基于磁性传感器的定量结合动力学分析制造技术

提供了定量地测定分子结合相互作用的结合动力学参数的方法。本方法的实施方案的方面包括：制备磁性传感器装置，所述磁性传感器装置包含与分析混合物接触的磁性传感器，所述分析混合物包含磁性标记的分子以产生可检测的分子结合相互作用；从所述磁性传感器中获取实时信号；以及由所述实时信号定量确定分子结合相互作用的结合动力学参数。还提供了被配置为用于所述方法的系统和试剂盒。

【技术实现步骤摘要】
本申请为2011年3月11日提交的名称为“基于磁性传感器的定量结合动力学分析”的中国专利申请No.201180004836.3的分案申请。本申请要求2010年3月12日提交的美国专利申请No.61/313,604的优先权。政府支持申明本专利技术由美国政府支持通过国家癌症研究所(National Cancer Institute)的基金第1U54CA119367号以及国家科学基金会(National Science Foundation)的基金第ECCS-0801385-000号完成。所述政府在本专利技术中享有特定权益。
本专利技术涉及一种定量地测定分子结合相互作用的结合动力学参数的方法。
技术介绍
生物过程决定于第一和第二分子的分子对之间的分子相互作用。这些分子相互作用的实例包括核酸杂交相互作用、蛋白质-蛋白质相互作用、蛋白质-核酸相互作用、酶-底物相互作用以及受体-配体相互作用，例如，抗体-抗原相互作用和受体-激动剂或拮抗剂相互作用。对DNA杂交、抗原-抗体结合以及DNA-蛋白质相互作用的基于亲和性的感应均已表明在基础科研、临床诊断、生物分子工程和药物设计中发挥重要作用。随着该领域进展状况，对用于测定分子身份和反应细节的精确、敏感、高通量和迅速的方法的需求在分析方法的演化中造成持续的压力。为满足这些迫切需要，研究者已经转向于分子标记物以期改善对稀少分子检测的敏感度。然而，这些标记物可能会改变扩散以及空间排布现象。此外，高通量或速度的要求通常不允许经典的平衡方法的使用，因而详细了解反应动力学、扩散现象以及表面固定化的含义对于获取有意义的反应参数而言变得至关重要。当评价给定分子相互作用的动力学时，多种定量动力学参数可能成为目标。一种目标定量动力学参数是结合速率常数。结合速率常数(即，ka、kon)是描述两种分子在平衡中的结合亲和性的数学常数，诸如抗体和抗原的结合亲和性。另一种目标定量动力学参数是解离速率常数(即，kd、koff)。所述解离速率常数是描述较大物体可逆地分离(解离)成为较小组分的倾向的数学常数，如当受体/配体复合体解离成为其组分分子的时候。第三种目标动力学参数是扩散速率常数kM，该常数是描述标记的分子向传感器进行扩散的速率的数学常数。
技术实现思路
提供了对分子结合相互作用的结合动力学参数进行定量地测定的方法。本方法的实施方案的方面包括：制备磁性传感器装置，所述磁性传感器装置包含与分析混合物接触的磁性传感器，所述分析混合物包含磁性标记的分子以产生可检测的分子结合相互作用；从所述磁性传感器中获取实时信号；以及由所述实时信号定量地确定所述分子结合相互作用的结合动力学参数。还提供了被配置为用于所述方法的系统和试剂盒。本专利技术的方面包括定量测定分子结合相互作用的结合动力学参数的方法。所述方法包括：制备磁性传感器装置，所述磁性传感器装置包括与分析混合物接触的磁性传感器，所述分析混合物具有磁性标记的分子以产生可检测的分子结合相互作用；从所述磁性传感器中获取实时信号；以及由所述实时信号定量地确定所述分子结合相互作用的结合动力学参数。在某些实施方案中，所述结合动力学参数是结合速率常数(ka)。在一些情况下，所述结合动力学参数是解离速率常数(kd)。在某些情况下，所述结合动力学参数是扩散限制速率常数(kM)。在某些实施方案中，结合动力学参数为结合速率常数(ka)、解离速率常数(kd)和扩散限制速率常数(kM)中的至少一种。在某些实施方案中，所述磁性传感器包括与所述磁性标记的分子特异地结合的分子，并且所述接触包括将所述磁性标记的分子涂覆于所述磁性传感器。在某些实施方案中，所述磁性传感器包括捕获探针，所述捕获探针特异地结合于与所述磁性标记的分子特异地结合的分子，并且所述接触包括将与所述磁性标记的分子特异地结合的分子和所述磁性标记的分子相继地涂覆于所述磁性传感器。在一些情况下，所述磁性传感器包括捕获探针，所述捕获探针特异地结合于与所述磁性标记的分子特异地结合的分子，并且所述接触包括制备具有与所述磁性标记的分子特异地结合的分子和所述磁性标记的分子的反应混合物，并且随后将所述反应混合物涂覆于所述磁性传感器。在某些实施方案中，所述磁性传感器是自旋阀传感器。在一些情况下，所述磁性传感器是磁性隧道结传感器。在某些情况下，所述分子结合相互作用是诸如核酸杂交相互作用、蛋白质-蛋白质相互作用、受体-配体相互作用、酶-底物相互作用或蛋白质-核酸相互作用的结合相互作用。在一些情况下，定量测定的步骤包括用拟合算法处理所述实时信号。在某些情况下，所述拟合算法是二室拟合算法(two-compartment fitting algorithm)。在一些实施方案中，所述二室拟合算法包括主体区室(bulk compartment)和表面区室(surface compartment)。本专利技术的方面还包括定量测定两种或更多种不同分子结合相互作用的结合动力学参数的方法，其中各个不同分子结合相互作用包括不同磁性标记的分子。所述方法包括：制备包括两个或更多个不同的磁性传感器的磁性传感器装置，各个磁性传感器接触具有磁性标记的分子的分析混合物从而产生两种或更多种不同的分子结合相互作用；从各个磁性传感器中获取实时信号；以及从所述实时信号中定量测定针对所述两种或更多种不同的分子结合相互作用中的每种的结合动力学参数。在某些实施方案中，所述结合动力学参数是结合速率常数(ka)。在一些情况下，所述结合动力学参数是解离速率常数(kd)。在某些情况下，所述结合动力学参数是扩散限制速率常数(kM)。在某些实施方案中，结合动力学参数是结合速率常数(ka)、解离速率常数(kd)和扩散限制速率常数(kM)中的至少一种。在某些实施方案中，所述结合相互作用是诸如核酸杂交相互作用、蛋白质-蛋白质相互作用、受体-配体相互作用、酶-底物相互作用或蛋白质-核酸相互作用的结合相互作用。本专利技术的方面还包括磁性传感器装置。所述磁性传感器装置包括：磁性传感器，所述磁性传感器被配置为检测磁性标记的分子；以及处理器，所述处理器被配置为从所述磁性传感器中获取实时信号和由所述实时信号定量地确定分子结合相互作用的结合动力学参数。在某些实施方案中，所述结合动力学参数是结合速率常数(ka)。在一些情况下，所述结合动力学参数是解离速率常数(kd)。在某些情况下，所述结合动力学参数是扩散限制速率常数(kM)。在某些实施方案中，结合动力学参数是结合速率常数(ka)、解离速率常数(kd)和扩散限制速率常数(kM)中的至少一种。在某些情况下，所述磁性传感器是自旋阀传感器。在一些情况下，所述磁性传感器是磁性隧道结传感器。在某些实施方案中，所述磁性传感器包括两个或更多个感应区。在一些情况下，所述磁性传感器包括四个或更多个感应区。在一些情况下，所述感应区以串联和并联的方式连接。在某些情况下，所述装置包括两个或更多个不同的磁性传感器。在一些情况下，所述装置包括100个或更多个不同的磁性传感器。在一些情况下，所述装置包括1000个或更多个不同的磁性传感器。在某些实施方案中，所述装置还包括所述磁性标记的分子和与所述磁性标记的分子特异地结合的分子。本专利技术的方面还包括试剂盒，该试剂盒包括：(a)磁性标记物；以及(b)以下物质中的至少一种：(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定量地测定分子结合相互作用的结合动力学参数的方法，所述方法包括：制备磁性传感器装置，所述磁性传感器包含与分析混合物接触的磁性传感器，所述分析混合物包含磁性标记的分子以产生可检测的分子结合相互作用；从所述磁性传感器中获取实时信号；以及由所述实时信号定量确定所述分子结合相互作用的结合动力学参数。

【技术特征摘要】
2010.03.12 US 61/313,6041.一种定量地测定分子结合相互作用的结合动力学参数的方法，所述方法包括：制备磁性传感器装置，所述磁性传感器包含与分析混合物接触的磁性传感器，所述分析混合物包含磁性标记的分子以产生可检测的分子结合相互作用；从所述磁性传感器中获取实时信号；以及由所述实时信号定量确定所述分子结合相互作用的结合动力学参数。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述结合动力学参数是结合速率常数(ka)、解离速率常数(kd)与扩散限制速率常数(kM)中的至少一个。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述磁性传感器包含特异地与所述磁性标记的分子结合的分子，并且所述接触包括将所述磁性标记的分子涂覆于所述磁性传感器。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述磁性传感器包含捕获探针，所述捕获探针特异地结合于与所述磁性标记的分子特异地结合的分子，并且所述接触包括将与所述磁性标记的分子特异地结合的分子和所述磁性标记的分子相继地涂覆于所述磁性传感器。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述磁性传感器包含捕获探针，所述捕获探针特异地结合于与所述磁性标记的分子特异地结合的分子，并且所述接触扩制备包含与所述磁性标记的分子特异地结合的分子和所述磁性标记的分子的反应混合物，并且随后将所述反应混合物涂覆于所述磁性传感器。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述分子结合相互作用选自核酸杂交相互作用、蛋白质-蛋白质相互作用、受体-配体相互作用、酶-底物相互作用和蛋白质-核酸相互作用。7.一种定量测定两种或更多种不同分子结合相互作用的结合动力学参数的方法，其中各个不同分子结合相互作用包括不同的磁性标记的分子，所述方法包括：制备磁性传感器装置，所述磁性传感器装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：王善祥，理查德·S·加斯特，徐亮，汉述仁，罗伯特·威尔逊，
申请(专利权)人：小利兰·斯坦福大学托管委员会，
类型：发明
国别省市：美国;US