用快速分離測(cè)定相互作用動(dòng)力學(xué)的方法

用快速分離測(cè)定相互作用動(dòng)力學(xué)的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種測(cè)定分析物相互作用動(dòng)力學(xué)的方法。所述方法包括首先將包含分析物的溶液與固定的配體，或其類(lèi)似物接觸，所述配體或其類(lèi)似物固定在光學(xué)傳感器表面上；檢測(cè)分析物與固定的配體或類(lèi)似物的結(jié)合，其中測(cè)量所述結(jié)合作為表面特性的結(jié)果變化；和自動(dòng)測(cè)定相互作用動(dòng)力學(xué)，所述測(cè)定步驟包括首先定義包括用于擬合的動(dòng)力學(xué)信息的分解期的部分。本發(fā)明進(jìn)一步涉及研究分子相互作用的分析系統(tǒng)，所述系統(tǒng)能夠?qū)嵤┰撔路椒?，以及?shí)施所述方法的步驟的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用快速分離測(cè)定相互作用動(dòng)力學(xué)的方法 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種測(cè)定分析物的相互作用動(dòng)力學(xué)的方法。更特別地，本發(fā)明涉及一 種自動(dòng)測(cè)定相互作用動(dòng)力學(xué)的方法，其包括首先定義包括動(dòng)力學(xué)信息的分解期的部分。本 發(fā)明還涉及一種實(shí)施所述方法的步驟的分析系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 多種分析技術(shù)被用于表征分子間的相互作用，特別在針對(duì)生物分子的檢測(cè)和相互 作用的分析的背景中。例如，抗體-抗原相互作用在許多領(lǐng)域具有根本的重要性，包括生物 學(xué)、免疫學(xué)和藥理學(xué)。在這種背景下，許多分析技術(shù)涉及"配體"，例如抗體，結(jié)合到固體支撐 體上，隨后讓配體接觸"分析物"，如抗原。在配體和分析物接觸之后，測(cè)量一些指示相互作 用的特征，例如配體與分析物結(jié)合的能力。經(jīng)常期望在測(cè)量相互作用之后，應(yīng)該有可能分離 (dissociate)配體-分析物對(duì)以"重新產(chǎn)生"自由配體，借此能夠重新使用配體的表面以進(jìn) 行進(jìn)一步的分析測(cè)量。
[0004] 能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)這樣的分子相互作用的分析傳感器系統(tǒng)正獲得越來(lái)越多的關(guān)注。這 些系統(tǒng)通常基于光學(xué)生物傳感器并且通常被稱(chēng)為相互作用分析傳感器或生物特異性相互 作用分析傳感器。典型的生物傳感器系統(tǒng)是通用電氣醫(yī)療集團(tuán)生命科學(xué)部(GE Healthcare Life Sciences)售出的Biacore?設(shè)備，其使用表面等離子共振(SPR)檢測(cè)樣品中分子間的 相互作用和固定在感應(yīng)表面上的分子結(jié)構(gòu)。使用Biacore?系統(tǒng)在不使用標(biāo)記的情況下有可 能實(shí)時(shí)測(cè)定不只是樣品中特定分子的存在和濃度，而且還有額外的相互作用參數(shù)，例如，分 子相互作用的結(jié)合(association)速率和分離速率常數(shù)。裝置和理論背景全部在文獻(xiàn)(見(jiàn)例 如Jonsson，U.等，BioTechniques 11:620-627(1991))中記載。根本上，該技術(shù)涉及將配體 固定在傳感器芯片的特定表面上，將傳感器芯片與包含感興趣的分析物的樣品流接觸，和 然后測(cè)量產(chǎn)生于感興趣的結(jié)合的傳感器芯片的表面光學(xué)特征的變化。對(duì)于SPR的進(jìn)一步的 細(xì)節(jié)，還參考美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,313,264、美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,573,956和美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,641，640。
[0005] 往往在SPR分析中，產(chǎn)生動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)集，其中分離數(shù)據(jù)收集時(shí)間相對(duì)于相互作用物 (即配體和分析物）的分離是過(guò)多的。過(guò)多的數(shù)據(jù)不包含任何動(dòng)力學(xué)信息，但是可以干擾擬 合過(guò)程，使得動(dòng)力學(xué)速率常數(shù)無(wú)法測(cè)定或不那么準(zhǔn)確。如果該擬合被限定于包括傳感圖的 部分的信息，該失敗在許多情況下可以被避免。這在Biacore?系統(tǒng)的BIAeval軟件中被容易 地實(shí)現(xiàn)，其中對(duì)于每個(gè)數(shù)據(jù)集合，擬合范圍由操作者手動(dòng)設(shè)置。然而對(duì)于實(shí)施全自動(dòng)動(dòng)力學(xué) 評(píng)價(jià)的需求，手動(dòng)過(guò)程是不相容的。
[0006] 因此，需要實(shí)現(xiàn)識(shí)別和清除過(guò)多的數(shù)據(jù)的自動(dòng)化過(guò)程，由此能夠?qū)ε潴w和分析物 之間的相互作用進(jìn)行全自動(dòng)動(dòng)力學(xué)評(píng)價(jià)。
[0007] 發(fā)明概述
[0008] 本文公開(kāi)的是使用將從擬合中自動(dòng)排除過(guò)多數(shù)據(jù)的算法補(bǔ)充擬合過(guò)程的新方法。 所述方法和算法自動(dòng)地從擬合過(guò)程中排除分解期的部分，其跟隨完全的分離回到基線。該 方法提高了快速相互作用動(dòng)力學(xué)的擬合成功率，并且進(jìn)一步促進(jìn)采用許多數(shù)據(jù)集的大動(dòng)力 學(xué)運(yùn)行（big kinetic runs) 〇
[0009] 由此，本發(fā)明的第一方面是提供了測(cè)定分析物與固定于固體支撐體表面的結(jié)合劑 的相互作用動(dòng)力學(xué)的方法，即通過(guò)將所述表面與含有分析物的流體樣品接觸，監(jiān)測(cè)所述分 析物與固定的配體或類(lèi)似物的結(jié)合，其中測(cè)量結(jié)合作為表面的特性的結(jié)果變化;和自動(dòng)測(cè) 定相互作用動(dòng)力學(xué)，所述測(cè)定步驟包括首先定義包括用于擬合的動(dòng)力學(xué)信息的分解期的部 分。在某些實(shí)施方案中，所述測(cè)定步驟進(jìn)一步包括對(duì)于偏移、干擾或單偏離曲線的調(diào)整。
[0010] 在某些實(shí)施方案中，配體或它的類(lèi)似物，被固定到一系列表面上并且所述分析物 與各表面平行接觸。
[0011] 在某些實(shí)施方案中，所述分析物以一系列濃度提供，并且相互作用動(dòng)力學(xué)從系列 分析物和表面固定的配體或類(lèi)似物之間的相互作用計(jì)算。
[0012] 在某些實(shí)施方案中，光學(xué)傳感器表面是基于瞬逝波感應(yīng)的檢測(cè)器的一部分。優(yōu)選 地，所述光學(xué)傳感器表面是基于表面等離子共振的檢測(cè)器的一部分。
[0013] 在某些實(shí)施方案中，所述定義包括用于擬合的動(dòng)力學(xué)信息的分解期的部分的方法 通過(guò)排除小于以下的響應(yīng)數(shù)據(jù)來(lái)完成：
[0014] R = Y^/X
[0015] 其中R是響應(yīng)，以RU計(jì)，低于它時(shí)算法將分解期數(shù)據(jù)從擬合中排除
[0016] Y高是在各曲線上的分解期期間的相對(duì)于基線的最高響應(yīng)
[0017] X是在軟件程序中編碼的或由用戶設(shè)置的任意數(shù)集。
[0018] 在其它實(shí)施方案中，所述定義包括用于擬合的動(dòng)力學(xué)信息的分解期的部分的方法 通過(guò)排除小于R=〇(基線）的響應(yīng)數(shù)據(jù)來(lái)完成。
[0019] 在進(jìn)一步的其它實(shí)施方案中，所述定義包括用于擬合的動(dòng)力學(xué)信息的分解期的部 分的方法通過(guò)排除小于R=X的響應(yīng)數(shù)據(jù)來(lái)完成(X是用戶在程序中設(shè)置或編碼的數(shù)值）。
[0020] 在另一方面，本發(fā)明提供了研究分子相互作用的分析系統(tǒng)，其包括包含實(shí)施所述 方法的步驟的程序編碼方法的計(jì)算機(jī)處理裝置(coumputer processing means)。
[0021] 在仍另一方面，本發(fā)明提供了計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上 或攜帶在電子或光學(xué)信號(hào)上的用來(lái)實(shí)施所述方法的步驟的程序編碼方法。
[0022] 本發(fā)明的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)和益處將從以下的說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中顯現(xiàn)出來(lái)。
[0023]附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0024]圖1(a)上方面板:數(shù)據(jù)集在運(yùn)行方法中使用整個(gè)分解期集合以1:1-結(jié)合模型擬 合。(b)下方面板:擬合僅用包括的分解期的相關(guān)部分重復(fù)。
[0025]圖2(a)上方面板:在1400秒內(nèi)收集的完整的數(shù)據(jù)集；（b)中部面板:顯示了（a)的數(shù) 據(jù)集，但是其限于在應(yīng)用算法時(shí)用于擬合的部分；（c)下方面板:在1400秒內(nèi)緩慢分離的數(shù) 據(jù)集。
[0026] 發(fā)明詳述
[0027] 本發(fā)明涉及測(cè)定分析物的相互作用動(dòng)力學(xué)的新方法，以及實(shí)施所述方法的步驟的 分析系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。由此，在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及測(cè)定分析物相互作用動(dòng)力學(xué)的 方法，包括：
[0028] (a)將含有所述分析物的溶液與固定的配體或其類(lèi)似物接觸，其固定在光學(xué)傳感 器表面上；
[0029] (b)監(jiān)測(cè)溶液中的所述分析物和所述固定的配體或類(lèi)似物的結(jié)合，其中測(cè)量結(jié)合 作為表面的特性的結(jié)果變化;和
[0030] (C)自動(dòng)測(cè)定相互作用動(dòng)力學(xué)，所述測(cè)定步驟包括首先定義包括用于擬合的動(dòng)力 學(xué)信息的分解期的部分。
[0031] 表面結(jié)合相互作用可以使用多種不同相互作用分析技術(shù)來(lái)表征。商業(yè)可獲得的生 物傳感器包括以上提到的Biacore?系統(tǒng)設(shè)備，其基于表面等離子共振(SPR)并允許實(shí)時(shí)監(jiān) 測(cè)表面相互作用。
[0032] SPR現(xiàn)象是公知的。當(dāng)光在某些條件下在具有不同折射率的兩者介質(zhì)之間的界面 上被反射，并且所述界面被金屬膜(通常為金或銀)涂層時(shí)，產(chǎn)生SPR。在Biacore?設(shè)備中，介 質(zhì)為樣品和通過(guò)微流動(dòng)系統(tǒng)與所述樣品接觸的傳感器芯片的玻璃。金屬膜為芯片表面上的 金的薄層。SPR引起反射光在特定的反射角度上的強(qiáng)度的減少。該最小反射光密度的角度隨 著接近反射光相反側(cè)，在Biaeore?系統(tǒng)中樣品側(cè)，的表面的折射率而變化。
[0033] 當(dāng)樣品中的分子結(jié)合傳感器芯片表面的捕獲分子時(shí)，濃度，由此的表面的折射率 發(fā)生改變并且檢測(cè)到SPR響應(yīng)。將相互作用過(guò)程期間的響應(yīng)相對(duì)于時(shí)間作圖，這將提供相互 作用進(jìn)程的定量測(cè)量。這樣的圖通常稱(chēng)為傳感圖。在Biacore?系統(tǒng)中，SPR響應(yīng)值用共振單 位(RU)表示。一個(gè)RU表示最小反射光強(qiáng)度的角的0.00001°的變化，其對(duì)于多數(shù)蛋白質(zhì)來(lái)說(shuō) 大約等于傳感器表面的大約lpg/mm 2的濃度變化。當(dāng)包含分析物的樣品接觸傳感器表面時(shí)， 結(jié)合到傳感器表面上的捕獲分子(配體)與分析物在稱(chēng)為"結(jié)合"的步驟中相互作用。當(dāng)開(kāi)始 時(shí)讓樣品接觸傳感器表面時(shí)，該步驟在傳感圖中通過(guò)RU的增加標(biāo)示。相反地，當(dāng)樣品流被例 如，緩沖液流替換時(shí)，"分離"通常發(fā)生。當(dāng)分析物從表面結(jié)合的配體分離時(shí)，該步驟在傳感 圖中通過(guò)RU隨時(shí)間的下降標(biāo)示。
[0034] 圖1中提供了傳感器芯片表面處的六種不同分析物濃度的可逆相互作用的典型的 傳感圖集合(結(jié)合曲線），所述傳感表面具有固定的分子(配體），例如抗體，其與樣品中的分 析物相互作用。垂直軸(y軸)表示響應(yīng)值(這里以共振單位，RU計(jì)），且水平軸(X軸)表示時(shí)間 (這里以秒，s計(jì)）。開(kāi)始時(shí)，緩沖液經(jīng)過(guò)傳感表面，給出傳感圖的基線響應(yīng)。在樣品注入期間， 由于分析物的結(jié)合，觀察到信號(hào)的增加。該部分結(jié)合曲線通常稱(chēng)為"結(jié)合期"。最后，達(dá)到穩(wěn) 定態(tài)條件，此時(shí)共振信號(hào)處于平穩(wěn)狀態(tài)。在樣品注入的末期，樣品被緩沖液的連續(xù)流代替并 且信號(hào)的下降反映了分析物從表面的分離或釋放。該部分結(jié)合曲線通常稱(chēng)為"分解期"。結(jié) 合/分離曲線的形狀提供了關(guān)于相互作用動(dòng)力學(xué)的有價(jià)值的信息，并且共振信號(hào)的高度表 示表面濃度(即，相互作用得到的響應(yīng)與表面上的物質(zhì)濃度的改變相關(guān)）。
[0035] 存在多種對(duì)于動(dòng)力學(xué)評(píng)價(jià)的有用模型。最簡(jiǎn)單的是1:1結(jié)合模型。其它模型包括例 如，1:1分離模型、二價(jià)分析物模型、異質(zhì)分析物模型、異質(zhì)配體模型、二態(tài)反應(yīng)模型和具有 質(zhì)量轉(zhuǎn)移的1:1模型。參見(jiàn)例如Biacore T200軟件手冊(cè)28-9768-78版AA。本發(fā)明的實(shí)施方案 適用于所有的動(dòng)力學(xué)模型。
[0036] 對(duì)于1:1結(jié)合模型，假定存在分析物A和表面結(jié)合(固定)的捕獲分子B之間（一級(jí)動(dòng) 力學(xué))的可逆相互作用(其不是受質(zhì)量轉(zhuǎn)移限制的）：
[0037]
[0038] 在分析物注入期間A的表面濃度的變化率為
[0039]
[0040] 其中Γ為結(jié)合分析物的濃度，rmax為表面的最大結(jié)合容量，kass為結(jié)合速率常數(shù)， kdiss為分離速率常數(shù)，且C為主體分析物濃度(bulk analyte consentration)。方程經(jīng)重排 得到：
[0041]
[0042] 如果所有的濃度詢以相同的單份測(cè)量，方程可以重新寫(xiě)為：
[0043]
[0044] 其中R為響應(yīng)，以RU計(jì)。以積分形式的方程為：
[0045]
[0046] 分離速率可以表示為：
[0047]
[0048]
[0049]
[0050] 親合力由結(jié)合平衡常數(shù)KA=kass/kdissS分離平衡常數(shù)KD = kdiss/Kass表示。
[0051] 對(duì)于使用質(zhì)量轉(zhuǎn)移的1:1結(jié)合模型（其被用于更新版本的軟件)來(lái)說(shuō)，整個(gè)抑制劑 濃度系列數(shù)據(jù)集的曲線擬合(全局?jǐn)M合(globalfit))可以使用方程系統(tǒng)的數(shù)值計(jì)算來(lái)進(jìn) 行：
[0052] A[0]=0
[0053] dA/dt = kt*(Conc-A)-(ka*A*B_kd*AB)
[0054] 其中A為傳感器表面的分析物濃度，
[0055] B為固定的相互作用物和
[0056] Conc是注入的分析物濃度
[0057] [0] =Rmax
[0058] dB/dt = -(ka*A*B_kd*AB)
[0059] ΑΒ[0]=0
[0060] dAB/t = (ka*a*B_kd*AB)
[0061] 總響應(yīng)：
[0062] AB+RI
[0063] 其中RI為樣品和運(yùn)行的緩沖液之間的折射率錯(cuò)配。
[0064] 對(duì)于分子相互作用動(dòng)力學(xué)測(cè)定的更詳細(xì)的說(shuō)明，可以參考例如KarIsson，R.和 FSlt5A(IggT)Journal of Immunological Methods，200,121-133。也參見(jiàn)Nordin等，（2005) Analytical Biochemistry,340,359-368〇
[0065] 一旦生成了速率方程，需要確定與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)最匹配(fit)的速率方程中的參數(shù)值。 這通常稱(chēng)為曲線擬合。一種用于曲線擬合的方法依賴(lài)于Marquardt-Levenberg算法，其通過(guò) 將殘差平方和(the sum of squared residual)最小化來(lái)優(yōu)化參數(shù)值。殘差為計(jì)算曲線和 實(shí)驗(yàn)曲線在各點(diǎn)上的差，使用殘差平方，以便高于或低于實(shí)驗(yàn)曲線的偏差被平等地加權(quán)：
[0066]
[0067]其中S為殘差平方和 [0068] ；Tf為給定點(diǎn)的擬合值 [0069] rx為相同點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)值 [0070]并且η為數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量
[0071] 擬合的近似倌通過(guò)卡方的統(tǒng)計(jì)學(xué)值來(lái)描述：
[0072]
[0073] 兵甲打73鉗疋點(diǎn)的似貧值 [0074] rx為相同點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)值 [0075] η為數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量 [0076]并且ρ為擬合參數(shù)的數(shù)量
[0077] 對(duì)于傳感圖數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于模型中的擬合參數(shù)的數(shù)量，因此
[0078] η-ρ * η
[0079] 并且卡方減小到每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的平均殘差平方。
[0080] 如果模型準(zhǔn)確地?cái)M合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，卡方表示信號(hào)噪聲的均方（因?yàn)檫@是來(lái)自擬合的 曲線的唯一的偏差）。
[0081] 如以上討論的，當(dāng)相同運(yùn)行中將具有一個(gè)或幾個(gè)相互作用對(duì)的動(dòng)力學(xué)與未知相互 作用動(dòng)力學(xué)一起運(yùn)行時(shí)，需要設(shè)置接觸時(shí)間和分離時(shí)間以適應(yīng)預(yù)期最慢的相互作用物，并 且這些時(shí)間在整個(gè)運(yùn)行中保持類(lèi)似。對(duì)于具有快速分離的數(shù)據(jù)集，這意味著在完全分離之 后，當(dāng)響應(yīng)已經(jīng)回到基線時(shí)數(shù)據(jù)仍然作為分離數(shù)據(jù)被記錄(圖la)。當(dāng)將1:1相互作用模型擬 合至這樣的數(shù)據(jù)集時(shí)，整個(gè)分解期被通常用于擬合，這意味著非動(dòng)力學(xué)部分將對(duì)擬合具有 同動(dòng)力學(xué)部分一樣多的影響。這有時(shí)引起算法找到?jīng)]有擬合到曲線的動(dòng)力學(xué)形狀的chi 2最 小值，即動(dòng)力學(xué)測(cè)定錯(cuò)誤（圖la，將彩色數(shù)據(jù)曲線與黑色擬合曲線進(jìn)行比較）。然而，當(dāng)被用 于擬合的分離部分被手動(dòng)限定到動(dòng)力學(xué)部分(在該情況下240秒），算法找到曲線的形狀(圖 lb，將彩色數(shù)據(jù)曲線與黑色擬合曲線進(jìn)行比較）。動(dòng)力學(xué)速率常數(shù)現(xiàn)在被確定。這歸因于不 相關(guān)的和干擾的數(shù)據(jù)不支配chi2的計(jì)算。
[0082] 在一種實(shí)施方案中，加入算法以定義包含動(dòng)力學(xué)信息的分解期的部分。對(duì)于如圖2 (a)所示的數(shù)據(jù)集來(lái)說(shuō)，用于擬合的標(biāo)準(zhǔn)算法會(huì)將整個(gè)分解期用于擬合(例如400-1400S)。 在一種本發(fā)明的實(shí)施中，用于擬合的部分通過(guò)以下算法劃定：
[0083] R = YS/X
[0084] 其中R為響應(yīng)，以RU計(jì)，在低于其時(shí)算法將分離期數(shù)據(jù)從擬合中排除
[0085] Y高是在每個(gè)曲線上的分解期期間的相對(duì)于基線的最高響應(yīng)
[0086] X可以為程序軟件中編碼的或由使用者設(shè)定任意數(shù)集。因此，當(dāng)x = 20,具有小于最 高響應(yīng)5 %的R的數(shù)據(jù)將在擬合期間被排除。在設(shè)定合適的X數(shù)值時(shí)應(yīng)小心。當(dāng)數(shù)值太高時(shí)， 如果曲線中存在偏移，結(jié)果可被影響；當(dāng)數(shù)值太低時(shí)，有用的數(shù)據(jù)會(huì)被疏忽地排除。
[0087]對(duì)于數(shù)據(jù)集內(nèi)的每條曲線，僅包括被算法確定的部分的信息被用于擬合(圖2(b)， 假定x = 20)。算法不會(huì)影響具有緩慢分離的數(shù)據(jù)集，這是有益的（圖2(c))。
[0088] 在另一實(shí)施中，用于擬合的部分通過(guò)更簡(jiǎn)單的算法劃定，例如R = 0(基線)或R = x (程序軟件編碼的或由用戶設(shè)定的任意數(shù)）。這些更簡(jiǎn)單的算法的任一種都不影響具有緩慢 分離的數(shù)據(jù)集，這是有益的，但是它們可能對(duì)噪音或偏移數(shù)據(jù)不那么有效。
[0089] 任選地，在某些應(yīng)用中，也會(huì)考慮偏移、干擾和單偏離曲線等。
[0090] 該方法簡(jiǎn)化并使得動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的動(dòng)力學(xué)評(píng)價(jià)更簡(jiǎn)單，且提高了包含許多動(dòng)力學(xué)數(shù) 據(jù)集的大運(yùn)行的動(dòng)力學(xué)評(píng)估。
[0091 ]在本實(shí)施方案的變型中，當(dāng)分離完成時(shí)，可以執(zhí)行類(lèi)似的算法以使得受控制的軟 件停止產(chǎn)生數(shù)據(jù)?；蛘撸梢詧?zhí)行類(lèi)似的算法以使得評(píng)估軟件去除數(shù)據(jù)的干擾部分。
[0092] 盡管以上說(shuō)明一定程度上關(guān)于；Biacore?:系統(tǒng)作出，但應(yīng)理解的是本發(fā)明可以與用 于在固體支撐體表面檢測(cè)結(jié)合相互作用的多種其它技術(shù)結(jié)合使用，包括例如依賴(lài)于標(biāo)記的 那些，如放射性標(biāo)記、發(fā)色團(tuán)、焚光團(tuán)、散射光的標(biāo)志物、電化學(xué)活性標(biāo)志物(例如，基于電勢(shì) 測(cè)定法的電場(chǎng)作用晶體管）、電場(chǎng)活性標(biāo)志物(電刺激發(fā)射）、磁活性標(biāo)志物、熱活性標(biāo)志物、 化學(xué)發(fā)光部分或過(guò)渡金屬，以及所謂的無(wú)標(biāo)記檢測(cè)系統(tǒng)。然而實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)是優(yōu)選的，特別 是那些基于化學(xué)傳感器或生物傳感器技術(shù)的那些。
[0093] 生物傳感器被廣泛地定義為使用用于分子識(shí)別組分(例如帶有固定的抗體的層） 的設(shè)備，其既可以與固態(tài)物理化學(xué)轉(zhuǎn)換器直接結(jié)合，也可以和可移動(dòng)的載體小珠/顆粒一起 與轉(zhuǎn)換器結(jié)合。雖然這樣的傳感器通?；跈z測(cè)例如固定層的厚度或折射率、質(zhì)量變化的 無(wú)標(biāo)記技術(shù)，但也存在依賴(lài)于某種標(biāo)記的傳感器。典型的傳感器檢測(cè)技術(shù)包括，但是不限于 質(zhì)量檢測(cè)方法，例如光學(xué)、熱 -光學(xué)和壓電或聲波(包括例如表面聲波(SAW)和石英晶體微量 天平(QCM))方法、和電化學(xué)方法，例如電勢(shì)測(cè)定、電導(dǎo)測(cè)定、安培測(cè)定和電容/阻抗法。關(guān)于 光學(xué)檢測(cè)方法，典型方法包括檢測(cè)質(zhì)量表面濃度的那些，例如反射-光學(xué)法，包括外或內(nèi)反 射法，其可以為角度，波長(zhǎng)，偏振或相位解析的，例如瞬逝波橢圓偏光法和瞬逝波光譜法 (EWS，或Internal Reflection Spectroscopy)，兩者均可以包括經(jīng)由表面等離子共振 (SPR)的瞬逝場(chǎng)增強(qiáng)，Brewster角折射法，臨界角折射法，受抑全反射(FTR)，散射全內(nèi)反射 (STIR)，其可以包括散射增強(qiáng)標(biāo)記，光波導(dǎo)傳感器;外反射成像，基于瞬逝波的成像例如臨 界角解析成像，Brewster角解析成像，SPR角解析成像等。另外，光度測(cè)定和成像/顯微術(shù)方 法，其"自身"或與反射方法組合，基于例如表面增強(qiáng)拉曼光譜法(SERS)，表面增強(qiáng)共振拉曼 光譜(SERRS)、瞬逝波熒光(TIRF)和磷光可以被提及，以及波導(dǎo)干涉儀，波導(dǎo)漏模光譜法，反 射干涉光譜法，透射干涉法、全息照相光譜法和原子力顯微術(shù)(AFR)。
[0094]目前商業(yè)可獲得的，特別地（inter alia)，為基于SPR的生物傳感器系統(tǒng)。示例性 的所述SPR生物傳感器包括上面提及的Biacore?設(shè)備。Biacore?設(shè)備和SPR現(xiàn)象的技術(shù)方面 的詳細(xì)討論可以在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,313,264中找到。關(guān)于生物傳感器傳感表面的基質(zhì)涂層的 更詳細(xì)的信息在例如美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,242,828和5,436，161中給出。另外與放&(；01^設(shè)備聯(lián)用 的生物傳感器芯片的技術(shù)方面的詳細(xì)討論可以在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,492,840中找到。上述提及 的美國(guó)專(zhuān)利的全部公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用并入本文中。
[0095]可以多次方便地在流動(dòng)池 (flow cel 1)內(nèi)實(shí)施本發(fā)明的方法，所述流動(dòng)池例如在 上述的Biacore?設(shè)備中使用的類(lèi)型的流動(dòng)池?？梢杂糜诒景l(fā)明的其它流動(dòng)池對(duì)于本領(lǐng)域技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)也是公知的，不需要在本文中描述。
[0096]應(yīng)注意的是本文中使用的術(shù)語(yǔ)"固體支撐體"應(yīng)廣義理解，并且其意在包括任何固 體(彈性的或剛性的）基底，在其上可以固定一種或多種結(jié)合劑，并且其間的分子相互作用 通過(guò)選定的特定檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)?；卓梢詾樯锏?、非生物的，有機(jī)的，無(wú)機(jī)的，或它們的組 合，并且形式可以呈顆粒、線、沉積物、凝膠、片、管、球、容器、毛細(xì)管、墊、薄片、膜、盤(pán)、載玻 片等，其具有任何合宜形狀，包括圓盤(pán)、球、環(huán)等?；妆砻婵梢跃哂腥魏味S配置并且可以 包括例如臺(tái)階（steps)、脊(ridges)、結(jié)(kinks)、臺(tái)地(terraces)等，并且可以是與其余基 底的材料不同的材料的層的表面。
[0097]雖然已經(jīng)描述和展示了本發(fā)明的具體實(shí)施方案，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)會(huì)明顯 的是在不偏離本發(fā)明的教導(dǎo)的前提下可以做出改變和修飾。前面的說(shuō)明書(shū)和附圖提及的物 質(zhì)通過(guò)說(shuō)明的方式提供但并非作為限制。當(dāng)基于現(xiàn)有技術(shù)從其正確的角度上審視時(shí)，本發(fā) 明的實(shí)質(zhì)范圍意圖由所附的權(quán)利要求書(shū)來(lái)界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種測(cè)定分析物的相互作用動(dòng)力學(xué)的方法，所述方法包括 a) 將含有所述分析物的溶液與固定的配體或其類(lèi)似物接觸，所述配體或其類(lèi)似物固定 在光學(xué)傳感器表面上； b) 監(jiān)測(cè)所述溶液中的所述分析物與所述固定的配體或類(lèi)似物的結(jié)合，其中測(cè)量所述結(jié) 合作為所述表面的特性的結(jié)果變化;和 c) 自動(dòng)測(cè)定所述相互作用動(dòng)力學(xué)，所述測(cè)定步驟包括首先定義包括用于擬合的動(dòng)力學(xué) 信息的分解期的部分。2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述配體或其類(lèi)似物被固定在一系列表面上。3. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述光學(xué)傳感器表面是基于瞬逝波傳感的檢測(cè)器的一 部分。4. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述瞬逝波傳感基于表面等離子共振。5. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中定義包括用于擬合的動(dòng)力學(xué)信息的分解期的部分通過(guò) 排除小于以下的響應(yīng)數(shù)據(jù)來(lái)完成： R=Y高/x 其中R是響應(yīng)，以RU計(jì)，低于它時(shí)所述算法將所述分解期數(shù)據(jù)從擬合中排除 Y高是在各曲線上的所述分解期期間的相對(duì)于基線的最高響應(yīng) X是在所述軟件程序中編碼的或由用戶設(shè)置的任意數(shù)集。6. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中X是20。7. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中定義包括用于擬合的動(dòng)力學(xué)信息的所述分解期的部分 通過(guò)排除小于R=〇(基線）的響應(yīng)數(shù)據(jù)來(lái)完成。8. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中定義包括用于擬合的動(dòng)力學(xué)信息的所述分解期的部分 通過(guò)排除小于R = x(x是在軟件程序中編碼的或由用戶設(shè)置的任意數(shù)值）的響應(yīng)數(shù)據(jù)來(lái)完 成。9. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述測(cè)定步驟進(jìn)一步包括對(duì)于偏移、干擾或單偏離曲線 的調(diào)整。10. -種用于研究分子相互作用的分析系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括包含實(shí)施權(quán)利要求1的方法 的步驟的程序編碼方法的計(jì)算機(jī)處理設(shè)備。11. 一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上或攜帶在電子或光學(xué)信號(hào) 中的用來(lái)實(shí)施權(quán)利要求1的方法的步驟的程序編碼方法。
【文檔編號(hào)】G01N21/552GK105849529SQ201480063097
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2014年11月12日
【發(fā)明人】O·卡爾森
【申請(qǐng)人】通用電氣健康護(hù)理生物科學(xué)股份公司