用于相互作用分析的方法和系统技术方案

一种评估流体样品中分析物和固定在生物传感器的传感器表面上的配体之间的相互作用的方法，其包括以下步骤：提供参考结合曲线，其表示预定采集周期的参考相互作用；使用生物传感器采集预定采集周期的分析物配体相互作用的样品结合曲线；记录样品结合曲线与参考结合曲线的偏差；并且当记录的偏差小于预定偏差标准时将分析物配体相互作用分类为等效于参考相互作用。进一步提供了生物传感器系统和计算机程序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在感测表面处评估分子结合相互作用的方法，并且更特别地涉及用于评估流体样品中分析物和固定在生物传感器的传感器表面上的配体之间相互作用的方法，这不依赖于相互作用模型。技术背景能够实时地监测分子(例如生物分子)间相互作用的分析传感器系统，正获得越来越多的关注。这些系统经常基于光学生物传感器，并且通常被称为相互作用分析传感器或生物特异性相互作用分析传感器。代表性的这种生物传感器系统是由GEHealthcare售出的仪器，其使用表面等离子共振(SPR)用于检测样品中分子和固定在感测表面上的分子结构间的相互作用。当样品经过该传感器表面，结合的过程直接反映发生相互作用的速率。样品注射跟随缓冲液流，在其期间检测器响应反映出表面上的复合物的分离速率。来自系统的典型输出是描述分子相互作用随时间的进展的图表或曲线，包括联合阶段部分和分离阶段部分。该结合曲线，其通常被显示在计算机屏幕上，经常被称为结合曲线或“传感图”。采用系统(和模拟传感器系统)，因此有可能在不使用标记并且经常不纯化涉及的物质的情况下实时地不仅确定样品中的特定分子(分析物)的存在和浓度，还确定附加的相互作用参数，包括分子相互作用的结合(联合)和分离的动力学速率常数，以及表面相互作用的亲和性。联合速率常数(ka)和分离速率常数(kd)可以通过使多个不同的样品分析物浓度的得到的动力学数据适合以不同方程形式的相互作用模型的数学描述来获得。亲和性(表达为亲和性常数KA或分离常数KD)可以从联合和分离速率常数计算得到。为了将上述相互作用参数从记录的结合曲线中推导出，已经发展了一系列不同的试验和模型，其涉及或多或少的复杂计算，其已经被证明给出多种类型的相互作用的非常可靠的结果。然而，许多这些计算基于特定的相互作用模型，并且因此限制于落入该模型下的特定类型的相互作用，并且存在一系列相互作用，其不容易根据特定模型进行分类。因此，并不总是有可能提供可靠的相互作用参数用于评估一些分析物配体相互作用。图3公开了结合曲线的两种示意示例，其中基于模型的评估(虚线)不能够提供可靠的结果。评估该类型相互作用的一个备选方法是依赖于结合曲线中的预定点处的报告点。但是在基于报告点的分析中，仅关于在特定报告点处的相互作用的信息被用于表征相互作用，反之结合曲线中的多数信息被丢弃。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供新的方法和生物传感器系统用于评估流体样品中分析物和固定在生物传感器的传感器表面上的配体之间的相互作用，所述方法和生物传感器系统克服了现有技术的一种或多种缺陷。这通过如独立权利要求中限定的方法和生物传感器系统实现。使用本专利技术的方法和生物传感器系统的一个优点是其允许分析物配体相互作用的评估，其独立于理论相互作用模型，同时仍然考虑所有记录(register)数据点。另一个优点是与现有技术的评估方法相比评估不太复杂，并且因此要求更少的计算能力。本专利技术的更完全的理解，以及其进一步的特征和优点，将通过参考以下的详细描述和附图而获得。附图说明图1是基于SPR的生物传感器系统的示意侧视图。图2是代表性传感图，其中结合曲线具有可见的联合和分离阶段。图3示出两种结合曲线的示例，两种结合曲线难以适合理论模型。图4示出根据本专利技术的一个实施例的方法的示意框图。图5-9图示本专利技术的一个实施例。图10-17图示示例1。图18-20图示示例2。图21-22图示示例3。具体实施方式如以上提到的，本专利技术涉及一种方法和生物传感器系统，其用于评估流体样品中的分析物和固定在生物传感器的传感器表面上的配体之间的相互作用。通常，实验结合数据通过基于传感器的技术获得，其研究分子相互作用并且实时呈现结果作为相互作用进展。然而在更详细描述本专利技术之前，将描述意图使用本专利技术的一般上下文。除非另外限定，本文使用的所有技术和科学术语具有与由相关于本专利技术的领域的技术人员普遍的理解的相同含义。而且，单数形式“一”、“一个”和“该”意味着包括复数参考，除非其另有规定。本文提到的所有出版物、专利申请、专利、和其他参考通过引用全部并入本文。化学传感器或生物传感器通常基于无标记技术，检测传感器表面的性质变化，例如固定层的质量、折射率、或厚度，但是还存在依赖于某种类标记的传感器。典型的传感器检测技术包括，但是不限于，质量检测方法例如光学、热-光和压电或声波方法(包括例如表面声波(SAW)和石英晶体微天平(QCM)方法)，和电化学方法，例如测定电位、测定电导、测定电流和电容/阻抗方法。关于光学检测方法，代表性的方法包括检测质量表面浓度的那些方法，例如反射-光学方法，包括外部和内部反射方法，其为角度、波长、偏振或相位解析，例如倏逝波椭偏仪和倏逝波光谱(EWS，或内反射谱)，其两者可以包括经由表面等离子共振(SPR)，布鲁斯特角折射仪，临界角测折射仪，受抑全反射(FTR)，散射全内全反射(STIR)(其可以包括散射增强标记)，光波导传感器；外部反射成像，基于倏逝波成像例如临界角解析成像，布鲁斯特角解析成像，SPR角解析成像等的倏逝场增强。另外此外，测定光度测定和成像/显微方法，“本身”或和与反射方法结合，基于例如表面增强拉曼光谱(SERS)，表面增强共振拉曼光谱(SERRS)，倏逝波荧光(TIRF)和磷光可以被涉及提到，以及波导干涉仪(例如如由实现的Bio-Layer干涉法)，波导漏模光谱，反射干涉光谱(RIfS)，透射干涉法，全息光谱，和原子力显微镜(AFR)。商业可用的生物传感器包括前面提到的系统仪器，由GEHealthcare制造和出售，其基于表面等离子共振(SPR)并且准许实时监测结合的配体和感兴趣的分析物之间的表面结合相互作用。在该上下文中，“配体”是一种分子，其对给定的分析物具有已知的或未知的亲和性(affinity)，并且包括固定在表面上的任意俘获或捕获试剂，反之“分析物”包括任何与此相关的特定结合伴侣(partner)。虽然在接下来的详细描述和示例中，本专利技术在SPR光谱并且更特别的系统的上下文中图示，应该理解本专利技术不限于这种检测方法。而是，任何基于亲和性的检测方法，其中分析物结合到固定在传感表面上的配体可以被使用，假设可以测量感测表面处的变化，其定量指示分析物与其上固定的配体的结合。SPR现象是公知的，简单的说当光在某些条件下在具有不同折射率的两种媒体之间的界面处反射时SPR出现，并且界面被金属膜涂敷，通常为银或金。在仪器，媒体是样品和传感器芯片的玻璃，其通过微流体流动系统与样品接触。金属膜是芯片表面上的金的薄层。SPR引起了以反射特定角度的反射光强度的减少。该最小反射光强度的角度随着邻近与所述反射光相对侧(在系统中是样品侧)上的表面的折射率而变化。系统的示意图在图1中显示。传感器芯片1具有金膜2，其支承捕获分子(配体)3，例如抗体，通过流动通道5暴露于具有分析物4例如抗原的样品流。来自光源7(LED)的单色p偏振光6被棱镜8耦合到玻璃/金属界面9，在此光被完全反射。反射光束10的强度被光检测单元11(光电检测器阵列)检测。仪器和SPR现象的技术方面的详细讨论可以在美国专利No.5313264中找到。关于生物传感器感测表面的基涂层的更多详细的信息在例如美国专利No.5242828和5436161中给出。另外，与仪器结合使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于评估流体样品中的分析物和固定在生物传感器的传感器表面上的配体之间的相互作用的方法，其包括以下步骤：提供参考结合曲线，表示预定采集周期的参考相互作用，使用所述生物传感器采集预定采集周期的分析物配体相互作用的样品结合曲线，记录所述样品结合曲线与所述参考结合曲线的偏差，以及当记录的偏差小于预定偏差标准时，将所述分析物配体相互作用分类为等效于所述参考相互作用。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.29 SE 1450083-91.一种用于评估流体样品中的分析物和固定在生物传感器的传感器表面上的配体之间的相互作用的方法，其包括以下步骤：提供参考结合曲线，表示预定采集周期的参考相互作用，使用所述生物传感器采集预定采集周期的分析物配体相互作用的样品结合曲线，记录所述样品结合曲线与所述参考结合曲线的偏差，以及当记录的偏差小于预定偏差标准时，将所述分析物配体相互作用分类为等效于所述参考相互作用。2.根据权利要求1所述的方法，包括将所述样品结合曲线相对于所述参考结合曲线归一化的步骤。3.根据权利要求1或2所述的方法，包括提供上限和/或下限参考阈值曲线的步骤，并且其中所述偏差标准相对于一个或多个所述参考阈值曲线定义。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述参考结合曲线通过使用所述生物传感器在所述预定采集条件下采集参考-分析物配体相互作用的一个或多个结合曲线来提供。5.根据权利要求4所述的方法，其中用于所述参考-分析物配体相互作用的两个或多个结合曲线被采集，并且其中所述参考结合曲线被限定为所述两个或多个结合曲线的平均或中间曲线。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述两个或多个结合曲线在所述平均或所述中间曲线被提供之前被归一化。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述上限和下限参考阈值曲线被所述两个或多个结合曲线的最小和最大分别限定。8.根权利要求5或6所述的方法，其中所述上限和下限参考阈值曲线被与所述平均曲线的预定标准偏差限定。9.根据权利要求5到8中的任一项所述的方法10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述预定采集周期包括至少一个联合阶段，其中所述传感器表面与包括以预定浓度分析物的流体样品接触。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述预定采集周期包括至少两个连续的联合阶段用于不同的分析物浓度。12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述预定采集周期包括至少一个分离阶段，其中所述传感器表面与不含分析物的流体接触。13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述生物传感器的所述传感器表面被提供于流动池中并且其中所述预定采集周期限定了流体通过所述流动池的所述流动速率。14.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括以下步骤：与所述样品...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·卡尔逊，
申请(专利权)人：通用电气健康护理生物科学股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE