notamment des protéines.The hydration of said layer has the advantage of reducing the intensity of the background noise and of optimizing the detection sensitivity properties of the bond between molecules immobilized on said layer by non-covalent bonding and targets, in particular proteins.
Selon un autre mode de réalisation particulier des procédés de détection d'interactions selon l'invention, l'étape (i) est réalisée au moins 1 jour, de préférence au moins 5 jours et tout préférentiellement au moins 8 jours avant la mise en oeuvre de l'étape (ii). Une durée d'au moins 8 jours permet d'optimiser les propriétés de sensibilité de détection de la liaison entre des molécules immobilisées sur ladite couche par liaison non- covalente et des cibles, notamment des protéines.According to another particular embodiment of the interaction detection methods according to the invention, step (i) is carried out at least 1 day, preferably at least 5 days and most preferably at least 8 days before implementation. of step (ii). A duration of at least 8 days makes it possible to optimize the detection sensitivity properties of the binding between molecules immobilized on said layer by non-covalent binding and targets, in particular proteins.
Ainsi, la conservation prolongée (au moins 1 jour, de préférence au moins 5 jours et tout préférentiellement au moins 8 jours) des puces à molécules selon l'invention améliore la détection de la liaison entre les molécules immobilisées sur ladite couche par liaison non-covalente et des cibles, en particulier des protéines.Thus, the prolonged storage (at least 1 day, preferably at least 5 days, and most preferably at least 8 days) of the molecule chips according to the invention improves the detection of the binding between the molecules immobilized on said layer by non-contact binding. covalent and targets, especially proteins.
Selon un autre mode de réalisation particulier des procédés de détection d'interactions selon l'invention, ledit milieu de l'étape (ii) comprend au moins un sel choisi dans le groupe comprenant le chlorure de sodium, le chlorure de magnésium et le chlorure de potassium, de préférence le chlorure de sodium, à une concentration comprise entre 10 mM et 300 mM, de préférence entre 30 mM et 200 mM, et tout préférentiellement entre 100 mM et 160 mM.According to another particular embodiment of the methods for detecting interactions according to the invention, said medium of step (ii) comprises at least one salt selected from the group comprising sodium chloride, magnesium chloride and chloride potassium, preferably sodium chloride, at a concentration between 10 mM and 300 mM, preferably between 30 mM and 200 mM, and most preferably between 100 mM and 160 mM.
La présence d'au moins un sel, en particulier du NaCl à une concentration comprise entre 100 mM et 160 mM dans ledit milieu de l'étape (ii), présente l'avantage d'optimiser l'efficacité d'interaction entre les molécules immobilisées sur ladite couche par liaison non-covalente et des cibles, en particulier des protéines.The presence of at least one salt, in particular NaCl at a concentration of between 100 mM and 160 mM in said medium of step (ii), has the advantage of optimizing the interaction efficiency between the molecules immobilized on said layer by non-covalent binding and targets, in particular proteins.
Selon un autre mode de réalisation particulier des procédés de détection d'interactions selon l'invention, ils comprennent en outre, entre l'étape (ii) et l'étape (iii), l'étape suivante : - l'élimination par au moins une étape de lavage, dans des conditions appropriées, des cibles non liées spécifiquement à ladite au moins une molécule.According to another particular embodiment of the methods for detecting interactions according to the invention, they further comprise, between step (ii) and step (iii), the following step: elimination by at least one washing step, under appropriate conditions, of targets not specifically bound to said at least one molecule.
Cette étape d'élimination peut être réalisée par des techniques bien connues de l'Homme du Métier. En particulier, notamment lorsque la cible est une protéine, l'étape d'élimination peut être réalisée en incubant au moins une fois, en particulier trois fois, les puces pendant une période de quelques secondes à quelques minutes, de préférence 5 minutes, dans du PBS (Phosphate Buffer Saline)/Tween-20 0,1 % à 4°C, sous agitation, puis pendant une période de quelques minutes à quelques heures, de préférence 1 heure, dans de l'isopropanol 20 %/ NaCl 500 mM /Tween-20 0,5 % à 4°C, sous agitation.This elimination step can be performed by techniques well known to those skilled in the art. In particular, especially when the target is a protein, the elimination step can be carried out by incubating at least once, in particular three times, the chips for a period of a few seconds to a few minutes, preferably 5 minutes, in PBS (Phosphate Buffer Saline) / 0.1% Tween-20 at 4 ° C., with stirring, then for a period of a few minutes to a few hours, preferably 1 hour, in 20% isopropanol / 500 mM NaCl. 0.5% Tween-20 at 4 ° C., with stirring.
Cette étape d'élimination présente l'avantage d'optimiser l'efficacité d'interaction entre les molécules immobilisées sur ladite couche par liaison non-covalente et des cibles, en particulier des protéines.This elimination step has the advantage of optimizing the interaction efficiency between the molecules immobilized on said layer by non-covalent binding and targets, in particular proteins.
Selon un autre mode de réalisation particulier des procédés de détection d'interactions selon l'invention, ils comprennent en outre l'étape suivante, de préférence simultanément à l'étape (ii) :According to another particular embodiment of the interaction detection methods according to the invention, they further comprise the following step, preferably simultaneously with step (ii):
- la mise en contact de ladite cible et du réseau obtenu à l'étape (i) du procédé de détection d'interactions selon l'invention ou d'une puce selon l'invention, avec au moins une molécule capable de se lier spécifiquement à ladite cible. Cette étape peut être utile pour identifier à haut débit des molécules immobilisées sur ledit dispositif qui entrent en compétition avec des molécules connues capables de se lier spécifiquement à ladite cible.contacting said target and the grating obtained in step (i) of the method for detecting interactions according to the invention or a chip according to the invention, with at least one molecule capable of binding specifically to said target. This step may be useful for identifying high-speed molecules immobilized on said device that compete with known molecules capable of binding specifically to said target.
En particulier, notamment dans le cas où la cible est une protéine, cette étape peut permettre la détection de molécules (immobilisées sur le dispositif selon l'invention) qui se lient à un même site ou à un autre site (notamment catalytique) sur la cible, que le site auquel se lie spécifiquement la molécule utilisée dans cette étape (qui est connue pour être capable de se lier spécifiquement à ladite cible).In particular, especially in the case where the target is a protein, this step may allow the detection of molecules (immobilized on the device according to the invention) which bind to the same site or to another site (particularly catalytic) on the target, the site to which specifically binds the molecule used in this step (which is known to be able to bind specifically to said target).
Ainsi cette étape peut également permettre la détection de molécules se liant spécifiquement à une cible donnée et de connaître leur site de liaison sur la cible ou d'identifier de nouveaux sites (notamment catalytique) sur une cible, notamment une protéine.Thus this step may also allow the detection of molecules that bind specifically to a given target and to know their binding site on the target or to identify new sites (especially catalytic) on a target, in particular a protein.
L'invention a également pour objet l'utilisation d'un procédé de détection d'interactions selon l'invention pour le criblage et la sélection de molécules capables de se lier spécifiquement à une cible, en particulier à une protéine. En particulier, le procédé de détection d'interactions selon l'invention peut être utile pour le criblage et la sélection d'agents antibactériens et/ou d'agents thérapeutiques destinés à prévenir et/ou à traiter des pathologies, notamment les cancers, les maladies cardiovasculaires et neurologiques. L'invention a également pour objet l'utilisation d'un procédé de détection d'interactions selon l'invention pour la détermination de la présence et/ou de la concentration et/ou la caractérisation d'au moins une cible, en particulier d'au moins une protéine, présente dans un échantillon, ladite cible étant capable de se lier spécifiquement auxdites molécules liées de manière non-covalente audit dispositif. La caractérisation d'une cible telle qu'une protéine peut par exemple être la détermination de sa conformation protéique particulière (active, inactive...).The invention also relates to the use of an interaction detection method according to the invention for the screening and selection of molecules capable of binding specifically to a target, in particular to a protein. In particular, the method for detecting interactions according to the invention may be useful for the screening and the selection of antibacterial agents and / or therapeutic agents intended to prevent and / or treat pathologies, in particular cancers, cardiovascular and neurological diseases. The subject of the invention is also the use of an interaction detection method according to the invention for determining the presence and / or concentration and / or the characterization of at least one target, in particular at least one protein present in a sample, said target being capable of binding specifically to said molecules non-covalently bound to said device. The characterization of a target such as a protein may, for example, be the determination of its particular protein conformation (active, inactive, etc.).
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront au regard des exemples qui suivent.Other advantages and features of the invention will become apparent from the following examples.
Il doit être entendu que ces exemples sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention dont ils ne constituent en aucune manière une limitation.It should be understood that these examples are given solely by way of illustration of the subject of the invention and in no way constitute a limitation thereof.
La Figure 1 représente la détection, par fluorescence sur les différentes puces à molécules, des molécules auxquelles se lient spécifiquement la protéine cible R6 PBP 2x marquée à l'IRDye CW (A) et la comparaison de l'intensité des signaux de fluorescence sur les dispositifs de puces à molécules testés (B). La Figure 2 représente, sous la forme d'image fluorescente de puces, l'effet de la concentration des protéines cibles R6 PBP2x (A) et R39 (B) marquées à l'IRDye CW sur l'interaction avec les molécules immobilisées sur les dispositifs de puces à molécules selon l'invention.FIG. 1 represents the fluorescence detection on the various molecule chips of molecules to which the IRDye CW (A) labeled R6 PBP 2x target protein specifically binds and the comparison of the intensity of the fluorescence signals on the Molecule chip devices tested (B). FIG. 2 represents, in the form of a fluorescent image of chips, the effect of the concentration of the IRDye CW-labeled R6 PBP2x (A) and R39 (B) target proteins on the interaction with the immobilized molecules on the Molecule chip devices according to the invention.
La Figure 3 représente l'effet de la durée de conservation des puces à molécules selon l'invention sur la sensibilité de détection des interactions entre la protéine R6 PBP 2x et les antibiotiques immobilisés.FIG. 3 represents the effect of the storage life of the molecule chips according to the invention on the detection sensitivity of the interactions between the R6 PBP 2x protein and the immobilized antibiotics.
La Figure 4 illustre, sous la forme d'image fluorescente de puces, la compétition entre les antibiotiques immobilisés et l'ampicilline compris dans le milieu réactionnel pour l'interaction avec une protéine marquée à l'IRDye 800 CW, R6PBP2x (A) ou R39(B). La Figure 5 représente, sous la forme d'image fluorescente de puces, le criblage de chimiothèques (DF, BA, SRI, AT) pour la détection d'interactions avec les protéines R6 PBP2x (A), 5204 PBP2x S337A (B) et R39 (C) marquées à l'IRDye CW. Chaque puce a aussi été mise en compétition avec l'ampicilline à une concentration de 6 μM ou de 7,5 μM. La Figure 6 illustre , sous la forme d'histogrammes des intensités des signaux provenant des spots de « petites » molécules de faible masse moléculaire appartenant aux chimiothèques DF (A), BA (B), SRI (C) et AT (D) qui possèdent un ratio F800/B800 supérieur à 2 avec au moins une des protéines testées. Les expériences ont été réalisées en présence ou en absence d'ampicilline.FIG. 4 illustrates, in the form of a fluorescent image of chips, the competition between the immobilized antibiotics and the ampicillin included in the reaction medium for the interaction with a protein labeled with IRDye 800 CW, R6PBP2x (A) or R39 (B). FIG. 5 shows, in the form of a fluorescent image of chips, the screening of libraries (DF, BA, SRI, AT) for the detection of interactions with R6 PBP2x (A), 5204 PBP2x S337A (B) proteins and R39 (C) labeled with IRDye CW. Each chip was also challenged with ampicillin at a concentration of 6 μM or 7.5 μM. FIG. 6 illustrates, in the form of histograms, the intensities of the signals coming from the spots of "small" molecules of low molecular weight belonging to the DF (A), BA (B), SRI (C) and AT (D) chemilibraries which have an F800 / B800 ratio greater than 2 with at least one of the proteins tested. The experiments were performed in the presence or absence of ampicillin.
EXEMPLESEXAMPLES
I. Exemple 1 : Utilisation des dispositifs de puces à molécules selon l'invention pour la détection de l'interaction entre des antibiotiques connus et une protéine cible appartenant à la famille des « Penicillin Binding Proteins (PBP)I. EXAMPLE 1 Use of Molecule Chip Devices According to the Invention for the Detection of the Interaction Between Known Antibiotics and a Target Protein belonging to the Family of Penicillin Binding Proteins (PBP)
Afin de se placer à un pH physiologique et donc dans des conditions physiologiques appropriées pour la détection d'interaction entre des molécules de faible poids moléculaire (antibiotiques) et une protéine (R6 PBP2x), toutes les solutions (milieux) ont été préparées à un pH 7,4.In order to be placed at a physiological pH and therefore under physiological conditions suitable for the detection of interaction between molecules of low molecular weight (antibiotics) and a protein (R6 PBP2x), all the solutions (media) were prepared at a pH 7.4.
1.1 préparation de dispositifs de puces à molécules selon l'invention1.1 Preparation of Molecule Chip Devices According to the Invention
L'agarose (Réf. EP-0010-05, Molecular Biology Grade Agarose, Eurogentec) a été dissout à une concentration de 2% dans de l'eau MilliQ® et porté à ébullition. Cette solution a été mise en flacon et incubée à 700C. Différentes concentrations d'un dérivé de polyéthylène glycol (PEG) ont été préparées en dissolvant le Polyethyleneglycol Bisphenol A Epichlorohydrin Copolymer 15000-20000 (Sigma) (noté « Cop PEG ») dans de l'eau MilliQ® et en chauffant le mélange jusqu'à 700C. Des volumes égaux du dérivé de PEG et d'agarose ont été mélangés et préalablement incubés à 700C pendant 1 heure avant d'être déposés sur une lame de verre nettoyée à l'éthanol 100%.Agarose (EP-0010-05, Molecular Biology Grade Agarose, Eurogentec) was dissolved at a concentration of 2% in MilliQ® water and boiled. This solution was bottled and incubated at 70 ° C. Different concentrations of a polyethylene glycol derivative (PEG) were prepared by dissolving Polyethylene glycol Bisphenol A Epichlorohydrin Copolymer 15000-20000 (Sigma) (denoted "Cop PEG"). in MilliQ® water and heating the mixture to 70 ° C. Equal volumes of the PEG derivative and agarose were mixed and pre-incubated at 70 ° C. for 1 hour before being deposited on a glass slide cleaned with 100% ethanol.
1.2 Préparation de puces à molécules selon l'invention1.2 Preparation of Molecule Chips According to the Invention
Une étape d'hydratation de la couche du dispositif réalisé selon l'exemple 1.1, a été mise en œuvre. Ainsi, les dispositifs ont été plongés pendant 30 minutes dans de l'eau MilliQ® à température ambiante sans agitation puis séchés à 37°C pendant 45 minutes.A step of hydration of the layer of the device made according to example 1.1, was implemented. Thus, the devices were immersed for 30 minutes in MilliQ® water at room temperature without stirring and then dried at 37 ° C for 45 minutes.
Les molécules utilisées pour être immobilisées de manière non-covalente sur le support selon l'invention sont 14 antibiotiques connus pour interagir avec les protéines de la famille des « Penicillin Binding Proteins » (PBP) : 8 antibiotiques appartenant au groupe des pénicillines, 5 au groupe des céphalosporines et un au groupe des carbapénèmes. Les abréviations des antibiotiques utilisés sont les suivantes : 6-APA, 6-The molecules used to be immobilized non-covalently on the support according to the invention are 14 antibiotics known to interact with the proteins of the "Penicillin Binding Proteins" (PBP) family: 8 antibiotics belonging to the group of penicillins, 5 to group of cephalosporins and one to the carbapenem group. Abbreviations for the antibiotics used are: 6-APA, 6-
AminoPenicillinic acid ; Amp, ampicilline ; Pen, pénicilline ; Tem, témocilline ; Mth, méthicilline ; Oxa, oxacilline ; 7-ACA, 7-AminoCephalosporanic acid ; Carb, carbénicilline ; Tic, ticarcilline ; Cpht, céphalothine ; Cphx, céphalexine ; Cftx, céfotaxime ; Imp, imipénème ; Cfx, céfoxitine. La kanamycine (Kan)a été utilisée comme le témoin négatif.AminoPenicillinic acid; Amp, ampicillin; Penicillin; Tem, temocillin; Mth, methicillin; Oxa, oxacillin; 7-ACA, 7-Aminocephalosporanic acid; Carb, carbenicillin; Tic, ticarcillin; Cpht, cephalothin; Cphx, cephalexin; Cftx, cefotaxime; Imp, imipenem; Cfx, cefoxitin. Kanamycin (Kan) was used as the negative control.
Les antibiotiques ont été déposés à partir de solution à 3 mM (dilution dans du PBS) en 4 répliques (spots ou positions définies). Des contrôles négatifs tels que du PBS IX, du DMSO 55% (diméthyl sulfoxide) ou de la BSA (albumine de sérum bovin) ont également été mis en contact avec les dispositifs selon l'invention. L'anticorps polyclonal anti-PBP2xThe antibiotics were deposited from 3 mM solution (dilution in PBS) into 4 replicates (spots or defined positions). Negative controls such as PBS IX, DMSO 55% (dimethyl sulfoxide) or BSA (bovine serum albumin) were also contacted with the devices according to the invention. The anti-PBP2x polyclonal antibody
(0,6 μM) a été immobilisé de manière non-covalente sur les dispositifs selon l'invention et utilisé comme contrôle positif. Les molécules ont été déposées sur les dispositifs par un appareil de contact soit manuellement avec le Arrayer Replicator (V&P Scientifïc) soit avec le robot GMS 417 Arrayer (Affymetrix). Les puces à molécules ainsi obtenues ont ensuite été bloquées avec du PVA 2%(0.6 μM) was immobilized non-covalently on the devices according to the invention and used as a positive control. The molecules were deposited on the devices by a contact device either manually with the Arrayer Replicator (V & P Scientifïc) or with the GMS 417 Arrayer robot (Affymetrix). Molecule chips thus obtained were then blocked with 2% PVA
(alcool polyvinylique) (préparé extemporanément dans du PBS) pendant 1 h à 4°C sous agitation puis lavées 3 fois 5 minutes au PBS / Tween-20 0,1% à 4°C sous agitation.(polyvinyl alcohol) (prepared extemporaneously in PBS) for 1 h at 4 ° C with stirring and then washed 3 times 5 minutes with PBS / 0.1% Tween-20 at 4 ° C with stirring.
1.3 Mise en contact de puces à molécules selon l'invention avec une protéine- cible :R6 PBP2x1.3 Contacting Molecular Chips According to the Invention with a Target Protein: R6 PBP2x
Les puces à molécules obtenues selon l'exemple 1.2 ont ensuite été incubées 18 h à 4°C sous agitation avec 12,5 μg/mL de protéine R6 PBP2x (la protéine recombinante issue de la souche Streptococcus pneumoniae R6) préalablement marquée à l'IRDye800 CW (LI-COR Biosciences) et purifiée sur une colonne SigmaSpin Post-reaction (Sigma). Les puces ont ensuite été lavées 3 fois 5 minutes dans du PBS / Tween-20 0,1% à 4°C sous agitation, puis 1 h à l'isopropanol 20% / NaCl 500 mM / Tween-20 0,5% à 4°C sous agitation.The molecule chips obtained according to Example 1.2 were then incubated for 18 h at 4 ° C. with stirring with 12.5 μg / ml of R6 PBP2x protein (the recombinant protein derived from the strain Streptococcus pneumoniae R6) previously labeled with IRDye800 CW (LI-COR Biosciences) and purified on a SigmaSpin Post-reaction (Sigma) column. The chips were then washed 3 times 5 minutes in PBS / 0.1% Tween-20 at 4 ° C. with stirring, then 1 hour with 20% isopropanol / 500 mM NaCl / 0.5% Tween-20 at 20% strength. 4 ° C with stirring.
1.4 Détection sur la puce à molécules selon l'invention de ou des molécules à laquelle/auxquelles se lient spécifiquement la protéine cible :R6 PBP2x1.4 Detection on the molecule chip according to the invention of or molecules to which the target protein specifically binds: R6 PBP2x
La lecture des puces obtenues à l'exemple 1.3 a été réalisée par le scanner OdysseyThe reading of the chips obtained in example 1.3 was carried out by the Odyssey scanner
Imaging System (LI-COR Biosciences) avec une résolution de 21 μm grâce à un laser d'excitation à 780 nm et à un filtre capable de détecter la fluorescence à 820 nm. Les images présentées sur la figure IA ont ensuite été analysées par le logiciel GenePix Pro 4.0 (Axon Instruments). Le logiciel génère des données numériques correspondant aux valeurs médianes du signal émis par les pixels de chaque spot (F) (position définie) et du bruit de fond local (B). A partir de ces données, le ratio F800/B800 pour chaque spot (position définie) est calculé, puis la moyenne des ratios pour les 4 répliques. Ce ratio F800/B800 a été utilisé comme la valeur quantitative pour comparer l'interaction d'une molécule immobilisée avec la protéine-cible (Figure IB). Il faut noter que, sur la Figure IB, figurent uniquement les résultats avec 8 antibiotiques sur les 14 testés.Imaging System (LI-COR Biosciences) with a resolution of 21 μm thanks to a 780 nm excitation laser and a filter capable of detecting fluorescence at 820 nm. The images presented in FIG. 1A were then analyzed by the GenePix Pro 4.0 software (Axon Instruments). The software generates numerical data corresponding to the values medians of the signal emitted by the pixels of each spot (F) (defined position) and the local background noise (B). From these data, the ratio F800 / B800 for each spot (defined position) is calculated, then the average of the ratios for the 4 replicates. This F800 / B800 ratio was used as the quantitative value to compare the interaction of an immobilized molecule with the target protein (Figure 1B). It should be noted that in Figure IB, only results with 8 out of the 14 antibiotics tested are shown.
Ainsi, l'intensité des signaux fluorescents détectés sur les puces est un indice comparatif de l'affinité de la protéine-cible donnée (présente dans le milieu réactionnel utilisé pour l'obtention de la liaison spécifique entre les molécules et la cible) vis-à-vis de différentes molécules chimiques immobilisées sur le dispositif de puces à molécules selon l'invention, dans un seul essai.Thus, the intensity of the fluorescent signals detected on the chips is a comparative index of the affinity of the given target protein (present in the reaction medium used to obtain the specific binding between the molecules and the target) with respect to different chemical molecules immobilized on the molecule chip device according to the invention, in a single test.
1.5 comparaison du bruit de fond obtenu avec des dispositifs de puces à molécules selon l'invention et du bruit de fond obtenu avec d'autres dispositifs1.5 comparison of the background noise obtained with the microarray devices according to the invention and the background noise obtained with other devices
Des puces à molécules ont été obtenues selon les procédés décrits dans les exemples 1.1 à 1.4, ci-dessus. Ainsi des substrats (lames de verre) ont été revêtus d'un mélange d'agarose 1% et de copolymère de PEG 0,2% (Polyethyleneglycol Bisphenol A Epichlorohydrin Copolymer 15000-20000, noté « Cop PEG ») avec ou non une étape d'hydratation dudit mélange. Ces puces à molécules ont été comparées avec des dispositifs dont le substrat (lame de verre) est recouvert d'agarose 1% ou d'un mélange d'agarose 1% et de PVA 2% et de Na2B4O7 0,2%.Molecule chips were obtained according to the methods described in Examples 1.1 to 1.4, above. Thus substrates (glass slides) were coated with a mixture of 1% agarose and 0.2% PEG copolymer (Polyethylene glycol Bisphenol A Epichlorohydrin Copolymer 15000-20000, denoted "Cop PEG") with or without a step hydration of said mixture. These molecule chips were compared with devices whose substrate (glass slide) is covered with 1% agarose or a mixture of 1% agarose and 2% PVA and Na 2 B 4 O 7 O, 2%.
Les résultats sont présentés sur la Figure 1 (A et B). Cette comparaison quantitative sous forme d'histogrammes (Figure IB) montre que l'intensité du signal la plus élevée (excepté pour la céphalexine et l'imipénème) est obtenue sur le dispositif comprenant un mélange d'agarose 1% et de Cop PEG 0,2% qui a été hydraté.The results are shown in Figure 1 (A and B). This quantitative comparison in the form of histograms (FIG. 1B) shows that the highest intensity of the signal (except for cephalexin and imipenem) is obtained on the device comprising a mixture of 1% agarose and Cop PEG 0. , 2% that has been hydrated.
Afin d'évaluer de façon quantitative l'intensité des signaux provenant des spots, la moyenne du ratio F800/B800 des 4 spots a été calculée pour chaque antibiotique. Les résultats sont présentés sur le Tableau 1, ci-dessous.In order to quantitatively evaluate the intensity of the signals from the spots, the average of the F800 / B800 ratio of the 4 spots was calculated for each antibiotic. The results are shown in Table 1, below.
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Tableau 1. L'évaluation du bruit de fond sur différents supports d'agarose. Ainsi, pour la majeure partie des antibiotiques testés, la meilleure sensibilité de détection a été obtenue avec le dispositif selon l'invention revêtu d'un mélange d'agarose 1% et de Cop PEG 0,2% hydraté avant l'étape de mise en contact des molécules avec ledit dispositif.Table 1. Evaluation of background noise on different agarose media. Thus, for most of the antibiotics tested, the best detection sensitivity was obtained with the device according to the invention coated with a mixture of 1% agarose and 0.2% Cop PEG hydrate before the setting step. in contact with the molecules with said device.
En outre les dispositifs selon l'invention ont été comparés, (par évaluation du bruit de fond) à d'autres dispositifs de puces à molécules tels que des hydrogels préparé sur la base d'un agar, du polyacrylamide, de l'agarose ou tels que des biofïlms composés d'alginate de sodium contenant ou non du cuivre réticulé et estérifïé, ou tels que des polymères (nitrocellulose de la société Whatman). Les résultats montrent que les dispositifs selon l'invention permettent de réduire l'intensité du bruit de fond en comparaison avec ces autres dispositifs.In addition, the devices according to the invention have been compared, (by evaluation of the background noise) with other microarray devices such as hydrogels prepared on the basis of an agar, polyacrylamide, agarose or such as biofilms composed of sodium alginate whether or not containing cross-linked and esterified copper, or such as polymers (nitrocellulose from the company Whatman). The results show that the devices according to the invention make it possible to reduce the intensity of the background noise in comparison with these other devices.
En outre, les dispositifs selon l'invention sont tolérants (compatibles) à l'action d'une solution de solvant organique, notamment de DMSO et de DMF à au moins 50%. Ceci est un avantage pour le criblage de molécules synthétisées chimiquement dans ces solvants, sans affecter l'interaction avec la cible notamment la protéine-cible.In addition, the devices according to the invention are tolerant (compatible) with the action of an organic solvent solution, especially DMSO and DMF at least 50%. This is an advantage for the screening of molecules synthesized chemically in these solvents, without affecting the interaction with the target, especially the target protein.
II. Exemple 2 : Effet de la concentration d'un dérivé de PEG sur la performance de la méthode de détection d'interactions selon l'invention.II. Example 2 Effect of the Concentration of a PEG Derivative on the Performance of the Interaction Detection Method According to the Invention
Les 14 antibiotiques de l'exemple 1 ainsi que l'anticorps anti-GST, l'anticorps anti- PBP2x et du PBS ont été immobilisés, selon la technique décrite dans l'exemple 1, sur des dispositifs de puces à molécules selon l'invention comprenant différentes concentrations de Cop PEG : 0,2% ; 0,5% ; 0,8% ; 1% et 2%.The 14 antibiotics of Example 1 as well as the anti-GST antibody, the anti-PBP2x antibody and PBS were immobilized, according to the technique described in Example 1, on microarray devices according to the invention. invention comprising different concentrations of Cop PEG: 0.2%; 0.5%; 0.8%; 1 and 2%.
Les puces ainsi obtenues ont été incubées avec 180 μL de la protéine R6 PBP2x à 20 μg/mL pendant 18 h à 4°C après avoir été bloquées 1 h avec du PVA 2%. Après lavage pendant 1 h à l'isopropanol 20% / NaCl 500 mM / Tween-20 0,5%, les puces ont été analysées par fluorescence dans l' infra-rouge proche selon la technique décrite dans l'exemple 1. L'intensité des signaux provenant des spots, évaluée comme la moyenne des ratios F800/B800 des 4 spots, a été calculée pour chaque molécule. Les résultats sont présentés sur le tableau 2, ci-dessus.The chips thus obtained were incubated with 180 μl of the R6 PBP2x protein at 20 μg / ml for 18 h at 4 ° C. after having been blocked for 1 hour with 2% PVA. After washing for 1 hour with 20% isopropanol / 500 mM NaCl / 0.5% Tween-20, the chips were analyzed by fluorescence in the near infra-red according to the technique described in Example 1. Signal intensity from the spots, evaluated as the average of the F800 / B800 ratios of the 4 spots, was calculated for each molecule. The results are shown in Table 2, above.
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Tableau 2. Interaction des molécules immobilisées avec la protéine R6 PBP2x en fonction de la concentration de Cop PEG.Table 2. Interaction of immobilized molecules with R6 PBP2x protein as a function of Cop PEG concentration.
Pour la plupart des antibiotiques, le meilleur ratio et donc la meilleure interaction entre les antibiotiques et la protéine-cible est obtenu sur le dispositif comprenant entre 0,5 et 1% de Cop PEG mélangé à 1% d'agarose. Cependant, au-delà de 0,2% de Cop PEG, la polymérisation de l'agarose s'effectue très rapidement rendant la couverture homogène de la surface des lames de verre très délicate.For most antibiotics, the best ratio and thus the best interaction between the antibiotics and the target protein is obtained on the device comprising between 0.5 and 1% Cop PEG mixed with 1% agarose. However, beyond 0.2% of Cop PEG, the Agarose polymerization is carried out very rapidly making the homogeneous coverage of the surface of the glass slides very delicate.
III. Exemple 3 : Effet de la concentration de la protéine-cible sur la performance de la méthode de détection d'interactions selon l'inventionIII. Example 3 Effect of the concentration of the target protein on the performance of the interaction detection method according to the invention
La concentration optimale de protéine-cible a été déterminée sur les puces composées de 14 antibiotiques décrites dans l'exemple 1 (lame de verre revêtu d'un mélange hydraté d'agarose 1 % et de Cop PEG 0,2 %), ainsi que du PBS, de la BSA, des anticorps anti-PBP2x, des anticorps anti-PBP5. Différentes concentrations en protéines marquées ont été ajoutées dans le milieu réactionnel (milieu approprié pour permettre la formation d'une liaison spécifique entre les molécules et la protéine-cible) allant de 0,3 μM à 1 μM pour la protéine R6 PBP2x et de 0,25 μM à 2 μM pour la protéine R39. La mise en contact des protéines-cibles avec les puces à molécules décrites dans l'exemple 1 a été effectuée à 4°C pendant 18 h sous humidité constante 70% et agitation très douce. Les autres conditions expérimentales décrites dans l'exemple 1 restent identiques.The optimal concentration of protein-target was determined on the chips composed of 14 antibiotics described in Example 1 (glass slide coated with a mixture of hydrated 1% agarose and Cop PEG 0.2%), as well as PBS, BSA, anti-PBP2x antibodies, anti-PBP5 antibodies. Various concentrations of labeled proteins were added to the reaction medium (medium suitable for allowing the formation of a specific bond between the molecules and the target protein) ranging from 0.3 μM to 1 μM for the R6 PBP2x protein and from 0 , 25 μM at 2 μM for the R39 protein. The contacting of the target proteins with the molecule chips described in Example 1 was carried out at 4 ° C. for 18 h under 70% constant humidity and very gentle stirring. The other experimental conditions described in Example 1 remain identical.
Les résultats sont présentés sur la Figure 2 (A et B) et dans les tableaux 3 et 4, ci- dessous.The results are shown in Figure 2 (A and B) and Tables 3 and 4, below.
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Tableau 3. Effet de la concentration de la protéine R6 PBP2x marquée sur l'interaction avec les antibiotiques immobilisés. Selon les résultats obtenus, on peut constater que l'intensité du signal, basée toujours sur le ratio F800/B800, augmente constamment pour tous les antibiotiques testés réagissant avec la protéine R6 PBP2x dans la gamme de concentrations allant de 0,3 à 0,6 μM (Tableau 3). Lorsqu'on augmente sa concentration au-delà de 0,8 μM, la valeur du ratio oscille, montrant qu'un plateau a été atteint. Ainsi, la concentration optimale de R6 PBP2x est comprise entre 0,6 et 0,8 μM dans les conditions utilisées.Table 3. Effect of concentration of labeled R6 PBP2x protein on interaction with immobilized antibiotics. According to the results obtained, it can be seen that the intensity of the signal, still based on the F800 / B800 ratio, is constantly increasing for all the antibiotics tested reacting with the R6 PBP2x protein in the concentration range from 0.3 to 0, 6 μM (Table 3). When increasing its concentration above 0.8 μM, the ratio value oscillates, showing that a plateau has been reached. Thus, the optimal concentration of R6 PBP2x is between 0.6 and 0.8 μM under the conditions used.
Pour s'assurer que cette concentration en protéine de type sauvage R6 PBP2x ne favorise pas l'apparition de signaux non-spécifiques, l'essai a été aussi réalisé avec 0,6 μM de la protéine mutée 5204 PBP2x S337A (la protéine recombinante issue du mutant Streptococcus pneumoniae 5024 dans la quelle la serine (position 337) dans le site actif dans est remplacée par alanine) qui est incapable d'interagir avec les antibiotiques béta- lactamines. En effet, aucune interaction n'est détectée entre la protéine mutée et les antibiotiques immobilisés, ce qui prouve que les signaux détectés avec la protéine sauvage sont spécifiques.To ensure that this concentration of R6 PBP2x wild-type protein does not promote the appearance of non-specific signals, the assay was also performed with 0.6 μM of the mutated protein 5204 PBP2x S337A (the recombinant protein mutant Streptococcus pneumoniae 5024 in which serine (position 337) in the active site in is replaced by alanine) which is unable to interact with beta-lactam antibiotics. Indeed, no interaction is detected between the mutated protein and the immobilized antibiotics, which proves that the signals detected with the wild-type protein are specific.
Une autre protéine PBP, R39 provenant de Actinomadura, a aussi interagi avec les antibiotiques testés, mais les signaux les plus élevés ont été détectés aux concentrations de 0,75-1 μM de cette protéine (Tableau 4).Another PBP protein, R39 from Actinomadura, also interacted with the antibiotics tested, but the highest signals were detected at concentrations of 0.75-1 μM of this protein (Table 4).
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Tableau 4. Effet de la concentration de la protéine R39 sur l'interaction avec les antibiotiques immobilisés. Ainsi, la méthode de détection d'interactions entre au moins une molécule et au moins une cible, notamment une protéine-cible, selon l'invention, présente l'avantage par rapport à d'autres approches de permettre l'analyse à haut débit d'interactions entre des molécules immobilisées et différentes cibles, notamment différentes protéines (à différentes conditions, par exemple, différentes concentrations) dans des essais parallèles et ainsi d'augmenter la probabilité de la détection des liaisons spécifiques entre une molécule et une cible.Table 4. Effect of concentration of R39 protein on interaction with immobilized antibiotics. Thus, the method for detecting interactions between at least one molecule and at least one target, in particular a target protein, according to the invention has the advantage over other approaches of allowing high-throughput analysis. interactions between immobilized molecules and different targets, including different proteins (under different conditions, for example, different concentrations) in parallel assays and thus increase the probability of the detection of specific binding between a molecule and a target.
IV. Exemple 4 : Effet de la présence d'un sel sur la performance de la méthode de détection d'interactions selon l'inventionIV. EXAMPLE 4 Effect of the Presence of a Salt on the Performance of the Interaction Detection Method According to the Invention
Des puces composées de 8 antibiotiques béta-lactames (6-APA, ampicilline, carbénicilline, ticarcilline, témocilline, céphalothine, céfoxitine, céphalexine et céfotaxime), du PBS, du DMSO des anticorps anti-PBP5 et anti-PBP2x, immobilisés, ont été préparées, à partir d'une solution à 3 mM pour chaque molécule, et incubées avec 0,6 μM de R6 PBP2x diluée dans une solution de PBS contenant 12 mM ou 154 mM de chlorure de sodium, les deux solutions ont été complétées avec 0,1% de Tween-20. Le dispositif utilisé est une lame de verre revêtue d'un mélange hydraté comprenant de l'agarose 1% et du Cop PEG 0,2 %, préparé selon l'exemple 1. Les étapes préalables de blocage, de lavage, et les conditions réactionnelles sont celles décrites dans l'exemple 1.Fleas consisting of 8 beta-lactam antibiotics (6-APA, ampicillin, carbenicillin, ticarcillin, temocillin, cephalothin, cefoxitin, cephalexin and cefotaxime), immobilized PBS, DMSO anti-PBP5 and anti-PBP2x antibodies were prepared from a solution of 3 mM for each molecule, and incubated with 0.6 μM of R6 PBP2x diluted in a solution of PBS containing 12 mM or 154 mM sodium chloride, the two solutions were completed with 0 , 1% Tween-20. The device used is a glass slide coated with a hydrated mixture comprising 1% agarose and 0.2% Cop PEG, prepared according to Example 1. The preliminary stages of blocking, washing, and the reaction conditions are those described in Example 1.
Les résultats sont présentés dans le Tableau 5.The results are shown in Table 5.
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Tableau 5. Effet des différentes concentrations de NaCl dans le milieu réactionnel sur l'interaction de la protéine R6 PBP2x avec les antibiotiques immobilisés.Table 5. Effect of different concentrations of NaCl in the reaction medium on the interaction of R6 PBP2x protein with immobilized antibiotics.
L'analyse des résultats montre que la présence d'une concentration plus élevée en sels dans le milieu réactionnel (milieu approprié pour permettre la formation d'une liaison spécifique entre les antibiotiques et la protéine-cible) peut augmenter l'intensité des signaux fluorescents. En effet, lorsque 154 mM de NaCl sont ajoutés dans le milieu réactionnel, le ratio F800/B800 est augmenté de 42 à 184%. Cette augmentation ne peut être attribuée qu'à la diminution du bruit de fond puisqu'il est lui-même légèrement supérieur en présence de 154 mM de NaCl.The analysis of the results shows that the presence of a higher concentration of salts in the reaction medium (suitable medium to allow the formation of a specific binding between the antibiotics and the target protein) can increase the intensity of the fluorescent signals. . Indeed, when 154 mM NaCl are added to the reaction medium, the F800 / B800 ratio is increased from 42 to 184%. This increase can only be attributed to the decrease in background noise since it is itself slightly higher in the presence of 154 mM NaCl.
Ainsi la présence de sels en concentration élevée dans le milieu réactionnel (milieu approprié pour permettre la formation d'une liaison spécifique entre les antibiotiques et la protéine-cible) peut augmenter l'efficacité de l'interaction entre la protéine-cible et les molécules immobilisées et de cette façon améliorer la performance de la méthode de détection d'interactions selon l'invention.Thus the presence of high concentration salts in the reaction medium (appropriate medium to allow the formation of a specific binding between the antibiotics and the target protein) can increase the efficiency of the interaction between the target protein and the molecules. immobilized and in this way improve the performance of the interaction detection method according to the invention.
V. Exemple 5 : Effet de la durée de conservation des puces à molécules selon l'invention sur la performance de la méthode de détection d'interactions selon l'inventionV. EXAMPLE 5 Effect of the Shelf Life of the Molecular Chips According to the Invention on the Performance of the Interaction Detection Method According to the Invention
Les puces à molécules (à antibiotiques) selon l'invention obtenues selon l'exemple 1The microarray (antibiotic) chips according to the invention obtained according to Example 1
(lame de verre revêtu d'un mélange hydraté d'agarose 1% et de Cop PEG 0,2%) ont été conservées à 4°C pendant 1, 8, 15 et 43 jours avant d'être mises en contact avec une protéine-cible : R6 PBP2x. Les autres conditions expérimentales, notamment de détection d'interactions, sont celles décrites dans l'exemple 1.(glass slide coated with a hydrated mixture of 1% agarose and 0.2% PEG Cop) were stored at 4 ° C for 1, 8, 15 and 43 days before being contacted with a protein Target: R6 PBP2x. The other experimental conditions, in particular for the detection of interactions, are those described in Example 1.
Les résultats sont montrés sur la Figure 3.The results are shown in Figure 3.
La comparaison des résultats avec la protéine R6 PBP2x montre que, pour l'ensemble des antibiotiques étudiés, une différence importante dans l'intensité des signaux a été détectée sur les puces conservées huit jours par rapport à celles conservées une seule journée. En outre, l'augmentation des signaux a encore été observée après 43 jours de conservation. Les caractéristiques structurales et fonctionnelles des petites molécules peuvent ainsi affecter l'efficacité de leur immobilisation non-covalente sur la couche d'agarose et de Cop PEG.The comparison of the results with the R6 PBP2x protein shows that, for all the antibiotics studied, a significant difference in the intensity of the signals was detected on the chips kept for eight days compared to those kept for a single day. In addition, signal increase was again observed after 43 days of storage. The structural and functional characteristics of small molecules can thus affect the effectiveness of their non-covalent immobilization on the agarose and Cop PEG layer.
Ainsi, la conservation prolongée des puces à molécules selon l'invention améliore encore la performance de la détection d'interaction entre une molécule et une cible.Thus, the prolonged storage of the molecule chips according to the invention further improves the performance of the interaction detection between a molecule and a target.
VI. Exemple 6 : Comparaison des milieux comprenant du PBS et du Tris sur l'interaction de la protéine R6 PBP2x avec les antibiotiques immobilisésVI. Example 6 Comparison of the Media Comprising PBS and Tris on the Interaction of the R6 PBP2x Protein with Immobilized Antibiotics
La protéine R6 PBP2x provenant de Streptococcus pneumoniae possède un point isoélectrique de 5,17. Une expérience a été effectuée avec cette protéine présente dans deux milieux (milieu approprié pour permettre la liaison spécifique entre les antibiotiques et la protéine-cible) différents : PBS (avec 154 mM NaCl / Tween-20 0,1%) à pH 7,4 ou Tris 10 mM (avec 154 mM NaCl / Tween-20 0,1%) à pH 7,4 sur une puce à antibiotiques obtenus selon l'exemple 1 (lame de verre revêtu d'un mélange hydraté d'agarose 1% et de Cop PEG 0,2%). Les autres conditions expérimentales, notamment de détection d'interaction, sont celles décrites dans l'exemple 1.The R6 PBP2x protein from Streptococcus pneumoniae has an isoelectric point of 5.17. An experiment was carried out with this protein present in two media (medium appropriate to allow the specific binding between the antibiotics and the target protein) different: PBS (with 154 mM NaCl / 0.1% Tween-20) at pH 7, 4 or 10 mM Tris (with 154 mM NaCl / 0.1% Tween-20) at pH 7.4 on an antibiotic chip obtained according to Example 1 (glass slide coated with a hydrated mixture of agarose 1% and PEG Cop 0.2%). The other experimental conditions, in particular interaction detection, are those described in Example 1.
Les résultats sont présentés dans le Tableau 6.The results are shown in Table 6.
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Tableau 6. Effet des milieux réactionnels sur l'interaction de la protéine R6 PBP2x avec les antibiotiques immobilisés.Table 6. Effect of reaction media on the interaction of R6 PBP2x protein with immobilized antibiotics.
Une variation de 31,3% du ratio F800/B800 a été détectée pour la céfoxitine lorsque le milieu réactionnel utilisé est le PBS, tandis que pour les huit autres antibiotiques, la différence n'était pas significative.A 31.3% change in the F800 / B800 ratio was detected for cefoxitin when the reaction medium used was PBS, while for the other eight antibiotics, the difference was not significant.
Ces résultats indiquent que la composition du milieu réactionnel (milieu approprié pour permettre la liaison spécifique entre les antibiotiques et la protéine-cible) peut affecter l'interaction de la protéine-cible avec les molécules immobilisées en fonction de leur charge.These results indicate that the composition of the reaction medium (appropriate medium to allow the specific binding between the antibiotics and the target protein) can affect the interaction of the target protein with the immobilized molecules according to their charge.
VII. Exemple 7 : Etude de la compétition entre les antibiotiques immobilisés et un antibiotique ajouté dans le milieu réactionnel pour l'interaction avec la protéine- cibleVII. Example 7 Study of the Competition Between the Immobilized Antibiotics and an Antibiotic Added to the Reaction Medium for Interaction with the Target Protein
L'interaction de deux molécules qui se lient au même site sur une protéine-cible peut être évaluée en suivant leur compétition dans le milieu réactionnel (milieu approprié pour permettre la formation d'une liaison spécifique entre les molécules et la protéine-cible). Dans cet objectif, les expériences de compétition sur les puces selon l'invention (selon l'exemple 1, lame de verre revêtu d'un mélange hydraté d'agarose 1% et de Cop PEG 0,2%), entre des antibiotiques immobilisés et dirigés contre le site actif de deux protéines R6 PBP2x et R39 et l'ampicilline qui se lie au même site actif de ces protéines ont été réalisées. Ainsi, l'ampicilline a été ajoutée dans le milieu réactionnel avec la protéine donnée dans le rapport molaire 10 : 1 et ensuite ce mélange (R6 PbP2x ou R39) a été incubé sur des puces composées de 14 antibiotiques et de divers contrôles positifs et négatifs. Les autres conditions expérimentales sont celles décrites dans l'exemple 1.The interaction of two molecules that bind to the same site on a target protein can be evaluated by following their competition in the reaction medium (appropriate medium to allow the formation of specific binding between the molecules and the target protein). For this purpose, the competition experiments on the chips according to the invention (according to Example 1, glass slide coated with a hydrated mixture of 1% agarose and 0.2% PEG Cop), between immobilized antibiotics and directed against the active site of two R6 PBP2x and R39 proteins and ampicillin which binds to the same active site of these proteins were made. Thus, ampicillin was added to the reaction medium with the protein given in the molar ratio of 10: 1 and then this mixture (R6 PbP2x or R39) was incubated on chips composed of 14 antibiotics and various positive and negative controls . The other experimental conditions are those described in Example 1.
Les résultats sont présentés sur la Figure 4 (A et B) et dans le tableau 7, ci-dessous.The results are shown in Figure 4 (A and B) and Table 7, below.
Les résultats montrent qu'après l'ajout de l'ampicilline comme compétiteur, une nette diminution des signaux fluorescents a été détectée pour tous les antibiotiques immobilisés (Fig. 4 A et B).The results show that after adding ampicillin as a competitor, a clear decrease in fluorescent signals was detected for all immobilized antibiotics (Fig. 4A and B).
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Tableau 7. Compétition entre l'ampicilline dans le milieu réactionnel et les antibiotiques immobilisés pour l'interaction avec les protéines R6 PBP2x et R39.Table 7. Competition between ampicillin in the reaction medium and immobilized antibiotics for interaction with R6 PBP2x and R39 proteins.
L'analyse quantitative des spots a montré que l'ampicilline dans la solution est aussi bien efficace pour inhiber l'interaction des antibiotiques immobilisés avec la protéine R6 PBP2x qu'avec la protéine R39 (Tableau 7).Quantitative spot analysis showed that ampicillin in the solution is as effective in inhibiting the interaction of immobilized antibiotics with R6 PBP2x protein as with R39 protein (Table 7).
Cette approche peut être utile pour identifier à haut débit de nouvelles molécules (immobilisées sur ledit dispositif) qui entrent en compétition avec des molécules connues capables de se lier spécifiquement à ladite cible. En particulier, cette approche peut être utile pour identifier à haut débit de nouvelles molécules qui entrent en compétition avec les antibiotiques de la famille des beta-lactamines interagissant avec le site catalytique des protéines PBPs.This approach may be useful for identifying high-throughput molecules (immobilized on said device) that compete with known molecules capable of binding specifically to said target. In particular, this approach may be useful for high throughput identification of novel molecules that compete with beta-lactam antibiotics interacting with the catalytic site of PBPs.
VIII. Exemple 8 : Criblage de différentes chimiothèquesVIII. Example 8: Screening of different chemical libraries
Différentes chimiothèques (DF, (Université d'Oxford), BA, SRI et AT (IBS de Grenoble)) ont été criblées selon la méthode de détection d'interactions selon l'invention, contre la protéine de type sauvage R6 PBP2x, son mutant résistant aux antibiotiques 5204 PBP2x S337A, la protéine de type sauvage R39 mais également la protéine résistante aux antibiotiques PBP5 issue d'Enterococcus faecium D63r. Les molécules susceptibles de se lier au site catalytique de la protéine PBP2x qui appartiennent à ces chimiothèques ont été sélectionnées après un criblage virtuel.Different chemical libraries (DF, (Oxford University), BA, SRI and AT (Grenoble IBS)) were screened according to the interaction detection method according to the invention, against the wild-type R6 PBP2x protein, its mutant antibiotic resistant 5204 PBP2x S337A, wild-type R39 protein but also antibiotic resistant protein PBP5 from Enterococcus faecium D63r. Molecules capable of binding to the catalytic site of the PBP2x protein belonging to these libraries were selected after virtual screening.
Les molécules appartenant aux différentes chimiothèques ont été dissoutes dans l'eau, ou dans le DMF si elles étaient insolubles dans l'eau. Les concentrations en DMF testées pour la solubilisation des molécules varient entre 20 et 100%, sans affecter ni la qualité du dispositif, notamment de ladite couche ni les interactions avec les cibles protéiques.The molecules belonging to the different chemical libraries were dissolved in water, or in DMF if they were insoluble in water. The DMF concentrations tested for the solubilization of the molecules vary between 20 and 100%, without affecting either the quality of the device, in particular of said layer or the interactions with the protein targets.
Il faut noter que la possibilité d'utiliser les molécules dissoutes dans une solution de DMF (amide dérivé de l'acide formique et de la diméthylamine) ou de DMSO à 100% et déposées sur le dispositif selon l'invention est un avantage au vu du criblage des molécules synthétisées chimiquement dans ces solvants, sans affecter l'interaction avec la cible protéique. Ainsi, le dispositif selon l'invention est tolérant à l'action (compatible) de différents solvants, notamment organiques et est ainsi particulièrement utile pour la préparation de puces à molécules, notamment de faible masse moléculaire et qui possèdent une faible solubilité.It should be noted that the possibility of using the dissolved molecules in a solution of DMF (amide derived from formic acid and dimethylamine) or 100% DMSO and deposited on the device according to the invention is an advantage in view of screening molecules chemically synthesized in these solvents, without affecting the interaction with the protein target. Thus, the device according to the invention is tolerant to the (compatible) action of various solvents, in particular organic solvents and is thus particularly useful for the preparation of chips with molecules, in particular of low molecular weight and which have a low solubility.
Les conditions expérimentales sont celles décrites dans l'exemple 1. Une centaine de petites molécules provenant de quatre différentes chimiothèques a été immobilisée en 4 répliques sur un dispositif de puces à molécules selon l'invention, à savoir une lame de verre recouverte d'un mélange hydraté d'agarose 1% et de CopPEG 0,2%. Divers contrôles positifs et négatifs (l'anticorps polyclonal anti-PBP2x, les 14 antibiotiques décrits précédemment) ont été aussi inclus dans ces puces qui ont été conservées pendant 8 jours à 4°C avant l'expérience. Les puces ont ensuite été incubées avec une des protéines marquées dans les différentes conditions décrites précédemment. Des résultats similaires ont été obtenus dans ces expériences sauf que l'intensité des signaux a été variable selon la condition utilisée.The experimental conditions are those described in Example 1. A hundred small molecules from four different libraries were immobilized in 4 replicates on a chip device with molecules according to the invention, namely a glass slide covered with a hydrated mixture of 1% agarose and 0.2% CopPEG. Various positive and negative controls (the anti-PBP2x polyclonal antibody, the 14 antibiotics previously described) were also included in these chips which were stored for 8 days at 4 ° C prior to the experiment. The fleas were then incubated with one of the labeled proteins under the various conditions described above. Similar results were obtained in these experiments except that the intensity of the signals was variable according to the condition used.
Les images obtenues après la réaction d'interaction montrent que chacune des quatre chimiothèques contient des molécules qui réagissent avec les cibles protéiques (Fig. 5 A, B et C). L'analyse quantitative des résultats montre que parmi ces molécules il en existe certaines qui possèdent une forte affinité vis à vis d'au moins une des protéines testées. Un filtre de 2 a été appliqué aux valeurs des ratios obtenus pour discriminer les molécules capables de se lier spécifiquement avec les protéines (molécules dont la valeur du ratio F800 / B800 est supérieure à 2) de celles qui ne se lient pas spécifiquement avec les protéines (molécules dont la valeur du ratio F800 / B800 est inférieure à 2) (Fig. 6A, B, C et D). Les sept molécules DF 26, BA 1, BA 9, SRI 8, SRI 13, AT 2 et AT 39 se lient spécifiquement avec les quatre protéines testées. La molécule SRI 17 se lie spécifiquement avec les protéines de type sauvage R6 PBP2x et R39 mais pas avec les protéines mutées. Il est remarquable que l'intensité des signaux pour les molécules DF 26, BA 9 et AT 39 a été très élevée ce qui pourrait indiquer leur capacité de réagir avec la même efficacité au site catalytique des protéines sauvages et mutée.The images obtained after the interaction reaction show that each of the four libraries contains molecules that react with the protein targets (Fig. 5 A, B and C). The quantitative analysis of the results shows that among these molecules there are some that have a strong affinity towards at least one of the tested proteins. A filter of 2 was applied to the values of the ratios obtained to discriminate the molecules able to bind specifically with the proteins (molecules whose value of the ratio F800 / B800 is greater than 2) of those which do not bind specifically with the proteins (molecules whose F800 / B800 ratio is less than 2) (Fig. 6A, B, C and D). The seven molecules DF 26, BA 1, BA 9, SRI 8, SRI 13, AT 2 and AT 39 specifically bind with the four proteins tested. The SRI molecule 17 specifically binds with the R6 PBP2x and R39 wild-type proteins but not with the mutated proteins. It is remarkable that the intensity of the signals for the DF 26, BA 9 and AT 39 molecules was very high, which could indicate their ability to react with the same efficiency to the catalytic site of the wild-type and mutated proteins.
L'expérience de compétition effectuée en parallèle a montré que Pampicilline peut inhiber l'interaction des protéines avec certaines molécules qui possèdent la capacité d'interagir avec ces cibles. En effet, une compétition importante a été détectée entre la molécule AT 2 immobilisée et Pampicilline dans la solution pour l'interaction avec la protéine R39.The concurrent competition experiment has shown that ampicillin can inhibit the interaction of proteins with certain molecules that have the ability to interact with these targets. Indeed, significant competition has been detected between the immobilized AT 2 molecule and ampicillin in the solution for interaction with the R39 protein.
Au total, 19 molécules ont été identifiées après le criblage des quatre chimiothèques en comparant leur capacité d'interagir avec une affinité élevée avec au moins une des trois protéines testées R6 PBP2x, 5204 PBP2x, R39 et PBP5 (Tableau 8).
Figure imgf000034_0001
In total, 19 molecules were identified after screening the four libraries by comparing their ability to interact with high affinity with at least one of the three R6 PBP2x, 5204 PBP2x, R39 and PBP5 tested proteins (Table 8).
Figure imgf000034_0001
* - L'ampicilline dans l'expérience de compétition a été ajoutée en concentration de 6 μM pour les protéines R6 PBP2x et 5204 PBP2x S337A et de 7,5 μM pour la protéine R39.Ampicillin in the competition experiment was added in a concentration of 6 μM for the R6 PBP2x and 5204 PBP2x S337A proteins and 7.5 μM for the R39 protein.
Tableau 8. Les molécules sélectionnées suite au criblage de quatre chimiothèques contre les protéines R6 PBP2x, 5204 PBP2x S337A, R39 et PBP5.Table 8. The molecules selected following the screening of four libraries against the R6 PBP2x, 5204 PBP2x S337A, R39 and PBP5 proteins.
IX : Exemple 9 : Confirmation de l'activité antibactérienne des molécules sélectionnées à partir de l'exemple 8IX: Example 9: Confirmation of the antibacterial activity of the molecules selected from Example 8
L'activité anti-bactérienne des molécules sélectionnées selon l'exemple 8 a été évaluée par la technique d'antibiogramme sur les bactéries gram-positives et gram- négatives. Il a été trouvé que certaines molécules (SRI 11 et AT 12) possèdent une activité importante contre les deux types de bactéries.The anti-bacterial activity of the molecules selected according to Example 8 was evaluated by the antibiogram technique on gram-positive and gram-negative bacteria. It has been found that certain molecules (SRI 11 and AT 12) have significant activity against both types of bacteria.
Ces résultats démontrent l'efficacité des puces à molécules et des méthodes de détection d'interactions selon l'invention, notamment pour le criblage d'agents antibactériens potentiels. Cette méthode peut être considérée comme universelle du fait de sa capacité à détecter tous les types d'interaction des molécules avec une cible, notamment une protéine-cible.These results demonstrate the effectiveness of molecule chips and methods for detecting interactions according to the invention, in particular for the screening of potential antibacterial agents. This method can be considered universal because of its ability to detect all types of interaction of molecules with a target, in particular a target protein.
En particulier, notamment dans le cas où la cible est une protéine, l'étape de compétition avec au moins une molécule capable de se lier spécifiquement à la cible peut permettre la détection de molécules qui, par exemple, se lient à un même ou à un autre site (notamment catalytique) sur la cible que la molécule utilisée dans cette étape (qui est connue pour être capable de se lier spécifiquement à ladite cible).In particular, especially in the case where the target is a protein, the competition step with at least one molecule capable of binding specifically to the target can allow the detection of molecules that, for example, bind to one or another site (particularly catalytic) on the target that the molecule used in this step (which is known to be able to bind specifically to said target).
Ainsi cette étape peut également permettre la détection de molécules se liant spécifiquement à une cible donnée et de connaître leur site de liaison sur la cible ou d'identifier de nouveaux sites (notamment catalytique) sur une cible, notamment une protéine.Thus this step may also allow the detection of molecules that bind specifically to a given target and to know their binding site on the target or to identify new sites (especially catalytic) on a target, in particular a protein.
Ainsi, l'absence de compétition des molécules immobilisées avec l'ampicilline peut être un indice de la présence d'un site(s) différent(s) de la poche catalytique dans les protéines PBP qui peuvent être utilisés pour le développement de nouveaux agents antibactériens. Enfin, la méthode élaborée peut être aussi appliquée pour le criblage d'autres agents thérapeutiques notamment contre les cancers, les maladies cardio-vasculaires et neuromusculaires. Thus, the lack of competition of the immobilized molecules with ampicillin may be an indication of the presence of a different site (s) of the catalytic pocket in the PBP proteins that can be used for the development of new agents. antibacterials. Finally, the method developed can also be applied for the screening of other therapeutic agents, in particular against cancers, cardiovascular and neuromuscular diseases.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de puces à molécules comprenant un substrat dont au moins une partie d'au moins une surface est revêtue d'une couche comprenant : - de l'agarose et/ou au moins un de ses dérivés ; et au moins un polyéthylène glycol et/ou au moins un de ses dérivés.A molecule chip device comprising a substrate of which at least a portion of at least one surface is coated with a layer comprising: - agarose and / or at least one of its derivatives; and at least one polyethylene glycol and / or at least one of its derivatives.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche est un mélange, notamment homogène, - de l'agarose et/ou d'au moins un de ses dérivés, en particulier de l'agarose ; et d'au moins un polyéthylène glycol et/ou d'au moins un de ses dérivés, en particulier d'au moins un polyéthylène glycol ; la concentration en agarose et/ou ses dérivés dans ledit mélange est comprise entre 0,002 g/mL et 0,04 g/mL, de préférence entre 0,005 g/mL et 0,02 g/mL et tout préférentiellement 0,01 g/mL ; et la concentration en polyéthylène glycol et/ou ses dérivés dans ledit mélange est comprise entre 0,001 g/mL et 0,02 g/mL, de préférence entre 0,0005 g/mL et 0,02 g/mL, de préférence entre 0,001 g/mL et 0,015 g/mL et tout préférentiellement entre 0,002 g/mL et 0,01 g/mL.2. Device according to claim 1, characterized in that said layer is a mixture, in particular homogeneous, - agarose and / or at least one of its derivatives, in particular agarose; and at least one polyethylene glycol and / or at least one of its derivatives, in particular at least one polyethylene glycol; the concentration of agarose and / or its derivatives in said mixture is between 0.002 g / mL and 0.04 g / mL, preferably between 0.005 g / mL and 0.02 g / mL and most preferably 0.01 g / mL ; and the concentration of polyethylene glycol and / or its derivatives in said mixture is between 0.001 g / mL and 0.02 g / mL, preferably between 0.0005 g / mL and 0.02 g / mL, preferably between 0.001 g / mL g / mL and 0.015 g / mL and most preferably between 0.002 g / mL and 0.01 g / mL.
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit au moins un polyéthylène glycol et ledit au moins un de ses dérivés ont une masse moléculaire compris entre 300 et 10 000 000 Daltons, de préférence entre 6 000 et 40 000 Daltons et tout préférentiellement entre 15 000 et 20 000 Daltons.3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that said at least one polyethylene glycol and said at least one of its derivatives have a molecular weight between 300 and 10,000,000 Daltons, preferably between 6,000 and 40,000 Daltons and most preferably between 15,000 and 20,000 Daltons.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit substrat est un support solide ou semi-solide réalisé à base d'au moins un matériau choisi dans le groupe comprenant les verres, le silicium, le silicone, les polymères tel que les plastiques, le polyacrylamide, le polypyrrole, les polyoses et les métaux tel que l'or, le platine et un mélange de ceux-ci.4. Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said substrate is a solid or semi-solid support made based on at least one material selected from the group consisting of glasses, silicon, silicone polymers such as plastics, polyacrylamide, polypyrrole, polyoses and metals such as gold, platinum and a mixture thereof.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit substrat est une lame de verre. 5. Device according to claim 4, characterized in that said substrate is a glass slide.
6. Puce à molécules comprenant au moins une molécule, de préférence une pluralité de différentes molécules, liée de manière non-covalente à ladite couche du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, en particulier à des positions définies.6. A molecule chip comprising at least one molecule, preferably a plurality of different molecules, non-covalently bonded to said layer of the device according to any one of claims 1 to 5, in particular at defined positions.
7. Puce selon la revendication 6, caractérisée en ce que la masse moléculaire de ladite au moins une molécule est comprise entre 50 et 150 000 Daltons, de préférence entre 50 et 1000 Daltons et tout préférentiellement entre 100 et 600 Daltons.7. A chip according to claim 6, characterized in that the molecular weight of said at least one molecule is between 50 and 150,000 Daltons, preferably between 50 and 1000 Daltons and most preferably between 100 and 600 Daltons.
8. Puce selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que ladite au moins une molécule est d'origine naturelle ou synthétique, en particulier d'origine synthétique.8. Chip according to one of claims 6 or 7, characterized in that said at least one molecule is of natural or synthetic origin, in particular of synthetic origin.
9. Kit ou nécessaire pour la détection d'interactions entre au moins une molécule et au moins une cible choisie dans le groupe comprenant les protéines, les polypeptides, les extraits cellulaires, les cellules, les organismes, les acides nucléiques et les aptamères, en particulier les protéines, ledit kit comprenant :Kit or kit for detecting interactions between at least one molecule and at least one target selected from the group consisting of proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, nucleic acids and aptamers, protein, said kit comprising:
- au moins un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 ; etat least one device according to any one of claims 1 to 5; and
- au moins une molécule, de préférence une pluralité de molécules différentes ; et - au moins une cible choisie dans le groupe comprenant les protéines, les polypeptides, les extraits cellulaires, les cellules, les organismes les acides nucléiques et les aptamères, en particulier les protéines ; etat least one molecule, preferably a plurality of different molecules; and at least one target selected from the group consisting of proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, nucleic acids and aptamers, in particular proteins; and
- au moins un moyen de détection de l'interaction entre ladite au moins une molécule et ladite au moins une cible.at least one means for detecting the interaction between said at least one molecule and said at least one target.
10. Kit ou nécessaire pour la détection d'interactions entre au moins une molécule et au moins une cible choisie dans le groupe comprenant les protéines, les polypeptides, les extraits cellulaires, les cellules, les organismes les acides nucléiques et les aptamères, en particulier les protéines, ledit kit comprenant : - une puce selon l'une quelconque des revendications 6 à 8; etA kit or kit for detecting interactions between at least one molecule and at least one target selected from the group consisting of proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, nucleic acids and aptamers, in particular the proteins, said kit comprising: - a chip according to any one of claims 6 to 8; and
- au moins une cible choisie dans le groupe comprenant les protéines, les polypeptides, les extraits cellulaires, les cellules, les organismes les acides nucléiques et les aptamères, en particulier les protéines ; et au moins un moyen de détection de l'interaction entre ladite au moins une molécule et ladite au moins une cible. at least one target chosen from the group comprising proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, nucleic acids and aptamers, in particular proteins; and at least one means for detecting the interaction between said at least one molecule and said at least one target.
11. Kit selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que ladite cible est une protéine et ledit moyen de détection est un colorant fluorescent, de préférence dans le proche infrarouge, ledit colorant fluorescent étant lié à la protéine.11. Kit according to any one of claims 9 or 10, characterized in that said target is a protein and said detection means is a fluorescent dye, preferably in the near infrared, said fluorescent dye being bound to the protein.
12. Kit selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que ladite cible est une protéine et ledit moyen de détection est un colorant fluorescent, de préférence dans le proche infrarouge, lié à un anticorps dirigé contre la protéine.12. Kit according to any one of claims 9 or 10, characterized in that said target is a protein and said detection means is a fluorescent dye, preferably in the near infrared, bound to an antibody directed against the protein.
13. Utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 ou d'une puce selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 ou d'un kit selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, pour la détection d'interactions, entre au moins une molécule et au moins une cible choisie dans le groupe comprenant les protéines, les polypeptides, les extraits cellulaires, les cellules, les organismes les acides nucléiques et les aptamères, en particulier les protéines.13. Use of a device according to any one of claims 1 to 5 or a chip according to any one of claims 6 to 8 or a kit according to any one of claims 9 to 12 for the detection of interactions between at least one molecule and at least one target selected from the group consisting of proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, nucleic acids and aptamers, in particular proteins.
14. Utilisation selon la revendication 13 pour :14. Use according to claim 13 for:
- le criblage de molécules capables d'interagir avec ladite au moins une cible, en particulier le criblage de molécules capables de moduler l'activité enzymatique d'une protéine et/ou de se lier à un site catalytique d'une protéine; ouscreening for molecules capable of interacting with said at least one target, in particular the screening of molecules capable of modulating the enzymatic activity of a protein and / or of binding to a catalytic site of a protein; or
- le criblage de cibles capables d'interagir avec ladite au moins une molécule, en particulier le criblage de protéines qui sont des ligands de ladite au moins une molécule ; ouscreening for targets capable of interacting with said at least one molecule, in particular the screening of proteins which are ligands of said at least one molecule; or
- la détermination de la présence et/ou de la concentration et/ou la caractérisation d'au moins une cible présente dans un échantillon, en particulier une protéine, notamment avec une conformation protéique particulière ; outhe determination of the presence and / or concentration and / or the characterization of at least one target present in a sample, in particular a protein, in particular with a particular protein conformation; or
- la séparation de formes particulières de ladite au moins une cible présente dans un échantillon, en particulier la séparation des formes actives et inactives d'au moins une protéine présente dans un échantillon.the separation of particular forms of said at least one target present in a sample, in particular the separation of the active and inactive forms of at least one protein present in a sample.
15. Procédé de détection d'interactions entre au moins une molécule, de préférence une pluralité de différentes molécules et au moins une cible choisie dans le groupe comprenant les protéines, les polypeptides, les extraits cellulaires, les cellules, les organismes les acides nucléiques et les aptamères, en particulier les protéines, comprenant les étapes suivantes : (i) la mise en contact d'au moins une molécule, de préférence une pluralité de différentes molécules, avec ledit dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, en particulier à des positions définies, dans un milieu et dans des conditions appropriés pour obtenir la liaison non-covalente de ladite molécule audit dispositif, afin d'obtenir un réseau de molécules ;A method of detecting interactions between at least one molecule, preferably a plurality of different molecules and at least one target selected from the group consisting of proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, nucleic acids and the like. aptamers, in particular proteins, comprising the following steps: (i) contacting at least one molecule, preferably a plurality of different molecules, with said device according to any one of claims 1 to 5, in particular at defined positions, in a medium and under conditions suitable for obtaining the non-covalent binding of said molecule to said device, in order to obtain a network of molecules;
(ii) la mise en contact dudit réseau obtenu à l'étape (i), avec au moins une cible choisie dans le groupe comprenant les protéines, les polypeptides, les extraits cellulaires, les cellules, les organismes les acides nucléiques et les aptamères, en particulier les protéines, dans un milieu et dans des conditions appropriés pour permettre la formation d'une liaison spécifique entre ladite au moins une molécule et ladite au moins une cible ;(ii) bringing said network obtained in step (i) into contact with at least one target chosen from the group comprising proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, nucleic acids and aptamers, in particular the proteins, in a medium and under conditions suitable for allowing the formation of a specific bond between said at least one molecule and said at least one target;
(iii) la détection sur ledit dispositif de la ou des molécules à laquelle/auxquelles se lient spécifiquement ladite au moins une cible.(iii) detecting on said device the molecule or molecules to which said at least one target specifically binds.
16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que la masse moléculaire de ladite au moins une molécule est comprise entre 50 et 150 000 Daltons, de préférence entre 50 et 1000 Daltons et tout préférentiellement entre 100 et 600 Daltons.16. The method of claim 15, characterized in that the molecular weight of said at least one molecule is between 50 and 150 000 Daltons, preferably between 50 and 1000 Daltons and most preferably between 100 and 600 Daltons.
17. Procédé de détection d'interactions entre au moins une molécule, de préférence une pluralité de différentes molécules et au moins une cible choisie dans le groupe comprenant les protéines, les polypeptides, les extraits cellulaires, les cellules, les organismes les acides nucléiques et les aptamères, en particulier les protéines, comprenant les étapes suivantes :A method of detecting interactions between at least one molecule, preferably a plurality of different molecules and at least one target selected from the group consisting of proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, nucleic acids and the like. aptamers, in particular proteins, comprising the following steps:
(ii) la mise en contact avec une puce selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 d'au moins une cible choisie dans le groupe comprenant les protéines, les polypeptides, les extraits cellulaires, les cellules, les organismes les acides nucléiques et les aptamères, en particulier les protéines, dans un milieu et dans des conditions appropriés pour permettre la formation d'une liaison spécifique entre les molécules et ladite cible ; (iii) la détection sur ladite puce de la ou des molécules à laquelle/auxquelles se lient spécifiquement ladite au moins une cible.(ii) contacting with a chip according to any of claims 6 to 8 of at least one target selected from the group consisting of proteins, polypeptides, cell extracts, cells, organisms, nucleic acids and aptamers, in particular proteins, in a medium and under conditions suitable for allowing the formation of a specific bond between the molecules and said target; (iii) detecting on said chip the molecule or molecules to which said at least one target specifically binds.
18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que ladite cible est une protéine marquée par un colorant fluorescent, de préférence dans le proche infrarouge, et en ce que l'étape (iii) est réalisée à l'aide d'un dispositif d'imagerie à fluorescence, de préférence à infrarouge.18. Process according to any one of claims 15 to 17, characterized in that said target is a fluorescent dye-labeled protein, preferably in the form of a fluorescent dye. near infrared, and in that step (iii) is performed using a fluorescence imaging device, preferably infrared.
19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que ladite cible est une protéine et en ce qu'il comprend en outre, l'étape suivante : la mise en contact de la protéine avec un anticorps marqué avec un colorant fluorescent, de préférence dans le proche infra rouge, ledit anticorps étant dirigé contre la protéine ; et en ce que l'étape (iii) est réalisée à l'aide d'un dispositif d'imagerie à fluorescence, de préférence à infrarouge.19. Process according to any one of claims 15 to 17, characterized in that said target is a protein and in that it further comprises the following step: bringing the protein into contact with an antibody labeled with a fluorescent dye, preferably in the near infrared, said antibody being directed against the protein; and in that step (iii) is performed using a fluorescence imaging device, preferably infrared.
20. Procédé selon l'une des revendications 18 ou 19, caractérisé en ce que lesdits colorants fluorescents sont des colorants fluorescents dans le proche infrarouge ayant une longueur d'onde comprise entre 700 et 2 500 nm, de préférence entre 700 et 1 100 nm et tout préférentiellement entre 720 et 820 nm.20. Method according to one of claims 18 or 19, characterized in that said fluorescent dyes are fluorescent dyes in the near infrared having a wavelength of between 700 and 2500 nm, preferably between 700 and 1100 nm. and most preferably between 720 and 820 nm.
21. Procédé selon l'une quelconque des revendications 18 à 20, caractérisé en ce que la concentration de ladite protéine dans ledit milieu de l'étape (ii) est comprise entre 0,01 et 100 μM, de préférence entre 0,1 et 10 μM, et tout préférentiellement entre 0,5 et 2 μM.21. Method according to any one of claims 18 to 20, characterized in that the concentration of said protein in said medium of step (ii) is between 0.01 and 100 μM, preferably between 0.1 and 10 μM, and most preferably between 0.5 and 2 μM.
22. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 21, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, préalablement à l'étape (ii), l'étape suivante : l'hydratation, par au moins une étape d'hydratation, de ladite couche dudit dispositif.22. Method according to any one of claims 15 to 21, characterized in that it further comprises, prior to step (ii), the following step: hydration, by at least one hydration step of said layer of said device.
23. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 et 17 à 22, caractérisé en ce que l'étape (i) est réalisée au moins 1 jour, de préférence au moins 5 jours et tout préférentiellement au moins 8 jours avant la mise en oeuvre de l'étape (ii).23. Method according to any one of claims 15 and 17 to 22, characterized in that step (i) is carried out at least 1 day, preferably at least 5 days and most preferably at least 8 days before implementation. the work of step (ii).
24. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 23, caractérisé en ce que ledit milieu de l'étape (ii) comprend au moins un sel choisi dans le groupe comprenant le chlorure de sodium, le chlorure de potassium, le chlorure de magnésium, de préférence le chlorure de sodium, à une concentration comprise entre 10 mM et 300 mM, de préférence entre 30 mM et 200 mM et tout préférentiellement entre 100 mM et 160 mM. 24. Process according to any one of claims 15 to 23, characterized in that the said medium of step (ii) comprises at least one salt selected from the group comprising sodium chloride, potassium chloride, sodium chloride and magnesium, preferably sodium chloride, at a concentration of between 10 mM and 300 mM, preferably between 30 mM and 200 mM and most preferably between 100 mM and 160 mM.
25. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 24, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, entre l'étape (ii) et l'étape (iii), l'étape suivante :25. Method according to any one of claims 15 to 24, characterized in that it further comprises, between step (ii) and step (iii), the following step:
- l'élimination par au moins une étape de lavage, dans des conditions appropriées, des cibles non liées spécifiquement à ladite au moins une molécule.elimination by at least one washing step, under appropriate conditions, of targets not specifically bound to said at least one molecule.
26. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 25, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape suivante, de préférence simultanément à l'étape (ii) :26. Method according to any one of claims 15 to 25, characterized in that it further comprises the following step, preferably simultaneously with step (ii):
- la mise en contact de ladite cible et du réseau obtenu à l'étape (i) selon la revendication 15 ou d'une puce selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, avec au moins une molécule capable de se lier spécifiquement à ladite cible.contacting said target and the grating obtained in step (i) according to claim 15 or a chip according to any one of claims 6 to 8, with at least one molecule capable of binding specifically to said target.
27. Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 26 pour le criblage et la sélection de molécules capables de se lier spécifiquement à une cible, en particulier à une protéine.27. Use of the method according to any one of claims 15 to 26 for the screening and selection of molecules capable of binding specifically to a target, in particular to a protein.
28. Utilisation selon la revendication 27 pour le criblage et la sélection d'agents antibactériens et/ou d'agents thérapeutiques destinés à prévenir et/ou à traiter des pathologies, notamment les cancers et les maladies cardiovasculaires et neuromusculaires.28. Use according to claim 27 for the screening and selection of antibacterial agents and / or therapeutic agents for preventing and / or treating pathologies, including cancers and cardiovascular and neuromuscular diseases.
29. Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 26 pour la détermination de la présence et/ou de la concentration et/ou la caractérisation d'au moins une cible, en particulier d'au moins une protéine, présente dans un échantillon, ladite cible étant capable de se lier spécifiquement auxdites molécules liées de manière non-covalente audit dispositif. 29. Use of the method according to any one of claims 15 to 26 for the determination of the presence and / or concentration and / or the characterization of at least one target, in particular at least one protein, present in a sample, said target being capable of binding specifically to said molecules non-covalently linked to said device.
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