Surface plasmon resonance

Wat is surface plasmon resonance?

Surface plasmon resonance (SPR) maakt real-time, label-vrije detectie van biomoleculaire interacties mogelijk.
SPR treedt op wanneer gepolariseerd licht een elektrisch geleidend oppervlak raakt op het grensvlak tussen twee media. Dit genereert golven van elektronladingsdichtheid, plasmonen genaamd, die de intensiteit van het gereflecteerde licht onder een specifieke hoek, de zogenaamde resonantiehoek, verminderen in verhouding tot de massa op een sensoroppervlak.

Biacore SPR-systemen worden voornamelijk gebruikt in farmaceutische ontwikkeling, kwaliteitscontrole en fundamenteel biowetenschappelijk onderzoek.

Volg labelvrije interacties in real-time

In Biacore-assays worden doelmoleculen, meestal eiwitten, geïmmobiliseerd op een geprepareerd gouden sensoroppervlak en een monster dat een potentiële interagerende partner in oplossing bevat, wordt over het oppervlak geïnjecteerd via een reeks stroomcellen.

In de loop van de interactie wordt gepolariseerd licht op het sensoroppervlak gericht en wordt de hoek van de minimale intensiteit van het gereflecteerde licht gedetecteerd. Deze hoek verandert naarmate moleculen zich binden en loslaten en het interactieprofiel wordt dus in real time vastgelegd in een sensorgram.

Welke soorten interacties kunnen worden bestudeerd?

Biacore-systemen kunnen worden gebruikt om interacties te bestuderen waarbij (in principe) elk soort molecuul betrokken is, van organische verbindingen tot eiwitten, nucleïnezuren, glycoproteïnen, en zelfs virussen en hele cellen. Aangezien de respons een maat is voor de verandering in massaconcentratie, is de respons per molaire eenheid interactant evenredig met het molecuulgewicht (kleinere moleculen geven lagere molaire respons).

Er is geen ondergrens voor organische moleculen met de huidige instrumentatie.

Welke monsters kunnen worden gebruikt?

Het SPR-detectieprincipe vereist niet dat een van de interactanten wordt gelabeld en metingen kunnen worden uitgevoerd op complexe mengsels, zoals celcultuursupernatanten of celextracten, evenals gezuiverde interactanten. De identiteit van de interactant die in een complexe monstermatrix wordt gecontroleerd, wordt bepaald door de interactiespecificiteit van de aan het oppervlak gehechte partner. Het SPR-detectieprincipe is niet-invasief en werkt even goed op heldere als op gekleurde of ondoorzichtige monsters.

Hoe worden oppervlakteplasmonresonantiegegevens weergegeven?

Biacore-systemen monitoren de interactie tussen twee moleculen, waarvan er een aan het sensoroppervlak is gehecht en de andere vrij in oplossing is. Een sensororgram is een grafiek van de respons tegen de tijd, die het verloop van de interactie laat zien. Deze curve wordt tijdens de analyse direct op het computerscherm weergegeven.

Wat wordt er in het sensorgram weergegeven?

Tijdens de injectie van het monster kan in het sensorgram een positieve respons worden waargenomen, als de analyt (de interactiepartner in oplossing in op Biacore gebaseerde assays) zich bindt aan het ligand (de interactiepartner die aan het sensoroppervlak is gebonden in op Biacore gebaseerde assays). De respons neemt af tijdens dissociatie. Nadat een analysecyclus is voltooid, wordt de regeneratieoplossing over de sensorchip geleid, waarbij de gebonden analyt wordt verwijderd, ter voorbereiding op de volgende analysecyclus.

De schematische illustratie hieronder toont een sensorgram. De balken onder de curve geven de oplossingen aan die over het sensoroppervlak gaan.

Welke gegevens kunnen uit een interactie worden verkregen?

De gegevens van een interactie worden gepresenteerd in een sensorgram, dat kwantitatieve gegevens geeft over:

• Binding
  Bindt de interagerende partner aan het doelmolecuul?
• Specificiteit
  In hoeverre werkt een interagerende partner kruisreagerend met andere moleculen?
• Concentratie
  Hoeveel van een bepaald molecuul is aanwezig en actief?
• Kinetiek
  Wat zijn de snelheden van associatie en dissociatie?
• Affiniteit
  Hoe sterk is de binding?

Hoe interpreteer ik een sensorgram?

De vorm van het sensorgram geeft informatie over de interactie. Een paar voorbeelden van hoe sensorgrammen te interpreteren zijn hieronder weergegeven.