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JP4288591B2 - Method for producing peptide chip - Google Patents
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Description

本発明は、ペプチドチップを用いた物質相互作用の解析系において、親水性高分子をブロッキングすることで生体分子の非特異的吸着を抑制することのできるバイオチップの作製方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a biochip capable of suppressing non-specific adsorption of biomolecules by blocking a hydrophilic polymer in a substance interaction analysis system using a peptide chip.

近年、生体分子の相互作用解析、発現分子のプロファイリング、もしくは診断に用いるバイオチップが注目を集めている。基板上に生体分子が固定化されることで操作が容易になり、場合によっては非常に多くの物質の相互作用を解析することができる。特に比較的分子量の小さなペプチドを基板上に固定化したペプチドアレイは、蛋白質のような変性の問題が比較的少なく、またコンビナトリアルケミストリーの側面が強いことから、近年酵素の基質探索や、あるいはインヒビターの探索などに広く用いられるようになってきている。   In recent years, biochips used for biomolecule interaction analysis, profiling of expressed molecules, or diagnosis have attracted attention. The operation is facilitated by immobilizing the biomolecule on the substrate, and in some cases, the interaction of a very large number of substances can be analyzed. In particular, peptide arrays in which peptides with relatively small molecular weights are immobilized on a substrate have relatively few problems of denaturation such as proteins, and have strong combinatorial chemistry aspects. It has come to be widely used for searching and the like.

しかしながら、相互作用を観察する際に問題になるのが非特異的吸着による影響である。非特異的吸着とは、本来であれば相互作用しない分子へ対象物質が非特異的に吸着する場合のことを言う。その結果、擬陽性の判定を与えるため好ましくない。非特異的な吸着を抑制するために、デキストラン、ポリエチレングリコール(PEG)などの親水性高分子が表面に固定化されたバイオチップが開発されている。これらの親水性高分子には生体分子の非特異的吸着を抑制する効果があることが知られている。   However, it is the influence of nonspecific adsorption that becomes a problem when observing the interaction. Non-specific adsorption refers to a case where the target substance adsorbs non-specifically to molecules that do not interact with each other. As a result, a false positive determination is given, which is not preferable. In order to suppress nonspecific adsorption, biochips in which hydrophilic polymers such as dextran and polyethylene glycol (PEG) are immobilized on the surface have been developed. These hydrophilic polymers are known to have an effect of suppressing nonspecific adsorption of biomolecules.

バイオセンサー表面に親水性高分子のゲルマトリックスを形成することで非特異的吸着を抑制したバイオセンサーが示されている。この方法ではゲルマトリックスに官能基が導入されており、その官能基を利用し共有結合によって生体分子を固定化している。具体的にはカルボキシメチルデキストランのカルボキシル基を水溶性カルボジイミド(EDC)とN−ヒドロキシスクシンイミド(NHS)で活性化し、形成したスクシンイミド基と生体分子を固定化することに成功している(非特許文献1)。ただし、形成したスクシンイミド基は100%反応しないため、残存したスクシンイミドをブロッキングする必要がある。ここではエタノールアミンを用いて、スクシンイミド基のブロッキングを行っており、ブロッキング材料に親水性高分子を用いる手法は示されていない。   A biosensor in which non-specific adsorption is suppressed by forming a hydrophilic polymer gel matrix on the biosensor surface is shown. In this method, functional groups are introduced into the gel matrix, and biomolecules are immobilized by covalent bonds using the functional groups. Specifically, the carboxyl group of carboxymethyl dextran was activated with water-soluble carbodiimide (EDC) and N-hydroxysuccinimide (NHS), and the formed succinimide group and the biomolecule were successfully immobilized (Non-patent Document). 1). However, since the formed succinimide group does not react 100%, it is necessary to block the remaining succinimide. Here, succinimide groups are blocked using ethanolamine, and a technique using a hydrophilic polymer as a blocking material is not shown.

生体分子を固定化した後に、基板上に親水性高分子を反応させる手段は公知である(特許文献1)。しかし、ここではチップ上のマレイミド基と対象分子が有するチオール基を反応させて、チップ上に対象分子を固定化しているが、その後、マレイミド基をブロッキングする工程は全く含んでいない。そのため、マレイミド基が残存したまま残っており、非特異的吸着の問題を引き起こす心配がある。また、固定化した生体分子と反応しうる親水性高分子を用いるため、生体分子が改質し変性する恐れがある。   A means for reacting a hydrophilic polymer on a substrate after immobilizing a biomolecule is known (Patent Document 1). However, here, the maleimide group on the chip is reacted with the thiol group of the target molecule to immobilize the target molecule on the chip, but the subsequent step of blocking the maleimide group is not included. For this reason, the maleimide group remains and there is a concern of causing nonspecific adsorption problems. Further, since a hydrophilic polymer that can react with the immobilized biomolecule is used, the biomolecule may be modified and denatured.

本発明は、対象分子としてペプチドの固定化に使用した官能基を、ペプチドを変性させることなく、効率よくブロッキングし、非特異的吸着を効果的に抑制する手段を提供するものである。   The present invention provides a means for efficiently blocking functional groups used for immobilizing peptides as target molecules without effectively denaturing the peptides and effectively suppressing nonspecific adsorption.

Anal.Biochem.198,268,1991Anal. Biochem. 198, 268, 1991 米国特許第6127129号US Pat. No. 6,127,129

本発明の課題は、生体分子の非特異的吸着を抑制するバイオチップを提供することにある。特にペプチドとの相互作用解析に用いた際に、正確に相互作用を評価できるチップを得ることにある。   An object of the present invention is to provide a biochip that suppresses nonspecific adsorption of biomolecules. In particular, the object is to obtain a chip that can accurately evaluate the interaction when used for analyzing an interaction with a peptide.

本発明者らは鋭意検討した結果、以下に示すような手段により、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。
1.2種類以上のペプチドが同一チップ上に固定化されてなるペプチドチップの作製方法であって、チップ上の金表面に導入されているマレイミド基とペプチドに存在しているかあるいは付加されているチオール基を反応させて、チップ上にペプチドを固定化した後に、チップ上の表面に残存するマレイミド基を、チオール基を有する親水性高分子を反応させて、金表面に残存するマレイミド基を共有結合的にブロッキングすることを特徴とする表面プラズモン共鳴イメージング解析に用いるペプチドチップの作製方法。
2.末端のみにチオール基を有する親水性高分子を用いる1記載の方法。
3.親水性高分子の分子量が400以上である1または2に記載の方法。
4.親水性高分子の分子量が1000以上である1〜3のいずれかに記載の方法。
5.親水性高分子がポリエチレングリコールである1〜のいずれかに記載の方法。
6.固定化するペプチドが、末端にシステイン残基を有することを特徴とする1〜5のいずれかに記載の方法。
7.1〜6のいずれかに記載の方法により作成されたことを特徴とする表面プラズモン共鳴イメージング解析に用いるためのペプチドチップ。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above problems can be solved by the following means, and have reached the present invention.
1. A method for producing a peptide chip in which two or more kinds of peptides are immobilized on the same chip, wherein the maleimide group introduced on the gold surface on the chip and the thiol group present in or added to the peptide After the peptide is immobilized on the chip, the maleimide group remaining on the gold surface on the chip is reacted with a hydrophilic polymer having a thiol group to covalently bond the maleimide group remaining on the gold surface. A method for producing a peptide chip for use in surface plasmon resonance imaging analysis, characterized in that blocking is performed.
2. 2. The method according to 1, wherein a hydrophilic polymer having a thiol group only at the terminal is used.
3. 3. The method according to 1 or 2, wherein the hydrophilic polymer has a molecular weight of 400 or more.
4). 4. The method according to any one of 1 to 3, wherein the hydrophilic polymer has a molecular weight of 1000 or more.
5). The method according to any one of 1 to 4 , wherein the hydrophilic polymer is polyethylene glycol.
6). 6. The method according to any one of 1 to 5, wherein the peptide to be immobilized has a cysteine residue at the terminal.
7). A peptide chip for use in surface plasmon resonance imaging analysis, which is produced by the method according to any one of 1 to 6.

本発明のペプチドチップの作製方法を採用することにより、非特異的吸着が抑制されたペプチドチップを簡便に得ることができる。   By adopting the method for producing a peptide chip of the present invention, a peptide chip in which nonspecific adsorption is suppressed can be easily obtained.

本発明のバイオチップ作製方法は、チップ上の官能基(A)とペプチドに存在しているか、あるいは付加されている官能基(B)を反応させて、チップ上にペプチドを固定化する手法に関して、固定化反応に使われずにチップ上に残存している官能基(A)を、官能基(C)を有する親水性高分子を反応させて共有結合的にブロッキングするペプチドチップの作製方法である。従って、物理吸着やイオン吸着によるブロッキング方法は本発明には含まれない。また、固定化されるペプチドに関しては、1種類のみであってもよいし、2種類以上であってもよい。ここで、ペプチドとは一般的に用いられる意味のものを指し、アミノ酸が2個以上ペプチド結合により連結されたものである。そのアミノ酸残基の数は特に限定されないが、通常は5〜60残基程度であり、10〜25残基程度がより好ましい。分析する目的に応じて、アミノ酸残基のうち1乃至数残基において化学的な修飾を加えられたアミノ酸が含まれていてもよい。また特に限定されるものではないが、特定の酵素に対して基質としての機能を有しているペプチドを少なくとも1種は含むことが好ましい。   The biochip production method of the present invention relates to a method of immobilizing a peptide on a chip by reacting the functional group (A) on the chip with the functional group (B) present in or added to the peptide. This is a method for producing a peptide chip, in which a functional group (A) that is not used in an immobilization reaction and remains on the chip is covalently blocked by reacting a hydrophilic polymer having the functional group (C). . Therefore, the blocking method by physical adsorption or ion adsorption is not included in the present invention. Moreover, regarding the peptide to be immobilized, there may be only one type, or two or more types. Here, the peptide refers to a generally used meaning, and two or more amino acids are linked by peptide bonds. The number of amino acid residues is not particularly limited, but is usually about 5 to 60 residues, more preferably about 10 to 25 residues. Depending on the purpose of analysis, amino acids in which one or several residues among the amino acid residues are chemically modified may be included. Further, although not particularly limited, it is preferable that at least one peptide having a function as a substrate for a specific enzyme is included.

ここで、官能基がペプチドに存在している場合とは、具体的には例えば固定化されるペプチドのアミノ酸配列において少なくとも1箇所以上のシステイン残基が存在する状態のものをいう。この場合、該システイン残基が有するチオール基が官能基(B)に相当する。システイン残基は固定化されるペプチドが本来の機能を奏するために必要なアミノ酸配列として必須な残基として存在している場合であっても、あるいはペプチドが本来の機能を奏するために必要なアミノ酸配列に対してさらに付加された場合であってもよい。固定化されるペプチドにおけるシステイン残基の存在位置は特に限定されないが、好ましくは少なくとも一方の末端に、より好ましくは一方の末端のみに付加されてなる方がよい。一方の末端にシステイン残基を付加させる場合、システイン残基のみを付加してもよいが、固定化されたペプチドの自由度を上げることにより作用させる物質との相互作用の効率を高めるためにスペーサーとして1乃至数残基のアミノ酸配列をさらに付加させてもよい。スペーサー部分のアミノ酸配列は特に限定されないが、なかでもグリシン残基が1乃至数個の配列を付加させることが特に好ましい。   Here, the case where the functional group is present in the peptide specifically refers to a state in which at least one cysteine residue is present in the amino acid sequence of the peptide to be immobilized. In this case, the thiol group that the cysteine residue has corresponds to the functional group (B). The cysteine residue is an amino acid necessary for the peptide to be immobilized to have its original function, even if it exists as an essential residue as an amino acid sequence necessary for the peptide to function. It may be a case where it is further added to the sequence. The position of the cysteine residue in the peptide to be immobilized is not particularly limited, but it is preferably added to at least one end, more preferably only to one end. When a cysteine residue is added to one end, only a cysteine residue may be added, but a spacer is used in order to increase the efficiency of interaction with a substance that acts by increasing the degree of freedom of the immobilized peptide. As an amino acid sequence of 1 to several residues may be further added. The amino acid sequence of the spacer portion is not particularly limited, but it is particularly preferable to add a sequence having 1 to several glycine residues.

また、官能基がペプチドに付加されている場合とは、固定化されるペプチドに対して、アミノ酸以外の化合物で例えばチオール基のような官能基(B)に該当するものを有する化合物が1箇所以上のいずれかのアミノ酸残基において化学結合されている状態のものをいう。該化合物の結合箇所も特に限定はされないが、いずれかの末端のアミノ酸残基に結合されていることが好ましい。 In addition, when a functional group is added to a peptide, one compound having a compound other than an amino acid corresponding to the functional group (B) such as a thiol group with respect to the peptide to be immobilized. It means a state in which any of the above amino acid residues is chemically bonded. The bonding position of the compound is not particularly limited, but is preferably bonded to any terminal amino acid residue.

官能基(A)は、固定化するペプチドに存在しているか、あるいは付加されている官能基(B)と反応することができ、親水性高分子が有する官能基(C)とも反応することができる。
官能基(A)、官能基(B)、官能基(C)は特に限定されるものではないが、カルボキシル基、アミノ基、スクシンイミド基、硫酸化スクシンイミド基、マレイミド基、エポキシ基、チオール基、アルデヒド基、ビニル基、トシル基、トレシル基、無水酢酸基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、アシルアジド基、塩化硫酸基、イミドエステル基などが挙げられる。ここで官能基(A)と官能基(B)、官能基(A)と官能基(C)は反応しうるペアである。官能基(A)と官能基(B)、官能基(A)と官能基(C)は基本的に異なる官能基であるが、官能基(B)と官能基(C)は同一であっても異なる官能基であってもよい。
The functional group (A) can react with the functional group (B) present in the peptide to be immobilized or added, and can also react with the functional group (C) of the hydrophilic polymer. it can.
Functional group (A), functional group (B), functional group (C) is not particularly limited, carboxyl group, amino group, succinimide group, sulfated succinimide group, maleimide group, epoxy group, thiol group, Examples include an aldehyde group, a vinyl group, a tosyl group, a tresyl group, an acetic anhydride group, an isocyanate group, an isothiocyanate group, an acyl azide group, a chlorinated sulfuric acid group, and an imide ester group. Here, the functional group (A) and the functional group (B), and the functional group (A) and the functional group (C) are a reactive pair. Functional group (A) and functional group (B), functional group (A) and functional group (C) are basically different functional groups, but functional group (B) and functional group (C) are the same. May be different functional groups.

チップ上に官能基(A)を導入する手段は特に限定されるものではない。基板表面に分子を整列させる自己組織化表面の手法、反応試薬を用いて導入する方法、官能基を有する物質をチップ上にコーティングする手段などが挙げられる。また、表面に導入しておいた官能基を起点として、架橋剤を用いて官能基(A)を導入する手段なども含まれる。   The means for introducing the functional group (A) onto the chip is not particularly limited. Examples thereof include a self-assembled surface method for aligning molecules on the substrate surface, a method of introducing using a reaction reagent, and a means for coating a substance having a functional group on a chip. Also included are means for introducing the functional group (A) using a cross-linking agent starting from the functional group introduced on the surface.

親水性高分子における官能基(C)は高分子末端に存在していることが好ましく、片末端であるとさらに好ましい。高分子の主鎖もしくは主鎖から多数分岐した側鎖に官能基(C)が存在していると、固定化した対象分子に対して立体障害を与える恐れがあるため、好ましくない。また、主鎖もしくは側鎖に多数の官能基(C)が存在すると、官能基(A)と反応しブロッキングされてもなお、官能基(C)が残存する。官能基(C)も非特異的吸着を引き起こす可能性は否定できない。従って、末端にのみ官能基(C)が存在していることが好ましい。さらに好ましくは片末端のみに官能基(C)があり、もう一つの末端には活性の低いメトキシ基やヒドロキシル基を有する親水性高分子が好ましい。 The functional group (C) in the hydrophilic polymer is preferably present at the polymer end, and more preferably at one end. If the functional group (C) is present in the main chain of the polymer or a side chain that is branched from the main chain, there is a risk of steric hindrance to the immobilized target molecule, which is not preferable. Further, when a large number of functional groups (C) are present in the main chain or side chain, the functional groups (C) still remain even if they are blocked by reacting with the functional groups (A). The possibility that the functional group (C) also causes nonspecific adsorption cannot be denied. Therefore, it is preferable that the functional group (C) exists only at the terminal. More preferably, a hydrophilic polymer having a functional group (C) only at one end and a low activity methoxy group or hydroxyl group at the other end is preferable.

親水性高分子の分子量は400以上が好ましく、1,000以上であるとさらに好ましい。分子量/繰り返し単位が多い方が、非特異的吸着を抑制する効果が強いためである。ただし、分子量が50,000以上であると固定化した対象分子に対して立体障害を与え、悪影響を及ぼす場合もあるためあまり好ましくない。   The molecular weight of the hydrophilic polymer is preferably 400 or more, and more preferably 1,000 or more. This is because the higher the molecular weight / repeating unit, the stronger the effect of suppressing nonspecific adsorption. However, a molecular weight of 50,000 or more is not preferable because it may cause steric hindrance to the immobilized target molecule and adversely affect it.

親水性高分子とは水に可溶もしくは水に膨潤する性質をもつ、繰り返し単位をもつ化合物のことを言い、合成物であっても天然物であってもよい。
具体的に例示すると、親水性高分子としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリ(メタ)アクリル酸、ポリ(メタ)アクリル酸塩、ポリ(メタ)アクリルアミド、ポリエチレンイミン、ポリビニルピロリドン、カルボン酸もしくはその塩やスルホン酸もしくはその塩を含有するモノマーまたはポリエチレングリコール等の親水性部分を共重合させたポリエステルやポリウレタン、カルボキシメチルセルロース、さらにはキトサン、カラギーナン、グルコマンナンなどの多糖類が挙げられる。
The hydrophilic polymer means a compound having a repeating unit having a property of being soluble in water or swelling in water, and may be a synthetic product or a natural product.
Specifically, as the hydrophilic polymer, for example, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, poly (meth) acrylic acid, poly (meth) acrylate, poly (meth) acrylamide, polyethyleneimine, polyvinylpyrrolidone, carboxylic acid Or the salt, the sulfonic acid, the monomer containing the salt, or polyester, polyurethane, carboxymethylcellulose which copolymerized hydrophilic parts, such as polyethyleneglycol, and polysaccharides, such as chitosan, carrageenan, and glucomannan, are mentioned.

しかしながら、本発明における親水性高分子は非特異的吸着を抑制するのが目的であるため、どちらかといえばイオン性の官能基を有する化合物は好ましくないことがある。これらの中でも、ポリエチレングリコール、ポリ(メタ)アクリルアミド、ポリビニルピロリドン等のOH基、カルボン酸やその塩、アミン、イミンなど反応性を有する部分を持たないものが好ましく、最も好ましくはポリエチレングリコールである。ポリエチレングリコール(ポリオキシエチレンと呼ぶこともある)は親水性が高く、反応性の有する官能基がないため非特異的な吸着を抑制する効果が高い。   However, since the hydrophilic polymer in the present invention is intended to suppress nonspecific adsorption, a compound having an ionic functional group may not be preferable. Among these, those having no reactive moiety such as OH groups, carboxylic acids and salts thereof, amines, and imines such as polyethylene glycol, poly (meth) acrylamide, and polyvinylpyrrolidone are preferable, and polyethylene glycol is most preferable. Polyethylene glycol (sometimes referred to as polyoxyethylene) is highly hydrophilic and has a high effect of suppressing nonspecific adsorption because there is no reactive functional group.

本発明におけるペプチドチップはさまざまな用途に応用可能であるが、特に表面プラズモン共鳴(SPR)や和周波発生(SFG)、局在プラズモン共鳴(LPR)、エリプソメトリなどの光学的検出方法に絶大な効果を発揮する。なかでも、SPRによる解析系において特に有用である。一般的なチップ、アレイにおいては、相互作用の検出方法として蛍光物質や放射線同位体によるラベル手段による検出が用いられる。この場合、最終的にラベル物質が結合したかどうかだけを検出することができ、相互作用に関係のない物質が非特異的に吸着しても、誤って検出されることはない。従って、相互作用する対象物質がネガティブコントロールに対して非特異的に吸着しなければ、正確に測定できていると判断することができる。   The peptide chip in the present invention can be applied to various uses, and is particularly suitable for optical detection methods such as surface plasmon resonance (SPR), sum frequency generation (SFG), localized plasmon resonance (LPR), and ellipsometry. Demonstrate the effect. Among these, it is particularly useful in an analysis system using SPR. In a general chip or array, detection by a labeling means using a fluorescent substance or a radioisotope is used as a method for detecting an interaction. In this case, it is possible to detect only whether or not the label substance is finally bound, and even if a substance not related to the interaction is adsorbed non-specifically, it is not erroneously detected. Therefore, if the interacting target substance is not non-specifically adsorbed to the negative control, it can be determined that the measurement is accurate.

しかし、ラベルフリーな光学的検出方法においては、どのような物質がチップ上に吸着してもシグナルとして検出される。すなわち、測定対象ではない物質が非特異的に吸着するのと、特異的な吸着を区別することが難しい。よって、よりシビアに非特異的な吸着を抑制する手段が求められるため、本発明の共有結合によるブロッキング方法は非常に効果的である。   However, in the label-free optical detection method, any substance adsorbed on the chip is detected as a signal. That is, it is difficult to distinguish nonspecific adsorption of a substance that is not a measurement target from specific adsorption. Therefore, since a means for suppressing the non-specific adsorption more severely is required, the blocking method by the covalent bond of the present invention is very effective.

ELISA法やラベル物質を用いる相互作用解析方法においてはブロッキング方法として牛血清アルブミンやカゼインなどによる物理吸着が一般的に選択されている。物理吸着の方法は容易ではあるが、安定しておらず、経時的にチップ表面から脱離する場合がある。上記の光学的検出方法にはブロッキング剤の脱離さえも検出するため、共有結合によるブロッキングが必要である。   In an ELISA method or an interaction analysis method using a label substance, physical adsorption by bovine serum albumin or casein is generally selected as a blocking method. Although the physical adsorption method is easy, it is not stable and may be detached from the chip surface over time. In the above optical detection method, even desorption of a blocking agent is detected, so that blocking by a covalent bond is necessary.

SPR、SFG、LPR、エリプソメトリにおいては、金属基板が使用される。本発明において、基板の素材は、酸・アルカリ・有機溶媒などに非常に安定な金が好ましい。実際、金は上記光学的検出方法で多用される物質である。金程度に好ましくはないが、銀、白金、銅、アルミニウムなどの金属を使用することも可能である。また、金を支持する物質は透明である方が好ましく、透明なガラスであるとより好ましい。透明なガラスは容易に入手できるだけでなく、SPRやLPRの測定に極めて適しているからである。ガラス程度に好ましくはないが、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートのようなポリエステル、メチルメタクリレートのようなアクリル樹脂というような比較的透明性の高いプラスチック材料も使用できる。   In SPR, SFG, LPR, and ellipsometry, a metal substrate is used. In the present invention, the material of the substrate is preferably gold which is very stable in acid, alkali, organic solvent and the like. In fact, gold is a material frequently used in the above optical detection method. Although not preferred for gold, metals such as silver, platinum, copper, and aluminum can be used. Further, the material supporting gold is preferably transparent, and more preferably transparent glass. This is because transparent glass is not only easily available, but also very suitable for measuring SPR and LPR. Although not preferred for glass, a relatively transparent plastic material such as polycarbonate, polyester such as polyethylene terephthalate, or acrylic resin such as methyl methacrylate can also be used.

金属基板を形成する方法としては、金属薄層をコーティングする方法が好ましい。金属をコーティングする方法は特に限定されるものではないが、一般的に蒸着法、スパッタリング法、イオンコーティング法などが選択される。光学的な検出方法に供するために、金属薄層の厚みをナノレベルでコントロールする必要がある。金属薄層の厚みも特に限定されるものではないが、一般的には30nmから80nmの範囲で選択される。金属薄層の剥離を抑制するため、0.5nmから10nmのクロム層やチタン層を予め基板にコーティングしておいてもよい。   As a method of forming the metal substrate, a method of coating a thin metal layer is preferable. A method for coating the metal is not particularly limited, but generally, a vapor deposition method, a sputtering method, an ion coating method, or the like is selected. In order to provide an optical detection method, it is necessary to control the thickness of the thin metal layer at the nano level. The thickness of the thin metal layer is not particularly limited, but is generally selected in the range of 30 nm to 80 nm. In order to suppress peeling of the thin metal layer, a chromium layer or a titanium layer of 0.5 nm to 10 nm may be coated on the substrate in advance.

以下に実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に特に限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not particularly limited to the examples.

[実施例1]
(ペプチド固定化)
末端官能基がチオール基である4armPEG(日本油脂製SUNBRIGHT PTE−100SH)を1mMの濃度で7mlのエタノール:水=6:1の混合溶液に溶解させた。4armPEGの分子量は10,000であり、中心からほぼ同等の長さのPEG鎖が4つ存在する分子であり、親水性が非常に高い。また、PEGの4つの末端はすべてチオール基であり、特に金に対する金属結合性を示す。
[Example 1]
(Peptide immobilization)
4 armPEG (SUNBRIGHT PTE-100SH manufactured by NOF Corporation) whose terminal functional group is a thiol group was dissolved in a mixed solution of 7 ml of ethanol: water = 6: 1 at a concentration of 1 mM. The molecular weight of 4armPEG is 10,000, which is a molecule in which four PEG chains having approximately the same length from the center are present, and is very hydrophilic. In addition, all four ends of PEG are thiol groups, and particularly exhibit metal binding properties to gold.

18mm四方、2mm厚のSF15ガラススライドにクロムを3nm蒸着し、金を45nm蒸着した金蒸着スライドを、上記4armPEGチオール溶液に3時間浸漬させ、金基板全体に4armPEGチオールを結合させた。   A gold-deposited slide in which 3 nm of chromium was vapor-deposited on an SF15 glass slide of 18 mm square and 2 mm thickness and gold was vapor-deposited at 45 nm was immersed in the 4 armPEG thiol solution for 3 hours to bond 4 armPEG thiol to the entire gold substrate.

このスライドの上にフォトマスクを載せ、500W超高圧水銀ランプ(ウシオ電機製)で2時間照射し、UV照射部の4armPEGチオールを除去した。フォトマスクは500μm四方の正方形の穴が16個有し(4個×4個のパターンからなる。)、穴の中心間のピッチは1mmに設計されている。フォトマスクの穴があいている部分はUV光が透過し、スライドに照射されパターン化される。照射されなかった部分は、4armPEGが残り、チップのバックグラウンド(Background)部分としてレファレンス部として機能する。   A photomask was placed on the slide and irradiated with a 500 W ultra-high pressure mercury lamp (manufactured by USHIO) for 2 hours to remove 4 armPEG thiol in the UV irradiation part. The photomask has 16 square holes of 500 μm square (consisting of 4 × 4 patterns), and the pitch between the centers of the holes is designed to be 1 mm. UV light is transmitted through the holed portion of the photomask, and the slide is irradiated and patterned. In the part that was not irradiated, 4armPEG remains and functions as a reference part as a background part of the chip.

8−Amino−1−Octanethiol,Hydrochrolide(8−AOT,同仁化学研究所製)の1mMエタノール溶液に1時間浸漬し、UV照射部に8−AOTの自己組織化表面を形成させた。分子量3,400の末端にスクシンイミド(NHS)基とマレイミド(MAL)基を有するヘテロ二官能型ポリエチレングリコール(NHS−PEG−MAL,Nektar社製)をリン酸緩衝液(20mM リン酸、150mM NaCl、pH7.2)に10mg/mlで溶解し、金表面の8−AOTに2時間反応させた。8−AOTのアミノ基とNHS−PEG−MALのNHS基が反応し、MAL基は未反応のまま残るため、PEGを介してマレイミド基を表面に導入することができた。   It was immersed in a 1 mM ethanol solution of 8-Amino-1-Octanethiol, Hydrochloride (8-AOT, manufactured by Dojindo Laboratories) for 1 hour to form a self-organized surface of 8-AOT on the UV irradiation part. A heterobifunctional polyethylene glycol (NHS-PEG-MAL, manufactured by Nektar) having a succinimide (NHS) group and a maleimide (MAL) group at the end of a molecular weight of 3,400 is phosphate buffer (20 mM phosphate, 150 mM NaCl, It was dissolved in pH 7.2) at 10 mg / ml and reacted with 8-AOT on the gold surface for 2 hours. Since the amino group of 8-AOT and the NHS group of NHS-PEG-MAL reacted and the MAL group remained unreacted, a maleimide group could be introduced to the surface via PEG.

上記のようにして得られた表面に、チロシンキナーゼの一つであるcSrcキナーゼの基質ペプチドを固定化させた。基質ペプチドのアミノ酸配列を表1に示した。基質1がcSrcキナーゼによりリン酸化を受けるアミノ酸配列を有している。基質ペプチド2は、基質ペプチド1におけるチロシン残基が予めリン酸化されている。それぞれの基質ペプチドをリン酸緩衝液(20mM リン酸、150mM NaCl、pH7.2)に1mg/mlで溶解して、図1に示したような配置で各基質ペプチド溶液をマニュアル操作により0.1μlずつスポッティングを行った。その後、ウェットな環境下で室温、16時間静置させて固定化反応を行った。チップの表面に形成させたマレイミド基と基質ペプチド末端のシステイン残基が有するチオール基とが反応し、基質ペプチドを共有結合的に表面に固定化することができる。   A substrate peptide of cSrc kinase, which is one of tyrosine kinases, was immobilized on the surface obtained as described above. The amino acid sequence of the substrate peptide is shown in Table 1. Substrate 1 has an amino acid sequence that is phosphorylated by cSrc kinase. In substrate peptide 2, the tyrosine residue in substrate peptide 1 is phosphorylated in advance. Each substrate peptide was dissolved in phosphate buffer (20 mM phosphate, 150 mM NaCl, pH 7.2) at 1 mg / ml, and 0.1 μl of each substrate peptide solution was manually prepared in the arrangement shown in FIG. Spotting was performed one by one. Then, the immobilization reaction was carried out by allowing to stand at room temperature for 16 hours in a wet environment. The maleimide group formed on the surface of the chip reacts with the thiol group possessed by the cysteine residue at the terminal of the substrate peptide, so that the substrate peptide can be covalently immobilized on the surface.

Figure 0004288591
Figure 0004288591

(未反応マレイミド基のブロッキング)
基質ペプチドを固定化した表面をリン酸緩衝液で洗浄した後、未反応のマレイミド基をブロッキングするために、片末端の官能基がチオール基、もう一方の官能基がメトキシ基であるPEGチオール(日本油脂製SUNBRIGHT MESH−50H)を10mg/mlの濃度でリン酸緩衝液(20mM リン酸、150mM NaCl、pH7.2)に溶解して、250μlをチップ上に注出し、一時間反応させた。ここで用いたPEGチオールの分子量は5,000であり、親水性が非常に高く、非特異吸着を抑制する効果が期待できる。
(Blocking of unreacted maleimide groups)
After washing the substrate peptide-immobilized surface with a phosphate buffer, in order to block unreacted maleimide groups, PEG thiol (the functional group at one end is a thiol group and the other functional group is a methoxy group) Nippon Oil & Fat SUNBRIGHT MESH-50H) was dissolved in a phosphate buffer (20 mM phosphoric acid, 150 mM NaCl, pH 7.2) at a concentration of 10 mg / ml, and 250 μl was poured onto the chip and allowed to react for one hour. The molecular weight of the PEG thiol used here is 5,000, the hydrophilicity is very high, and the effect of suppressing nonspecific adsorption can be expected.

(SPRイメージング法による測定)
こうして得られたペプチド固定化チップを、SPRイメージング機器(MultiSPRinter:東洋紡績製)にセットし、ランニングバッファーとして50mMトリス−塩酸緩衝液(pH7.4)を100μl/minの速度でフローセル内に流した。SPRからのシグナルが安定したのを確認した後に、リン酸化チロシン抗体PT66(シグマ製)をSPR装置内のセルへ注入して作用させた。抗体は上記のランニングバッファーで2000倍希釈した溶液を用いた。シグナル上昇がプラトー状態になった時点で再度ランニングバッファーを送液して洗浄を行った。その際のSPRシグナルの変化を観察した。シグナル変化の観察は、各基質のスポット部位に加え、Backgroundにおいても実施した。
また、SPRイメージングによる解析も検討した。上記SPR解析に際して、CCDカメラによりアレイ表面を撮像した画像の取り込みを2秒ごとに行い、抗体反応後における時点で取り込まれた画像から、反応前の時点での画像を画像演算処理ソフトウエアScion Image(Scion Corp.製)を用いて引き算処理を行うことにより、アレイ全体においての抗体が結合している様子を示すことができる。
(Measurement by SPR imaging method)
The peptide-immobilized chip thus obtained was set in an SPR imaging device (MultiSPRinter: manufactured by Toyobo Co., Ltd.), and 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4) was flowed into the flow cell as a running buffer at a rate of 100 μl / min. . After confirming that the signal from the SPR was stabilized, a phosphorylated tyrosine antibody PT66 (manufactured by Sigma) was injected into the cell in the SPR device to act. The antibody used was a 2000-fold diluted solution with the above running buffer. When the signal rise reached a plateau state, the running buffer was fed again for washing. The change of the SPR signal at that time was observed. In addition to the spot site of each substrate, the signal change was also observed in the background.
Analysis by SPR imaging was also examined. At the time of the SPR analysis, an image obtained by imaging the surface of the array with a CCD camera is taken every 2 seconds, and from the image taken at the time after the antibody reaction, the image at the time before the reaction is obtained from the image calculation processing software Scion Image. By performing a subtraction process using (made by Scion Corp.), it is possible to show how the antibodies in the entire array are bound.

(観察の結果と考察)
シグナル変化のグラフを図1上段に示す。センサグラムは8箇所におけるシグナルの平均値をプロットしている。Backgroundについては、基質ペプチドのスポット部分以外の任意に選択した8箇所を測定ポイントとして得たシグナルの平均値をプロットしている。リン酸化基質ペプチド2には抗体が結合し、非リン酸化基質ペプチド1にはほとんど結合しない様子を観察することができた。このグラフにおけるBackground部分はシグナル変化がみられておらず、抗体がほとんど結合しなかったことを示している。SPRイメージングによる結果も基質ペプチド2のスポット部位のみ抗体が結合し、その他の部分にはほとんど結合されていないことが観察されている。このように表面の官能基を共有結合的に親水性高分子でブロッキングすることによって、非特異的吸着が抑制されたペプチドチップを容易に得ることができた。
(Observation results and discussion)
The graph of signal change is shown in the upper part of FIG. The sensorgram plots the mean value of the signal at 8 locations. For Background, the average value of the signals obtained with 8 arbitrarily selected points other than the spot portion of the substrate peptide as measurement points is plotted. It was observed that the antibody bound to phosphorylated substrate peptide 2 and hardly bound to non-phosphorylated substrate peptide 1. The background portion in this graph shows no change in signal, indicating that the antibody was hardly bound. As a result of SPR imaging, it has been observed that the antibody binds only to the spot portion of the substrate peptide 2 and hardly binds to other portions. Thus, by blocking the functional group on the surface covalently with a hydrophilic polymer, it was possible to easily obtain a peptide chip in which nonspecific adsorption was suppressed.

[比較例1]
(ペプチド固定化)
実施例1と同様に行った。
(未反応マレイミド基のブロッキング)
ここではブロッキング操作は行わず、そのまま次のステップに進んだ
(SPRイメージング法による測定)
実施例1と同様に行った。
[Comparative Example 1]
(Peptide immobilization)
The same operation as in Example 1 was performed.
(Blocking of unreacted maleimide groups)
Here, the blocking operation was not performed, and the process proceeded directly to the next step (measurement by SPR imaging method).
The same operation as in Example 1 was performed.

(観察の結果と考察)
シグナル変化のグラフを図1下段に示す。ここで、リン酸化基質ペプチド2には抗体が結合し、非リン酸化基質ペプチド1に抗体が結合されていない傾向は実施例1と同様であるが、このグラフにおけるBackground部分においてシグナル増加がみられている。また、SPRイメージングによる結果からも、Background部分において非特異的吸着による影響が示唆される箇所が一部認められている。
(Observation results and discussion)
The graph of signal change is shown in the lower part of FIG. Here, the tendency that the antibody is bound to the phosphorylated substrate peptide 2 and the antibody is not bound to the non-phosphorylated substrate peptide 1 is the same as in Example 1, but an increase in signal is observed at the background portion in this graph. ing. In addition, from the results of SPR imaging, a part where the influence of nonspecific adsorption is suggested in the background portion is partially recognized.

本発明の方法により作製されたペプチドチップは、非特異的吸着が抑制され、正確な測定が可能となる。また作製方法も容易であり、産業界に大きく寄与することが期待される。   Nonspecific adsorption is suppressed in the peptide chip produced by the method of the present invention, and accurate measurement is possible. In addition, the manufacturing method is easy, and it is expected to greatly contribute to the industrial world.

実施例1及び比較例1におけるSPR解析結果SPR analysis results in Example 1 and Comparative Example 1

符号の説明Explanation of symbols

1 cSrc
2 p−cSrc
bg background
1 cSrc
2 p-cSrc
bg bakground

Claims (7)

2種類以上のペプチドが同一チップ上に固定化されてなるペプチドチップの作製方法であって、チップ上の金表面に導入されているマレイミド基とペプチドに存在しているかあるいは付加されているチオール基を反応させて、チップ上にペプチドを固定化した後に、チップ上の表面に残存するマレイミド基を、チオール基を有する親水性高分子を反応させて、金表面に残存するマレイミド基を共有結合的にブロッキングすることを特徴とする表面プラズモン共鳴イメージング解析に用いるペプチドチップの作製方法。 A method for producing a peptide chip in which two or more kinds of peptides are immobilized on the same chip, wherein the maleimide group introduced on the gold surface on the chip and the thiol group present in or added to the peptide After the peptide is immobilized on the chip, the maleimide group remaining on the gold surface on the chip is reacted with a hydrophilic polymer having a thiol group to covalently bond the maleimide group remaining on the gold surface. A method for producing a peptide chip for use in surface plasmon resonance imaging analysis, characterized in that blocking is performed. 末端のみにチオール基を有する親水性高分子を用いる請求項1記載の方法。 The method according to claim 1, wherein a hydrophilic polymer having a thiol group only at the terminal is used. 親水性高分子の分子量が400以上である請求項1または2に記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the molecular weight of the hydrophilic polymer is 400 or more. 親水性高分子の分子量が1000以上である請求項1〜3のいずれかに記載の方法。The method according to claim 1, wherein the hydrophilic polymer has a molecular weight of 1000 or more. 親水性高分子がポリエチレングリコールである請求項1〜のいずれかに記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 4 , wherein the hydrophilic polymer is polyethylene glycol. 固定化するペプチドが、末端にシステイン残基を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the peptide to be immobilized has a cysteine residue at the terminal. 請求項1〜6のいずれかに記載の方法により作成されたことを特徴とする表面プラズモン共鳴イメージング解析に用いるためのペプチドチップ。A peptide chip for use in surface plasmon resonance imaging analysis, which is produced by the method according to claim 1.
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