BIAcore技术及其应用(2)

2018-11-30 20:18

BIA是基于表面等离子体共振(SPR)技术来实时跟踪生物分子间的相互作用,而不用任何标记物的技术。表面等离子体子共振( surface plasmon resonance , SPR) 是一种物理光学现象。在发生全反射的界面涂上一薄层金膜(或其它金属膜)约50nm厚,由于金膜中有自由电子,它们并不是静止不动而是不停在平衡位置附近振动,并具有一定的频率。当光由另一侧以大于临界角入射有金膜的界面,由于入射光会在界面方向有一分量,当这一分量与金膜中电子振荡频率相同时,两种能量会发生整合,使在某个角度上发射光能量降低,这个能量降低的角度成为SPR角。当紧靠在金属薄膜表面的介质折射率不同时, SPR角的位置将不同,根据SPR角的变化可以推断所发生的变化。

BIA是英语“Biomolecular Interaction Analysis” 的缩写,BIA提供了实时观察生物分子间相互作用的技术。通过它能观察两种分子结合的特异性,能知道两种分子的结合有多强,还能了解生物分子的结合过程共有多少个协同者和参与者。BIA可以让得到用其他技术方法难以得到的结果,因为它可以实时反映分子结合过程中每一秒变化的情况。无需借助标记物进行分析使BIA广泛应用于各类生物体系的测定,从各类小分子化合物、多肽、蛋白质、寡核苷酸和寡聚糖直至类脂、噬菌体、病毒和细胞。BIA就是利用金属薄膜表面的折射率的改变,引起共振角的变化,来推断金属薄膜表面的变化。实验时先将一种生物分子固定在传感器芯片表面,将与之相互作用的分子溶于溶液流过芯片表面。检测器能跟踪检测溶液中的分子与芯片表面分子的结合、解离整个过程的变化。 BIA技术应用的领域主要有四个方面:

1、动力学常数的测定2、测定样品浓度3、分析相互作用模式4、复合物功能分析

一、 动力学常数的测定通过实时监测结合在芯片表面分子质量的变化,可以得到两个分子之间的结合与解离常数。由于检测的是芯片表面质量的变化,所以大分子的分析物相互较容易得到较强的信号,但是对于小分子的分析物可以通过优化实验设计而进行检测。BIA可以用来分析不同抗体与抗原的结合与解离常数,相对与以前其它检测抗体效价的方法,BIA不仅快速,可以准确定量,和可以让你看到整个结合和解离的动态过程。二、浓度的测量如果简单地测量一个纯物质的浓度,有很多方法可以选择。但是如果想知道,某种复合物中其中一个组分的浓度,则很难实现。用BIA技术可以很轻松做到这一点。先将待测物的抗体耦联到芯片表面,再将一系列不同浓度的标样流过芯片,得到一条标准曲线,此时将混合物流过芯片,根据信号强度大小就可以得到原混合物中某组分的浓度。如果待测物很小,可以采取竞争的方法实现。三、分子相互作用模式的研究我们想知道两分子之间相互作用的比例,结合位点,抗原决定族的位点,都可以用BIA来完成。研究突变后活力大小的变化,研究复合物形成次序等等。四、蛋白质功能分析 复合物的组装可以看成研究蛋白功能的一个例子。也可以设计其它的一些实验,只要前后芯片表面的质量有变化就可以利用BIA技术来检测。

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四、实验步骤

1、preconcentration (预结合试验)由于芯片表面带有负电,因此要偶联到芯片上的分子必须带上正电,才有利于分子吸附到芯片表面,以利于共价偶联反应的完成。预结合实验就是将样品溶解在不同PH值的缓冲液中,使其带上不同量的电荷。然后,将样品流过芯片表面,观察它与芯片的结合曲线,就可判断出合适的条件。如下图:两种不同条件下的吸附实验,第一个峰表明在该条件下,吸附很快达到饱和,这样吸附的量有限,第二种一直呈上升趋势,有利于在芯片上偶联较多的蛋白。实际工作中,还会碰到各种不同的吸附曲线,需要根据实际情况来判断最佳条件。将抗体用不同PH值的buffer稀释10-40倍,以5μl/m的流速流过芯片表面,观察抗体与芯片的吸附结果。

2、偶联' X9 P! s) E( I( v! H

a)取100μlNHS和100微升EDC混合,12000rpm离心5分钟;

b)取一定体积的偶联蛋白,按预结合的比例稀释,稀释后需要150μl,取100μl ethanolamine HCL。以上试剂平衡到室温25摄氏度左右,高速离心五分钟; c)将上述三种试剂放在样品架上,设定加样流速为10μl/min ,inject方式进样,NHS/EDC,样品,ethanolamine-HCl分别上样100,100,和60μl。 d)结束即可得到类似下图的曲线。

3、结合

将抗原用合适的缓冲液稀释成适当浓度,离心后上样,观察抗原抗体结合过程。如果需要测量不同条件下的结合状况,可以在一次进样结束之后,对芯片进行再生。然后再上下一个样品。/ V5 l+ k9 R: J$ Q; U\ 4、芯片再生

抗原抗体结合的再生条件比较简单,简单地用PH2.5的10mMglycine冲洗就可以了。但实际工作中,如果偶联的是蛋白,往往情况要复杂得多。首先,再生条件要能将结合物从芯片上去掉,其次不能让结合在芯片上的蛋白变性失活。因为,万一所选条件使芯片上偶联的蛋白失活,这个通道就意味着报废。所以,芯片的再生是所有用户面临的一个比较头疼的问题。芯片再生要求再生之后,不仅要求基线要能回复到初始值,还要求再上相同的样品,结合能力不会出现明显下降。 5、如果需要得到结合与解离的动力学常数,至少需要进行五组不同浓度的结合实验。

6、分析实验结果,打印实验报告。

7、仪器维护,实验完毕,running buffer换成过滤并脱气的超纯水或HES-EP缓冲液。芯片更换为维护芯片,进行至少两遍prime后,运行standby。 收拾整理实验场所。


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