反応速度（キネティックス）ガイド | WAVEシステムによる結合反応速度（キネティックス）. Download now

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グレーティング結合干渉法(GCI)

生体分子間相互作用の研究に革命をもたらします

独自のグレーティング結合干渉法(GCI)技術を中心に開発されたWAVEsystemは、導波管干渉に基づいて構築されているため、従来の表面プラズモン共鳴と比較して優れた信号および時間分解能を実現します。これにより、研究者は高速かつ正確にカイネティクス速度を測定し、親和性定数を決定して、生体液などの粗サンプル中の相互作用検体の濃度が低くても監視できるようになります。比類のない柔軟性と高感度を備えたこのWAVEは、まったく新しいアプリケーションの世界にラベルフリー定量化をもたらし、生体分子間相互作用の研究に革命を起こします。

GCIは、2015年からラボ用デバイスのWAVEファミリで市販されている最先端の生物物理学的特性評価法です。

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GCIと導波管干渉計およびSPRの比較

当社の特許取得済みのグレーティング結合干渉法設計は、表面プラズモン共鳴の感度レベルを超えるために、導波管干渉の本質的な利点を活かしながら、さらに高めています。導波管干渉と同様に、エバネッセント場のサンプル深部への浸透が少なく、導波管の、光とサンプル間の相互作用長が長くなっています。そのため、信号対ノイズ比が向上します(0.01 pg/mm2未満)。 

ただし、Creoptix GCI読み出し方式には、CCDカメラに投影されるのではなく、時間領域および導波管内でインタフェログラムが作成されるという利点があります。時間依存位相シフト信号として、センサー表面の屈折率変化を測定することで、従来の導波干渉や表面プラズモン共鳴に比べてより堅牢な読み出しが可能になり、温度ドリフトや振動の影響を受けず、信号と時間のより優れた分解能を実現することができます。

GCI ・ BLI ・ SPR：技術比較

グレーティング結合干渉法(GCI) 表面プラズモン共鳴(SPR) バイオレイヤー干渉法(BLI)
幅広いアプリケーション範囲
低分子量から高分子量、精製、粗化合物まで、さまざまな分子に適しています。		 はい
フラグメント、小分子、ペプチド、タンパク質、ウイルス、細胞培養上清、血清、細胞ライセートに適しています。		 いいえ
小分子、ペプチドに適しています(フラグメント、ウイルス、細胞培養上清、血清、細胞ライセートへの適合性は制限されています)		 いいえ
細胞培養上清、血清、細胞ライセートに適しています(ペプチド、タンパク質、ウイルスへの適合性は制限されています)
最も弱い結合能を測定
高速な流体と高い取得率により、高速オフレートでのカイネティクス測定が可能です。		 はい
オフレートkd=10 s-1まで		 いいえ
オフレートkd=1 s-1まで		 いいえ
オフレートkd=0.1 s-1まで
最も強い結合能を測定
高速オンレートでも、正確にカイネティクスを測定する、強い結合能を測定します。		 はい
フロー条件で測定		 はい
フロー条件で測定		 いいえ
拡散が制限された条件下での測定(マイクロ流体なし)
少ないシステムのメンテナンス
サービスや想定外の修理によるダウンタイムがほとんどありません。		 はい
非凝固マイクロ流体		 いいえ
従来のマイクロ流体		 はい
マイクロ流体なし

よくある質問

導波管干渉と表面プラズモン共鳴との比較をすると、次のような利点があります。
表面プラズモン共鳴と同様に、導波管干渉はセンサー表面の屈折率の変化も測定します。しかし、従来の表面プラズモン共鳴とは異なり、導波管干渉の光はサンプル全体を透過することができます。これにより、より多くの結合イベントが信号全体に寄与し、導波管干渉測定がラベルフリー相互作用解析のための本質的に高い一次感度を提供します。特に、干渉計の読み出しと組み合わせて導波管モードの位相変化を強度パターンに変換する場合に有効です。導波管干渉と表面プラズモン共鳴との比較した際のもう一つの利点は、エバネッセント場のサンプルへの浸透率が低くなることにより、屈折率のバルク変化による妨害を最小限に抑え、信号対ノイズ比を増加させることです。

分子相互作用は、エバネッセント場(オレンジ)内の屈折率の変化によって検出され、導波管内のビームの位相シフトが発生し、画面に平行に投影された参照ビームへの干渉が発生します。

グレーティング結合干渉法(GCI)はバイオレイヤー干渉法(BLI)とどう違うのでしょうか。
グレーティング結合干渉法(GCI)とバイオレイヤー干渉法(BLI)は両方、干渉を利用してセンサー表面の上の薄い層で屈折率の変化を測定することで機能しますが、これらの2つの技術は全く異なります。GCIはCreoptix WAVEsystemで使用されている技術であり、センサーの導波管を通過する光によって生成されるエバネッセント波に対する屈折率の変化の影響を測定します。これらの屈折率の変化は導波管を通過する光の位相に影響を与え、位相変化を確実かつ正確に測定するためには、参照光ビーム(つまり干渉法)との干渉が必要です。一方、BLIは、2つの表面(バイオセンサーチップ上に固定化されたタンパク質の層と内部参照層)から反射した白色光の干渉パターンを解析します。バイオセンサーチップに結合された分子数が変化すると、干渉パターンが変化し、バイオセンサーチップの光学的な厚さの増加としてリアルタイムで測定できます。その結果、干渉パターンの波長が変化します。
グレーティング結合干渉法(GCI)は構造変化を検出できますか？
理論的には、Creoptix WAVEsystemは構造変化を検出することができます。ただし、これらの構造変化が屈折率の変化に十分に寄与している場合に限ります。WAVEcontrolソフトウェアは、構造変化を考慮した適切な相互作用モデルもサポートしています。しかしながら、Creoptix WAVEのカイネティクスデータまたはSPRデータのいずれかを一方のみから、構造変化を推測することは困難です。これは、構造変化はほとんどが1ステップのプロセスではないためです。つまり、カイネティクスデータに完全に適合するモデルは、非常に複雑で完全に信頼できるモデルにはなりません。さらに、構造変化によって、表面の再編成によって予期しない応答(負の曲線など)が生成される可能性があり、これは一貫して解析および定量化することが非常に困難であることがわかります。任意の構造変化が疑われる場合は、直交的な検証を実行し、機能変異体間のカイネティクス解析をするなどして、可能な限り簡単に行うことをお勧めします。
SPR/BLIに使用されるリガンドの回収および固定技術はGCIにも適していますか？
はい。アミン結合、Ni-NTAキャプチャ、ストレプトアビジン-ビオチンキャプチャなどの標準的な固定化技術は、ポリカルボン酸表面のCreoptix WAVEsystemでも使用できます。デキストラン表面はご要望に応じて提供できます。さらに、脂質相互作用やタンパク質A/Gキャプチャなど、他にもさまざまな固定方法があります。使用可能な表面(WAVEchips®)の概要については、こちらを参照してください。
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創薬およびライフサイエンス向けの次世代バイオ解析装置で、産業研究と学術研究の両方に対応
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