Microfluidic Reacción en el chip de captura-cicloadición para inmovilizar reversiblemente pequeñas moléculas o estructuras de múltiples componentes para aplicaciones de biosensores

Published 9/23/2013
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Chemistry

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Summary

Se presenta un método para la rápida inmovilización reversible de moléculas pequeñas y las asambleas de nanopartículas funcionalizadas de resonancia de plasmones superficiales (SPR) los estudios, utilizando secuencial en el chip de captura química cicloadición bioorthogonal y anticuerpo-antígeno.

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Tassa, C., Liong, M., Hilderbrand, S., Sandler, J. E., Reiner, T., Keliher, E. J., et al. Microfluidic On-chip Capture-cycloaddition Reaction to Reversibly Immobilize Small Molecules or Multi-component Structures for Biosensor Applications. J. Vis. Exp. (79), e50772, doi:10.3791/50772 (2013).

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Abstract

Los métodos para la inmovilización de superficie rápida de pequeñas moléculas bioactivas con el control sobre la orientación y densidad de inmovilización son altamente deseables para aplicaciones de biosensores y de microarrays. En este estudio, utilizamos una bioorthogonal altamente eficiente covalente [4 +2] reacción de cicloadición entre trans-cicloocteno (TCO) y 1,2,4,5-tetrazina (Tz) para permitir la inmovilización de microfluidos de moléculas derivatizadas-Tz TCO / . Supervisamos el proceso en tiempo real bajo condiciones de flujo continuo utilizando resonancia de plasmones superficiales (SPR). Para permitir la inmovilización reversible y ampliar la gama experimental de la superficie del sensor, se combinan un componente de captura de antígeno-anticuerpo no covalente con la reacción de cicloadición. Al presentar alternativamente restos TCO o Tz a la superficie del sensor, múltiples procesos de captura-cicloadición son ahora posibles en una superficie del sensor de montaje y de interacción on-chip de estudios de una variedad de estructuras de componentes múltiples. Nos illustrate este método con dos experimentos diferentes de inmovilización en un chip biosensor; una molécula pequeña, AP1497 que se une la proteína de unión a FK506-12 (FKBP12), y la misma molécula pequeña como parte de una nanopartícula in situ-funcionalizado inmovilizado y en.

Introduction

Reacciones de conjugación eficientes son herramientas valiosas para la fijación de moléculas bioactivas a las superficies para una variedad de aplicaciones de la biotecnología. Recientemente, el bioorthogonal muy rápido [4 2] de reacción de cicloadición entre trans-cicloocteno (TCO) y 1,2,4,5-tetrazina (Tz) se ha utilizado para etiquetar superficies de las células, estructuras subcelulares, anticuerpos y nanopartículas 1. - 7 Aquí, utilizamos el [4 +2] reacción de cicloadición en combinación con la captura de antígeno / anticuerpo (GST / anti-GST) para reversible la síntesis en el chip de estructuras de componentes múltiples para resonancia de plasmones superficiales (SPR) análisis de la interacción y monitoreamos la proceso en tiempo real (Figura 1). 8,9 En particular, la estrategia de captura-cicloadición permite la regeneración de la superficie utilizando un protocolo establecido. 8 Como consecuencia de ello, el conjunto de superficies de sensor estables con control sobre la orientación y densidad de ligando para la variedad de nuevo ensayo formatos es ahora posible. Usoesta estrategia demostramos la inmovilización de pequeñas moléculas derivatizadas-Tz TCO / y caracterizar los tipos de cicloadición en una variedad de condiciones de tampón. Elegimos la conocida interacción entre FKBP12 y un AP1497 molécula que se une a FKBP12 10-12 como un ejemplo para verificar que la estrategia de captura-cicloadición conserva la capacidad de la molécula pequeña para interactuar con su objetivo cuando ya sea directamente unido a los antígenos inmovilizados de GST o nanopartículas inmovilizadas (NPS).

Este método ofrece varias ventajas. En primer lugar, la inmovilización reversible de moléculas pequeñas en chips sensores es ahora posible. En segundo lugar, TCO / Tz inmovilización de moléculas pequeñas también permite estudios de interacción de marca libre que revierten la orientación de los estudios SPR canónicas, y puede proporcionar una visión complementaria de una interacción de unión. En tercer lugar, este método permite la síntesis de microfluidos de nanopartículas dirigidas, y la evaluación inmediata de su bindinpropiedades g. Esto promete mejorar la eficiencia de la evaluación o prueba de nanopartículas específicas, y también disminuir las cantidades de nanopartículas requeridos. 13-15 En cuarto lugar, este enfoque puede medir la cinética de reacción de reacciones de cicloadición bioorthogonal en tiempo real en un flujo continuo. Finalmente, la inmovilización química TCO / Tz es robusto en presencia de suero. Tomados en conjunto, podemos anticipar que este enfoque versátil ampliamente facilitar la construcción de superficies de sensor estables para una amplia variedad de estudios de microfluidos con relevancia para in vitro y en aplicaciones celulares in vivo.

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Protocol

1. Preparación de GST y nanopartículas (NP) Conjugados

  1. Preparación GST-TCO:
    1. Añadir 8 l de solución de TCO-NHS (50 mM en DMSO) a 100 l de GST (1 mg / ml en PBS) y agitar la mezcla a TA durante 1 h.
    2. Retire el exceso de reactivo utilizando una columna de desalado giro Zeba. El filtrado recuperado que contiene el conjugado de GST-TCO se almacena a 4 ° C antes de su uso.
  2. Preparación GST-Tz:
    1. Añadir 6 l de solución de Tz-NHS (25 mM en DMF) a 75 l de GST (1 mg / ml en PBS) y agitar la mezcla a TA durante 1 h.
    2. Se diluye la mezcla de reacción con 25 l de PBS y se purifica usando una columna de desalación de centrifugado. El filtrado que contiene el conjugado de GST-Tz se almacena a 4 ° C antes de su uso.
    Nota: Los análisis de masas (MALDI-TOF) mostraron que, en promedio ~ 10 Tz o TCO moléculas se conjugaron con GST.
  3. Preparación NP-TCO:
    1. Añadir 100 l de solución de TCO-NHS (50 mM en DMSO) a150 l de nanopartículas aminado (NP-NH 2, 8,7 mg Fe / ml en PBS, núcleo de hierro 3 nm ~ 8000 Fe / NP) y agitar la mezcla a temperatura ambiente durante 1 hora.
    2. Eliminar el exceso de reactivo por filtración de gel utilizando una columna NAP-10 se eluyó con tampón PBS. Recoger la banda de color que contiene el producto NP-TCO.
    3. Se concentra el filtrado a un volumen final de ~ 150 l utilizando un dispositivo de filtro centrífugo (100 k MWCO).
    4. Añadir 50 l de anhídrido succínico, (0,1 M en DMSO) a la solución de NP-TCO y agitar a TA durante 1 h (anhídrido reacciona con cualquier amina restantes para formar ácidos carboxílicos terminales. Esto evita las interacciones no específicas con la superficie de dextrano).
    5. Se purifica el producto NP-TCO utilizando una columna NAP-10 eluyendo con PBS. Almacenar la solución de NP-TCO a 4 ° C antes de su uso.

2. Preparación de la superficie

Todos los ensayos de resonancia de plasmón superficial se realizaron en un instrumento Biacore T100 (GE Healthcare) en25 ° C utilizando un chip sensor CM5 y PBS-P como el tampón de desplazamiento a menos que se indique lo contrario. Control de Biacore y la evaluación de software suministrado con el instrumento se emplean para la creación de experimentos y análisis de datos. Dos modos de funcionamiento, asistentes para aplicaciones y ejecución manual se utilizarán para la preparación y el seguimiento de superficie en el chip de captura-cicloadición. El modo de método de constructor se utiliza para la creación de experimentos de unión orientación inversa y para la medición de las velocidades de reacción de cicloadición. Los datos son doble referencia resta y los análisis cinéticos se realizó con un modelo de unión de Langmuir 1:1.

  1. Utilice la plantilla de asistente inmovilización amina y seleccione la inmovilización de células de flujo 1 (referencia) y 2 (de detección). Modificar método de amina para activar los grupos carboxílicos de la superficie por inyección de una solución 1:1 de 0,4 M de EDC: NHS 0,1 M de 480 segundos a una velocidad de flujo de 10 l / min. Establezca la inyección de etanolamina para extinguir restantes ésteres activados a 420 seg tiempo de contacto enuna velocidad de flujo de 10 l / min.
  2. Nombre de entrada de ligando, anti-GST (18 g / ml en tampón de acetato, pH 5,0) y se puso a inyectar para un tiempo de contacto de 420 segundos a una velocidad de flujo de 10 l / min.
  3. Coloque los viales solución necesarias en el reactivo de rack 2 asegurándose de hacer coincidir las posiciones con la lista de contenidos. Guardar e iniciar la inmovilización.
    Nota: Al ejecutar el Asistente para la inmovilización de esta manera da como resultado niveles de inmovilización anti-GST en el rango de 14.000 a 17.000 ~ RU.
  4. Edite el asistente de inmovilización sólo para inyectar ligando GST solución (20 mg / ml) durante 420 segundos a 5 l / min a través de células de flujo de referencia 1.

3. Monitoreo on-chip de captura-cicloadición de moléculas funcionalizadas

  1. Monitoreo en el chip de captura-cicloadición en tiempo real (Figura 2).
    1. Coloque GST-TCO (20 g / ml), Tz-BnNH 2 (10 mM) y la regeneración (glicina 10 mM, pH = 2,0) en viales de solución de reactivo bastidor 2. Seleccionar el hombremétodo de ejecución manual, ajuste el caudal de 5 l / min y la ruta de flujo de flujo de células 2.
    2. Inyectar la solución de GST-TCO para 420 sec.
    3. Inyectar la solución de Tz-BnNH 2 de 600 seg.
    4. Regenera la superficie con dos inyecciones de 30 seg de solución de regeneración.
  2. Supervisión de montaje en el chip de estructuras de componentes múltiples, en tiempo real (Figura 3):
    1. Coloque GST-Tz (20 g / ml), NP-TCO (100 mg Fe / ml), Tz-BnNH 2 (10 mM) y la regeneración (glicina 10 mM, pH = 2,0) en viales de solución de reactivo bastidor 2. Seleccione el instrumento método run manual, ajuste la velocidad de flujo de 5 l / min y la trayectoria del flujo de Celda de flujo 2.
    2. Inyectar una solución de GST-Tz durante 60 segundos.
    3. Inyectar una solución de NP-TCO durante 60 segundos.
    4. Inyectar una solución de Tz-BnNH 2 durante 60 segundos.
    5. Regenera la superficie con dos inyecciones de 30 seg de solución de regeneración.

4. MONITOREO Densidad Inmovilización y Determinación de cicloadición Precios

  1. Caracterización de pequeñas velocidades de reacción de cicloadición de moléculas (Figura 4).
    1. Seleccione los nuevos parámetros generales de método y de entrada. En el panel de las etapas del ensayo crear un nuevo paso y el nombre de la muestra. Establecer el propósito y Conecte ajustes de la base a la Muestra.
    2. En el panel Tipos de ciclo Crea un nuevo paso del ciclo e introducir los siguientes comandos; Capture, Muestra, Regeneración 1 y Regeneración 2.
    3. Seleccione el comando de captura, el nombre ligando entrada (GST-TCO, 20 mg / ml), el tiempo de contacto 120 seg a 5 l / min y la trayectoria del flujo se establece en: Segundo. Seleccione el comando de muestra; entrada 180 tiempo de contacto seg, 60 seg tiempo de disociación, el caudal de 30 l / min y la trayectoria del flujo se establece en: Ambos. Seleccione el comando de regeneración 1, el nombre de la solución de regeneración de entrada (10 mM glicina-HCl pH 2,0), tiempo de contacto de 30 segundos a 30 l / min y la trayectoria del flujo se establece en: Segundo. Repita lo mismo para la regeneración de comandos 2. </ Li>
    4. Seleccione Configuración Ejecutar y trayectoria del flujo se establece en: 2-1. Seleccionar la siguiente lista y llenar la muestra con una solución de analito (Tz-BnNH 2) y serie de concentraciones (0,3-10 M, dilución 1:2). Seleccione junto al panel de rack de posición. Lugar de soluciones en viales de reactivo bastidor 2 y la serie de dilución en placa de 96 pocillos asegurándose de hacer coincidir las posiciones con la lista de contenidos. Guardar plantilla método y comenzar ensayo de unión. Los datos de unión y análisis cinético se muestran en la Figura 4.
  2. Caracterización de las velocidades de reacción de cicloadición NP (Figura 4).
    1. Abra la plantilla de método salvado de arriba y cambiar los siguientes parámetros. Seleccione el panel Captura, cambio de nombre ligando a GST-Tz, 20 mg / ml. Seleccione el panel de la muestra, el cambio de tiempo de contacto de 120 segundos de tiempo de contacto y el tiempo de disociación a 120 seg.
    2. Seleccione la lista de muestra; cambiar analito serie de concentraciones (7-224 nM, dilución 1:2) NP-TCO y. Viales Place de soluciones en el rack de reactivos2 y la serie de dilución en placa de 96 pocillos asegurándose de hacer coincidir las posiciones con la lista de contenidos. Guardar plantilla método y comenzar ensayo de unión. Los datos de unión y análisis cinético se muestran en la Figura 4.

5. La medición de la unión de FKBP12 a AP1497 inmovilizado

Los estudios de unión-orientación inversa emplean FKBP12 como el analito y AP1497 compuesto como ligando inmovilizado (Figura 5). El método general para este ensayo se configura de la siguiente manera con la función método constructor:

  1. Seleccione los nuevos parámetros generales de método y de entrada. En el panel de las etapas del ensayo crear y pasos nombre de Captura, muestra y la regeneración. Seleccione Propósito correspondiente y Conecte ajustes de la base.
  2. Seleccione el panel Tipos de ciclo y de crear 3 etapas del ciclo: Captura, muestra y la regeneración.
  3. Introduzca el comando de captura en dos ocasiones en la etapa del ciclo de captura. Seleccione la captura de 1 panel y seleccione la solución de captura como variablE, establecer el tiempo de contacto a 300 segundos a una velocidad de flujo de 5 l / min y trayectoria de flujo se establece en: Segundo. Seleccione el panel de captura 2 y seleccione la solución de captura como variables, establecer el tiempo de contacto de 250 segundos a un caudal de 5 l / min y la trayectoria del flujo se establece en: Segundo.
  4. Introduzca el comando de muestra bajo el paso del ciclo de la muestra. Seleccione el panel de muestra, conjunto de tiempo de contacto de 60 segundos, tiempo de disociación de 200 segundos a un caudal de 30 l / min y la trayectoria del flujo se establece en: Ambos.
  5. Introduzca el comando Regeneración dos veces bajo el paso del ciclo de regeneración. Seleccione el panel de regeneración 1, el nombre de la solución de regeneración de entrada (10 mM glicina-HCl pH 2,0), tiempo de contacto de 30 segundos a 30 l / min y la trayectoria del flujo se establece en: Segundo. Repita lo mismo para el panel de la regeneración 2.
  6. Seleccione Configuración Ejecutar y trayectoria del flujo se establece en: 2-1. Seleccione próximos y para entrar los nombres de soluciones de captura, nombre de la muestra (FKBP12), serie de concentraciones (0,020 a 5 mg / ml, dilución 1:2) (GST-TCO y AP1497-Tz) y MW (13.000). Viales Place de soluciones en reAgent bastidor 2 y la serie de dilución en placa de 96 pocillos asegurándose de hacer coincidir las posiciones con la lista de contenidos. Guardar plantilla método y comenzar ensayo de unión. Los datos del análisis cinético se muestran en la Figura 5.

6. La medición de la unión de FKBP12 a AP1497 Adjunto a Inmovilizados NPs

El método general para la inmovilización de nanopartículas, pequeña derivación molécula y ensayo de unión de FKBP12 es puesta en marcha de la siguiente manera con la función método constructor:

  1. Abra la plantilla de método salvado de arriba y modificar. Inserte un comando adicional Capture en el paso del ciclo de captura. Seleccione la captura el 1 panel; desmarque solución de captura como variable y nombre de la solución de captura de 1 (GST-Tz). Conjunto de tiempo de contacto a 60 segundos a una velocidad de flujo de 5 l / min y trayectoria de flujo ajustado en la segunda. Seleccione el panel Captura 2; desmarque solución de captura como solución de captura y nombre de variable 2 (NP-TCO). Tiempo de contacto establecido en 90 segundos a un caudal de 5 l / min ytrayectoria de flujo se establece en segundos. Seleccione la captura de 3 paneles, anule la selección de la solución de captura como solución de captura y nombre de variable 3 (AP1497-Tz). Tiempo de contacto Set de 180 segundos a un caudal de 5 l / min y la vía de flujo ajustado en segundo lugar.
  2. Seleccione Configuración Ejecutar y trayectoria del flujo se establece en: 2-1. Seleccionar el siguiente dos veces. Lugar de soluciones en viales de reactivo bastidor 2 y la serie de dilución en placa de 96 pocillos asegurándose de hacer coincidir las posiciones con la lista de contenidos. Guardar plantilla método y comenzar ensayo de unión. Los datos del análisis cinético se muestran en la Figura 5.

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Representative Results

Los datos y las cifras han sido adaptados de referencia 8.

Inmovilización reversible eficiente de pequeñas moléculas bioactivas con el control sobre la orientación y la densidad juega un papel clave en el desarrollo de nuevas aplicaciones de biosensores. El uso de la reacción bioorthogonal rápida entre el TCO y Tz, se describe un método para el montaje paso a paso y la regeneración de las superficies de ligando con retención de la actividad biológica. Figura 2 muestra la monitorización en tiempo real de Tz-BnNH 2 inmovilización. Una solución de GST-TCO se inyecta sobre una superficie anti-GST de pre-inmovilizada resultante en ~ 400 RU aumento de la respuesta. Una segunda inyección con Tz-BnNH 2 muestra un rápido ~ 15 RU aumento de la respuesta. No se disociación del antígeno derivatizado se observa después de cambiar a tampón de proporcionar evidencia de estabilidad de la estructura. La superficie se regenera en el último paso del ciclo para permitir múltiples ciclos de captura-cicloadición. Nosotrosing este procedimiento y sustituyendo el resto Tz-BnNH 2 con la molécula de AP1497-Tz genera una superficie bioactiva utilizado para estudios de interacción con su objetivo FKBP12 (Figura 5). La interrupción de la interacción anticuerpo / antígeno (como se muestra en la Figura 2) se regenera la superficie anti-GST, lo que permite un nuevo ensamblaje molecular que se construirá. En este caso, una inyección de GST-Tz (captura de ~ 800 RU) se siguió con una inyección de NP-TCO (cicloadición ~ 600 RU), inmovilizar de manera efectiva la nanopartícula a la superficie del sensor (Figura 3). Grupos sin reaccionar TCO en la NP están disponibles para la cicloadición con inyectada Tz-BnNH 2 (~ 22 RU). Alternativamente, AP1497-Tz se utiliza para controlar las interacciones de nanopartículas funcionalizadas-FKBP12 (Figura 5). No disociación de las estructuras de múltiples componentes (GST-Tz/NP-TCO/Tz-BnNH 2) se observan proporcionar evidencia de estabilidad de la estructura y la actividad biológica (AP1497-Tz/FKBP12 bncontrar).

Con capacidades de tiempo real inmovilización (cicloadición) monitoreo de reacción y la regeneración de la superficie, la caracterización directa de la velocidad de asociación k a (tasa de cicloadición) se lleva a cabo como se muestra en la Figura 4. El conocimiento de la cinética de la reacción proporciona directrices para el control de la densidad de inmovilización (tiempo de contacto y la concentración), un parámetro importante para los ensayos biosensores. La inyección de concentraciones crecientes de Tz-BnNH 2 o NP-TCO por duplicado sobre GST-TCO o GST-TZ superficies, respectivamente, genera los datos de unión (líneas rojas). Los datos de la unión de dos muestras de analitos secuenciales de la misma concentración sobre la misma superficie son casi superponibles reflejando una pérdida mínima de la unión del anticuerpo de la capacidad debido a múltiples ciclos de captura-cicloadición y regeneración. El software de evaluación proporciona los análisis cinéticos de mejor ajuste (líneas negras ) para la Cvelocidades de reacción ycloaddition K A se muestra en la Figura 4.

Figura 1
Figura 1. Estrategia de conjugación bioorthogonal para la inmovilización reversible de moléculas derivatizadas. A. [4 +2] reacción de cicloadición entre trans-cicloocteno (TCO) y 1,2,4,5-tetrazina (TZ) mitades para dar el aducto de 1,4-dihidropiridazina . B. esquema experimental para la inmovilización reversible de Tz / TCO etiquetado moléculas. C. esquema experimental para la inmovilización de nanopartículas reversible y funcionalización. Haga clic aquí para ver más grande la figura .

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Figura 2. . Monitoreo en tiempo real de pequeña molécula de inmovilización 1) Línea de base:. Pre-inmovilizado anti-GST 2) Captura de inyección de GST-TCO por el anticuerpo anti-GST (t = 0-420 seg), seguido de la inyección de tampón de ejecución (t . = 420 a 540 segundos) que muestra la persistencia de la interacción 3) cicloadición entre capturado GST-TCO y tetrazina (Tz-BnNH 2; ~ 15 RU aumento de la respuesta; t = 540-1,140 seg). No hay señal de decaimiento ocurre a pesar de conmutación de la fase móvil a tampón de ejecución (t = 1,140-1,820 seg). 4) La regeneración de la superficie anti-GST con 2 inyecciones cortas de glicina 10 mM, pH 2,1 (t = 1,820-2,000 seg).

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Figura 3. Monitoreo en tiempo real de la inmovilización de nanopartículas y funcionalización. 1) Línea de base. 2) Captura de inyectado GST-Tz (t = 0 a 60 segundos). 3) La cicloadición entre capturado GST-Tz y se inyecta NP-TCO (t = 135 a 195 seg), seguido de la inyección de tampón sin ninguna caída en la señal (T = 195-300 seg). 4) La cicloadición entre inmovilizada NP-TCO y se inyecta Tz-BnNH 2 (~ 22 RU aumento de la respuesta, t = 300-360 seg). No hay caída de la señal de conmutación a pesar de la fase móvil a la ejecución de tampón (t = 360-480 seg) proporcionar evidencia de la estabilidad de múltiples componentes.

Figura 4
Figura 4. Sensogramas representativo que muestra bdatos ncontrar (líneas rojas) y los análisis cinéticos (líneas negras) para la reacción de cicloadición entre Tz y TCO etiquetados moléculas en presencia o ausencia de 100% de FBS. Tabla resume las constantes de asociación (cicloadición) de tasa, K una.

La figura 5
Figura 5. Estudios SPR de pequeñas interacciones molécula / proteína en diferentes configuraciones (Arriba) Los derivados sintéticos de FK506: AP1497 y AP1497.-Tz. La tabla muestra cinética y las constantes de velocidad de equilibrio derivados de los datos de unión. Se incluyen datos de los experimentos de unión donde se inmoviliza la proteína (es decir, los experimentos de SPR tradicionales) para la comparación.

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Discussion

El método de captura-cicloadición aquí descrito permite una rápida inmovilización reversible de las nanopartículas modificadas y pequeñas moléculas para la interacción basada en el chip sin etiquetas y los estudios cinéticos. El protocolo de inmovilización se puede realizar en minutos que requieren <10 M concentraciones de ligandos de molécula pequeña. Mediante la modulación de la concentración de ligando y densidades de inmovilización de tiempo de contacto puede estar estrechamente controlado. Nuestros datos muestran que en el chip reacciones bioorthogonal conservan la capacidad de in situ de nanopartículas funcionalizadas o pequeñas moléculas inmovilizadas para interactuar con sus objetivos. También hemos caracterizado tasas de cicloadición bimoleculares entre dos moléculas pequeñas, (TCO y TZ) con pesos moleculares bajos. Tenemos la visión de que ensayos similares se pueden realizar para medir y comparar las tasas de otras reacciones bioorthogonal rápidos.

Reversible, flujo continuo de inmovilización en el chip de nanopartículas como in situ pr funcionalizaciónovides acceso rápido a una variedad de nanopartículas modificadas para la detección y análisis de la interacción todo en el mismo experimento. 13-15 En comparación con la síntesis de nanopartículas convencional, que requiere diferentes pasos para la purificación, inmovilización y detección, nuestro método reduce en gran medida las cantidades de entrada de biomateriales, disolventes y los reactivos, mientras que disminuye simultáneamente las preocupaciones ambientales ocupan de la utilización y la eliminación de nanopartículas. 16 Es importante destacar que las reacciones de funcionalización de nanopartículas son robustos a la presencia de las concentraciones séricas típicamente utilizados para experimentos de cultivo celular, e incluso a concentraciones extremadamente altas de suero. Esta característica puede facilitar las relaciones estructura-actividad para el diseño de nanopartículas en presencia de suero (que pueden afectar a las propiedades de corona de proteína y de la superficie de la nanopartícula). 17,18

En la mayoría de los ensayos SPR, en donde se estudian las interacciones de moléculas de proteína pequeña, la proteína (ligando) esinmovilizada a través de una etiqueta de afinidad (GST, biotina, etc) o a través de enlaces de amida covalentes. El analito después se pasa sobre el ligando donde los resultados de unión en las variaciones de masa de superficie, que son detectados como cambios del índice de refracción. La inversión de la orientación canónica de SPR y la inmovilización de la molécula pequeña de una manera conveniente y reversible proporciona acceso fácil para estudiar la unión directa de los objetivos macromoleculares solubles y aclara específico de fase (inmovilizada vs solubles) artefactos. 19,20 formatos de ensayo de este tipo son especialmente valiosa para la inhibición y de competencia estudios. 21 Reversión de orientación también puede ser ventajoso en diversas circunstancias, es decir, a) con analitos de bajo peso molecular, teniendo en cuenta que la señal de unión es proporcional a la superficie de cambio de masa b) la agregación y la no especificidad de analitos hidrofóbicos 22 se elimina haciendo análisis de datos c directo) la caracterización de ligantes de alta afinidad puedeser un reto debido a los tiempos de residencia largos (más lento fuera de las tasas, sobre todo cuando se trata de inhibidores covalentes) 23 y la necesidad de que las condiciones de regeneración de superficie en preparación para el siguiente ciclo de análisis d) agentes de regeneración pueden tener efectos degradantes sobre la estructura o función de la proteína inmovilizada.

Al incorporar el método de captura-cicloadición bioorthogonal como parte de nuestra estrategia de inmovilización, que sortear algunas de las dificultades asociadas con las técnicas de inmovilización pequeña molécula convencionales. Estos requieren concentraciones de ligando mucho más altos ya que las atracciones electrostáticas que llevan a la superficie pre-concentraciones típicas para los protocolos de inmovilización de proteínas son ineficaces con moléculas pequeñas. En consecuencia, el aumento de las concentraciones de ligandos conduce a aumento de la relación de co-disolvente orgánico para la disolución de ligando. Ambas condiciones no son compatibles con sistemas de flujo de microfluidos y, como consecuencia, i convencionalmmobilizations deben realizarse fuera del instrumento donde el monitoreo en tiempo real no es posible. 24 Por último, en el caso de inmovilización convencional exitosa, modificación covalente superficial impide la regeneración de la superficie y limita el rango experimental de superficies de biosensores que resulta en una mayor inversión en tiempo, esfuerzo y costos.

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Disclosures

Los autores declaran que no tienen intereses financieros en competencia.

Acknowledgements

Reconocemos la financiación de los NIH (NHLBI Contrato No. HHSN268201000044C a RW, SH y SYS).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Reagent
Sensor Chip CM5 GE Healthcare BR-1005-30  
Amine coupling kit GE Healthcare BR-1000-50  
GST capture kit GE Healthcare BR-1002-23  
NAP-10 Columns GE Healthcare 17-0854-01  
GST, lyophilized in 1X PBS Genscript Z02039 1 mg/ml
rhFKBP12 R&D Systems 3777-FK  
Surfactant P-20 GE Healthcare BR-1000-54  
Glycine 2.0 GE Healthcare BR-1003-55  
Zeba spin desalting column Thermo 89882 7 K MWCO
Amicon Ultra 4 Fisher UFC810096 100 K centrifugal filter
TCO-OH Ref. 8 Synthesized in-house
TCO-NHS Ref. 8 Synthesized in-house, *Commercially available from Click Chemistry Tools # 1016-25
Tz-BnNH2 Ref. 8 Synthesized in-house
Tz-NHS Ref. 8 764701 Synthesized in-house, *Commercially available from Sigma Aldrich # 764701
NP-NH2 = CLIO-NH2 Ref. 8 Synthesized in-house
AP1497, AP1497-Tz Ref. 8 Synthesized in-house
Equipment
SPR Biosensor GE Healthcare Biacore T100  

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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