Overfladeplasmonresonans

Hvad er overfladeplasmonresonans?

Overfladeplasmonresonans (SPR) gør det muligt at detektere biomolekylære interaktioner i realtid og uden mærkning.
SPR opstår, når polariseret lys rammer en elektrisk ledende overflade ved grænsefladen mellem to medier. Dette genererer elektronladningstæthedsbølger kaldet plasmoner, der reducerer intensiteten af reflekteret lys i en bestemt vinkel, kendt som resonansvinklen, i forhold til massen på en sensoroverflade.

Biacore SPR-systemer anvendes primært inden for farmaceutisk udvikling, kvalitetskontrol og grundlæggende forskning inden for biovidenskab.

Følg mærkefri interaktioner i realtid

I Biacore-assays immobiliseres målmolekyler, oftest proteiner, på en forberedt guldsensoroverflade, og en prøve, der indeholder en potentiel interaktionspartner i opløsning, injiceres over overfladen gennem en række flowceller.

I løbet af interaktionen rettes polariseret lys mod sensoroverfladen, og vinklen af det reflekterede lys med minimal intensitet detekteres. Denne vinkel ændrer sig, efterhånden som molekyler bindes og dissocieres, og interaktionsprofilen registreres således i realtid i et sensorgram.

Hvilken slags interaktioner kan studeres?

Biacore-systemer kan bruges til at studere interaktioner, der involverer (i princippet) alle slags molekyler, fra organiske forbindelser til proteiner, nukleinsyrer, glykoproteiner og endda vira og hele celler. Da responsen er et mål for ændringen i massekoncentrationen, er responsen pr. molær enhed af interagerende stof proportional med molekylvægten (mindre molekyler giver lavere molære responser).

Der er ingen nedre grænse for organiske molekyler med dagens instrumentering.

Hvilke prøver kan anvendes?

SPR-detektionsprincippet kræver ikke, at nogen af de interagerende stoffer er mærket, og målinger kan udføres på komplekse blandinger, f.eks. supernatanter fra cellekulturer eller celleekstrakter, samt på rensede interagerende stoffer. Identiteten af den interaktant, der overvåges i en kompleks prøvematrix, bestemmes af interaktionsspecificiteten af den partner, der er knyttet til overfladen. SPR-detektionsprincippet er ikke-invasivt og fungerer lige godt på klare og farvede eller uigennemsigtige prøver.

Hvordan vises overfladeplasmonresonansdata?

Biacore-systemer overvåger interaktionen mellem to molekyler, hvoraf det ene er fastgjort til sensoroverfladen, og det andet er frit i opløsning. Et sensorgram er et plot af responsen i forhold til tiden, der viser interaktionens forløb. Denne kurve vises direkte på computerskærmen i løbet af en analyse.

Hvad vises i sensorgrammet?

Under prøveinjektionen kan et positivt respons ses i sensorgrammet, da analysanden (den interagerende partner i opløsning i Biacore-baserede assays) binder sig til liganden (den interaktionspartner, der er fastgjort til sensoroverfladen i Biacore-baserede assays). Responsen aftager under dissociation. Når en analysecyklus er afsluttet, ledes regenerationsopløsningen over sensorchippen, hvorved den bundne analysand fjernes, og der forberedes til den næste analysecyklus.

Den skematiske illustration nedenfor viser et sensorgram. Søjlerne under kurven angiver de opløsninger, der passerer over sensoroverfladen.

Hvilke data kan man få fra en interaktion?

Dataene fra en interaktion præsenteres i et sensorgram, der giver kvantitative data om:

• Binding
  Binder den interagerende partner til målmolekylet?
• Specificitet
  I hvilket omfang krydsreagerer en interaktionspartner med andre molekyler?
• Koncentration
  Hvor meget af et givet molekyle er til stede og aktivt?
• Kinetik
  Hvad er hastigheden for association og dissociation?
• Affinitet
  Hvor stærk er bindingen?

Hvordan fortolker jeg et sensorgram?

Sensorgrammets form giver oplysninger om interaktionen. Nedenfor er vist nogle få eksempler på, hvordan man kan fortolke sensorgramformerne.