适合测定分子相互作用的特征性质的方法、设备、组件和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于测定分子相互作用的特征性质的方法、组件和系统。所述方法包括提供包含能够处于平衡状态和处于非平衡状态的颗粒的液体样品。所述颗粒包含处于其平衡状态和非平衡状态中的至少一种状态的标记物。所述方法还包括通过使样品经受包括温度跃变和/或压力跃变的条件跃变，使颗粒处于非平衡状态；在所述颗粒的至少一部分弛豫时间期间，读出作为时间的函数的标记物，以及测定所述分子相互作用的所述特征性质。的所述特征性质。的所述特征性质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】适合测定分子相互作用的特征性质的方法、设备、组件和系统


[0001]本专利技术涉及一种用于测定分子相互作用的特征性质的方法以及适合测定分子相互作用的特征性质的设备、组件和系统。

技术介绍

[0002]分子相互作用在蛋白折叠、药物设计、材料科学、传感器、纳米技术、分离和生命起源的不同领域中很重要。在医学科学以及在药物化学中，非常需要快速且可靠地测定分子相互作用。
[0003]配体与它们的受体之间的分子相互作用的生化和生物物理观念例如在药物发现和/或药物设计中非常重要。许多药物是与大分子相互作用的小配体分子。配体结合的亲和力和特异性是用于确定化学化合物或分子的潜在作用的性质。
[0004]已经提供了许多用于进行分子相互作用的性质的测定的方法和设备。
[0005]US2016011180公开了一种用于测定靶标对可溶性候选物质的生物响应的方法，所述方法包括提供候选物质在层流中的浓度分布，并且引入靶标和扫描组合的浓度分布以检测代表靶标对可溶性候选物质的生物响应的光学信号。
[0006]US2002/0090644公开了一种用于测定样品分析物颗粒在介质中的存在或浓度的方法和设备，其包括：用于使含有分析物颗粒的第一介质与含有能够与所述分析物颗粒结合的结合颗粒的第二介质接触的装置；其中所述分析物颗粒或结合颗粒中的至少一种能够扩散到含有所述分析物颗粒或结合颗粒中的另一种的介质中；以及用于检测扩散的颗粒的存在的装置。所述设备可以例如包括用于使第一介质和第二介质处于相邻层流中的T形流动设备。Polinkovsky,M.,Gambin,Y.,Banerjee,P.等人，Ultrafast cooling reveals microsecond
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scale biomolecular dynamics.Nat Commun 5,5737(2014)。https://doi.org/10.1038/ncomms6737公开了一种用于使用微流体池测量DNA发夹的构象变化的装置，其中施加温度的方波并测量作为温度波的频率的函数的DNA发夹的构象变化的幅度。方波温度是使用加热微观小体积的IR激光诱导的。通过使用具有高热导率的蓝宝石衬底加速经加热的区域的冷却。
[0007]另一个用于研究蛋白折叠的系统在以下文章中进行了描述：The use of pressure
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jump relaxation kinetics to study protein folding landscapes.Biochimica et biophysica acta 2006；1764(3):489
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96。
[0008]US9,310,359公开了一种使用流动诱导的分散分析(FIDA)进行分散分析，用于量化分析物，诸如例如抗原、毒素、核苷酸(DNA、RNA)等的方法。对于单一物质的压力驱动的流动，FIDA对应于管或细毛细管中压力驱动的流动的先前观察到的泰勒分散。
[0009]仍然需要用于测定分子作用的特征性质的新的和可靠的方法和设备。
[0010]专利技术的公开内容
[0011]本专利技术的一个目的是提供一种相对快速和可靠的用于测定分子相互作用的特征性质的方法以及用于进行这样的测定的设备。
[0012]在一个实施方案中，目的是提供一种相对简单的用于测定分子相互作用的特征性质的方法，所述方法相对快速且经济可行。
[0013]在一个实施方案中，目的是提供一种适合进行分子相互作用的至少一种特征性质的可靠测定的设备、组件和/或系统，所述设备、组件和/或系统优选地相对快速地运行，耐用和/或操作相对简单。
[0014]这些和其他目的已经通过如权利要求中限定的和如本文以下所述的专利技术或其实施方案解决。
[0015]已经发现，本专利技术或其实施方案具有许多另外的优点，根据以下描述这对于技术人员而言将是清楚的。
[0016]分子相互作用也称为非共价相互作用，或分子间和/或分子内相互作用。
[0017]短语“分子相互作用”是指分子之间以及一个或多个分子内的任何非共价相互作用。
[0018]在一个实施方案中，分子相互作用包括导致液
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液相分离(LLPS)的液
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液相相互作用。LLPS也称为水性两相系统、生物分子凝聚物或膜少区室化(membrane less compartmentalization)。
[0019]术语“颗粒”在本文中用于指包含至少一种分子，诸如有机分子或无机分子的物质的任何部分。颗粒可以例如包含聚集体、簇、复合物或包含这些中的一种或多种的任何组合。术语“颗粒”包含多个相同或不同的分子，诸如液体混合物的分子，其在条件跃变之后可以经历液
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液相分离。
[0020]术语“结合配偶体”在本文中用于指能够与颗粒进行非共价相互作用的任何分子或分子组。
[0021]术语“标记物”在本文中用于指能够被读取器装置检测到的任何内在或外在标记物。在一个实施方案中，标记物包含元素、元素组、部分和/或包含这些中的一种或多种的任何组合，其中标记物能够被读取器装置直接检测和/或在受到外部和/或内部来源的影响之后被读取器装置检测。
[0022]术语“读取器装置”指能够检测与结合配偶体和/或颗粒相关的信号，诸如光学信号和/或电化学信号的任何检测器或检测器系统。读取器装置可以包括例如与被配置用于读取例如标记物的光学信号的光学读取器和/或被配置用于读取电化学信号的电读取器组合的图像获取单元。
[0023]术语“物质”用于指定不可数的，即不为不同物品的形式的任何物质。物质可以包括组分和/或元素的均匀或不均匀混合物。
[0024]术语“缓冲液”指在使用缓冲剂的情况下抵抗pH值变化的水溶液。缓冲液有利地包含弱酸及其盐或弱碱及其盐的水溶液。
[0025]除非另有说明，否则缓冲液的pH值是在20℃下测定的。
[0026]术语“测试”和“试验”可互换使用。
[0027]术语“平衡”和“化学平衡”可互换使用。
[0028]应该强调的是，当在本文中使用时，术语“包含(comprises)/包含(comprising)”应被解释为开放术语，即它应被理解为指定存在具体陈述的(多个)特征，诸如(多个)要素、(多个)单元、(多个)整数、(多个)步骤、(多个)组件及其(多个)组合，但是不排除一个或多
个其他陈述的特征的存在或添加。
[0029]提及“一些实施方案”或“实施方案”意味着结合这样的(多个)实施方案描述的具体的(多个)特征、(多个)结构或(多个)特性包括在所公开主题的至少一个实施方案中。因此，短语“在一些实施方案中”或“在一个实施方案中”在整个说明书各处的出现不一定指相同的(多个)实施方案。此外，技术人员将理解，在权利要求所限定的本专利技术的范围内，具体特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合。
[0030]术语“基本上”在本文应该理解为指包括普通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于测定分子相互作用的特征性质的方法，所述方法包括
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提供包含能够处于平衡状态和处于非平衡状态的颗粒的液体样品，所述颗粒包含处于其平衡状态和非平衡状态中的至少一种状态的标记物，
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通过使样品经受包括从至少一个第一温度到第二温度的温度跃变的条件跃变，使颗粒处于非平衡状态，
·
在所述颗粒的至少一部分弛豫时间期间，读出作为时间的函数的所述标记物，以及
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测定所述分子相互作用的所述特征性质，其中所述温度跃变通过传导和/或对流进行，优选地在微流体单元中通过传导和/或对流进行。2.一种任选地根据权利要求1所述的用于测定分子相互作用的特征性质的方法，所述方法包括
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提供包含能够处于平衡状态和处于非平衡状态的颗粒的液体样品，所述颗粒包含处于其平衡状态和非平衡状态中的至少一种状态的标记物，
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通过使样品经受条件跃变，使颗粒处于非平衡状态，
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在所述颗粒的至少一部分弛豫时间期间，读出作为时间的函数的所述标记物，以及
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测定所述分子相互作用的所述特征性质，其中所述条件跃变包括使样品经受从至少一个第一温度到处于第二温度的第二条件的温度跃变，并且所述方法还包括在所述标记物的读出的至少一部分期间保持所述第二温度，优选地在微流体单元中在所述标记物的读出的至少一部分期间保持所述第二温度。3.一种任选地根据权利要求1和/或权利要求2所述的用于测定分子相互作用的特征性质的方法，所述方法包括
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提供包含能够处于平衡状态和处于非平衡状态的颗粒的液体样品，所述颗粒包含处于其平衡状态和非平衡状态中的至少一种状态的标记物，
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通过使样品经受包括从至少一个第一温度到第二温度的温度跃变的条件跃变和/或通过使样品经受包括从第一压力到第二压力的压力跃变的条件跃变，使颗粒处于非平衡状态，
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在所述颗粒的至少一部分弛豫时间期间，读出作为时间的函数的所述标记物，以及
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测定所述分子相互作用的所述特征性质，其中所述读出包括作为时间的函数的读出，所述作为时间的函数的读出包括从所述样品的不同部分进行两次或更多次读取，优选地在微流体单元中从所述样品的不同部分进行两次或更多次读取。4.权利要求3所述的方法，其中所述条件跃变包括所述压力跃变，其中第一压力和第二压力之间的差为至少约1巴，诸如至少约3巴，诸如至少约10巴，诸如至少约25巴。5.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述颗粒能够处于平衡状态和处于非平衡状态，因为所述样品包含所述颗粒的结合配偶体，或者因为所述颗粒具有取决于温度和/或压力的结构。6.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述颗粒具有取决于温度和/或压力的结构，其中所述颗粒在所述第二条件下具有平衡的结构，所述结构不同于其在条件跃变之前的结构。
7.权利要求6所述的方法，其中所述从条件跃变前的颗粒结构到所述第二条件下的所述平衡结构的变化是可逆变化。8.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述颗粒是蛋白，优选地，所述结构差异和/或变化是蛋白的至少一种折叠的差异和/或变化。9.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述颗粒在所述第二条件下具有平衡的构象，所述平衡的构象不同于其在条件跃变之前的构象。10.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述样品包含所述颗粒的结合配偶体，并且所述颗粒或结合配偶体中的至少一个包含所述标记物。11.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述液体样品在起动条件跃变时包含处于化学平衡的所述颗粒和所述结合配偶体。12.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括在进行温度跃变之前将所述样品在恒定温度下保持至少约30秒，优选地，所述方法包括在进行温度跃变之前将所述样品在恒定温度下保持至少约1分钟，诸如至少约5分钟，诸如至少约10分钟。13.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述颗粒包括有机分子、分子簇、分子聚集体、纳米颗粒、脂质体囊泡、胶束或包含这些中的一种或多种的任何组合。14.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述颗粒包含生物分子；蛋白，诸如抗体(单克隆或多克隆)、纳米抗体、抗原、酶和/或激素；核苷酸；核苷；核酸，诸如RNA、DNA、PNA或其任何片段和/或包含这些中的至少一种的任何组合。15.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括制备至少一种母样品并从所述母样品中移取所述样品，其中所述样品优选具有约0.1nl至约1ml，诸如约0.1μl至约0.5ml，诸如约1μl至约0.1ml的体积。16.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括在具有时间延长的跃变时间内进行所述从至少一个第一温度到第二温度的温度跃变和/或所述从所述第一压力到所述第二压力的压力跃变，所述跃变时间小于样品在所述第二条件下达到平衡所需的时间，优选地，跃变时间小于样品达到平衡的时间的两倍，优选地，跃变时间为约1分钟或更短，诸如约30秒或更短，诸如约10秒或更短。17.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述样品的所述温度和/或压力的跃变在微流体单元中进行，所述方法包括将所述样品引入所述微流体单元中，其中所述微流体单元优选至少部分位于温度受控的保持隔室中。18.权利要求17所述的方法，其中所述微流体单元包括样品被引入其中的引入部分，所述引入部分包括约1mm或更小，诸如约0.5mm或更小，诸如约0.1mm或更小，诸如约75μm或更小的横截面尺寸。19.权利要求18所述的方法，其中所述引入部分包括平坦的腔室、通道、两个或更多个互连的通道或包括这些中的一种或多种的任何组合。20.权利要求18或权利要求19所述的方法，其中所述引入部分具有至少与所述样品体积一样大的容积，诸如具有约0.1nl至约1ml，诸如约0.1μl至约0.5ml，诸如约1μl至约0.1ml体积的容积。21.权利要求17
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20中任一项所述的方法，其中在所述弛豫时间的至少一部分期间，优选地，在所述读出的至少一部分期间，所述温度受控的保持隔室保持在所述第二温度和/或
在所述第二压力下。22.权利要求17
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21中任一项所述的方法，其中所述温度受控的保持隔室通过包括吹送空气，优选具有所述第二温度的空气的方法来控制温度。23.权利要求17
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22中任一项所述的方法，其中所述温度受控的保持隔室通过包括用液体和/或蒸气，优选地具有所述第二温度的液体和/或蒸气完全或部分填充隔室的方法来控制温度。24.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述温度跃变通过包括吹送空气或使液体流过包含所述样品的容器的方法进行，优选地，所述容器形成所述微流体单元的一部分或包括所述微流体单元的至少一部分。25.前述权利要求2
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24中任一项所述的方法，其中通过包括向样品施加高电压的方法进行温度跃变，优选地当样品位于容器，诸如形成所述微流体单元的一部分或包括所述微流体单元的至少一部分的容器中时，诸如当样品位于所述微流体单元的引入部分中时，通过包括向样品施加高电压的方法进行温度跃变。26.前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过包括施加焦耳加热元件、电阻元件和/或珀耳帖元件以将热传导至所述样品的方法进行温度跃变，优选地，当样品位于容器，诸如形成所述微流体单元的一部分或包括所述微流体单元的至少一部分的容器中时，诸如当样品位于所述微流体单元的引入部分中时，通过包括施加焦耳加热元件、电阻元件和/或珀耳帖元件以将热传导至所述样品的方法进行温度跃变，优选地，所述焦耳加热元件、电阻元件和/或珀耳帖元件被定位成与所述容器物理接触。27.前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过包括将样品置于包括膜，诸如聚酰亚胺膜(例如kapton膜)的容器中的方法进行压力跃变，其中压电晶堆被布置成压下所述膜，其中通过激活所述压电晶堆以增加压力或者使所述压电晶堆去激活以降低压力进行压力跃变。28.前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过包括在不同于第一温度的选定温度下将所述样品与另外的液体混合的方法进行温度跃变，所述另外的液体优选不含所述颗粒和所述结合配偶体。29.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括以具有不同第一温度的两个或更多子样品的形式提供所述样品，并且其中通过包括使所述两个或更多个子样品在一起，例如在相邻层流中或通过混合而在一起的方法进行温度跃变。30.权利要求29所述的方法，其中每个所述子样品中的颗粒和结合配偶体的相对浓度相同，优选地，每个所述子样品中的颗粒和结合配偶体的浓度相同，更优选地，所述子样品的化学组成相同。31.前述权利要求中任一项所述的方法，其中从所述至少一个第一温度到所述第二温度的所述温度跃变包括提供至少约2℃，诸如至少约5℃，诸如至少约10℃，诸如至少约15℃的温度跃变。32.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二温度高于所述至少一个第一温度。33.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二温度低于所述至少一个第一温度。
34.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二温度为约5℃至约50℃，诸如约10℃至约45℃，诸如约20℃至约42℃，诸如约35℃至约40℃，例如25
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37℃。35.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括在至少约0.1巴，诸如至少约0.2巴，诸如至少约0.3巴，诸如至少约0.4巴，诸如至少约0.5巴的压力差下，诸如在小于1巴，诸如小于0.9巴的压力差下，将所述样品引入所述微流体单元。36.权利要求35所述的方法，其中所述方法包括在约0.5至约3巴的压力下将所述样品引入所述微流体单元。37.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述微流体单元包括平坦的腔室、通道、两个或更多个互连的通道或包括这些中的一种或多种的任何组合。38.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述微流体单元包括通道，并且优选地为管或片的形式，其中所述通道优选地具有约1mm或更小，诸如约0.5mm或更小，诸如约0.1mm或更小，诸如约75μm或更小的横截面尺寸，优选地，所述通道具有约1mm或更小，诸如约0.5mm或更小，诸如约0.1mm或更小，诸如约75μm或更小的最大横截面尺寸。39.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述微流体单元包括引入部分/所述引入部分和读出部分。40.权利要求39所述的方法，其中所述引入部分和所述读出部分至少部分重叠。41.权利要求39所述的方法，其中所述引入部分和所述读出部分是不同的部分。42.权利要求41所述的方法，其中所述方法包括使至少一部分样品从所述引入部分流到所述读取部分。43.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述读出包括当样品在微流体单元中静止(非流动状态)时进行样品的读取，优选地，所述读取是从所述样品的不同部分进行的，例如通过相对于彼此移动读取器装置和所述微流体单元从所述样品的不同部分进行的。44.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述读出包括当样品在所述微流体单元中流动时进行样品的读取。45.权利要求34所述的方法，其中作为时间的函数的读出包括当样品在所述微流体单元的所述读取部分中流动时，从所述样品的不同部分进行所述两次或更多次读取。46.权利要求44或权利要求45所述的方法，其中所述方法包括将(多个)读出位置处的流动速度调节至高达约50厘米/秒，诸如高达约25厘米/秒，诸如高达约10厘米/秒，诸如高达约2厘米/秒，诸如高达约1厘米/秒，诸如高达约0.1厘米/秒。47.前述权利要求中任一项所述的方法，其中作为时间的函数的读出包括当各个样品部分通过所述微流体单元的读取位置时，从所述样品的不同部分进行连续读取。48.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括在第一较高压力下将所述样品引入所述微流体单元，进行所述温度跃变并将压力降低至第二较低压力，其中所述第二较低压力有利地比第一较高压力低至少约10％，诸如比第一较高压力低至少约25％，诸如比第一较高压力低至少约50％，诸如比第一较高压力低至少约75％，诸如比第一较高压力低至少约90％，诸如比第一较高压力低至少约95％，诸如比第一较高压力低至少约99％。49.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述标记物是内在标记物和/或外在标记物。50.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述标记物对分子相互作用敏感，诸如对
所述颗粒的构象变化敏感，优选地，所述标记物根据所述颗粒的构象及其变化，诸如根据结合/解离的变化和/或结构的变化改变信号。51.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述标记物是光学可读标记物，诸如光吸收标记物和/或荧光标记物，优选地，在优选为约190nm至约700nm的紫外/可见波长范围内起作用的光学可读标记物，诸如光吸收标记物和/或荧光标记物。52.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述标记物是电化学可读标记物，诸如电活性标记物。53.前述权利要求中任一项所述的方法，其中在弛豫时间的至少一部分期间作为时间的函数的标记物的读出包括进行标记物的多次连续读取，所述读取优选包括电极电势的(多次)读取、一个或多个波长强度的(多次)读取和/或一个或多个波长变化的(多次)读取。54.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括进行标记物的多次连续读取，直到连续读取从一个读数到下一个读数变化小于约25％，诸如直到连续读取变化小于约10％，诸如直到连续读取变化小于约5％，诸如直到连续读取变化小于约1％，优选地，直到达到弛豫。55.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括测定以下中的至少一种：动力学参数，诸如Kd；分配参数，诸如脂质体或胶束的形成/变形；降解参数；寡聚化参数；折叠参数，诸如解折叠或重折叠；多重结合参数，诸如通过不同时标表示多重结合的参数。56.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括测定颗粒和两种或更多种结合配偶体之间和/或两种或更多种颗粒和结合配偶体之间的(多种)分子相互作用的特征性质。57.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述分子相互作用的所述特征性质包括测定所述至少一种颗粒和/或所述至少一种颗粒和所述至少一种结合配偶体的至少一种动力学参数，诸如平衡常数(Kd值)，诸如测定所述至少一种颗粒和所述至少一种结合配偶体之间的亲和力和/或测定两个动力学速率常数kon/koff之一。58.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法还包括使用不同的温度跃变和/或使用不同(多种)浓度的所述颗粒和/或所述结合配偶体另外进行所述方法一次或多次，并且优选地，测定所述分子相互作用的另外的特征性质。59.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法还包括进行扩散试验并测定所述颗粒的溶液和所述结合配偶体的溶液之间的至少一种扩散参数，其中所述扩散参数优选包括所述颗粒的流体动力学半径。60.权利要求59所述的方法，其中对不同(多种)浓度的至少一种颗粒和/或结合配偶体进行所述扩散试验，以确定其中至少一种动力学速率常数kon/koff对变化敏感的浓度。61.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述分子相互作用包括液
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液相分离，所述条件跃变是包括从至少一个第一温度到第二温度的温度跃变的温度跃变，并且其中所述颗粒包含至少两种不同的分子和任选的另外...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：飞达生物系统公司，
类型：发明
国别省市：