Markerfreie Interaktionsanalysen

Die markierungsfreie Erkennung molekularer Wechselwirkungen stellt eine attraktive Alternative zu herkömmlichen, markierungsbasierten Ansätzen dar. Markierungsfreie Technik (auch markierungsfreie Erkennung oder markierungsfreie Erkundung) nutzt Impedanz- oder optikbasierte Biosensoren, um die Veränderungen zu messen, die bei der Bindung des Analyts an einen Liganden auftreten, der auf einer Biosensoroberfläche immobilisiert ist. Dieser Ansatz ermöglicht es, die Wechselwirkung in Echtzeit ohne künstliche Manipulation der einzelnen Assay-Komponenten zu überwachen.

Verschaffen Sie sich einen Überblick darüber, wie sich die markierungsfreie Technik (hier die innovative GCI-Technologie) von herkömmlichen Bioassay-Techniken unterscheidet.

Verfahren zur markierungsfreien Wechselwirkungsanalyse werden für die direkte Untersuchung nativer Moleküle eingesetzt. Sie erzeugen biologisch relevante Daten, die das Verständnis molekularer Wechselwirkungen ohne künstliche Sonden oder Markierungen ermöglichen und somit Daten liefern, die eher das natürliche Verhalten dieser Moleküle widerspiegeln. Dies ist der Schlüssel zur Bereitstellung eines soliden Wissenskorpus, mit dem sich ein gutes Verständnis von Strukturaktivitätsbeziehungen, zentraler Krankheitsforschung und Entdeckung sicherer und wirksamer Medikamente entwickeln lässt.

Wichtig ist, dass Forscher mit der markierungsfreien Technik Analysen durchführen können, die mit herkömmlichen Methoden, die nur Endpunktergebnisse liefern, einfach nicht möglich sind. Dazu gehören die durch die dynamische Echtzeit-Wechselwirkungsanalyse ermöglichten kinetische und Affinitätsanalyse sowie die Bewertung der Bindungsspezifität, die durch markierungsfreie Überwachung ermöglicht wird.

Während einige gängige Additive in Proteinlösungen die Erkennung von Fluoreszenzmarkierungen beeinträchtigen können, funktionieren markierungsfreie Assays in der Regel mit den meisten biologischen Puffern. Markierungsfreie Verfahren haben zudem den Vorteil, dass sie normalerweise mit der Echtzeiterkennung kompatibel sind. Markierungsfreie Techniken sind für Forscher in einer Vielzahl von Anwendungen attraktiv, z. B.: Biologische Forschung, biotherapeutische und niedermolekulare Arzneimittelforschung und -entwicklung, Immunogenitätsstudien und Impfstoffentwicklung.

Es stehen derzeit mehrere markierungsfreie Ansätze für die Erkennung biomolekularer Wechselwirkungen zur Verfügung. Dazu gehören die Verwendung von optischen Biosensoren wie GCI, Beugung, Quarzkristall-Mikrowaage undMikrokalorimetrie.

Malvern Panalytical bietet die Biosensoren WAVEsystem sowie die Mikrokalorimeter MicroCal PEAQ-ITC und Microcal PEAQ-DSC an – leistungsstarke und gut etablierte, markierungsfreie Instrumente für die Analyse in Lösung. 

Die Biosensoren verwenden GCI-Technik, um kritische Reaktionsparameter wie die Assoziationsratenkonstante (k_a), die Dissoziationsratenkonstante (k_d) und die Gleichgewichtsdissoziationskonstante (K_D) biomolekularer Wechselwirkungen in Echtzeit zu ermitteln. 

Die so gewonnenen und höchst informativen Daten geben Aufschluss über die biologischen Prozesse und die Mechanismen molekularer Wechselwirkungen. Diese markierungsfreie Technik ermöglicht es, native Liganden auf einer Biosensoroberfläche zu immobilisieren. 

MicroCal PEAQ-ITC dient der Erkennung der Assoziation und Dissoziation molekularer Komplexe durch Messung von Änderungen der bei der Wechselwirkung von Molekülen aufgenommenen oder abgegebenen Wärme. 

Die so gewonnenen und höchst informativen Daten geben Aufschluss über die biologischen Prozesse und die Mechanismen molekularer Wechselwirkungen.  

MicroCal PEAQ-DSC kann Wärmeänderungen erkennen, die auftreten, wenn ein Makromolekül, wie ein Protein oder eine Nukleinsäure, entfaltet wird oder eine liposomale Mizelle dissoziiert. 

Dies wird häufig verwendet, um stabilisierende Bedingungen für Biologika, für die Assay-Entwicklung für das Arzneimittelscreening und die Proteincharakterisierung sowie für die Impfstoffentwicklung zu finden.