JP4844920B2 - Glycolipid-containing compound, biosensor on which it is immobilized, glycolipid-containing microparticle, detection reagent containing the microparticle, and method for detecting a sugar-binding compound - Google Patents
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Description
本発明は、糖鎖部位、側鎖部位およびリンカー部位を有する糖脂質含有化合物に関する。
また、本発明は、該糖脂質含有化合物を含有するバイオセンサー、該糖脂質含有化合物が金属微粒子表面に固定化された糖脂質含有微粒子、および該微粒子を含有する糖結合性化合物検出試薬に関する。
さらに本発明は、前記バイオセンサーまたは糖結合性化合物検出試薬を用いる糖結合性化合物の検出方法に関する。The present invention relates to a glycolipid-containing compound having a sugar chain moiety, a side chain moiety, and a linker moiety.
The present invention also relates to a biosensor containing the glycolipid-containing compound, a glycolipid-containing fine particle in which the glycolipid-containing compound is immobilized on the surface of a metal fine particle, and a sugar-binding compound detection reagent containing the fine particle.
Furthermore, the present invention relates to a method for detecting a sugar binding compound using the biosensor or the sugar binding compound detection reagent.
バイオテクノロジー、生化学研究、臨床検査、食品検査などの分野においては、対象となる糖結合性蛋白質などの糖結合性化合物の高感度な検出・定量方法が必要である。
現在、臨床検査等で用いられるセンシング法では、抗原−抗体反応を利用した測定が多く採用されている。しかし、従来法では煩雑な作業や標識物質を必要とすることから、標識物質を用いることなくリガンドの変化を高感度に検出することのできる表面プラズモン共鳴(Surface Plasmon Resonance:SPR)あるいは水晶振動子(Quartz Crystal Microbalance: QCM)を利用したバイオセンサーも使用されている。このSPRの現象は、表面プラズモンが金属/液体界面で励起した場合に起こる光学現象を利用している。すなわち、センサーチップ表面で生じる微量な質量変化がSPRシグナルとして検出されるため、たとえば、金表面に固定化した物質と検体との間の二分子間の結合および解離の変化を定量的に測定することができる。一方、QCM法は、周波数の変化から、物質の吸着量を質量に換算して求める方法であり、金表面に固定化した物質(リガンド分子)と検体(アナライト)との2分子間の結合変化に関する情報を定量的に考察できる。In fields such as biotechnology, biochemical research, clinical testing, and food testing, a highly sensitive detection and quantification method for a sugar-binding compound such as a target sugar-binding protein is required.
At present, many sensing methods using antigen-antibody reactions are employed in sensing methods used in clinical tests and the like. However, since the conventional method requires complicated work and labeling substances, surface plasmon resonance (SPR) or quartz crystal resonators that can detect changes in ligands with high sensitivity without using labeling substances Biosensors using Quartz Crystal Microbalance (QCM) are also used. This SPR phenomenon utilizes an optical phenomenon that occurs when surface plasmons are excited at the metal / liquid interface. That is, since a minute mass change occurring on the surface of the sensor chip is detected as an SPR signal, for example, a change in binding and dissociation between two molecules between a substance immobilized on a gold surface and a specimen is quantitatively measured. be able to. On the other hand, the QCM method is a method for determining the amount of adsorption of a substance by converting the frequency into a mass, and binding between two molecules of a substance (ligand molecule) immobilized on a gold surface and a specimen (analyte). Information on change can be considered quantitatively.
ところで、糖化合物を用いた一般的なバイオセンサーとして、金などの基板表面に糖化合物を固定化したセンサーが提案されている(特許文献1)。このバイオセンサーは、糖化合物を有する基が金表面に直接共有結合した構造を有している。このセンサーは、糖化合物に炭化水素などの低分子化合物を結合させ、次に該炭化水素にチオール基を結合させ、さらに金表面とチオール基(-SH)との直接的な共有結合あるいは吸着により糖化合物を基板に固定化させる方法を採用している。 By the way, as a general biosensor using a sugar compound, a sensor in which a sugar compound is immobilized on the surface of a substrate such as gold has been proposed (Patent Document 1). This biosensor has a structure in which a group having a sugar compound is covalently bonded directly to a gold surface. In this sensor, a low molecular weight compound such as a hydrocarbon is bound to a sugar compound, and then a thiol group is bound to the hydrocarbon, and further, a direct covalent bond or adsorption between the gold surface and the thiol group (-SH) is performed. A method of immobilizing the sugar compound on the substrate is employed.
チオール基を介した結合は安定であるが、糖化合物には、抗原や抗体、酵素などと異なり多くの水酸基が存在し立体構造も複雑である。このため、糖化合物に当該チオール基を導入するには多くの工程数と労力が必要で、糖化合物にチオール基を簡便に導入できないという問題がある。 Bonding via a thiol group is stable, but sugar compounds have many hydroxyl groups and complex steric structures unlike antigens, antibodies, enzymes, and the like. For this reason, in order to introduce | transduce the said thiol group into a sugar compound, many processes and labor are required, and there exists a problem that a thiol group cannot be introduce | transduced into a sugar compound simply.
他方、金表面にまずチオール基を有する基を導入し、別途合成した糖化合物を結合させることも理論的に可能であるが、この方法では金表面への糖化合物の導入効率が悪く実用上採用できない。 On the other hand, it is theoretically possible to introduce a group containing a thiol group to the gold surface and then bind a separately synthesized sugar compound, but this method is poor in efficiency of introducing the sugar compound onto the gold surface and is practically used. Can not.
そこで、SPR用のセンサーチップの表面に天然の糖化合物を固定化するため、あらかじめチップ表面を疎水処理しておき、これに先の糖鎖をチップ表面に疎水性相互作用を利用して固定化後、コレラ毒素を検出する試みがされている(非特許文献1)。さらに、糖鎖を高度に配列制御し、同時に、糖鎖を高密度に固定化するために、Langmuir-Blodgett製膜法を用いて、水晶振動子センサーチップ上に合成糖脂質の気水界面単分子膜を作成後、ベロ毒素の検出に応用する方法も知られている(特許文献2、非特許文献2)。
Therefore, in order to immobilize the natural sugar compound on the surface of the sensor chip for SPR, the chip surface is treated in advance with hydrophobic treatment, and the previous sugar chain is immobilized on the chip surface using hydrophobic interaction. Later, attempts have been made to detect cholera toxin (Non-Patent Document 1). Furthermore, in order to highly control the sugar chains and at the same time immobilize the sugar chains at a high density, the Langmuir-Blodgett film-forming method is used to form a simple glycolipid air-water interface on the quartz crystal sensor chip. A method of applying a verotoxin after detection of a molecular film is also known (
即ち、後者(特許文献2、非特許文献2)の方法は、あらかじめチップ表面に長鎖アルキル鎖の単分子膜を作ることで疎水処理を施し、その表面に糖脂質のLB膜を展開することにより、糖脂質が疎水性相互作用によりセンサーチップ上に固定化することができる。しかしながら、疎水性相互作用による固定化は固定化能が比較的弱く、水中や緩衝液中への長時間浸漬や、センサーチップを繰り返し使用すると基板から糖鎖が、時に一部、剥離するという可能性があるなど、安定性・耐久性などに欠けるという問題があった。
That is, the latter method (
また、前者(非特許文献1)の方法では、単に疎水性相互作用のみの作業のため、高度な配向性と高密度な固定化を行うことができず、高感度なセンサーチップの作製法としては実用性に乏しいという問題があった。さらに、LB製膜法においては、単分子膜を作製後、しかるべき基板に移し取る(累積)作業が必要となるが、大量の基板に当該糖脂質を移し固定化する場合、一度に数多くの処理をすることが困難であるという問題がある。つまり、単分子膜を疎水処理した金表面に累積するという作業は、迅速に大量に行うことには限界があり、実用性に乏しいという問題点があった。 In the former method (Non-Patent Document 1), since only the hydrophobic interaction is performed, high orientation and high density immobilization cannot be performed. Had a problem of lack of practicality. Furthermore, in the LB film forming method, after preparing a monomolecular film, it is necessary to transfer (accumulate) it to an appropriate substrate. There is a problem that it is difficult to process. In other words, the work of accumulating the monomolecular film on the hydrophobically treated gold surface has a problem in that it is limited to be performed quickly and in large quantities and is not practical.
固定化作業を簡素化するため、オリゴ糖鎖を、SPR等のセンサーチップやアフィニティークロマトグラフィーの担体等のタンパク質分析用の支持体に一段で導入し、固定することが可能なリンカー化合物および該リンカー化合物を用いたリガンドおよび該リガンドを用いたオリゴ糖鎖の固定化方法も試みられている(特許文献3)。しかしながら、上記方法によっても高度な配向性で高密度な固定化を行うことができず、高感度なセンサーチップの作製法としてはさらなる性能向上が求められる。 In order to simplify the immobilization work, a linker compound capable of introducing and immobilizing oligosaccharide chains in a single stage on a support for protein analysis such as a sensor chip such as SPR or a carrier for affinity chromatography, and the linker A ligand using a compound and an oligosaccharide chain immobilization method using the ligand have also been tried (Patent Document 3). However, even with the above-described method, high-density fixation with high orientation cannot be performed, and further improvement in performance is required as a method for producing a highly sensitive sensor chip.
一方、迅速で簡便に行えるセンシング方法として、金微粒子の表面に糖化合物を結合させた金コロイド凝集法による検出方法が提案されている。金コロイド凝集法とは、金微粒子表面に特異的結合物質を化学的及び/又は物理化学的に固定し、この微粒子と測定対象物との間で特異的な結合をさせて金コロイドを凝集させ、金コロイド液の色調の変化を検出する方法である。色調の変化は目視あるいは分光計で検出できる。 On the other hand, as a sensing method that can be performed quickly and easily, a detection method using a gold colloid aggregation method in which a sugar compound is bound to the surface of a gold fine particle has been proposed. The colloidal gold method is a method in which a specific binding substance is fixed chemically and / or physicochemically on the surface of a gold microparticle, and the gold colloid is aggregated by causing specific binding between the microparticle and the measurement target. This is a method for detecting a change in color tone of a colloidal gold solution. Changes in color can be detected visually or with a spectrometer.
金微粒子に特異的結合物質を固定化する方法は、一般的に抗原−抗体反応等に代表される免疫反応による物質固定が知られている(非特許文献3)。また金コロイド標識抗体と、抗原との反応によって、金コロイドが凝集し、色調を変化させる方法に関して、金コロイド標識ウサギ抗マンナン抗体と酵母マンナンとの場合についてその方法が知られている(非特許文献4)。さらに、ヒト・ヘモグロビンと金コロイド標識抗ヒト・ヘモグロビン抗体との凝集についても知られている(特許文献4)。 As a method for immobilizing a specific binding substance on gold fine particles, substance immobilization by an immune reaction such as an antigen-antibody reaction is generally known (Non-patent Document 3). Further, regarding a method of colloidal gold agglutination by the reaction of a colloidal gold-labeled antibody and an antigen and changing the color tone, the method is known in the case of colloidal gold-labeled rabbit anti-mannan antibody and yeast mannan (non-patented). Reference 4). Furthermore, it is also known about aggregation between human hemoglobin and colloidal gold labeled anti-human hemoglobin antibody (Patent Document 4).
このうち、金微粒子の表面に糖化合物を固定化したバイオセンシングが近年、盛んに研究されている。例えば、金固定化が可能なジスルフィド基の両端にアルキル鎖あるいはポリオキシエチレン鎖をもち、両末端に糖鎖を結合した化合物による、金微粒子の表面修飾が知られている(非特許文献5)。また、金表面にまずチオール基を有する基ポリエチレングリコール鎖を導入し、末端に存在するアルデヒド基を用いて、別途合成した糖化合物を結合させる、糖認識タンパク質の特異的吸着方法が知られている(非特許文献6)。 Of these, biosensing in which a sugar compound is immobilized on the surface of gold fine particles has been actively studied in recent years. For example, surface modification of gold fine particles by a compound having an alkyl chain or a polyoxyethylene chain at both ends of a disulfide group capable of gold immobilization and having sugar chains bonded at both ends is known (Non-patent Document 5). . In addition, a specific adsorption method for a sugar recognition protein is known in which a polyethylene glycol chain having a thiol group is first introduced on the gold surface, and a separately synthesized sugar compound is bound using an aldehyde group present at the terminal. (Non-patent document 6).
金表面との結合のため、グリコスフィンゴ脂質およびグリセロ脂質の混合物を用いることができることが記載されている(非特許文献7,8)。
したがって、糖化合物を高度な配向性と高密度で簡便に固定でき、しかも糖結合性化合物を高感度で簡便かつ迅速に定量・評価できるセンサー、検出試薬、およびその検出手法が望まれていた。 Accordingly, there has been a demand for a sensor, a detection reagent, and a detection method thereof that can easily fix a sugar compound with high orientation and high density, and that can quantitate and evaluate a sugar-binding compound easily and quickly with high sensitivity.
前記非特許文献7、8には、金表面との結合のため、グリコスフィンゴ脂質およびグリセロ脂質の混合物を用いることができることが記載されている。これらの文献は、グリセロ脂質を混合して天然の細胞膜(生体膜)を模倣したものであり、非特異的吸着を抑制できるかもしれないと述べている。
しかし、該文献に記載されたグリコスフィンゴ脂質およびグリセロ脂質を用いたセンサーは具体的には開示されていない。さらに本明細書の実施例にも示すとおり、該文献の脂質では、金微粒子の表面に糖化合物を結合させた金コロイド凝集法による検出方法に適用する場合には、コロイド粒子の分散安定性が悪く、センサーとして使えない。Non-Patent Documents 7 and 8 describe that a mixture of glycosphingolipid and glycerolipid can be used for binding to the gold surface. These documents state that glycerolipids are mixed to mimic natural cell membranes (biological membranes) and may suppress non-specific adsorption.
However, a sensor using glycosphingolipid and glycerolipid described in the document is not specifically disclosed. Furthermore, as shown in the examples of the present specification, the lipids of this document have a dispersion stability of colloidal particles when applied to a detection method by a colloidal gold aggregation method in which a sugar compound is bound to the surface of gold fine particles. It's bad and can't be used as a sensor.
本発明は、糖化合物を基板表面あるいは微粒子表面へ、高度な配向性と適切な密度に簡便に固定することが可能で、しかも高感度で簡便かつ迅速に糖結合性化合物を定量評価することを可能とする糖脂質含有化合物および糖脂質含有微粒子を提供することを課題とする。
さらに本発明は、高感度で簡便かつ迅速に糖結合性化合物を定量評価できるバイオセンサー、検出試薬、または該糖結合性化合物の検出方法を提供することを課題とする。The present invention is capable of easily fixing a sugar compound to a substrate surface or fine particle surface with a high degree of orientation and an appropriate density, and to quantitatively evaluate a sugar-binding compound with high sensitivity and ease. It is an object of the present invention to provide a glycolipid-containing compound and a glycolipid-containing fine particle.
Furthermore, an object of the present invention is to provide a biosensor, a detection reagent, or a method for detecting the sugar-binding compound that can quantitatively evaluate the sugar-binding compound with high sensitivity, simply and quickly.
本発明者らは、上記課題を鑑み鋭意研究の結果、糖鎖部位と、特定のリンカー部位と、特定の側鎖部位とを有する糖脂質含有化合物を金属基板あるいは金属微粒子表面に固定化すると、高度な配向性で高密度に該固定を行うことができるとともに、該糖脂質含有化合物を含有するセンサーあるいは糖脂質含有微粒子を含有する検出試薬を用いると、極微量の糖結合性化合物でも高感度に検出・定量できることを見出し、本発明を完成した。 As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventors have immobilized a glycolipid-containing compound having a sugar chain site, a specific linker site, and a specific side chain site on the surface of a metal substrate or metal fine particle. The immobilization can be carried out with high orientation and high density, and when a sensor containing the glycolipid-containing compound or a detection reagent containing a glycolipid-containing microparticle is used, even a very small amount of a sugar-binding compound is highly sensitive. Thus, the present invention was completed.
すなわち本件発明は以下を含む。
〔1〕 下記一般式(1)
〔式中、GNはN個(Nは1〜10の整数)の糖が直鎖状または分岐状に共有結合した糖鎖部位を示し;
Xは、−O−または−NH−を示し;
R1は、−C(=O)−CnH2n−Yまたは−CH2−CnH2n−Y(式中、nは2〜10の整数を示し、Yは1個又は2個以上のチオール基または1個又は2個以上ジスルフィド基を有する基を示す。)で表されるリンカー部位を示し;
R2は、置換基を有していてもよいC2〜20アルキル基、置換基を有していてもよいC2〜20アルケニル基、置換基を有していてもよいC1〜21アルキルカルボニルオキシメチル基、置換基を有していてもよいC2〜22アルキルオキシメチル基、置換基を有していてもよいC2〜21アルケニルカルボニルオキシメチル基、または置換基を有していてもよいC2〜22アルケニルオキシメチル基で示される側鎖部位を示す。〕で表されることを特徴とする糖脂質含有化合物。
〔2〕前記R2が、置換基を有していてもよいC10〜20アルキル基、置換基を有していてもよいC10〜20アルケニル基、置換基を有していてもよいC10〜21アルキルカルボニルオキシメチル基、置換基を有していてもよいC11〜22アルキルオキシメチル基、置換基を有していてもよいC10〜21アルケニルカルボニルオキシメチル基、または置換基を有していてもよいC11〜22アルケニルオキシメチル基である、〔1〕に記載の糖脂質含有化合物。
〔3〕 前記R1の主鎖に含まれる原子の合計数(N1)(Y中の硫黄原子とXとを最長で結合する複数の原子を主鎖を構成する原子とし、Yがジスルフィド基の場合はそのうちのXに近い硫黄原子側を主鎖上の原子とし、合計数N1には硫黄原子を含まない。)と、前記R2の主鎖に含まれる原子の合計数(N2)(R2末端とXとを最長で結合する複数の原子を主鎖を構成する原子とする。)とが、N1:N2=1:1.5〜1:5の範囲にある、〔1〕または〔2〕に記載の糖脂質含有化合物。
〔4〕 前記R2が、下記式(2)
(式中、pは1〜17の整数を示す。)で表される基、
下記式(3)
(式中、qは1〜20の整数を示す。)で表される基、または、
下記式(4)
(式中、qは1〜20の整数を示す。)で表される基であることを特徴とする〔1〕に記載の糖脂質含有化合物。
〔5〕 前記式(1)で表される化合物が、下記式(5)
〔式中、GNはN個(Nは1〜10の整数)の糖が直鎖状または分岐状に共有結合した糖鎖部位を示し;
リンカー部位中のnは2〜10の整数を示し、Yは1個又は2個以上のチオール基または1個又は2個以上ジスルフィド基を有する基を示し;
側鎖部位中のpは9〜17の整数を示す。〕であることを特徴とする〔1〕に記載の糖脂質含有化合物。
〔6〕 前記式(1)で表される化合物が、下記式(6)
〔式中、GNはN個(Nは1〜10の整数)の糖が直鎖状または分岐状に共有結合した糖鎖部位を示し;
R1は、−C(=O)−CnH2n−Yまたは−CH2−CnH2n−Y(式中、nは2〜10の整数を示し、Yは1個又は2個以上のチオール基または1個又は2個以上ジスルフィド基を有する基を示す。)で表されるリンカー部位を示し;
R3は、−C(=O)−CqH2q−CH3または−CH2−CqH2q−CH3(式中、qは9〜20の整数を示す。)で表される基を示す。〕であることを特徴とする〔1〕に記載の糖脂質含有化合物。
〔7〕前記式(6)で表される化合物が、下記式(7)
〔式中、GNはN個(Nは1〜10の整数)の糖が直鎖状または分岐状に共有結合した糖鎖部位を示し;
リンカー部位中のnは2〜10の整数を示し、Yは1個又は2個以上のチオール基または1個又は2個以上ジスルフィド基を有する基を示し;
側鎖部位中のqは9〜20の整数を示す。〕であることを特徴とする〔6〕に記載の糖脂質含有化合物。
〔8〕 前記式(6)で表される化合物が、下記式(8)
〔式中、GNはN個(Nは1〜10の整数)の糖が直鎖状または分岐状に共有結合した糖鎖部位を示し;
リンカー部位中のnは2〜10の整数を示し、Yは1個又は2個以上のチオール基または1個又は2個以上ジスルフィド基を有する基を示し;
側鎖部位中のqは9〜20の整数を示す。〕であることを特徴とする〔6〕に記載の糖脂質含有化合物。
〔9〕 前記式(6)で表される化合物が、下記式(9)
〔式中、GNはN個(Nは1〜10の整数)の糖が直鎖状または分岐状に共有結合した糖鎖部位を示し;
リンカー部位中のnは2〜10の整数を示し、Yは1個又は2個以上のチオール基または1個又は2個以上ジスルフィド基を有する基を示し;
側鎖部位中のqは9〜20の整数を示す。〕であることを特徴とする〔6〕に記載の糖脂質含有化合物。
〔10〕 前記式(6)で表される化合物が、下記式(10)
〔式中、GNはN個(Nは1〜10の整数)の糖が直鎖状または分岐状に共有結合した糖鎖部位を示し;
リンカー部位中のnは2〜10の整数を示し、Yは1個又は2個以上のチオール基または1個又は2個以上ジスルフィド基を有する基を示し;
側鎖部位中のqは9〜20の整数を示す。〕であることを特徴とする〔6〕に記載の糖脂質含有化合物。
〔11〕 前記GN−が、下記式(i)〜(xv)
(式(xii)中、W1、W2は、水素原子又は−SO3M(Mは水素原子又はその生理的に許容される塩を形成する基を示す)を示し、W1、W2のうちの少なくとも一方は−SO3Mである;
式(xiii)および(xiv)中、R1は−NHAcまたは−OHであり、−COOMは−COOHまたはその生理的に許容される塩を示す。)
で表されるいずれかの基である、〔1〕〜〔10〕のいずれかに記載の糖脂質含有化合物。
〔12〕〔1〕〜〔11〕のいずれかに記載の糖脂質含有化合物が、リンカー部位を介して金属基板表面に固定されていることを特徴とするバイオセンサー。
〔13〕 前記糖脂質含有化合物が金属基板表面に固定されたときの密度が、0.1〜10個/nm2である、〔12〕に記載のバイオセンサー。
〔14〕 前記金属基板が、金基板であることを特徴とする〔12〕または〔13〕に記載のバイオセンサー。
〔15〕 前記バイオセンサーが、リシン毒素、大腸菌O−157、ベロ毒素、ボツリヌス毒素、HIVまたはインフルエンザウイルスの検出用バイオセンサーである、〔12〕〜〔14〕のいずれかに記載のバイオセンサー。
〔16〕 下記の工程からなる、糖結合性化合物の検出方法:
(1)試験化合物を、〔12〕〜〔14〕のいずれかに記載のバイオセンサーの基板表面に接触させる工程、
(2)基板に結合した糖結合性化合物を検出する工程。
〔17〕 前記GN−が、下記式(i)〜(v)
のいずれかで表される基である、〔16〕に記載の方法。
〔18〕 前記GN−が、下記式(vi)または(vii)
で表される、〔16〕に記載の方法。
〔19〕 前記GN−が、下記式(i)、(viii)〜(xi)
で表されるいずれかの基である、〔16〕に記載の方法。
〔20〕 前記GN−が、下記式(i)、(xii)
(式(xii)中、W1、W2は、水素原子又は−SO3M(Mは水素原子又はその生理的に許容される塩を形成する基を示す)を示し、W1、W2のうちの少なくとも一方は−SO3Mである。)で表されるいずれかの基である、〔16〕に記載の方法。
〔21〕 前記GN−が、下記式(xiii)または(xiv)
(式中、R1は−NHAcまたは−OHであり、−COOMは−COOHまたはその生理的に許容される塩を示す。)で表されるいずれかの基である、〔16〕に記載の方法。
〔22〕 前記糖結合性化合物が、リシン毒素である、〔17〕に記載の方法。
〔23〕 前記糖結合性化合物が、大腸菌O−157またはベロ毒素である、〔18〕に記載の方法。
〔24〕 前記糖結合性化合物が、ボツリヌス毒素である、〔19〕に記載の方法。
〔25〕 前記糖結合性化合物が、HIVである、〔20〕に記載の方法。
〔26〕 前記糖結合性化合物が、インフルエンザウイルスである、〔21〕に記載の方法。
〔27〕 〔1〕〜〔11〕のいずれかに記載の糖脂質含有化合物が、リンカー部位を介して金属微粒子表面に固定されていることを特徴とする糖脂質含有微粒子。
〔28〕 前記金属微粒子の平均粒子径が、1〜100nmの範囲にあることを特徴とする〔27〕に記載の糖脂質含有微粒子。
〔29〕 前記糖脂質含有化合物が金属微粒子表面に固定されたときの密度が、0.1〜10個/nm2である、〔27〕に記載の糖脂質含有微粒子。
〔30〕 前記金属微粒子が金微粒子であることを特徴とする〔27〕〜〔29〕のいずれかに記載の糖脂質含有微粒子。
〔31〕 〔27〕〜〔30〕のいずれかに記載の糖脂質含有微粒子を含有することを特徴とする糖結合性化合物検出試薬。
〔32〕 前記糖脂質含有微粒子が、溶液中にコロイドで存在していることを特徴とする〔31〕に記載の糖結合性化合物検出試薬。
〔33〕 前記糖結合性化合物検出試薬が、リシン毒素、大腸菌O−157、ベロ毒素、ボツリヌス毒素、HIVまたはインフルエンザウイルスの検出試薬である、〔31〕または〔32〕に記載の糖結合性化合物検出試薬。
〔34〕 下記の工程からなる、糖結合性化合物の検出方法:
(1)試験化合物を、〔31〕または〔32〕に記載の糖結合性化合物検出試薬に添加して、糖脂質含有微粒子に接触させる工程、
(2)糖脂質含有微粒子に結合した糖結合性化合物を検出する工程。
〔35〕 前記GN−が、下記式(i)〜(v)
のいずれかで表される基である、〔34〕に記載の方法。
〔36〕 前記GN−が、下記式(vi)または(vii)
で表される、〔34〕に記載の方法。
〔37〕 前記GN−が、下記式(i)、(viii)〜(xi)
で表されるいずれかの基である、〔34〕に記載の方法。
〔38〕 前記GN−が、下記式(i)、(xii)
(式(xii)中、W1、W2は、水素原子又は−SO3M(Mは水素原子又はその生理的に許容される塩を形成する基を示す)を示し、W1、W2のうちの少なくとも一方は−SO3Mである。)で表されるいずれかの基である、〔34〕に記載の方法。
〔39〕 前記GN−が、下記式(xiii)または(xiv)
(式中、R1は−NHAcまたは−OHであり、−COOMは−COOHまたはその生理的に許容される塩を示す。)で表されるいずれかの基である、〔34〕に記載の方法。
〔40〕 前記糖結合性化合物が、リシン毒素である、〔35〕に記載の方法。
〔41〕 前記糖結合性化合物が、大腸菌O−157またはベロ毒素である、〔36〕に記載の方法。
〔42〕 前記糖結合性化合物が、ボツリヌス毒素である、〔37〕に記載の方法。
〔43〕 前記糖結合性化合物が、HIVである、〔38〕に記載の方法。
〔44〕 前記糖結合性化合物が、インフルエンザウイルスである、〔39〕に記載の方法。That is, this invention includes the following.
[1] The following general formula (1)
Wherein, G N is N (N is an integer of from 1 to 10) shows the sugar chain site of sugar is covalently bonded to a linear or branched;
X represents —O— or —NH—;
R 1 represents —C (═O) —C n H 2n —Y or —CH 2 —C n H 2n —Y (wherein n represents an integer of 2 to 10, Y represents 1 or 2 or more) A thiol group or a group having one or more disulfide groups.)
R 2 is a C 2-20 alkyl group which may have a substituent, a C 2-20 alkenyl group which may have a substituent, a C 1-21 alkyl which may have a substituent. carbonyl oxymethyl group, have an optionally substituted C 2 to 22 alkyloxymethyl group, which may have a substituent C 2 to 21 alkenylcarbonyloxy methyl group or a substituent, The side chain site | part shown by a C2-22 alkenyloxymethyl group which may be good is shown. A glycolipid-containing compound represented by the formula:
[2] The R 2 may have a C 10-20 alkyl group which may have a substituent, a C 10-20 alkenyl group which may have a substituent, or a C which may have a substituent. 10-21 alkylcarbonyloxymethyl group, which may have a substituent C 11 to 22 alkyl oxymethyl group which may have a substituent C 10-21 alkenylcarbonyl oxymethyl group, or a substituent The glycolipid-containing compound according to [1], which is a C 11-22 alkenyloxymethyl group which may have.
[3] Total number of atoms (N1) contained in the main chain of R 1 (A plurality of atoms that combine the longest sulfur atom and X in Y are atoms constituting the main chain, and Y is a disulfide group) In this case, the sulfur atom side close to X is an atom on the main chain, and the total number N1 does not include a sulfur atom.) And the total number of atoms (N2) (R2) in the main chain of R 2 A plurality of atoms connecting the two ends and X at the longest are atoms constituting the main chain.) Are in the range of N1: N2 = 1: 1.5 to 1: 5 [1] or [ [2] The glycolipid-containing compound of [2].
[4] R 2 represents the following formula (2)
(Wherein p represents an integer of 1 to 17),
Following formula (3)
(Wherein q represents an integer of 1 to 20), or
Following formula (4)
(Wherein q represents an integer of 1 to 20). The glycolipid-containing compound according to [1], which is a group represented by
[5] The compound represented by the formula (1) is represented by the following formula (5):
Wherein, G N is N (N is an integer of from 1 to 10) shows the sugar chain site of sugar is covalently bonded to a linear or branched;
N in the linker moiety represents an integer of 2 to 10, and Y represents a group having one or more thiol groups or one or more disulfide groups;
P in a side chain part shows the integer of 9-17. The glycolipid-containing compound according to [1], wherein
[6] The compound represented by the formula (1) is represented by the following formula (6):
Wherein, G N is N (N is an integer of from 1 to 10) shows the sugar chain site of sugar is covalently bonded to a linear or branched;
R 1 represents —C (═O) —C n H 2n —Y or —CH 2 —C n H 2n —Y (wherein n represents an integer of 2 to 10, Y represents 1 or 2 or more) A thiol group or a group having one or more disulfide groups.)
R 3 is a group represented by —C (═O) —C q H 2q —CH 3 or —CH 2 —C q H 2q —CH 3 (wherein q represents an integer of 9 to 20). Indicates. The glycolipid-containing compound according to [1], wherein
[7] The compound represented by the formula (6) is represented by the following formula (7):
Wherein, G N is N (N is an integer of from 1 to 10) shows the sugar chain site of sugar is covalently bonded to a linear or branched;
N in the linker moiety represents an integer of 2 to 10, and Y represents a group having one or more thiol groups or one or more disulfide groups;
Q in a side chain site | part shows the integer of 9-20. [6] The glycolipid-containing compound according to [6].
[8] The compound represented by the formula (6) is represented by the following formula (8):
Wherein, G N is N (N is an integer of from 1 to 10) shows the sugar chain site of sugar is covalently bonded to a linear or branched;
N in the linker moiety represents an integer of 2 to 10, and Y represents a group having one or more thiol groups or one or more disulfide groups;
Q in a side chain site | part shows the integer of 9-20. [6] The glycolipid-containing compound according to [6].
[9] The compound represented by the formula (6) is represented by the following formula (9).
Wherein, G N is N (N is an integer of from 1 to 10) shows the sugar chain site of sugar is covalently bonded to a linear or branched;
N in the linker moiety represents an integer of 2 to 10, and Y represents a group having one or more thiol groups or one or more disulfide groups;
Q in a side chain site | part shows the integer of 9-20. [6] The glycolipid-containing compound according to [6].
[10] The compound represented by the formula (6) is represented by the following formula (10):
Wherein, G N is N (N is an integer of from 1 to 10) shows the sugar chain site of sugar is covalently bonded to a linear or branched;
N in the linker moiety represents an integer of 2 to 10, and Y represents a group having one or more thiol groups or one or more disulfide groups;
Q in a side chain site | part shows the integer of 9-20. [6] The glycolipid-containing compound according to [6].
[11] The G N - is represented by the following formula (i) ~ (xv)
(In formula (xii), W 1 and W 2 represent a hydrogen atom or —SO 3 M (M represents a hydrogen atom or a group that forms a physiologically acceptable salt thereof), and W 1 , W 2 at least one of the is -SO 3 M;
In the formulas (xiii) and (xiv), R 1 is —NHAc or —OH, and —COOM represents —COOH or a physiologically acceptable salt thereof. )
The glycolipid-containing compound according to any one of [1] to [10], which is any group represented by:
[12] A biosensor, wherein the glycolipid-containing compound according to any one of [1] to [11] is immobilized on the surface of a metal substrate via a linker site.
[13] density when the glycolipid-containing compound is fixed to the metal substrate surface is 0.1 to 10 pieces / nm 2, biosensor according to [12].
[14] The biosensor according to [12] or [13], wherein the metal substrate is a gold substrate.
[15] The biosensor according to any one of [12] to [14], wherein the biosensor is a biosensor for detecting ricin toxin, E. coli O-157, verotoxin, botulinum toxin, HIV or influenza virus.
[16] A method for detecting a sugar-binding compound comprising the following steps:
(1) A step of bringing a test compound into contact with the substrate surface of the biosensor according to any one of [12] to [14],
(2) A step of detecting a sugar-binding compound bound to the substrate.
[17] The GN − represents the following formulas (i) to (v):
The method according to [16], which is a group represented by any one of:
[18] The above G N − is represented by the following formula (vi) or (vii)
The method according to [16], represented by:
[19] The above G N − represents the following formulas (i), (viii) to (xi)
The method according to [16], which is any group represented by:
[20] The above GN − represents the following formulas (i) and (xii)
(In formula (xii), W 1 and W 2 represent a hydrogen atom or —SO 3 M (M represents a hydrogen atom or a group that forms a physiologically acceptable salt thereof), and W 1 , W 2 At least one of them is —SO 3 M.), the method according to [16].
[21] The above G N − is represented by the following formula (xiii) or (xiv)
(Wherein R 1 is —NHAc or —OH, —COOM represents —COOH or a physiologically acceptable salt thereof), Method.
[22] The method according to [17], wherein the sugar-binding compound is a ricin toxin.
[23] The method according to [18], wherein the sugar-binding compound is E. coli O-157 or verotoxin.
[24] The method according to [19], wherein the sugar-binding compound is botulinum toxin.
[25] The method according to [20], wherein the sugar-binding compound is HIV.
[26] The method according to [21], wherein the sugar-binding compound is an influenza virus.
[27] A glycolipid-containing fine particle, wherein the glycolipid-containing compound according to any one of [1] to [11] is immobilized on the surface of the metal fine particle via a linker site.
[28] The glycolipid-containing fine particles according to [27], wherein the metal fine particles have an average particle diameter in the range of 1 to 100 nm.
[29] density when the glycolipid-containing compound is fixed to the metal fine particle surface is 0.1 to 10 pieces / nm is 2, glycolipid-containing particle according to [27].
[30] The glycolipid-containing fine particles according to any one of [27] to [29], wherein the metal fine particles are gold fine particles.
[31] A sugar-binding compound detection reagent comprising the glycolipid-containing fine particles according to any one of [27] to [30].
[32] The sugar-binding compound detection reagent according to [31], wherein the glycolipid-containing fine particles are present in a colloid in a solution.
[33] The sugar-binding compound according to [31] or [32], wherein the sugar-binding compound detection reagent is a detection reagent for ricin toxin, E. coli O-157, verotoxin, botulinum toxin, HIV or influenza virus. Detection reagent.
[34] A method for detecting a sugar-binding compound comprising the following steps:
(1) A step of adding a test compound to the sugar-binding compound detection reagent according to [31] or [32] and bringing the test compound into contact with the glycolipid-containing microparticles;
(2) A step of detecting a sugar-binding compound bound to the glycolipid-containing fine particles.
[35] The GN − represents the following formulas (i) to (v):
The method according to [34], which is a group represented by any one of:
[36] The above-mentioned G N − represents the following formula (vi) or (vii)
The method according to [34], represented by:
[37] The above GN − represents the following formulas (i), (viii) to (xi)
The method of [34], which is any group represented by:
[38] The above GN − is represented by the following formulas (i), (xii)
(In formula (xii), W 1 and W 2 represent a hydrogen atom or —SO 3 M (M represents a hydrogen atom or a group that forms a physiologically acceptable salt thereof), and W 1 , W 2 At least one of them is —SO 3 M.), the method according to [34].
[39] The above G N − is represented by the following formula (xiii) or (xiv)
(Wherein R 1 represents —NHAc or —OH, and —COOM represents —COOH or a physiologically acceptable salt thereof), according to [34], Method.
[40] The method according to [35], wherein the sugar-binding compound is a ricin toxin.
[41] The method according to [36], wherein the sugar-binding compound is Escherichia coli O-157 or Verotoxin.
[42] The method according to [37], wherein the sugar-binding compound is botulinum toxin.
[43] The method according to [38], wherein the sugar-binding compound is HIV.
[44] The method according to [39], wherein the sugar-binding compound is an influenza virus.
以下に、糖脂質含有化合物、バイオセンサー、糖結合性化合物検出試薬について具体的に説明する。
<糖脂質含有化合物>
本発明に係る糖脂質含有化合物は、下記一般式(1)で表される。
Hereinafter, the glycolipid-containing compound, biosensor, and sugar-binding compound detection reagent will be specifically described.
<Glycolipid-containing compound>
The glycolipid-containing compound according to the present invention is represented by the following general formula (1).
式中、GNはN個(Nは1〜10の整数)の糖が直鎖状または分岐状に共有結合した糖鎖部位を示す。
GNは糖結合性化合物との関係により決定され限定されず、任意の糖鎖であってよい。
たとえば、糖が直鎖状に共有結合した糖鎖部位は、Nは好ましくは1〜8、さらに好ましくは1〜5である糖鎖部位が挙げられる。分岐状の場合、Nは好ましくは5〜10である糖鎖部位が挙げられる。Wherein, G N is N (N is an integer of from 1 to 10) indicating the sugar chain portion sugar covalently attached to a linear or branched.
GN is determined and not limited by the relationship with the sugar-binding compound, and may be any sugar chain.
For example, as for the sugar chain part to which the sugar was covalently bonded in a straight chain, N is preferably 1 to 8, more preferably 1 to 5. In the case of a branched shape, N is preferably a sugar chain moiety of 5 to 10.
直鎖状の糖鎖部位(GN)の場合の具体的な例としては、下記(i)〜(vii)のような糖鎖部位が挙げられる。
Specific examples of the linear sugar chain moiety (G N ) include the following sugar chain moieties (i) to (vii).
このうち、たとえば、(i)で表されるガラクトース単位、および、(ii)で表されるN−アセチルガラクトサミン単位、さらには、(iii)で表される2糖のラクトース単位、(iv)で表される2糖のラクトサミン単位、(v)で表されるガラクトースとN−アセチルガラクトサミンがβ結合した2糖単位(Galβ1-3GalNAc)は、リシン毒素の検出に有効である。
また、上記(vi)で表されるガラクトース2個がα結合した2糖単位(Galα1−4Galβ1−)のものおよび上記(vii)で表されるガラクトース2個がα結合したものに、さらにグルコースが結合した3糖単位(Galα1-4Galβ1-4Glcβ1-)のものは、大腸菌O−157または大腸菌O−157が生産するベロ毒素の検出に有効である。
前記(i)で表される糖鎖部位はボツリヌス菌が生産するボツリヌス毒素Bの検出にも有効である。Of these, for example, a galactose unit represented by (i), an N-acetylgalactosamine unit represented by (ii), a disaccharide lactose unit represented by (iii), and (iv) The disaccharide lactosamine unit represented by (v) and the disaccharide unit (Galβ1-3GalNAc) in which galactose and N-acetylgalactosamine represented by (v) are β-linked are effective for detecting ricin toxin.
In addition, two galactoses represented by (vi) above are α-linked disaccharide units (Galα1-4Galβ1-) and two galactoses represented by (vii) are α-linked, and glucose is further added. A linked trisaccharide unit (Galα1-4Galβ1-4Glcβ1-) is effective for detection of verotoxin produced by E. coli O-157 or E. coli O-157.
The sugar chain site represented by (i) is also effective in detecting botulinum toxin B produced by Clostridium botulinum.
さらに、直鎖状の糖鎖部位(GN)の場合の具体的な例として、下記(xii)のような糖鎖部位も挙げられる。
式(xii)中、W1、W2は、水素原子又は−SO3M(Mは水素原子又はその生理的に許容される塩を形成する基を示す)を示し、W1、W2のうちの少なくとも一方は−SO3Mである。
具体的には、下記(xv)〜(xvii)で表される基が挙げられる。
前記(i)、(xii)で表される基は、AIDS(後天性免疫不全症候群)の原因となるHIV (human immunodeficiency virus;ヒト免疫不全ウイルス) (別冊日系サイエンス111、89〜101ページ)の検出に有効である。Furthermore, as a specific example in the case of a linear sugar chain moiety (G N ), a sugar chain moiety such as the following (xii) can also be mentioned.
In formula (xii), W 1 and W 2 represent a hydrogen atom or —SO 3 M (M represents a hydrogen atom or a group that forms a physiologically acceptable salt thereof), and W 1 and W 2 At least one of them is —SO 3 M.
Specific examples include groups represented by the following (xv) to (xvii).
The groups represented by (i) and (xii) are those of HIV (human immunodeficiency virus) that causes AIDS (acquired immune deficiency syndrome) Effective for detection.
またさらに、前記GN−は、下記式(xiii)または(xiv)
(式中、R1は−NHAcまたは−OHであり、−COOMは−COOHまたはその生理的に許容される塩を示す。)で表されるいずれかの基であってもよい。
前記(xiii)、(xiv)で表される基は、インフルエンザウイルス(別冊日系サイエンス111、89〜101ページ)の検出に有効である。Furthermore, the G N - is represented by the following formula (xiii) or (xiv)
(Wherein R 1 represents —NHAc or —OH, and —COOM represents —COOH or a physiologically acceptable salt thereof).
The groups represented by the above (xiii) and (xiv) are effective for detection of influenza virus (separate volume Nikkei Science 111, pages 89 to 101).
前記−SO3M、−CO2Mが生理的に許容される塩である場合、その塩の形態は特に限定されず、例えば、無機酸塩、有機酸塩、無機塩基塩、有機塩基塩、酸性または塩基性アミノ酸塩などがあげられる。The -SO 3 M, when -CO 2 M are physiologically acceptable salts, in the form of its salt is not particularly limited, for example, inorganic acid salts, organic acid salts, inorganic base salts, organic base salts, Examples thereof include acidic or basic amino acid salts.
無機酸塩の好ましい例としては、例えば塩酸塩、臭化水素酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩などがあげられ、有機酸塩の好ましい例としては、例えば酢酸塩、コハク酸塩、フマル酸塩、マレイン酸塩、酒石酸塩、クエン酸塩、乳酸塩、ステアリン酸塩、安息香酸塩、メタンスルホン酸塩、p−トルエンスルホン酸塩などがあげられる。 Preferable examples of inorganic acid salts include hydrochloride, hydrobromide, sulfate, nitrate, phosphate and the like, and preferable examples of organic acid salts include, for example, acetate, succinate and fumarate. Acid salts, maleates, tartrate, citrate, lactate, stearate, benzoate, methanesulfonate, p-toluenesulfonate, and the like.
無機塩基塩の好ましい例としては、例えばナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩、カルシウム塩、マグネシウム塩などのアルカリ土類金属塩、アルミニウム塩、アンモニウム塩などがあげられ、有機塩基塩の好ましい例としては、例えばジエチルアミン塩、トリエチルアミン塩、ジエタノールアミン塩、メグルミン塩、N,N’−ジベンジルエチレンジアミン塩などがあげられる。 Preferable examples of the inorganic base salt include alkali metal salts such as sodium salt and potassium salt, alkaline earth metal salts such as calcium salt and magnesium salt, aluminum salt and ammonium salt. Preferred examples of organic base salts Examples thereof include diethylamine salt, triethylamine salt, diethanolamine salt, meglumine salt, N, N′-dibenzylethylenediamine salt and the like.
酸性アミノ酸塩の好ましい例としては、例えばアスパラギン酸塩、グルタミン酸塩などが挙げられ、塩基性アミノ酸塩の好ましい例としては、例えばアルギニン塩、リジン塩、オルニチン塩などがあげられる。 Preferable examples of the acidic amino acid salt include aspartate and glutamate, and preferable examples of the basic amino acid salt include arginine salt, lysine salt and ornithine salt.
分岐状の糖鎖部位の場合のより具体的な例としては、下記(viii)〜(xi)のような糖鎖部位が挙げられる。
More specific examples in the case of a branched sugar chain moiety include sugar chain moieties such as the following (viii) to (xi).
本発明の糖脂質含有化合物は、ボツリヌス毒素の検出にも有効である。ボツリヌス毒素としては、ボツリヌス毒素A、B、C、D、E、Fが挙げられる。
前記(viii)で表される6糖の糖鎖部位はボツリヌス菌が生産するボツリヌス毒素A、Bの検出に有効である。
前記(ix)で表される7糖の糖鎖部位はボツリヌス菌が生産するボツリヌス毒素A、B、C、Fの検出に有効である。
前記(x)で表される8糖の糖鎖部位はボツリヌス菌が生産するボツリヌス毒素A、Eの検出に有効である。
前記(xi)で表される6糖の糖鎖部位はボツリヌス菌が生産するボツリヌス毒素Bの検出に有効である。The glycolipid-containing compound of the present invention is also effective for detecting botulinum toxin. Examples of botulinum toxin include botulinum toxin A, B, C, D, E, and F.
The sugar chain site of the hexasaccharide represented by (viii) is effective in detecting botulinum toxins A and B produced by Clostridium botulinum.
The sugar chain site of the heptasaccharide represented by (ix) is effective for detecting botulinum toxins A, B, C, and F produced by Clostridium botulinum.
The sugar chain site of the octasaccharide represented by (x) is effective in detecting botulinum toxins A and E produced by Clostridium botulinum.
The sugar chain site of hexasaccharide represented by (xi) is effective in detecting botulinum toxin B produced by Clostridium botulinum.
なお、たとえば、前記式(x)で表される8糖の糖鎖部位は下記式で表される場合がある。 For example, the sugar chain part of the octasaccharide represented by the formula (x) may be represented by the following formula.
NeuAc(α2-8)NeuAc(α2-3)Gal(β1-3)GalNAc(β1-4)(NeuAc(α2-8)NeuAc(α2-3))Gal(β1-4)Glc(β)- NeuAc (α2-8) NeuAc (α2-3) Gal (β1-3) GalNAc (β1-4) (NeuAc (α2-8) NeuAc (α2-3)) Gal (β1-4) Glc (β)-
なお、NeuAcはN−アセチルノイラミン酸(シアル酸)を、Galはガラクトースを、GalNAcは、N−アセチルガラクトサミンを、Glcはグルコースを表す。また、数字とギリシャ文字は、糖同士の結合様式を示す。たとえば、Gal(β1-4)Glcは、ガラクトースの1位がβ結合でグルコースの4位と結合していることを意味する。Acはアセチル基(−C(=O)CH3)を示す。NeuAc represents N-acetylneuraminic acid (sialic acid), Gal represents galactose, GalNAc represents N-acetylgalactosamine, and Glc represents glucose. Numbers and Greek letters indicate the bonding mode between sugars. For example, Gal (β1-4) Glc means that the 1-position of galactose is linked to the 4-position of glucose by a β bond. Ac represents an acetyl group (—C (═O) CH 3 ).
前記Xは、−O−または−NH−で表される2価の基である。 X is a divalent group represented by —O— or —NH—.
前記R1は、−C(=O)−CnH2n−Yまたは−CH2−CnH2n−Yで表されるリンカー部位を示す。式中、nは2〜10の整数を示し、好ましくは3〜8、さらに好ましくは3〜5である。
nが上記範囲にあると、糖脂質含有化合物を、基板表面あるいは微粒子表面に結合したときのセンサーの感度が向上するとともに、糖結合性化合物との結合に適した密度・配向性をもって基板表面または微粒子表面に効果的に結合させることができる。R 1 represents a linker moiety represented by —C (═O) —C n H 2n —Y or —CH 2 —C n H 2n —Y. In formula, n shows the integer of 2-10, Preferably it is 3-8, More preferably, it is 3-5.
When n is in the above range, the sensitivity of the sensor when the glycolipid-containing compound is bound to the substrate surface or the fine particle surface is improved, and the substrate surface or the surface has a density and orientation suitable for binding to the sugar-binding compound. It can be effectively bonded to the surface of the fine particles.
前記式(1)中、Yは1個又は2個以上のチオール基または1個又は2個以上ジスルフィド基を有する基を示す。本明細書において「チオール基」とは−SHで表される基であり、「ジスルフィド基」とは、−S−S−で表される構造を有する基である。 In said formula (1), Y shows group which has 1 or 2 or more thiol groups or 1 or 2 or more disulfide groups. In the present specification, the “thiol group” is a group represented by —SH, and the “disulfide group” is a group having a structure represented by —S—S—.
これらのうちでは、ジスルフィド基が好ましい。ジスルフィド基の場合、糖脂質含有化合物を基板表面又は微粒子表面に強固に安定に固定化することができる。特に、本発明では、糖鎖部、リンカー部位、および側鎖の立体障害が予測され、結合密度の低下、感度低下などが考えられるが、本発明のように特定のリンカーと側鎖とジスルフィド基の組み合わせにより、強固で安定な固定化が可能となり、立体障害の影響がなく高感度のセンサーとすることができる。 Of these, disulfide groups are preferred. In the case of the disulfide group, the glycolipid-containing compound can be firmly and stably immobilized on the substrate surface or fine particle surface. In particular, in the present invention, steric hindrance of the sugar chain part, the linker site, and the side chain is predicted, and a decrease in bond density, a decrease in sensitivity, etc. can be considered. However, as in the present invention, a specific linker, side chain, and disulfide group are considered. By combining these, it becomes possible to achieve a strong and stable immobilization, and it is possible to obtain a highly sensitive sensor without the influence of steric hindrance.
前記ジスルフィド基としては、好ましくは環状ジスルフィド基が挙げられ、このうち5員環のジチオラニル基、たとえば1,2−ジチオラン−3−イル基、1,2−ジチオラン−4−イル基など、6員環のジチアニル基、たとえば1,2−ジチアン−3−イル基、1,2−ジチアン−4−イル基などが挙げられる。これらのうちでは、5員環のジチオラニル基が好ましく、1,2−ジチオラン−3−イル基がより好ましい。また、チオクト酸(リポ酸)から誘導される基を用いることもできる。 The disulfide group is preferably a cyclic disulfide group, of which a 5-membered dithiolanyl group, such as a 1,2-dithiolan-3-yl group or a 1,2-dithiolan-4-yl group, is a 6-membered group. Examples of the ring dithianyl group include a 1,2-dithian-3-yl group and a 1,2-dithian-4-yl group. Of these, a 5-membered dithiolanyl group is preferable, and a 1,2-dithiolan-3-yl group is more preferable. A group derived from thioctic acid (lipoic acid) can also be used.
R2は、置換基を有していてもよいC2〜20アルキル基、置換基を有していてもよいC2〜20アルケニル基、置換基を有していてもよいC1〜21アルキルカルボニルオキシメチル基、置換基を有していてもよいC2〜22アルキルオキシメチル基、置換基を有していてもよいC2〜21アルケニルカルボニルオキシメチル基、または置換基を有していてもよいC2〜22アルケニルオキシメチル基で示される側鎖部位を示す。R 2 is a C 2-20 alkyl group which may have a substituent, a C 2-20 alkenyl group which may have a substituent, a C 1-21 alkyl which may have a substituent. carbonyl oxymethyl group, have an optionally substituted C 2 to 22 alkyloxymethyl group, which may have a substituent C 2 to 21 alkenylcarbonyloxy methyl group or a substituent, The side chain site | part shown by a C2-22 alkenyloxymethyl group which may be good is shown.
さらに、前記R2は、好ましくは、置換基を有していてもよいC10〜20アルキル基、置換基を有していてもよいC10〜20アルケニル基、置換基を有していてもよいC10〜21アルキルカルボニルオキシメチル基、置換基を有していてもよいC11〜22アルキルオキシメチル基、置換基を有していてもよいC10〜21アルケニルカルボニルオキシメチル基、または置換基を有していてもよいC11〜22アルケニルオキシメチル基である。Further, R 2 may preferably have a C 10-20 alkyl group which may have a substituent, a C 10-20 alkenyl group which may have a substituent, or a substituent. good C 10 to 21 alkylcarbonyloxymethyl group, which may have a substituent C 11 to 22 alkyl oxymethyl group which may have a substituent C 10 to 21 alkenylcarbonyloxy methyl group or substituted, C 11-22 alkenyloxymethyl group which may have a group.
さらに、前記R1の主鎖に含まれる原子の合計数(N1)と、前記R2の主鎖に含まれる原子の合計数(N2)とは、好ましくはN1:N2=1:1.5〜1:5、さらに好ましくは1:2〜1:3の範囲にある。
なお、N1においては、Y中の硫黄原子とXとを最長で結合する複数の原子を、主鎖を構成する原子とし、Yがジスルフィド基の場合はそのうちのXに近い硫黄原子側を主鎖上の原子とし、合計数N1には硫黄原子を含まない。また、N2においては、R2末端とXとを最長で結合する複数の原子を、主鎖を構成する原子とする。Further, the total number of atoms (N1) contained in the main chain of R 1 and the total number of atoms (N2) contained in the main chain of R 2 are preferably N1: N2 = 1: 1.5. ˜1: 5, more preferably in the range of 1: 2 to 1: 3.
In N1, a plurality of atoms that bond the longest sulfur atom in Y and X are the atoms constituting the main chain, and when Y is a disulfide group, the sulfur atom side close to X is the main chain. The total number N1 does not include a sulfur atom. In N2, a plurality of atoms that bond the R 2 terminal and X at the longest are atoms constituting the main chain.
このような側鎖部位が含まれていると、側鎖部位が存在しない場合と比較して、検出感度を格段に向上させることができる。これは、側鎖部位と分析するタンパク質などの糖結合性化合物との適度な疎水性相互作用に基づくのではないかと推測される。
さらに、このような炭素数あるいは原子数で側鎖部位が構成され、側鎖部位が前記リンカー部位よりも大きい長さとなる場合、糖脂質含有化合物を、糖結合性化合物との結合に適した、より高度な配向性で基板や微粒子に固定することができるとともに、該糖脂質含有化合物を含有するバイオセンサーあるいは糖脂質含有微粒子を含有する検出試薬に応用すると、極微量の糖結合性化合物でも高感度に検出・定量できる。
これは、側鎖部位がリンカー部位の長さに応じて折り畳み構造をとり、折りたたまれた側鎖部位によって、糖脂質含有化合物同士が糖結合性化合物との結合に適した高配向性をもって基板表面や微粒子表面に効果的に結合するためではないかと推測される。
先述の非特許文献7、8が細胞膜(生体膜)の模倣であるのに対し、本願の特徴は、細胞膜よりも糖脂質化合物をより適切な配向性で固定化した基板、微粒子を提供でき、検出感度が格段に向上する。When such a side chain site is included, the detection sensitivity can be significantly improved as compared with the case where no side chain site is present. It is speculated that this may be based on a moderate hydrophobic interaction between the side chain site and a sugar-binding compound such as a protein to be analyzed.
Furthermore, when the side chain site is composed of such carbon number or number of atoms, and the side chain site has a length longer than the linker site, the glycolipid-containing compound is suitable for binding to the sugar-binding compound. It can be immobilized on a substrate or fine particles with a higher degree of orientation, and when applied to a biosensor containing the glycolipid-containing compound or a detection reagent containing a glycolipid-containing fine particle, even a very small amount of a sugar-binding compound can be used. Sensitivity can be detected and quantified.
This is because the side chain site has a folded structure depending on the length of the linker site, and the folded side chain site allows the glycolipid-containing compounds to have high orientation suitable for binding to a sugar-binding compound. It is speculated that it may be effectively bonded to the surface of the fine particles.
Whereas the above-mentioned Non-Patent Documents 7 and 8 are imitations of cell membranes (biological membranes), the feature of the present application is that it is possible to provide substrates and microparticles in which glycolipid compounds are immobilized with a more appropriate orientation than cell membranes, The detection sensitivity is greatly improved.
本発明では、前記R2は、−CmH2m−CH3で表される、疎水性の基を含むことが好ましい。式中、mは1〜21の整数を示し、好ましくはmは10〜20、さらに好ましくは13〜18である。
このような疎水性の側鎖部位を有することにより、側鎖部位が存在しない場合と比較して、糖脂質含有化合物を高度な配向性で高密度に基板や微粒子に固定することができるとともに、該糖脂質含有化合物を含有するバイオセンサーあるいは糖脂質含有微粒子を含有する検出試薬を用いると、極微量の糖結合性化合物でも高感度に検出・定量できる。In the present invention, R 2 preferably contains a hydrophobic group represented by —C m H 2m —CH 3 . In formula, m shows the integer of 1-21, Preferably m is 10-20, More preferably, it is 13-18.
By having such a hydrophobic side chain site, it is possible to fix the glycolipid-containing compound to the substrate and the fine particles with high orientation and high density, compared to the case where the side chain site does not exist, By using a biosensor containing the glycolipid-containing compound or a detection reagent containing glycolipid-containing microparticles, even a very small amount of a sugar-binding compound can be detected and quantified with high sensitivity.
「C2〜20アルキル基」とは、炭素原子数2〜20のアルキル基であり、直鎖状、分岐状アルキル基のいずれよいが、好ましくは直鎖状アルキル基である。The “C 2-20 alkyl group” is an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms, which may be a linear or branched alkyl group, and is preferably a linear alkyl group.
「C2〜20アルケニル基」とは、炭素原子数2〜20のアルケニル基であり、直鎖状、分岐状のいずれでもよいが、好ましくは直鎖状アルケニル基である。不飽和結合は1つまたは2以上含んでいてもよい。複数の不飽和結合を含む場合には、−CH=CH−CH2−CH=CH−のような配置を含んでいてもよい。The “C 2-20 alkenyl group” is an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, which may be linear or branched, but is preferably a linear alkenyl group. One or more unsaturated bonds may be contained. In the case of containing a plurality of unsaturated bonds, an arrangement such as —CH═CH—CH 2 —CH═CH— may be included.
「C1〜20アルキルカルボニルオキシメチル基」とは、C1〜20アルキル基−CO−O−CH2−で表される基であり、C1〜20アルキル基は直鎖状、分岐状アルキル基のいずれよいが、好ましくは直鎖状アルキル基である。The “C 1-20 alkylcarbonyloxymethyl group” is a group represented by a C 1-20 alkyl group —CO—O—CH 2 —, wherein the C 1-20 alkyl group is a linear or branched alkyl group. Any of the groups may be used, but a linear alkyl group is preferable.
「C2〜21アルキルオキシメチル基」とは、C2〜21アルキル基−O−CH2−で表される基であり、C2〜21アルキル基は直鎖状、分岐状アルキル基のいずれよいが、好ましくは直鎖状アルキル基である。The “C 2-21 alkyloxymethyl group” is a group represented by a C 2-21 alkyl group —O—CH 2 —, and the C 2-21 alkyl group is either a linear or branched alkyl group. Preferably, it is a linear alkyl group.
「C2〜20アルケニルカルボニルオキシメチル基」とは、C2〜20アルケニル基−CO−O−CH2−で表される基であり、C2〜20アルケニル基は直鎖状、分岐状のいずれでもよい。不飽和結合は1つまたは2以上含んでいてもよい。複数の不飽和結合を含む場合には、−CH=CH−CH2−CH=CH−のような配置を含んでいてもよい。The “C 2-20 alkenylcarbonyloxymethyl group” is a group represented by a C 2-20 alkenyl group —CO—O—CH 2 —, wherein the C 2-20 alkenyl group is linear or branched. Either is acceptable. One or more unsaturated bonds may be contained. In the case of containing a plurality of unsaturated bonds, an arrangement such as —CH═CH—CH 2 —CH═CH— may be included.
「C2〜21アルケニルオキシメチル基」とは、C2〜21アルケニル基−O−CH2−で表される基であり、C2〜21アルケニル基は直鎖状、分岐状のいずれでもよい。不飽和結合は1つまたは2以上含んでいてもよい。複数の不飽和結合を含む場合には、−CH=CH−CH2−CH=CH−のような配置を含んでいてもよい。The “C 2-21 alkenyloxymethyl group” is a group represented by a C 2-21 alkenyl group —O—CH 2 —, and the C 2-21 alkenyl group may be linear or branched. . One or more unsaturated bonds may be contained. In the case of containing a plurality of unsaturated bonds, an arrangement such as —CH═CH—CH 2 —CH═CH— may be included.
「置換基を有していてもよい」とは、置換可能な部位に、任意に組み合わせて1または複数個の置換基を有してもよいことを意味する。当該置換基とは具体的には例えば、以下の置換基A群から選ばれる基をあげることができる。 The phrase “which may have a substituent” means that one or more substituents may be arbitrarily combined at substitutable sites. Specific examples of the substituent include groups selected from the following substituent group A.
<置換基A群>
ハロゲン原子、水酸基、C1〜6アルコキシ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、アミノ基、C1〜6アルキルアミノ基。<Substituent group A>
A halogen atom, a hydroxyl group, a C 1-6 alkoxy group, a trifluoromethyl group, a trifluoromethoxy group, an amino group, a C 1-6 alkylamino group;
これらの置換基のうちでは、水酸基、またはC1〜6アルコキシ基が好ましい。Of these substituents, a hydroxyl group or a C 1-6 alkoxy group is preferred.
「置換基を有していてもよい炭素原子数2〜20のアルキル基」とは、炭素原子数2〜20のアルキル基(−CtH2t+2(tは2〜20))を意味する。The “optionally substituted alkyl group having 2 to 20 carbon atoms” means an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms (—C t H 2t + 2 (t is 2 to 20)). To do.
「置換基を有していてもよい炭素原子数2〜20のアルキレン基」のうちでは、下記式(2)で表される基が好ましい。
式中、pは1〜17の整数を示す。前記pは好ましくは7〜17、さらに好ましくは10〜15である。Of the “alkylene group having 2 to 20 carbon atoms which may have a substituent”, a group represented by the following formula (2) is preferable.
In formula, p shows the integer of 1-17. The p is preferably 7 to 17, more preferably 10 to 15.
前記(2)で表される基を有する化合物(1)のうち、下記式(5)で表される化合物が好ましい。
式中、GNは式(1)中のそれと同意義である。リンカー部位中のnは2〜10の整数を示し、好ましくは3〜8、さらに好ましくは3〜5である。Yは1個又は2個以上のチオール基または1個又は2個以上ジスルフィド基を有する基を示し、好ましくは1個のジスルフィド基である。側鎖部位中のpは好ましくは1〜17の整数を示し、さらに好ましくは7〜17、特に好ましくは10〜15である。Of the compounds (1) having a group represented by the above (2), a compound represented by the following formula (5) is preferable.
In the formula, GN is the same as that in formula (1). N in a linker part shows the integer of 2-10, Preferably it is 3-8, More preferably, it is 3-5. Y represents a group having one or more thiol groups or one or more disulfide groups, preferably one disulfide group. P in the side chain site preferably represents an integer of 1 to 17, more preferably 7 to 17, and particularly preferably 10 to 15.
さらに、前記−COCnH2nYの主鎖に含まれる原子の合計数(N1)と、前記−C(OH)C=CCpH2pCH3の主鎖に含まれる原子の合計数(N2)とは、好ましくはN1:N2=1:1.5〜1:5、さらに好ましくは1:2〜1:3の範囲にある。
なお、N1においては、Y中の硫黄原子とXとを最長で結合する複数の原子を、主鎖を構成する原子とし、Yがジスルフィド基の場合はそのうちのXに近い硫黄原子側を主鎖上の原子とし、合計数N1には硫黄原子を含まない。また、N2においては、R2末端とXとを最長で結合する複数の原子を、主鎖を構成する原子とする。Furthermore, the total number of atoms (N1) contained in the main chain of the —COC n H 2n Y and the total number of atoms contained in the main chain of the —C (OH) C═CC p H 2p CH 3 (N2 ) Is preferably in the range of N1: N2 = 1: 1.5 to 1: 5, more preferably 1: 2 to 1: 3.
In N1, a plurality of atoms that bond the longest sulfur atom in Y and X are the atoms constituting the main chain, and when Y is a disulfide group, the sulfur atom side close to X is the main chain. The total number N1 does not include a sulfur atom. In N2, a plurality of atoms that bond the R 2 terminal and X at the longest are atoms constituting the main chain.
上述のとおり、このような側鎖部位が含まれていると、側鎖部位が存在しない場合と比較して、検出感度を格段に向上させることができる。
さらに、このような炭素数あるいは原子数で側鎖部位が構成されて、側鎖部位が前記リンカー部位よりも大きい長さとなる場合、糖脂質含有化合物を、より高度な配向性で高密度に基板や微粒子に固定することができるとともに、該糖脂質含有化合物を含有するバイオセンサーあるいは糖脂質含有微粒子を含有する検出試薬を用いると、極微量の糖結合性化合物でも高感度に検出・定量できる。
式(5)中、−NHとこれに隣接する−OHは、D−エリスロ体であることが好ましい。As described above, when such a side chain moiety is included, the detection sensitivity can be significantly improved as compared to the case where no side chain moiety is present.
Further, when the side chain site is composed of such carbon number or number of atoms and the side chain site has a length longer than the linker site, the glycolipid-containing compound is densely substrated with a higher degree of orientation. When a biosensor containing the glycolipid-containing compound or a detection reagent containing the glycolipid-containing microparticle is used, even a very small amount of a sugar-binding compound can be detected and quantified with high sensitivity.
In Formula (5), —NH and —OH adjacent thereto are preferably D-erythro.
このような(5)で表される化合物は、細胞二重層膜の表側に多く存在するスフィンゴ糖脂質(スフィンゴイドと脂肪酸が結合したセラミドに糖が結合した化合物)などから誘導することができ、原料入手の容易性からも好適である。 Such a compound represented by (5) can be derived from a glycosphingolipid (a compound in which a sugar is bound to a ceramide in which a sphingoid and a fatty acid are bound), which is present on the front side of the cell bilayer membrane, It is also preferable from the viewpoint of easy availability of raw materials.
「C1〜20アルキルカルボニルオキシメチル基」のうちでは、下記式(3)で表される基が好ましい。
式中、qは1〜20の整数を示し、好ましくは10〜20、さらに好ましくは13〜18である。Of the “C 1-20 alkylcarbonyloxymethyl group”, a group represented by the following formula (3) is preferable.
In formula, q shows the integer of 1-20, Preferably it is 10-20, More preferably, it is 13-18.
「C2〜21アルキルオキシメチル基」のうちでは、下記式(4)で表される基が好ましい。
式中、qは1〜20の整数を示し、好ましくは10〜20、さらに好ましくは13〜18である。Of the “C 2-21 alkyloxymethyl group”, a group represented by the following formula (4) is preferable.
In formula, q shows the integer of 1-20, Preferably it is 10-20, More preferably, it is 13-18.
前記(3)または(4)で表される基を有する化合物(1)のうち、下記式(6)で表される化合物が好ましい。
式中、GNはN個(Nは1〜10の整数)の糖が直鎖状または分岐状に共有結合した糖鎖部位を示し;
R1は、−C(=O)−CnH2n−Yまたは−CH2−CnH2n−Yで表されるリンカー部位を示す。式中、nは2〜10の整数を示し、好ましくは3〜8、さらに好ましくは3〜5である。Yは1個又は2個以上のチオール基または1個又は2個以上ジスルフィド基を有する基を示し、好ましくは1個のジスルフィド基である。
R3は、−C(=O)−CqH2q−CH3または−CH2−CqH2q−CH3で表される基を示す。式中、qは1〜20の整数を示し、好ましくは10〜20、さらに好ましくは13〜18である。Of the compounds (1) having a group represented by the above (3) or (4), a compound represented by the following formula (6) is preferable.
Wherein, G N is N (N is an integer of from 1 to 10) shows the sugar chain site of sugar is covalently bonded to a linear or branched;
R 1 represents a linker moiety represented by —C (═O) —C n H 2n —Y or —CH 2 —C n H 2n —Y. In formula, n shows the integer of 2-10, Preferably it is 3-8, More preferably, it is 3-5. Y represents a group having one or more thiol groups or one or more disulfide groups, preferably one disulfide group.
R 3 represents a group represented by —C (═O) —C q H 2q —CH 3 or —CH 2 —C q H 2q —CH 3 . In formula, q shows the integer of 1-20, Preferably it is 10-20, More preferably, it is 13-18.
前記式(6)で表される化合物としては、具体的には、たとえば、下記式(7)〜(10)で表される化合物が挙げられる。
Specific examples of the compound represented by the formula (6) include compounds represented by the following formulas (7) to (10).
式中、GNは、前記と同義である。Yは前記のとおり、1個又は2個以上のチオール基または1個又は2個以上ジスルフィド基を有する基を示し、好ましくは1個のジスルフィド基である。nは前記のとおり、2〜10の整数を示し、好ましくは3〜8、さらに好ましくは3〜5である。qは1〜20の整数を示し、好ましくは10〜20、さらに好ましくは13〜18である。In the formula, GN is as defined above. Y represents a group having one or two or more thiol groups or one or two or more disulfide groups as described above, and preferably one disulfide group. n shows the integer of 2-10 as above-mentioned, Preferably it is 3-8, More preferably, it is 3-5. q shows the integer of 1-20, Preferably it is 10-20, More preferably, it is 13-18.
さらに、前記−COCnH2nYおよび−CH2CnH2nYの主鎖に含まれる原子の合計数(N1)と、前記−CH2O(CO)CqH2qCH3および−CH2OCH2CqH2qCH3の主鎖に含まれる原子の合計数(N2)とは、好ましくはN1:N2=1:1.5〜1:5、さらに好ましくは1:2〜1:3の範囲にある。
なお、N1においては、Y中の硫黄原子とXとを最長で結合する複数の原子を、主鎖を構成する原子とし、Yがジスルフィド基の場合はそのうちのXに近い硫黄原子側を主鎖上の原子とし、合計数N1には硫黄原子を含まない。また、N2においては、R2末端とXとを最長で結合する複数の原子を、主鎖を構成する原子とする。Furthermore, the total number (N1) of atoms contained in the main chain of the —COC n H 2n Y and —CH 2 C n H 2n Y, the —CH 2 O (CO) C q H 2q CH 3 and —CH The total number of atoms (N2) contained in the main chain of 2 OCH 2 C q H 2q CH 3 is preferably N1: N2 = 1: 1.5 to 1: 5, more preferably 1: 2 to 1: It is in the range of 3.
In N1, a plurality of atoms that bond the longest sulfur atom in Y and X are the atoms constituting the main chain, and when Y is a disulfide group, the sulfur atom side close to X is the main chain. The total number N1 does not include a sulfur atom. In N2, a plurality of atoms that bond the R 2 terminal and X at the longest are atoms constituting the main chain.
上述のとおり、このような側鎖部位が含まれていると、側鎖部位が存在しない場合と比較して、検出感度を格段に向上させることができる。
さらに、このような炭素数あるいは原子数で側鎖部位が構成され、側鎖部位が前記リンカー部位の長さよりも大きい長さとなる場合、糖脂質含有化合物を、より高度な配向性で基板や微粒子に固定することができるとともに、該糖脂質含有化合物を含有するバイオセンサーあるいは糖脂質含有微粒子を含有する検出試薬を用いると、極微量の糖結合性化合物でも高感度に検出・定量できる。As described above, when such a side chain moiety is included, the detection sensitivity can be significantly improved as compared to the case where no side chain moiety is present.
Further, when the side chain moiety is composed of such carbon number or number of atoms, and the side chain moiety has a length larger than the length of the linker moiety, the glycolipid-containing compound can be added to the substrate or fine particles with a higher degree of orientation. When a biosensor containing the glycolipid-containing compound or a detection reagent containing a glycolipid-containing microparticle is used, even a very small amount of a sugar-binding compound can be detected and quantified with high sensitivity.
このような式(6)あるいは式(7)〜(10)で表される化合物は、細胞二重層膜の表側に多く存在するグリセロ糖脂質(親水性基として糖、脂溶性基としてグリセリド部位又はジアシルグリセロール部位を有する糖脂質)などから誘導することができ、原料入手の容易性からも好適である。 Such a compound represented by the formula (6) or the formulas (7) to (10) is a glyceroglycolipid (sugar as a hydrophilic group, a glyceride moiety as a fat-soluble group, or a glyceroglycolipid present in a large amount on the front side of a cell bilayer membrane. It can be derived from a glycolipid having a diacylglycerol moiety, etc., and is also preferred from the viewpoint of easy availability of raw materials.
このようなリンカー部位と側鎖部位とを有すると、糖脂質含有化合物を高度な配向性で高密度に基板や微粒子に固定することができるとともに、該糖脂質含有化合物を含有するバイオセンサーあるいは糖脂質含有微粒子を含有する検出試薬を用いると、極微量の糖結合性化合物でも高感度に検出・定量できる。 Having such a linker site and side chain site, the glycolipid-containing compound can be immobilized on a substrate or fine particles with high orientation and high density, and a biosensor or sugar containing the glycolipid-containing compound can be used. When a detection reagent containing lipid-containing fine particles is used, even a very small amount of a sugar-binding compound can be detected and quantified with high sensitivity.
糖脂質含有化合物の製造方法
本発明に係る糖脂質含有化合物(1)の製造方法に限定はないが、たとえば、下記工程1に示すような、出発原料として天然に由来するスフィンゴ糖脂質を用いる方法が挙げられる。 Method for producing glycolipid-containing compound
Although there is no limitation in the manufacturing method of the glycolipid containing compound (1) based on this invention, For example, the method of using naturally derived sphingoglycolipid as a starting material as shown in the following
工程1
スフィンゴ糖脂質(1a)(式中、GNは式(1)中のGNと同様であり、R4は−C10〜18H20〜30−CH3であり、R'は−C10〜20H20〜40−CH3である。)は、1個以上の糖が直鎖あるいは分岐鎖で共有結合している糖鎖部位と、スフィンゴシン構造またはスフィンゴシン部位に脂肪酸がN-アシル結合したセラミドと呼ばれる脂質を骨格としている。該スフィンゴ糖脂質は、脊椎動物、無脊椎動物、植物などに広く存在する化合物である。
During glycosphingolipids (1a) (wherein, G N is the same as G N in the formula (1), R 4 is -C 10~18 H 20~30 -CH 3, R ' is -C 10 ˜20 H 20-40 —CH 3 ) is a fatty acid N-acyl-bonded to a sugar chain site where one or more sugars are covalently bonded in a straight chain or branched chain, and a sphingosine structure or sphingosine site. The skeleton is a lipid called ceramide. The glycosphingolipid is a compound widely present in vertebrates, invertebrates, plants and the like.
たとえば、該スフィンゴ糖脂質(1a)を公知の方法を用いて酵素処理することにより(J. Biol. Chem.、Vol.250、P.24370、1995年)、セラミド部位にあるアミド結合を選択的に加水分解し、アミノ基をもつスフィンゴシン構造またはスフィンゴシン部位が疎水性部となる一本鎖糖脂質である化合物(2a)(リゾ体)を得ることができる。該酵素反応は、スフィンゴ糖脂質やスフィンゴミエリンに特異的作用することのできる酵素、スフィンゴ脂質セラミドN-デアシラーゼ(Sphingolipid ceramide N-deacylase: SCDase, E.C. 3.5.1.69)を用いる。当該酵素はすべてのスフィンゴ糖脂質とスフィンゴミエリンに作用する。 For example, by subjecting the glycosphingolipid (1a) to an enzyme treatment using a known method (J. Biol. Chem., Vol. 250, P. 24370, 1995), the amide bond at the ceramide site is selectively selected. To obtain a compound (2a) (lyso form) which is a single-chain glycolipid in which a sphingosine structure having an amino group or a sphingosine site is a hydrophobic part. The enzyme reaction uses an enzyme capable of specifically acting on glycosphingolipids and sphingomyelin, Sphingolipid ceramide N-deacylase (SCDase, E.C. 3.5.1.69). The enzyme acts on all glycosphingolipids and sphingomyelin.
前記SCDaseは、反応液のpHや界面活性剤濃度により、加水分解以外に、縮合反応と脂肪酸交換反応も効率よく触媒することができる(J. Lipid Res.、Vol.38、P.1923、1997年)。 The SCDase can efficiently catalyze a condensation reaction and a fatty acid exchange reaction in addition to hydrolysis depending on the pH of the reaction solution and the surfactant concentration (J. Lipid Res., Vol. 38, P. 1923, 1997). Year).
前記酵素による加水分解反応は、スフィンゴ糖脂質10μmolに対してSCDaseを好ましくは1〜5U添加し、好ましくはpH5.5〜6.5の酢酸緩衝液中で、界面活性剤としてたとえばタウロデオキシコール酸ナトリウム0.5%〜2.0%の存在下に、30〜40℃で実施することが好ましい。さらに反応液の上層部に、好ましくは反応液の10倍量に相当する炭素数10〜18の炭化水素溶媒を加えることにより高い収率で化合物(2a)を得ることができる。 In the hydrolysis reaction by the enzyme, SCDase is preferably added in an amount of 1 to 5 U with respect to 10 μmol of glycosphingolipid, and preferably in a buffer solution of pH 5.5 to 6.5, for example, sodium taurodeoxycholate 0.5% as a surfactant. It is preferable to carry out at 30 to 40 ° C. in the presence of% to 2.0%. Furthermore, the compound (2a) can be obtained in a high yield by adding a hydrocarbon solvent having 10 to 18 carbon atoms corresponding to 10 times the amount of the reaction solution to the upper layer of the reaction solution.
次に、得られた化合物(2a)のアミノ基に、金属基板または金属微粒子表面と化学的及び/又は物理化学的な固定が可能なリンカー部位となる化合物(3a)を化学結合により結合させて化合物(4a)を得ることができる。このような化合物としてはたとえば、HOOC−CnH2nY(3a)(式中、n、Yは前記式(1)中のn、Yと同意義である。)で表される、チオクト酸、チオール基を末端に有する脂肪酸、ジスルフィド基を有する脂肪酸が挙げられる。Next, the compound (3a), which is a linker site capable of being chemically and / or physicochemically fixed to the surface of the metal substrate or metal fine particle, is bonded to the amino group of the obtained compound (2a) by chemical bonding. Compound (4a) can be obtained. Examples of such a compound include thioctic acid represented by HOOC-C n H 2n Y (3a) (wherein n and Y are the same as n and Y in the formula (1)). , Fatty acids having a thiol group at the end, and fatty acids having a disulfide group.
また、リンカー部位を誘導する化合物(3a)は、あらかじめカルボキシル基をN-ヒドロキシコハク酸イミド(NHS)などで活性化したものを用いてもよい。
リゾ体(2a)のアミノ基と化合物(3a)のカルボキシル基との反応は、溶媒中、必要に応じ脱水縮合剤の存在下に実施する。化合物(3a)の使用量は、リゾ体(2a)に対して、1〜3当量の範囲にあることが好ましい。
前記溶媒としては、たとえば、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、アセトニトリル、エタノールなどの有機溶媒、水などが挙げられる。溶媒は、1種単独であるいは2種以上を混合して用いることができる。Further, as the compound (3a) for inducing a linker site, a compound in which a carboxyl group is previously activated with N-hydroxysuccinimide (NHS) or the like may be used.
The reaction of the amino group of the lyso form (2a) and the carboxyl group of the compound (3a) is carried out in a solvent, if necessary, in the presence of a dehydration condensing agent. It is preferable that the usage-amount of a compound (3a) exists in the range of 1-3 equivalent with respect to a lyso body (2a).
Examples of the solvent include N, N-dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), organic solvents such as acetonitrile and ethanol, water, and the like. A solvent can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.
脱水縮合剤を用いる場合、たとえば、4-(4,6-ジメトキシ-1,3,5-トリアジン-2-イル)-4-メチルモルホリン塩(DMT-MM)、ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDCまたはWSC)などが挙げられる。また、N-メチルモルホリン(NMP)、NHS等の活性化剤を上記脱水縮合剤を併用して用いることもできる。
反応は、好ましくは0℃から40℃の範囲の温度で、好ましくは1〜48時間程度行う。When a dehydrating condensing agent is used, for example, 4- (4,6-dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl) -4-methylmorpholine salt (DMT-MM), dicyclohexylcarbodiimide (DCC), 1- Examples include ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC or WSC). In addition, an activator such as N-methylmorpholine (NMP) or NHS can be used in combination with the dehydrating condensing agent.
The reaction is preferably carried out at a temperature in the range of 0 ° C. to 40 ° C., preferably for about 1 to 48 hours.
工程2
糖脂質含有化合物は、工程2に示すように、さらに側鎖部分の2重結合に、エポキシ基、水酸基を導入したり、アルデヒドに変換することにより、側鎖部分の炭素数を変換することができる。
As shown in
上記工程2において、R5は−CnH2n−Yである。R4は、−CpH2p−CH3で表される基である。R4'は、R4と異なる−CpH2p−CH3で表される基である。
GN、n、pは、前記と同義である。In
G N , n, and p are as defined above.
オレフィン部分にエポキシ基を導入するには、アルカリ性過酸化水素(Prilezhaevエポキシ化反応)、m-クロロ過安息香酸(m-chloro perbenzoic acid;MCPBA酸化)、Ti(O-i-Pr)4と酒石酸ジエチルメタノールの存在下tert-ブチルヒドロペルオキシド(香月−Sharpless不斉酸化)などを用いて行うことができる。In order to introduce an epoxy group into the olefin part, alkaline hydrogen peroxide (Prilezhaev epoxidation reaction), m-chloroperbenzoic acid (MCPBA oxidation), Ti (Oi-Pr) 4 and diethyl methanol tartrate In the presence of tert-butyl hydroperoxide (Kazuki-Sharpless asymmetric oxidation) and the like.
オレフィンに水酸基を導入するには、カンファースルホン酸(CSA)やp−トルエンスルホン酸(pTsOH)のような酸、もしくは、水酸化ナトリウム(NaOH)や水酸化カリウム(KOH)のような塩基の存在下、先のエポキシ基を開裂させ水酸基(ジオール)を導入できる。 To introduce a hydroxyl group into an olefin, an acid such as camphorsulfonic acid (CSA) or p-toluenesulfonic acid (pTsOH), or a base such as sodium hydroxide (NaOH) or potassium hydroxide (KOH) Below, the epoxy group can be cleaved to introduce a hydroxyl group (diol).
また、シアノ水素化ホウ素ナトリウム(NaBH3CN)により、還元的に開裂させてもよい。あるいは、オレフィンにBH3を作用させ、その後、過酸化水素水で処理して、モノオール(モノアルコール)に変換できる(ヒドロボレーション)。Alternatively, it may be reductively cleaved with sodium cyanoborohydride (NaBH 3 CN). Alternatively, BH 3 can be allowed to act on the olefin and then treated with hydrogen peroxide to convert it to monool (monoalcohol) (hydroboration).
さらに、オレフィンをオゾン気流下でオゾン酸化すると、アルデヒドが得られる。エポキシ基を開裂させて得られる水酸基(ジオール)を、過ヨウ素酸酸化して同様の誘導体を得ることもできる(但し、糖水酸基は、例えば、アセチル基などのアシル系保護基で保護しておく必要がある)。 Furthermore, when an olefin is ozone-oxidized under an ozone stream, an aldehyde is obtained. A hydroxyl group (diol) obtained by cleaving an epoxy group can be oxidized with periodate to obtain a similar derivative (however, the sugar hydroxyl group is protected with an acyl protecting group such as an acetyl group, for example). There is a need).
得られるアルデヒドは、その後、Wittig反応により、任意の長さの炭化水素を有するリンイリドと反応させて、式(5)中の側鎖の長さを任意に変換することができる。 The resulting aldehyde can then be reacted with phosphorus ylide having an arbitrary length of hydrocarbon by Wittig reaction to arbitrarily convert the length of the side chain in formula (5).
工程3
さらに工程3に示すような、出発原料として天然に由来するグリセロ糖脂質を用いる方法が挙げられる。
Furthermore, as shown in
式中、GNは式(1)中のGNと同義であり、R6、R7は、互いに独立に−CrH2r−CH3(式中、rは、1〜20の整数を示す。)である。Wherein, G N has the same meaning as G N in the formula (1), R 6, R 7 are, -C r H 2r -CH 3 (wherein independently of one another, r is 1 to 20 of an integer It is shown.)
化合物6aは、化合物5aのアシル基部分を通常の水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメチラート、水酸化リチウムなどで処理して、脱アシル化を行うことにより得ることができる。
また、アシル部分の2位に選択的に作用するリパーゼを使用すると、化合物6bへと変換できる。同様に、1,3−特異的リパーゼを作用させると、化合物6cに変換できる。これらの反応は、緩衝液中で行うことが好ましい。The compound 6a can be obtained by treating the acyl group part of the compound 5a with ordinary sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium methylate, lithium hydroxide or the like and performing deacylation.
In addition, when a lipase that selectively acts at the 2-position of the acyl moiety is used, it can be converted to compound 6b. Similarly, when a 1,3-specific lipase is allowed to act, it can be converted to compound 6c. These reactions are preferably performed in a buffer solution.
次に、HOOC−CnH2nY(7a)、またはこのビニールエステル、トリクロロアセチルのエステル(活性エステル)体を用い、有機溶媒(エーテル、クロロホルム、トルエン、塩化メチレン、アセトニトリル、THF、DMFなど)中で、リパーゼを作用させると、エステル交換反応が生じ、対応する化合物8a〜8cを得ることができる。Next, using HOOC-C n H 2n Y (7a), or this vinyl ester, trichloroacetyl ester (active ester) form, organic solvent (ether, chloroform, toluene, methylene chloride, acetonitrile, THF, DMF, etc.) In particular, when lipase is allowed to act, a transesterification reaction occurs, and the corresponding compounds 8a to 8c can be obtained.
なお、以上の反応は、特に糖中の水酸基を保護しなくてもよい。また、必要に応じ、糖の6位を、シリル系保護基(t−ブチルジメチルシリル基、t−ブチルジフェニルシリル基)、トリチル基のようなエーテル系保護基、4位と6位をイソプロピリデン基やベンジリデン基のようなアセタール系保護基、あるいは、レブリロイル基などで選択的に保護してもよい。 In addition, the above reaction does not need to protect especially the hydroxyl group in sugar. If necessary, the 6-position of the sugar can be replaced with a silyl-protecting group (t-butyldimethylsilyl group, t-butyldiphenylsilyl group), an ether-based protecting group such as a trityl group, and 4- and 6-positions with isopropylidene. It may be selectively protected with an acetal type protective group such as a group or a benzylidene group, or a levuloyl group.
シリル系保護基は、酢酸の共存下、テトラブチルアンモニウムフルオリドで、トリチル基は、CSAやp-TsOHあるいは、接触水添により除去できる。アセタール系保護基も、酸処理で除去できる。側鎖に飽和炭化水素基を含む場合には、ベンジリデン基は、接触水添によっても脱保護が可能である。レブリロイル基は、ヒドラジン−酢酸で選択的に除去できる。これらの脱保護の条件はいずれも、グリセロール部位のアシル基に何ら影響を及ぼすことなく、除去できる。 The silyl protecting group is tetrabutylammonium fluoride in the presence of acetic acid, and the trityl group can be removed by CSA, p-TsOH, or catalytic hydrogenation. Acetal-based protecting groups can also be removed by acid treatment. When the side chain contains a saturated hydrocarbon group, the benzylidene group can also be deprotected by catalytic hydrogenation. The levuloyl group can be selectively removed with hydrazine-acetic acid. Any of these deprotection conditions can be removed without affecting the acyl group of the glycerol moiety.
さらに側鎖部分のR6が、二重結合などを有するときには、前記と同様にして別の置換基を導入できる。Further, when R 6 in the side chain portion has a double bond or the like, another substituent can be introduced in the same manner as described above.
なお、上記のようにして得られる糖脂質含有化合物において、さらに、下記工程4に示すように、糖鎖部位を酵素反応により変換することができる。
工程4
In the glycolipid-containing compound obtained as described above, the sugar chain site can be further converted by an enzymatic reaction as shown in
酵素としては、糖転移酵素や糖加水分解酵素を用いることができる。
糖転移酵素としては、たとえば、シアリールトランスフェラーゼ、ガラクトシルトランスフェラーゼなどが挙げられ、それぞれ、ガラクトースあるいはラクトースあるいはラクトサミンの非還元末端側の3位もしくは6位にシアル酸を、グルコースの4位にガラクトースを、転移させることができる。As the enzyme, glycosyltransferase and sugar hydrolase can be used.
Examples of the glycosyltransferase include sialyltransferase, galactosyltransferase, and the like, respectively, sialic acid at the 3rd or 6th position on the non-reducing end side of galactose or lactose or lactosamine, and galactose at the 4th position of glucose. Can be transferred.
糖加水分解酵素としては、ガラクトシダーゼ、N−アセチルヘキソサミニダーゼ、シアリダーゼなどが挙げられ、それぞれ、ガラクトースをグルコースの4位に、N−アセチルグルコサミンをグルコースやガラクトースに、そして、シアル酸をガラクトースなどに転移させることができる。 Examples of the sugar hydrolase include galactosidase, N-acetylhexosaminidase, sialidase, etc., respectively, galactose at the 4-position of glucose, N-acetylglucosamine at glucose and galactose, and sialic acid at galactose, etc. Can be transferred to.
なお、転移酵素による反応は、緩衝液を、また、加水分解酵素による反応では、過飽和に近い基質濃度のほか、必要に応じ、アセトニトリル、メタノール、THF、DMFを共溶媒として用いることがある。
これらの酵素反応条件下では、元の糖鎖構造や酵素の基質特異性にも依存するが、元の糖鎖に影響を及ぼすことなく、別の種類の糖を導入できる。In addition, in the reaction with a transferase, a buffer solution is used, and in the reaction with a hydrolase, in addition to a substrate concentration close to supersaturation, acetonitrile, methanol, THF, and DMF may be used as a co-solvent as necessary.
Under these enzyme reaction conditions, another type of sugar can be introduced without affecting the original sugar chain, depending on the original sugar chain structure and the substrate specificity of the enzyme.
前記に例示した糖鎖部位(i)〜(xvii)は、より具体的には、たとえば、下記の方法で入手することができる。 More specifically, the sugar chain sites (i) to (xvii) exemplified above can be obtained by the following method, for example.
糖鎖部位が、式(i)、(iii)、(vii)〜(xi)で記載されるセラミド型の糖脂質は、いずれも市販品(コスモバイオ、Sigma、生化学工業、タカラバイオなど)から誘導できる。これらのセラミド誘導体は、sphingolipid ceramide N-deacylase (E.C. 3.5.1.69)による選択的な加水分解により、リゾ体へと変換でき、遊離したアミノ基にリポ酸のようなチオカルボン酸を反応させた後、センサーチップに固定化できる。 The ceramide type glycolipids whose sugar chain sites are represented by the formulas (i), (iii), (vii) to (xi) are all commercially available products (Cosmo Bio, Sigma, Seikagaku, Takara Bio, etc.) Can be derived from. These ceramide derivatives can be converted to lyso form by selective hydrolysis with sphingolipid ceramide N-deacylase (EC 3.5.1.69), and after reacting a free amino group with a thiocarboxylic acid such as lipoic acid, Can be fixed to the sensor chip.
糖鎖部位に、式(ii)を有する誘導体は、N-アセチルガラクトサミンを出発原料に用い、これの完全アセチル体、1−ブロモ体、1−トリクロロアセトイミデート体、1−フルオロ体などのいずれかに誘導後、トリメチルシリルトリフルオロメタンスルフォネートや三フッ化ホウ素エーテレート、過塩素酸銀、トリメチルシリル銀塩などの触媒を用いて、天然のセラミドを糖のアグリコン部位に導入して、合成することができる。
ついで、保護基を脱保護(除去)し、sphingolipid ceramide N-deacylase (E.C. 3.5.1.69)により、側鎖のアミド結合を選択的に加水分解し、アミノ基の遊離したリゾ体へと変換する。あるいは、1本鎖のスフィンゴシンを上記と類似の方法により、完全アセチル体、1−ブロモ体、1−トリクロロアセトイミデート体、1−フルオロ体などのいずれかに導入してもよい。この場合には、出発物質にスフィンゴシンを用いているため遊離したアミノ基が存在しており、sphingolipid ceramide N-deacylaseによる加水分解は不要である。いずれの場合も、遊離したアミノ基にリポ酸のようなチオカルボン酸を反応させ、センサーチップ上に固定化することができる。The derivative having the formula (ii) at the sugar chain site uses N-acetylgalactosamine as a starting material, and any of its complete acetyl, 1-bromo, 1-trichloroacetimidate, 1-fluoro, etc. After derivatization, natural ceramide can be synthesized into the aglycone part of the sugar using a catalyst such as trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate, boron trifluoride etherate, silver perchlorate, or trimethylsilyl silver salt. it can.
Next, the protecting group is deprotected (removed), and the amide bond in the side chain is selectively hydrolyzed by sphingolipid ceramide N-deacylase (EC 3.5.1.69) to convert it into a lyso form in which the amino group is liberated. Alternatively, single-stranded sphingosine may be introduced into any of complete acetyl, 1-bromo, 1-trichloroacetimidate, 1-fluoro and the like by a method similar to the above. In this case, since sphingosine is used as a starting material, a free amino group is present, and hydrolysis with sphingolipid ceramide N-deacylase is unnecessary. In either case, the liberated amino group can be reacted with a thiocarboxylic acid such as lipoic acid and immobilized on the sensor chip.
式(ii)を有する誘導体と類似の方法により、N−アセチルガラクトサミンのかわりに出発原料にN−アセチルグルコサミンを用い、これとセラミドとをカップリングさせれば、N−アセチルグルコサミニル セラミドを合成できる。あるいは、N−アセチルグルコサミンとスフィンゴシンをカップリングさせれば、N−アセチルグルコサミニル スフィンゴシンを合成できる。 N-acetylglucosaminyl ceramide is synthesized by using N-acetylglucosamine as a starting material instead of N-acetylgalactosamine and coupling it with ceramide by a method similar to the derivative having formula (ii). it can. Alternatively, N-acetylglucosaminyl sphingosine can be synthesized by coupling N-acetylglucosamine and sphingosine.
次に、ガラクトース転移酵素を用いて、これらの4位にガラクトースを選択的に転移させれば、糖鎖部位(iv)を有する2糖誘導体へと変換できる。その後の変換は、上記と同様である。このほか、最初から市販のN−アセチルラクトサミンである2糖に、セラミド、スフィンゴシンをそれぞれ、導入しても良い。この方法は、上記の化学的変換法に準ずる。なお、N−アセチルラクトサミンである2糖とセラミドとをカップリングさせた後には、セラミドのアミド結合を先のsphingolipid ceramide N-deacylaseにより加水分解して、アミノ基を遊離させ、リポ酸と結合して、センサーチップを作ることができる。スフィンゴシンを使用したときには、この酵素による加水分解は不要で、直接スフィンゴシンにリポ酸を導入後、センサーチップに用いることができる。 Next, if galactose is selectively transferred to these 4-positions using galactose transferase, it can be converted into a disaccharide derivative having a sugar chain site (iv). Subsequent conversion is the same as described above. In addition, ceramide and sphingosine may be introduced into disaccharides, which are commercially available N-acetyllactosamine, from the beginning. This method is in accordance with the chemical conversion method described above. In addition, after coupling N-acetyllactosamine disaccharide and ceramide, the amide bond of ceramide is hydrolyzed with the previous sphingolipid ceramide N-deacylase to release the amino group and bind to lipoic acid. And you can make a sensor chip. When sphingosine is used, hydrolysis by this enzyme is unnecessary, and it can be used for a sensor chip after lipoic acid is directly introduced into sphingosine.
(v)を糖部位に有する誘導体も、上記と類似の方法により調製することができる。すなわち、(ii)に相当する糖脂質を調製後、これの3位に選択的にガラクトースを導入するか(化学的に保護、脱保護を繰り返すのが好ましい)、または、はじめからGal・1-3GalNAcの2糖構造を化学的に合成後、セラミド、もしくは、スフィンゴシンを上記に示したグリコシル化反応により導入しても良い。先述したように、セラミドを導入したときには、sphingolipid ceramide N-deacylaseによる加水分解のプロセスが必要となる。 Derivatives having (v) at the sugar moiety can also be prepared by a method similar to the above. That is, after the glycolipid corresponding to (ii) is prepared, galactose is selectively introduced into the 3-position of this (it is preferable to repeat chemical protection and deprotection), or Gal · 1- After chemically synthesizing the disaccharide structure of 3GalNAc, ceramide or sphingosine may be introduced by the glycosylation reaction shown above. As described above, when ceramide is introduced, a hydrolysis process using sphingolipid ceramide N-deacylase is required.
(vi)を糖鎖部位に有する誘導体は、文献、Biomacromolecules, 3, 411-414 (2002).に記載の方法と同様にして、調製することができる。 Derivatives having (vi) at the sugar chain site can be prepared in the same manner as described in the literature, Biomacromolecules, 3, 411-414 (2002).
式(xii)は、式(xv)、(xvi)、(xvii)の3つを意味しているが、これらは、2つの文献、Chem. Commun., 1998, 2311-2312; ChemBioChem, 4, 640-647 (2003)に記載した方法により調製することができる。 The formula (xii) means three of the formulas (xv), (xvi), (xvii), and these are two documents, Chem. Commun., 1998, 2311-2312; ChemBioChem, 4, It can be prepared by the method described in 640-647 (2003).
式(xiii)、式(xiv)を糖鎖部位に有する誘導体は、市販のpNP N−アセチルグルコサミンを、ガラクトシダーゼのような加水分解酵素を用いてN−アセチルグルコサミンの4位にガラクトースを選択的に転移させて2糖とし、さらに、α2,3−シアリルトランスフェラーゼあるいはα2,6−シアリルトランスフェラーゼを作用させることにより、これらの糖鎖部位を誘導することができる。 Derivatives having the formula (xiii) and formula (xiv) at the sugar chain site can be obtained by selectively using commercially available pNP N-acetylglucosamine and galactose at the 4-position of N-acetylglucosamine using a hydrolase such as galactosidase. These sugar chain sites can be induced by transferring them to disaccharides and then allowing α2,3-sialyltransferase or α2,6-sialyltransferase to act.
<バイオセンサー>
本発明に係るバイオセンサーは、前記糖脂質含有化合物がリンカー部位を介して金属基板表面に固定されていることを特徴とする。前記糖脂質含有化合物は、1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 <Biosensor>
The biosensor according to the present invention is characterized in that the glycolipid-containing compound is immobilized on the surface of a metal substrate via a linker site. The glycolipid-containing compounds can be used alone or in combination of two or more.
金属基板の素材としては、たとえば、好ましくは金、銀、白金、銅、パラジウムなどが挙げられ、これらのうちさらに好ましくは金または白金、特に好ましくは金が挙げられる。基板の形状は限定されず、板状、管状、球状などの形状が挙げられる。このうち板状の形状を有する基板を好ましく用いることができる。 Examples of the material for the metal substrate include gold, silver, platinum, copper, palladium, and the like. Among these, gold or platinum, and particularly preferably gold is more preferable. The shape of the substrate is not limited, and examples thereof include a plate shape, a tubular shape, and a spherical shape. Of these, a substrate having a plate shape can be preferably used.
自己組織化単分子膜(SAM:Self-Assembled Monolayer)により、前記糖脂質含有化合物を金などの金属基板へ固定化する際に側鎖部位が疎水性効果を生じ、高度な配向性と高密度な固定化を達成させるのではないかと推測される。側鎖部位がある程度の長さを有するとこの効果が向上する。 Self-assembled monolayer (SAM: Self-Assembled Monolayer) has a hydrophobic effect on the side chain when immobilizing the glycolipid-containing compound on a metal substrate such as gold, and has high orientation and high density. It is speculated that it will be possible to achieve proper immobilization. This effect is improved when the side chain site has a certain length.
具体的には、側鎖部位のR2がC2〜20アルキル基(−CmH2m−CH3)の場合、mは2〜20、さらに好ましくは3〜19、より好ましくは9〜19、特に好ましくは12〜17となるに従い、上記効果が向上する。Specifically, when R 2 in the side chain moiety is a C 2-20 alkyl group (—C m H 2m —CH 3 ), m is 2-20, more preferably 3-19, more preferably 9-19. Particularly preferably, the effect is improved as it becomes 12-17.
また、R2が前記式(2)で表される基の場合、式(2)中の−CpH2p−CH3において、pは好ましくは1〜17、より好ましくは7〜17、さらに好ましくは10〜15となるに従い、上記効果が向上する。Also, if the group R 2 is represented by the formula (2), the -C p H 2p -CH 3 in the formula (2), p is preferably 1 to 17, more preferably 7 to 17, further Preferably, the effect is improved as it becomes 10-15.
さらに、R2が前記式(3)または(4)で表される基の場合、式(3)または(4)中の−CqH2q−CH3において、qは好ましくは1〜20、より好ましくは10〜20、さらに好ましくは13〜18となるに従い、上記効果が向上する。Further, when R 2 is a group represented by the formula (3) or (4), in —C q H 2q —CH 3 in the formula (3) or (4), q is preferably 1 to 20, More preferably, the effect is improved as it becomes 10 to 20, more preferably 13 to 18.
なお、前記自己組織化とは、特定の構造物(集合体)を形成する上で必要とする分子や原子が、それらの分子や原子間に起こる相互作用によって、自ら集合・配列し、望ましい構造を自然に形成することを意味する。 The self-organization refers to a desirable structure in which molecules and atoms necessary for forming a specific structure (aggregate) are assembled and arranged by the interaction between those molecules and atoms. Means to form naturally.
前述のとおり側鎖部位とリンカー部位とは、一定の範囲の長さあるいは関係を有していることが好ましく、上記範囲にあると、より高感度なセンサーを得ることができる。 As described above, the side chain moiety and the linker moiety preferably have a certain range of length or relationship, and a sensor with higher sensitivity can be obtained when the length is within the above range.
金属基板への固定化は、金属表面と、一定の長さを有するリンカー部位のチオール基(-SH)あるいはジスルフィド基(-S-S-)との直接的な共有結合や吸着により行うが、さらに、側鎖部位の自己組織化による相乗効果により、高度な配向性と高密度な固定が可能となると推測される。 Immobilization to the metal substrate is performed by direct covalent bonding or adsorption between the metal surface and a thiol group (-SH) or disulfide group (-SS-) of a linker site having a certain length. It is presumed that a high degree of orientation and high-density fixation are possible due to a synergistic effect by the self-assembly of the side chain sites.
さらに、この自己組織化は、スフィンゴシン構造またはスフィンゴシン部位のような天然由来の側鎖を有することが望ましい。 Furthermore, this self-organization desirably has naturally occurring side chains such as sphingosine structures or sphingosine sites.
前記SAM法は、チオール基あるいはジスルフィド基を有する化合物が、金などと特異的に吸着し、アルキル鎖間のvan der Waals 力によりSAMを形成させる方法である。糖脂質含有化合物による金属基板表面への単分子膜の構築は、特殊な装置を必要とせず、これら誘導体の溶液中に基板を浸漬するだけで容易に実施できる。浸漬条件(溶媒、濃度、温度、時間)によって構造、配向の制御も可能である。ここで用いられる溶媒は特に限定されるものではないが、固定化させる誘導体が溶解する有機溶媒であることが好ましい。 The SAM method is a method in which a compound having a thiol group or a disulfide group is specifically adsorbed with gold or the like and forms SAM by van der Waals force between alkyl chains. Construction of a monomolecular film on the surface of a metal substrate using a glycolipid-containing compound does not require a special apparatus, and can be easily carried out simply by immersing the substrate in a solution of these derivatives. The structure and orientation can be controlled by the immersion conditions (solvent, concentration, temperature, time). The solvent used here is not particularly limited, but is preferably an organic solvent in which the derivative to be immobilized is dissolved.
金属基板表面における糖脂質含有化合物の結合割合は、好ましくは0.1〜10個/nm2、さらに好ましくは1〜10個/nm2の範囲である。このような結合割合であると、優れた検出感度を発揮することができる。
特に、本発明の糖脂質含有化合物においては、特定の原子数で側鎖部位、リンカー部位が構成される。この場合、側鎖部位が前記リンカー部位よりも長くなり、側鎖部位がリンカー部位の長さに応じて折り畳み構造をとり、折りたたまれた側鎖部位によって、糖脂質含有化合物同士が糖結合性化合物との結合に適した配向性をもって基板表面や微粒子表面に効果的に結合するためではないかと推測される。それにより、上記のような好ましい結合割合が達成されたものと推測される。The binding rate of the glycolipid-containing compound on the surface of the metal substrate is preferably in the range of 0.1 to 10 / nm 2 , more preferably 1 to 10 / nm 2 . With such a binding ratio, excellent detection sensitivity can be exhibited.
In particular, in the glycolipid-containing compound of the present invention, a side chain site and a linker site are configured with a specific number of atoms. In this case, the side chain site is longer than the linker site, the side chain site takes a folded structure according to the length of the linker site, and the glycolipid-containing compounds are linked to each other by the folded side chain site. It is presumed that it may be effectively bonded to the substrate surface or fine particle surface with an orientation suitable for bonding with the substrate. Thereby, it is presumed that the preferable bond ratio as described above was achieved.
糖結合性化合物の検出方法(1)
本発明に係る糖結合性化合物の検出方法は、下記の工程からなる。
(1)試験化合物を、前記バイオセンサーの基板表面に接触させる工程、
(2)基板に結合した糖結合性化合物を検出する工程。 Method for detecting sugar-binding compound (1)
The method for detecting a sugar-binding compound according to the present invention comprises the following steps.
(1) A step of bringing a test compound into contact with the substrate surface of the biosensor,
(2) A step of detecting a sugar-binding compound bound to the substrate.
このような糖結合性化合物としては、たとえば、糖結合性蛋白質、レクチン、糖蛋白質、毒素、抗体、細菌やウイルスの持つ表面蛋白質などが挙げられる。 Examples of such sugar-binding compounds include sugar-binding proteins, lectins, glycoproteins, toxins, antibodies, surface proteins possessed by bacteria and viruses.
本発明に係る前記糖脂質含有化合物(1)を金属基板に固定化したバイオセンサーと、糖結合性化合物との接触は通常、溶媒の存在下で行うことが好ましい。前記バイオセンサーを用いる糖結合性化合物の検出においては、これらの糖結合性化合物が変性しない溶媒を選択することが必要であり、たとえば水または緩衝液などを用いる。
溶媒のpHは、好ましくは6〜8の範囲であり、温度は好ましくは0〜60℃、さらに好ましくは25〜40℃の範囲である。The contact between the biosensor in which the glycolipid-containing compound (1) according to the present invention is immobilized on a metal substrate and the sugar-binding compound is usually preferably performed in the presence of a solvent. In the detection of sugar-binding compounds using the biosensor, it is necessary to select a solvent that does not denature these sugar-binding compounds, and for example, water or a buffer solution is used.
The pH of the solvent is preferably in the range of 6-8, and the temperature is preferably in the range of 0-60 ° C, more preferably in the range of 25-40 ° C.
緩衝液は、糖結合性化合物の種類により異なるが、たとえば、リン酸緩衝液、酢酸緩衝液、HEPES緩衝液、またはトリス緩衝液、より好ましくはHEPES緩衝液(10mM、pH:7.5、NaCl:0.15N)などが挙げられる。 The buffer varies depending on the type of the sugar-binding compound. For example, phosphate buffer, acetate buffer, HEPES buffer, or Tris buffer, more preferably HEPES buffer (10 mM, pH: 7.5, NaCl: 0.15). N).
以下に、本発明に係るバイオセンサーのうち、表面プラズモン共鳴(Surface Plasmon Resonance:SPR)による、糖結合性蛋白質の検出方法の一例を示す。SPRによる検出方法では、標識物質を用いることなくアナライト(分析対象化合物)の変化を検出することができる。このSPRの現象は、表面プラズモンが金属/液体界面で励起した場合に起こる光学現象を利用するもので、センサーチップ表面で生じる微量な質量変化がSPRシグナルとして検出されるため、たとえば、金属表面に固定化した物質と検体との間の二分子間結合および解離の変化を定量的に得ることができる。 Hereinafter, among the biosensors according to the present invention, an example of a method for detecting a sugar-binding protein by surface plasmon resonance (SPR) is shown. In the detection method by SPR, a change in the analyte (analyte compound) can be detected without using a labeling substance. This SPR phenomenon uses an optical phenomenon that occurs when surface plasmon is excited at the metal / liquid interface, and a small amount of mass change that occurs on the surface of the sensor chip is detected as an SPR signal. Changes in the binding and dissociation between the molecule and the immobilized substance can be quantitatively obtained.
糖結合性蛋白質の検出は、温度を好ましくは0〜60℃、さらに好ましくは25〜40℃の範囲で一定に保持し、好ましくはリン酸緩衝液、酢酸緩衝液、HEPES緩衝液、またはトリス緩衝液、より好ましくはHEPES緩衝液で行う。 For detection of a sugar-binding protein, the temperature is preferably kept constant in a range of 0 to 60 ° C., more preferably 25 to 40 ° C., preferably a phosphate buffer, an acetate buffer, a HEPES buffer, or a Tris buffer. Solution, more preferably HEPES buffer.
これに糖結合性蛋白質をゆっくりと注入する。アフィニティー定数を求める場合には、糖結合性蛋白質の濃度を変化させ、2〜8回の測定をすることが望ましい。反応時間は結合・解離反応ともに3〜30分程度が好ましいが、目的の相互作用によっては測定時間を変更する場合がある。 A sugar-binding protein is slowly injected into this. When determining the affinity constant, it is desirable to measure 2 to 8 times by changing the concentration of the sugar-binding protein. The reaction time is preferably about 3 to 30 minutes for both the binding and dissociation reactions, but the measurement time may be changed depending on the intended interaction.
また、緩衝液の流速は好ましくは10〜30μL/minで、検体量はnM〜mMを1回の測定につき100〜300μL程度にするのが好ましい。アフィニティー定数は2〜8点の測定濃度をとり、各濃度のセンサーグラムにおいて、平衡状態よりスキャッチャードプロットを作成してアフィニティー定数(kaおよびkd)を算定する。Further, the flow rate of the buffer is preferably 10 to 30 μL / min, and the amount of the sample is preferably about 100 to 300 μL per measurement of nM to mM. Affinity constants takes measured concentration of 2-8 points, the sensorgram at each concentration to calculate the affinity constant (k a and k d) to create a Scatchard plot the equilibrium state.
このような、本発明のバイオセンサーを用いる、表面プラズモン共鳴バイオセンサーは極微量(<0.01nM)の糖結合性化合物でも、前処理あるいは標識物質を用いないで、高感度に検出できることができる。バイオセンサーと糖結合性化合物との結合速度定数(ka)、結合定数(KA)および解離定数(KD)は、側鎖部位を有しないものと比較すると極めて高い値を示す。たとえば、スフィンゴジン塩基を有するものの結合速度定数および解離定数はスフィンゴシン構造またはスフィンゴシン部位を持たないものの約1000倍の値を示し、非常に強い結合力を有する。Such a surface plasmon resonance biosensor using the biosensor of the present invention can detect even a very small amount (<0.01 nM) of a sugar-binding compound with high sensitivity without using pretreatment or a labeling substance. Biosensors and binding rate constant of sugar-binding compound (k a), binding constant (K A) and dissociation constants (K D), a very high value when compared to having no side chain site. For example, the binding rate constant and dissociation constant of those having sphingosine bases are about 1000 times the values of those having no sphingosine structure or sphingosine site, and have a very strong binding force.
このような効果はスフィンゴシン構造またはスフィンゴシン部位などの側鎖部位の自己組織化機能により、高度な配向性と高密度な固定化が行われ、複数の近接する糖鎖部位が効率よく糖結合性化合物を強く結合させるためと推測される。 Such effects are achieved by highly oriented and high-density immobilization by the sphingosine structure or the self-organizing function of the side chain site such as the sphingosine site, and multiple adjacent sugar chain sites are efficiently sugar-binding compounds. It is presumed to be strongly coupled.
<糖脂質含有微粒子、糖結合性化合物検出試薬>
糖脂質含有微粒子
本発明に係る糖脂質含有微粒子は、前記本発明に係る糖脂質含有化合物が、リンカー部位を介して金属微粒子表面に固定されている微粒子である。前記糖脂質含有化合物は、1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 <Glycolipid-containing fine particles, sugar-binding compound detection reagent>
Glycolipid-containing microparticles The glycolipid-containing microparticles according to the present invention are microparticles in which the glycolipid-containing compound according to the present invention is fixed to the surface of the metal microparticles via a linker site. The glycolipid-containing compounds can be used alone or in combination of two or more.
金属微粒子の素材としては、好ましくは金、銀、白金、銅、パラジウムなどが挙げられ、これらのうちより好ましくは金または白金、特に好ましくは金である。 The material for the metal fine particles is preferably gold, silver, platinum, copper, palladium, etc. Among these, gold or platinum is more preferable, and gold is particularly preferable.
このような金属微粒子は、平均粒子径が、好ましくは1〜100nm、さらに好ましくは1〜50nmの範囲にある。また、金属微粒子は、単分散な粒子径であることが好ましい。この範囲の金属微粒子を用いることで、視覚的に検出可能なシグナル色(オレンジ〜赤)が得られ、かつ溶媒中における分散安定性が良好になり、高感度で検出時間の短縮を図ることができる。 Such metal fine particles have an average particle diameter of preferably 1 to 100 nm, more preferably 1 to 50 nm. The metal fine particles preferably have a monodispersed particle size. By using metal fine particles in this range, a visually detectable signal color (orange to red) can be obtained, dispersion stability in the solvent can be improved, and detection time can be shortened with high sensitivity. it can.
本発明で用いる金属微粒子は、公知の方法により製造することができる。たとえば、金微粒子は、Frensの方法を用いることにより、種々の大きさの微粒子を容易に製造することができる(Nature Phys. Sci.、Vol.241、P.20、1973年)。 The metal fine particles used in the present invention can be produced by a known method. For example, gold fine particles can be easily produced in various sizes by using the method of Frens (Nature Phys. Sci., Vol. 241, P. 20, 1973).
具体的には、たとえば金微粒子の製造方法としては、塩化金の溶液を加熱沸騰させ、ついで、クエン酸ナトリウムの溶液と混合して塩化金を還元する方法により行うことができる。上記二つの溶液を混合するとすぐに沸騰溶液は薄い青色に変色して核生成が開始される。ついで、すぐに青色から赤色に変わって単一分散微粒子の生成が起こり、塩化金の還元は沸騰をさらに続けることで完了する。
得られる微粒子の粒子径は、クエン酸ナトリウム溶液の濃度を変化させることにより調整することができる。このような金微粒子は溶液中に分散して存在できることが好ましく、その状態は特に限定されないが、金微粒子が安定な分散状態で存在していることが好ましい。例えば、コロイド状態(分散コロイド状態)となることがより好ましい。Specifically, for example, a method for producing gold fine particles can be performed by heating and boiling a gold chloride solution and then mixing with a sodium citrate solution to reduce gold chloride. As soon as the two solutions are mixed, the boiling solution turns pale blue and nucleation begins. Then, immediately, the color changes from blue to red to produce monodispersed fine particles, and the reduction of gold chloride is completed by further boiling.
The particle diameter of the obtained fine particles can be adjusted by changing the concentration of the sodium citrate solution. It is preferable that such gold fine particles can be dispersed in a solution, and the state is not particularly limited, but it is preferable that the gold fine particles exist in a stable dispersed state. For example, a colloidal state (dispersed colloidal state) is more preferable.
金属微粒子に、本発明の糖脂質含有化合物を固定化する方法としては、抗原−抗体反応等に代表される免疫反応に係る物質の固定方法(例えばJ. Histochem. Cytochem.,Vol.30、P.691、1982年)、本発明で行っているセンサーチップに糖脂質含有化合物を固定化した方法を応用することが可能である。すなわち、金属微粒子を分散させた溶液と該糖脂質含有化合物溶液を5分以上混合する。この時、金属微粒子に対して十分量の糖脂質含有化合物が固定されれば、金属コロイドは安定に分散され、糖脂質含有微粒子を得ることができる。ここで、金属微粒子表面における糖脂質含有化合物の結合割合は、溶液中の糖脂質含有化合物濃度やその他条件(例えば、溶媒、温度、時間など)でコントロールすることができる。 As a method for immobilizing the glycolipid-containing compound of the present invention on metal fine particles, a method for immobilizing a substance related to an immune reaction typified by an antigen-antibody reaction (for example, J. Histochem. Cytochem., Vol. 30, P. .691, 1982), it is possible to apply a method in which a glycolipid-containing compound is immobilized on a sensor chip according to the present invention. That is, the solution in which the metal fine particles are dispersed and the glycolipid-containing compound solution are mixed for 5 minutes or more. At this time, if a sufficient amount of the glycolipid-containing compound is fixed to the metal fine particles, the metal colloid is stably dispersed, and glycolipid-containing fine particles can be obtained. Here, the binding ratio of the glycolipid-containing compound on the surface of the metal fine particles can be controlled by the concentration of the glycolipid-containing compound in the solution and other conditions (for example, solvent, temperature, time, etc.).
通常、金属微粒子表面における糖脂質含有化合物の結合割合は、好ましくは0.1〜10個/nm2、さらに好ましくは1〜10個/nm2の範囲である。このような結合割合であると、優れた検出感度を発揮することができる。
特に、本発明の糖脂質含有化合物においては、特定の原子数で側鎖部位、リンカー部位が構成される。この場合、側鎖部位が前記リンカー部位よりも長くなり、側鎖部位がリンカー部位の長さに応じて折り畳み構造をとり、折りたたまれた側鎖部位によって、糖脂質含有化合物同士が糖結合性化合物との結合に適した配向性をもって基板表面や微粒子表面に効果的に結合するためではないかと推測される。それにより、上記のような好ましい結合割合が達成されたものと推測される。Usually, the binding rate of the glycolipid-containing compound on the surface of the metal fine particles is preferably in the range of 0.1 to 10 particles / nm 2 , more preferably 1 to 10 particles / nm 2 . With such a binding ratio, excellent detection sensitivity can be exhibited.
In particular, in the glycolipid-containing compound of the present invention, a side chain site and a linker site are configured with a specific number of atoms. In this case, the side chain site is longer than the linker site, the side chain site takes a folded structure according to the length of the linker site, and the glycolipid-containing compounds are linked to each other by the folded side chain site. It is presumed that it may be effectively bonded to the substrate surface or fine particle surface with an orientation suitable for bonding with the substrate. Thereby, it is presumed that the preferable bond ratio as described above was achieved.
また、このような糖脂質含有微粒子は、溶液形態で保存することが、該糖脂質含有微粒子の保存安定性の観点から好ましい。
この場合、本発明の糖脂質含有化合物が結合した微粒子は、R1において、−C(=O)−CnH2n−Yまたは−CH2−CnH2n−Yで表されるリンカー部位が、nが好ましくは2〜10の整数、さらに好ましくは3〜8、特に好ましくは3〜5であるとおり、リンカー部位の長さが特定範囲以内にあるため、溶液中での分散安定性に極めて優れている。したがって、本発明の糖脂質含有化合物が結合した微粒子を含む試薬は、特に溶液中での使用に優れる。Further, such glycolipid-containing fine particles are preferably stored in a solution form from the viewpoint of storage stability of the glycolipid-containing fine particles.
In this case, the fine particles glycolipid-containing compounds of the present invention is bonded, in R 1, -C (= O) -C n H 2n -Y or linker moiety represented by -CH 2 -C n H 2n -Y However, as n is preferably an integer of 2 to 10, more preferably 3 to 8, particularly preferably 3 to 5, the length of the linker site is within a specific range, so that the dispersion stability in the solution is improved. Very good. Therefore, the reagent containing the fine particles to which the glycolipid-containing compound of the present invention is bound is particularly excellent in use in a solution.
前記糖脂質含有化合物の金属微粒子への固定化においては、糖脂質含有化合物の高度な配向性と高密度な固定を目的にしていることから、必要十分量の糖脂質含有化合物を混合して固定化を図ることが好ましいが、過剰量の糖脂質含有化合物を混合すると、混合溶液中から糖脂質含有化合物の除去作業が必要となる。 The immobilization of the glycolipid-containing compound on the metal fine particles is aimed at high orientation and high-density immobilization of the glycolipid-containing compound, so that the necessary and sufficient amount of the glycolipid-containing compound is mixed and immobilized. However, when an excessive amount of the glycolipid-containing compound is mixed, it is necessary to remove the glycolipid-containing compound from the mixed solution.
たとえば、金微粒子の場合、糖脂質含有化合物を固定化した金微粒子の分散溶液の分散安定性、および糖結合性化合物の添加量と色調変化の関係から、糖脂質含有化合物の最適な混合量を決定することができる。
すなわち、添加した化合物が最適量以下の場合、糖脂質含有化合物を自己組織化するための十分な量に達しないため、金微粒子表面の疎水性が増加して分散安定性の低下し、色調の変化および凝集−沈殿を生じる。
また、添加した化合物が最適量以上の場合、糖結合性化合物を添加した後、凝集反応が過剰に添加した化合物によって阻害され、色調変化が小さくなる。したがって、色調変化や凝集が発生せず、かつ糖結合性化合物を添加したときに色調変化が大きい範囲内に制御することにより、最適な固定化を行うことができる。For example, in the case of gold fine particles, the optimal mixing amount of the glycolipid-containing compound is determined based on the dispersion stability of the dispersion solution of the gold fine particles to which the glycolipid-containing compound is immobilized, and the relationship between the addition amount of the sugar-binding compound and the color change. Can be determined.
That is, when the amount of the added compound is less than the optimum amount, it does not reach a sufficient amount for self-organization of the glycolipid-containing compound, so that the hydrophobicity of the gold fine particle surface increases, the dispersion stability decreases, and the color tone Changes and aggregation-precipitation occurs.
In addition, when the added compound is more than the optimum amount, the aggregation reaction is inhibited by the compound added excessively after the sugar-binding compound is added, and the color tone change becomes small. Therefore, optimal immobilization can be performed by controlling the color tone within a range in which color tone change and aggregation do not occur and when a sugar-binding compound is added.
糖結合性化合物検出試薬
前記金属微粒子への糖脂質含有化合物の固定化により、糖脂質含有微粒子を得ることができるが、該糖脂質含有微粒子を含む溶液は、そのまま本発明の糖結合性化合物検出試薬として使用することができる。
このため、前記固定化に使用する溶媒は、検出対象となる糖結合性化合物が変性しないことが必要であり、たとえば水または緩衝液などを用いる。
溶媒のpHは、好ましくは6〜8の範囲であり、温度は好ましくは0〜60℃、さらに好ましくは25〜40℃の範囲である。Glycolipid-containing compound detection reagent Glycolipid-containing microparticles can be obtained by immobilizing the glycolipid-containing compound to the metal microparticles, but the solution containing the glycolipid-containing microparticles is used as it is to detect the sugar-binding compound of the present invention. It can be used as a reagent.
For this reason, it is necessary for the solvent used for the immobilization that the sugar-binding compound to be detected is not denatured, and for example, water or a buffer solution is used.
The pH of the solvent is preferably in the range of 6-8, and the temperature is preferably in the range of 0-60 ° C, more preferably in the range of 25-40 ° C.
緩衝液は、糖結合性化合物の種類により異なるが、たとえば、リン酸緩衝液、酢酸緩衝液、HEPES緩衝液、またはトリス緩衝液、より好ましくはHEPES緩衝液(10mM、pH:7.5、NaCl:0.15N)などが挙げられる。 The buffer varies depending on the type of the sugar-binding compound. For example, phosphate buffer, acetate buffer, HEPES buffer, or Tris buffer, more preferably HEPES buffer (10 mM, pH: 7.5, NaCl: 0.15). N).
このようにして、糖脂質含有微粒子の合成に伴って糖脂質含有微粒子を溶媒中に含有する試薬が得られることとなる。このような糖結合性化合物検出試薬においては、溶液中に糖脂質含有微粒子がコロイドになって存在していることが好ましく、該コロイドは分散して存在していることがより好ましい。 In this way, a reagent containing the glycolipid-containing fine particles in the solvent is obtained with the synthesis of the glycolipid-containing fine particles. In such a sugar-binding compound detection reagent, the glycolipid-containing fine particles are preferably present in the form of a colloid in the solution, and more preferably the colloid is present in a dispersed state.
糖脂質含有微粒子の金属コロイドが安定化されたかの確認は、たとえば、金コロイドの場合、混合溶液に等量の10%塩化ナトリウム水溶液を加えて、金コロイドの色調に変化がなければ安定化されていると認定することができる。
糖結合性化合物検出試薬中の糖脂質含有微粒子の濃度は、好ましくは1.0×105〜1.0×1015個/L、さらに好ましくは1.0×107〜1.0×1013個/Lの範囲である。
このような濃度範囲であると、糖脂質含有微粒子のコロイドが分散して安定に存在し、保存安定性を向上させることができるとともに、糖結合化合物の検出感度を向上させることができる。For example, in the case of gold colloid, an equal amount of 10% sodium chloride aqueous solution is added to the mixed solution, and if there is no change in the color of the gold colloid, the confirmation is made as to whether the metal colloid of the glycolipid-containing fine particles has been stabilized. Can be certified.
The concentration of the glycolipid-containing fine particles in the sugar-binding compound detection reagent is preferably 1.0 × 10 5 to 1.0 × 10 15 particles / L, more preferably 1.0 × 10 7 to 1.0 × 10. The range is 13 / L.
Within such a concentration range, the colloid of the glycolipid-containing fine particles is dispersed and stably present, so that the storage stability can be improved and the detection sensitivity of the sugar-binding compound can be improved.
糖結合性化合物の検出方法(2)
本発明に係る糖結合性化合物の検出方法は下記の工程からなる。
(1)試験化合物を、前記糖結合性化合物検出試薬に添加して、糖脂質含有微粒子に接触させる工程、
(2)糖脂質含有微粒子に結合した糖結合性化合物を検出する工程。 Method for detecting sugar-binding compound (2)
The method for detecting a sugar-binding compound according to the present invention comprises the following steps.
(1) adding a test compound to the sugar-binding compound detection reagent and bringing it into contact with the glycolipid-containing microparticles;
(2) A step of detecting a sugar-binding compound bound to the glycolipid-containing fine particles.
糖脂質含有微粒子に結合した糖結合性化合物の検出手段としては、たとえば、糖脂質含有微粒子のコロイド溶液において、該糖脂質含有微粒子が糖結合性化合物と結合する際の色調変化から糖結合性化合物の検出を行う方法が挙げられる。
具体的には、たとえば、金微粒子の場合、糖結合性化合物が糖脂質含有微粒子と結合していない状態において、糖脂質含有微粒子のコロイド粒子が分散した状態で溶液は赤色を示すが、糖結合性化合物が結合すると糖脂質含有微粒子が凝集して赤色が薄れるあるいは無色透明に変化する。As a means for detecting a sugar-binding compound bound to a glycolipid-containing microparticle, for example, in a colloidal solution of the glycolipid-containing microparticle, the sugar-binding compound is detected from a change in color when the glycolipid-containing microparticle binds to the sugar-binding compound. The method of performing detection of this is mentioned.
Specifically, for example, in the case of gold fine particles, the solution shows a red color in a state where the colloidal particles of the glycolipid-containing fine particles are dispersed in a state where the sugar-binding compound is not bonded to the glycolipid-containing fine particles. When the active compound is bonded, the glycolipid-containing fine particles are aggregated and the red color fades or changes to colorless and transparent.
リシン毒素の場合、必要に応じて、試験化合物を前処理して使用してもよい。試験化合物(リシン毒素を含有)は、粉体(白い粉)として提供されるか、溶液として供給されるかは、一義的に決定できないが、いずれの場合においても、試験化合物を、直接、前記記載の糖脂質含有微粒子と反応させてもよく、あるいは、試験化合物をメルカプトエタノール、ジチオスレイトール(dithiothreitol)、ジチオエリスリトール(dithioerythritol)のような還元剤で処理して試料に供してもよい。 In the case of ricin toxin, the test compound may be pretreated and used as necessary. Whether the test compound (containing ricin toxin) is provided as a powder (white powder) or supplied as a solution cannot be uniquely determined, but in either case, the test compound is directly The test compound may be reacted with the described glycolipid-containing microparticles, or the test compound may be treated with a reducing agent such as mercaptoethanol, dithiothreitol, dithioerythritol and used as a sample.
使用するこれらの還元剤の量は、試験化合物に対して当量(1モル当量)または過剰量(2モル当量〜100モル当量)でよいが、糖脂質含有微粒子の安定性を考慮し、できるだけ少量の還元剤を用いることが望ましく、好ましくは1モル当量〜10モル当量である。反応時間は、好ましくは1分〜24時間、さらに好ましくは2分〜12時間である。反応温度は、好ましくは0℃〜60℃、さらに好ましくは4℃〜40℃である。 The amount of these reducing agents to be used may be equivalent (1 molar equivalent) or excessive (2 molar equivalents to 100 molar equivalents) with respect to the test compound, but as little as possible in consideration of the stability of the glycolipid-containing fine particles. It is desirable to use a reducing agent of, preferably 1 to 10 molar equivalents. The reaction time is preferably 1 minute to 24 hours, more preferably 2 minutes to 12 hours. The reaction temperature is preferably 0 ° C to 60 ° C, more preferably 4 ° C to 40 ° C.
色調変化の計測手法としては、目視により観測し、その結果に基づいて測定対象物質の存在を簡便に半定量することができる。 As a method for measuring a color change, it is possible to easily semi-quantify the presence of a measurement target substance based on the result of visual observation.
また、色調変化を分光光度計により高感度検出することも可能である。その場合、色調変化を測定するための波長としては、色調変化を測定可能な波長であれば、特に限定されないが、たとえば、金微粒子の場合、金微粒子の極大吸収波長付近500〜550nm付近が測定感度を高くすることができるので望ましい。多波長による吸光度測定を行うことで、精度の高い検出が可能であることは言うまでもない。
色調変化の測定を行える装置としては、比色計、分光光度計、マイクロプレートリーダー、生化学自動分析機等が挙げられる。It is also possible to detect a change in color tone with high sensitivity using a spectrophotometer. In this case, the wavelength for measuring the color tone change is not particularly limited as long as the color tone change can be measured. For example, in the case of gold fine particles, the measurement is performed in the vicinity of the maximum absorption wavelength of 500 to 550 nm of the gold fine particles. This is desirable because the sensitivity can be increased. It goes without saying that highly accurate detection is possible by measuring absorbance at multiple wavelengths.
Examples of apparatuses that can measure color change include a colorimeter, a spectrophotometer, a microplate reader, and a biochemical automatic analyzer.
このような色調変化を計測することにより、高感度に対象化合物を検出することができる。たとえば、実施例にも示すように、最適化された糖脂質含有微粒子(前記式(1)中、糖鎖部位が前記式(i)、nが4、Xが5員環のジスルフィド基、mが12、金微粒子(平均粒径20nm)、)を用いて、金微粒子分散溶液の色調変化から目視にて、糖結合性化合物としてリシン120を用い、その検出限界濃度を求めたところ、リシン120の検出限界は1〜5μg/mLであり、リシンの致死量が150μg/人であることから、極めて高感度であると予測された。また、阻害性試験についても同様の方法で評価したところ、蒸留水、水道水、雨水ともに、これらの外的影響による色調変化は起こらず、環境中に存在する糖結合性化合物を良好に検出できる。 By measuring such a change in color tone, the target compound can be detected with high sensitivity. For example, as shown in Examples, optimized glycolipid-containing fine particles (in the formula (1), the sugar chain portion is the formula (i), n is 4 and X is a 5-membered disulfide group, m No. 12 and gold fine particles (average particle diameter 20 nm), and using a lysine 120 as a sugar-binding compound visually from the color tone change of the gold fine particle dispersion, its detection limit concentration was determined. The detection limit was 1 to 5 μg / mL, and the lethal dose of lysine was 150 μg / person, so that it was predicted to be extremely sensitive. In addition, when the inhibition test was also evaluated in the same manner, the color change due to these external effects did not occur in distilled water, tap water, and rainwater, and sugar-binding compounds present in the environment could be detected well. .
以下に、本発明の実施例および比較例を挙げ、具体的に説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。
糖脂質含有化合物の合成
〔実施例1〕
〔化合物(1b)の合成〕
Galactosyl-ceramide 10.0mg(13.7μmol)(SIGMA社製)を1.0%タウロデオキシコール酸ナトリウムの50mM酢酸緩衝液(pH:6.0)10mLに溶かし500mL梨型フラスコに入れた。次にスフィンゴ脂質セラミドN-デアシラーゼ(SCDase)1.5U(タカラバイオ社製)を加え、n-デカン100mLを反応液と混ざらないように静かに加えて37℃で24時間反応させた後、さらにSCDase0.5Uを加えて37℃で24時間反応させた。上層部であるn-デカンを取り除いた後、反応液を沸騰した水浴中で3分間熱した。さらに、反応液はフィルターで濾過した後、濃縮した。
ODSカラムクロマトグラフィーで精製した。その結果、化合物(1b)を収率64%(4.0mg)で得た。
1H-NMR(400MHz, DMF-d7=8.028ppm):δ5.645(ddd, -CH(OH)-CH=CH-CH2-, J=6.4Hz, 6.8Hz, 15.6Hz), 5.544(dd, -CH(OH)-CH=CH-CH2-, J=7.2Hz, 15.6Hz), 4.426(brd, H-4, J=4.0Hz), 4.385(t, H-2, J=7.2Hz), 4.171(d, H-1, J=7.2Hz), 3.833(q, Gal-O-CH 2-CH(NH2)-), 1.284(brs, -(CH 2)-), 0.878(t, -CH2-CH 3).
ESI(+)-MS m/z=462.4 (M+H)+
ESI(-)-MS m/z=460.3(M-H)-, 506.3(M+HCOO)- EXAMPLES Examples and comparative examples of the present invention will be described below in detail, but the present invention is not limited by these.
Synthesis of glycolipid-containing compound [Example 1]
[Synthesis of Compound (1b)]
Galactosyl-ceramide 10.0 mg (13.7 μmol) (manufactured by SIGMA) was dissolved in 10 mL of 50% acetic acid buffer (pH: 6.0) of 1.0% sodium taurodeoxycholate and placed in a 500 mL pear-shaped flask. Next, sphingolipid ceramide N-deacylase (SCDase) 1.5U (manufactured by Takara Bio Inc.) is added, and 100 mL of n-decane is gently added so as not to mix with the reaction solution, followed by reaction at 37 ° C. for 24 hours, and
Purified by ODS column chromatography. As a result, compound (1b) was obtained with a yield of 64% (4.0 mg).
1 H-NMR (400 MHz, DMF-d7 = 8.028 ppm): δ 5.645 (ddd, -CH (OH) -CH = C H -CH 2- , J = 6.4 Hz, 6.8 Hz, 15.6 Hz), 5.544 ( dd, -CH (OH) -C H = CH-CH 2- , J = 7.2Hz, 15.6Hz), 4.426 (brd, H-4, J = 4.0Hz), 4.385 (t, H-2, J = 7.2Hz), 4.171 (d, H-1, J = 7.2Hz), 3.833 (q, Gal-OC H 2 -CH (NH 2 )-), 1.284 (brs,-(C H 2 )-), 0.878 (t, -CH 2 -C H 3 ).
ESI (+)-MS m / z = 462.4 (M + H) +
ESI (-)-MS m / z = 460.3 (MH) - , 506.3 (M + HCOO) -
〔化合物(2b)の合成〕
化合物(1b)3.7mg(8.0μmol)およびチオクト酸2.0mg(9.7μmol)をエタノール3mLに溶かし、撹拌しながら4-(4,6-ジメトキシ-1,3,5-トリアジン-2-イル)-4-メチルモルホリン塩(DMT-MM)2.7mg(9.8μmol)を含むエタノール溶液2mLを加え室温で12時間反応させた。反応液は濃縮した後、ODSカラムクロマトグラフィーで精製した。その結果、化合物(2b)を収率76%(3.9mg)で得た。
1H-NMR(400MHz, DMF-d7=8.028ppm):δ7.466(d, -NH-CO), 5.631(ddd, -CH(OH)-CH=CH-CH2-, J=6.8Hz, 7.2Hz, 15.2Hz), 5.500(dd, -CH(OH)-CH=CH-CH2-, J=6.8Hz, 15.2Hz), 4.187(d, H-1, J=7.2Hz), 3.28-3.12 (m, N-thioctyl), 2.33, 2.01, 1.84, 1.75, 1.55, 1.43 (6xm, five of six are N-thioctyl), 1.113 (brs, -(CH 2)-), 0.707(t, -CH2-CH 3).
ESI(+)-MS m/z=650.1 (M+H)+
ESI(-)-MS m/z=648.1(M-H)-, 694.2(M+HCOO)- [Synthesis of Compound (2b)]
Compound (1b) 3.7 mg (8.0 μmol) and thioctic acid 2.0 mg (9.7 μmol) were dissolved in 3 mL of ethanol and stirred with 4- (4,6-dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl)- 2 mL of an ethanol solution containing 2.7 mg (9.8 μmol) of 4-methylmorpholine salt (DMT-MM) was added and reacted at room temperature for 12 hours. The reaction solution was concentrated and then purified by ODS column chromatography. As a result, compound (2b) was obtained in a yield of 76% (3.9 mg).
1 H-NMR (400 MHz, DMF-d7 = 8.028 ppm): δ 7.466 (d, -N H -CO), 5.631 (ddd, -CH (OH) -CH = C H -CH 2- , J = 6.8 Hz, 7.2Hz, 15.2Hz), 5.500 (dd, -CH (OH) -C H = CH-CH 2- , J = 6.8Hz, 15.2Hz), 4.187 (d, H-1, J = 7.2Hz) , 3.28-3.12 (m, N-thioctyl), 2.33, 2.01, 1.84, 1.75, 1.55, 1.43 (6xm, five of six are N-thioctyl), 1.113 (brs,-(C H 2 )-), 0.707 ( t, -CH 2 -C H 3 ).
ESI (+)-MS m / z = 650.1 (M + H) +
ESI (-)-MS m / z = 648.1 (MH) - , 694.2 (M + HCOO) -
〔実施例2〕
〔化合物(2c)の合成〕
実施例1の化合物(1b)の合成と同様な手法で合成した化合物(1c)10.0mg(16.0μmol)をDMF5mLに溶かし、撹拌しながらあらかじめN-ヒドロキシこはく酸イミド、ジシクロヘキシルカルボジイミドで活性化させたチオクト酸10.0mg(33.0μmol)を含むDMF溶液2mLを加え室温で24時間反応させた。反応液は濃縮した後、ODSカラムクロマトグラフィーで精製した。その結果、化合物(2c)を収率71%(9.2mg)で得た。
1H-NMR(600MHz, MeOH-d4):δ5.642(dt, -CH(OH)-CH=CH-CH2-, J=6.6Hz, 15.4Hz), 5.444(dd, -CH(OH)-CH=CH-CH2-, J=7.7Hz, 15.4Hz), 4.354(d, Gal H-1, J=7.7Hz), 4.302(d, Glc H-1, J=7.7Hz), 4.16-4.14(m, -O-CH 2-CH(NH-)-, 4.073(t, -CH(NH-)-CH(OH)-, J=7.7Hz), 3.98-3.97(m, -CH(NH-)-CH(OH)-), 3.898(brd, Glc H-6, J=10.6Hz), 3.833(dd, Glc H-6’, J=4.4Hz, 12.1Hz), 3.806(d, Gal H-4, J=3.3Hz), 3.770(dd, Gal H-6, J=7.5Hz, 11.6Hz), 3.692(dd, Gal H-6’, J=4.6Hz, 11.6Hz), 3.60-3.51(m, Glc H-3, H-4, Gal H-2, H-5, -Glc-O-CH 2-CH(NH-)-, CH2-CH(S-)- ), 3.471(dd, Gal H-3, J=3.3Hz, 9.5Hz), 3.43-3.40(m, Glc H-5), 3.28(overlap, Glc H-2), 3.19-3.15(m, -CH2-CH 2-S-), 3.12-3.07(m, -CH2-CH 2-S-), 2.49-2.43(m, -CH 2-CH2-S-), 2.21-2.16(m, -C(O)-CH 2-CH2-), 2.04-2.00(br, -CH=CH-CH 2-CH2-), 1.91-1.85(m, -CH 2-CH2-S-), 1.75-1.57, 1.50-1.41(2xm, N-thioctyl), 1.39-1.25 (m, -(CH 2)-), 0.891(t, -CH2-CH 3, 7.0Hz).
ESI(+)-MS m/z=812.6(M+H)+
ESI(-)-MS m/z=810.7(M-H)-, 856.6(M+HCOO)- [Example 2]
[Synthesis of Compound (2c)]
10.0 mg (16.0 μmol) of the compound (1c) synthesized by the same method as the synthesis of the compound (1b) of Example 1 was dissolved in 5 mL of DMF, and activated with N-hydroxysuccinimide and dicyclohexylcarbodiimide in advance while stirring. 2 mL of DMF solution containing 10.0 mg (33.0 μmol) of thioctic acid was added and reacted at room temperature for 24 hours. The reaction solution was concentrated and then purified by ODS column chromatography. As a result, compound (2c) was obtained with a yield of 71% (9.2 mg).
1 H-NMR (600 MHz, MeOH-d4): δ 5.642 (dt, -CH (OH) -CH = C H -CH 2- , J = 6.6 Hz, 15.4 Hz), 5.444 (dd, -CH (OH ) -C H = CH-CH 2- , J = 7.7Hz, 15.4Hz), 4.354 (d, Gal H-1, J = 7.7Hz), 4.302 (d, Glc H-1, J = 7.7Hz), 4.16-4.14 (m, -OC H 2 -CH (NH-)-, 4.073 (t, -CH (NH-)-C H (OH)-, J = 7.7Hz), 3.98-3.97 (m, -C H (NH-)-CH (OH)-), 3.898 (brd, Glc H-6, J = 10.6Hz), 3.833 (dd, Glc H-6 ', J = 4.4Hz, 12.1Hz), 3.806 (d , Gal H-4, J = 3.3Hz), 3.770 (dd, Gal H-6, J = 7.5Hz, 11.6Hz), 3.692 (dd, Gal H-6 ', J = 4.6Hz, 11.6Hz), 3.60 -3.51 (m, Glc H-3, H-4, Gal H-2, H-5, -Glc-OC H 2 -CH (NH-)-, CH 2 -C H (S-)-), 3.471 (dd, Gal H-3, J = 3.3Hz, 9.5Hz), 3.43-3.40 (m, Glc H-5), 3.28 (overlap, Glc H-2), 3.19-3.15 (m, -CH 2 -C H 2 -S-), 3.12-3.07 (m, -CH 2 -C H 2 -S-), 2.49-2.43 (m, -C H 2 -CH 2 -S-), 2.21-2.16 (m,- C (O) -C H 2 -CH 2- ), 2.04-2.00 (br, -CH = CH-C H 2 -CH 2- ), 1.91-1.85 (m, -C H 2 -CH 2 -S- ), 1.75-1.57, 1.50-1.41 (2xm, N-thioctyl), 1.39-1.25 (m,-(C H 2 )-), 0.891 (t, -CH 2 -C H 3 , 7.0Hz).
ESI (+)-MS m / z = 812.6 (M + H) +
ESI (-)-MS m / z = 810.7 (MH) - , 856.6 (M + HCOO) -
〔実施例3〕
〔化合物(1d)の合成〕
Ganglioside GT1b 5.0mg(2.3μmol)を1.0%タウロデオキシコール酸ナトリウムの50mM酢酸緩衝液(pH:6.0)10mLに溶かし500mL 梨型フラスコに入れた。次にSCDase 1Uを加え、n-デカン100mLを反応液と混ざらないように静かに加えて37℃で24時間反応させた。さらにSCDase 0.5Uを加えて37℃で24時間反応させた。上層部のn-デカンを取り除いた後、反応液を沸騰した水浴中で3分間熱した。反応液はフィルターで濾過したのち、ODSカラムクロマトグラフィーで精製した結果、化合物(1d)を収率70%(3.1 mg)で得た。
1H-NMR(600MHz, MeOH-d4):δ5.642(dt, -CH(OH)-CH=CH-CH2-, J=6.6Hz, 15.4Hz), 5.444(dd, -CH(OH)-CH=CH-CH2-, J=7.7Hz, 15.4Hz), 2.80-2.77(m, 3He of NeuAc), 2.04-2.00(overlap, -CH=CH-CH 2-CH2-, NHAc), 1.94-1.85(m, 3Ha of NeuAc), 1.36-1.25 (m, -(CH 2)-), 0.892(t, -CH2-CH 3, 7.0Hz).
また得られた化合物(1d)の1H-NMRスペクトル(5.0ppm〜3.0ppm)を図1に示す。
ESI(-)-MS m/z=944.5(M-2H)2- Example 3
[Synthesis of Compound (1d)]
Ganglioside GT1b 5.0 mg (2.3 μmol) was dissolved in 10 mL of 50% acetic acid buffer (pH: 6.0) of 1.0% sodium taurodeoxycholate and placed in a 500 mL pear-shaped flask. Next, SCDase 1U was added, 100 mL of n-decane was gently added so as not to mix with the reaction solution, and the mixture was reacted at 37 ° C. for 24 hours. Further, SCDase 0.5U was added and reacted at 37 ° C. for 24 hours. After removing the upper n-decane, the reaction was heated in a boiling water bath for 3 minutes. The reaction solution was filtered through a filter and purified by ODS column chromatography. As a result, compound (1d) was obtained in a yield of 70% (3.1 mg).
1 H-NMR (600 MHz, MeOH-d4): δ 5.642 (dt, -CH (OH) -CH = C H -CH 2- , J = 6.6 Hz, 15.4 Hz), 5.444 (dd, -CH (OH ) -C H = CH-CH 2- , J = 7.7Hz, 15.4Hz), 2.80-2.77 (m, 3He of NeuAc), 2.04-2.00 (overlap, -CH = CH-C H 2 -CH 2- , NHAc), 1.94-1.85 (m, 3Ha of NeuAc), 1.36-1.25 (m,-(C H 2 )-), 0.892 (t, -CH 2 -C H 3 , 7.0Hz).
The 1 H-NMR spectrum (5.0 ppm to 3.0 ppm) of the obtained compound (1d) is shown in FIG.
ESI (-)-MS m / z = 944.5 (M-2H) 2-
〔化合物(2d)の合成〕
化合物(1d)3.0mg(1.6μmol)をDMF3mLに溶かし、撹拌しながらあらかじめN-ヒドロキシこはく酸イミド、ジシクロヘキシルカルボジイミドで活性化させたチオクト酸2.0mg(6.6μmol)を含むN,N-ジメチルホルムアミド溶液1mLを加え室温で24時間反応させた。反応液は濃縮した後、ODSカラムクロマトグラフィーで精製した。その結果、化合物(2d)を収率54%(1.8 mg)で得た。
1H-NMR(600MHz, MeOH-d4):δ5.645(dt, -CH(OH)-CH=CH-CH2-, J=6.6Hz, 15.4Hz), 5.444(dd, -CH(OH)-CH=CH-CH2-, J=7.7Hz, 15.4Hz), 3.19-3.15(m, -CH2-CH 2-S-), 3.11-3.07(m, -CH2-CH 2-S-), 2.85-2.80(m, 3He of NeuAc), 2.48-2.43(m, -CH 2-CH2-S-), 2.22-2.17(m, -C(O)-CH 2-CH2-), 2.05-1.97(overlap, -CH=CH-CH 2-CH2-, NHAc), 1.94-1.85(overlap, -CH 2-CH2-S-, 3Ha of NeuAc), 1.75-1.58, 1.50-1.41(2xm, N-thioctyl), 1.35-1.25 (m, -(CH 2)-), 0.892(t, -CH2-CH 3, 7.0Hz).
また得られた化合物(2d)の1H-NMRスペクトル(5.0ppm〜3.0ppm)を図2に示す。
ESI(-)-MS m/z=692.1(M-3H)3-, 1039.0(M-2H)2-
〔比較例1〕[Synthesis of Compound (2d)]
N, N-dimethylformamide solution containing 2.0 mg (6.6 μmol) of thioctic acid, in which 3.0 mg (1.6 μmol) of compound (1d) is dissolved in 3 mL of DMF and pre-activated with N-hydroxysuccinimide and dicyclohexylcarbodiimide with stirring 1 mL was added and reacted at room temperature for 24 hours. The reaction solution was concentrated and then purified by ODS column chromatography. As a result, compound (2d) was obtained with a yield of 54% (1.8 mg).
1 H-NMR (600 MHz, MeOH-d4): δ 5.645 (dt, -CH (OH) -CH = C H -CH 2- , J = 6.6 Hz, 15.4 Hz), 5.444 (dd, -CH (OH ) -C H = CH-CH 2- , J = 7.7Hz, 15.4Hz), 3.19-3.15 (m, -CH 2 -C H 2 -S-), 3.11-3.07 (m, -CH 2 -C H 2 -S-), 2.85-2.80 (m, 3He of NeuAc), 2.48-2.43 (m, -C H 2 -CH 2 -S-), 2.22-2.17 (m, -C (O) -C H 2 -CH 2- ), 2.05-1.97 (overlap, -CH = CH-C H 2 -CH 2- , NHAc), 1.94-1.85 (overlap, -C H 2 -CH 2 -S-, 3Ha of NeuAc), 1.75-1.58, 1.50-1.41 (2xm, N-thioctyl), 1.35-1.25 (m,-(C H 2 )-), 0.892 (t, -CH 2 -C H 3 , 7.0Hz).
In addition, FIG. 2 shows the 1 H-NMR spectrum (5.0 ppm to 3.0 ppm) of the obtained compound (2d).
ESI (-)-MS m / z = 692.1 (M-3H) 3- , 1039.0 (M-2H) 2-
[Comparative Example 1]
〔化合物(3b)の合成〕
p-Aminophenylβ-D-galactopyranoside 10mg(36.9μmol)およびチオクト酸9.1mg(44.1μmol)をメタノール5mLに溶かし、撹拌しながらDMT-MM 12.2mg(44.1μmol)を含むメタノール溶液5mLを加え室温で12時間反応させた。反応液は濃縮した後、ODSカラムクロマトグラフィーで精製した。その結果、化合物(3b)を収率82%(13.9mg)で得た。
〔比較例2〕 [Synthesis of Compound (3b)]
Dissolve 10 mg (36.9 μmol) of p-Aminophenylβ-D-galactopyranoside and 9.1 mg (44.1 μmol) of thioctic acid in 5 mL of methanol, add 5 mL of methanol solution containing 12.2 mg (44.1 μmol) of DMT-MM with stirring, and then at room temperature for 12 hours. Reacted. The reaction solution was concentrated and then purified by ODS column chromatography. As a result, Compound (3b) was obtained with a yield of 82% (13.9 mg).
[Comparative Example 2]
〔化合物(3c)の合成〕
p-Aminophenyl D-lactoside 10mg(23.1μmol)をDMF3mLに溶かし、撹拌しながらあらかじめN-ヒドロキシこはく酸イミド、ジシクロヘキシルカルボジイミドで活性化させたチオクト酸10.0mg(33.0μmol)を含むDMF溶液2mLを加え室温で24時間反応させた。反応液は濃縮した後、ODSカラムクロマトグラフィーで精製した。その結果、化合物(3c)を収率86%(12.3mg)で得た。
〔比較例3〕 [Synthesis of Compound (3c)]
Dissolve 10 mg (23.1 μmol) of p-Aminophenyl D-lactoside in 3 mL of DMF, add 2 mL of DMF solution containing 10.0 mg (33.0 μmol) of thioctic acid previously activated with N-hydroxysuccinimide and dicyclohexylcarbodiimide while stirring. For 24 hours. The reaction solution was concentrated and then purified by ODS column chromatography. As a result, compound (3c) was obtained with a yield of 86% (12.3 mg).
[Comparative Example 3]
〔化合物(4b)の合成〕
化合物(1b)10.0mg(21.7μmol)およびメタノールから再結晶により精製した16-Mercaptohexadecanoic acid(Aldrich社製)6.3mg(21.7μmol)をメタノール3mLに溶かし、撹拌しながら4-(4,6-ジメトキシ-1,3,5-トリアジン-2-イル)-4-メチルモルホリン塩(DMT-MM)7.5mg(27.0μmol)を含むメタノール溶液2mLを加え室温で24時間反応させた。反応液は濃縮した後、ODSカラムクロマトグラフィーで精製した。その結果、化合物(4b)を収率42%(6.8mg)で得た。 [Synthesis of Compound (4b)]
Compound (1b) 10.0 mg (21.7 μmol) and 6.3 mg (21.7 μmol) of 16-Mercaptohexadecanoic acid (Aldrich) purified by recrystallization from methanol are dissolved in 3 mL of methanol, and 4- (4,6-dimethoxy is stirred. 2 mL of a methanol solution containing 7.5 mg (27.0 μmol) of -1,3,5-triazin-2-yl) -4-methylmorpholine salt (DMT-MM) was added and reacted at room temperature for 24 hours. The reaction solution was concentrated and then purified by ODS column chromatography. As a result, compound (4b) was obtained with a yield of 42% (6.8 mg).
SPRセンサーによるリシン120の検出
(センサーチップの作成)
Biacore社より市販されているSIA kit Auの金基板をオゾンクリーナーで洗浄し、実施例1で合成した化合物(2b)100nmolを溶解させたメタノール溶液2mLに室温で24時間浸漬した。その後、メタノール、水の順で3回洗浄してセンサーチップ(1)を作成した。また、上記と同様な方法で実施例2の化合物(2c)、比較例1の化合物(3b)、比較例2の化合物(3c)、比較例3の化合物(4b)を用いて、それぞれセンサーチップ(2)、センサーチップ(3)、センサーチップ(4)、センサーチップ(5)を作成した。 Detection of lysine 120 by SPR sensor (creation of sensor chip)
A gold substrate of SIA kit Au commercially available from Biacore was washed with an ozone cleaner and immersed in 2 mL of a methanol solution in which 100 nmol of the compound (2b) synthesized in Example 1 was dissolved at room temperature for 24 hours. Then, it wash | cleaned 3 times in order of methanol and water, and created the sensor chip (1). Further, using the compound (2c) of Example 2, the compound (3b) of Comparative Example 1, the compound (3c) of Comparative Example 2, and the compound (4b) of Comparative Example 3 in the same manner as above, respectively, (2) A sensor chip (3), a sensor chip (4), and a sensor chip (5) were prepared.
(SPR測定)
得られたセンサーチップ(1)に対する糖結合性タンパク質の特異的吸着の特性を計測するため、実施例1の化合物(2b)を固定化したセンサーチップ(1)を市販の表面プラズモン共鳴バイオセンサー(Biacore2000、Biacore社製)に装着して、設定温度25℃、流速10μL/minでHEPES(10mM、pH:7.5、NaCl:0.15M)緩衝液を流した。計測前にセンサーグラムが安定したことを確認した。
糖結合性タンパク質としては、リシン120(Ricinus communis agglutinin 120、和光純薬製)を用い、HEPES(10mM、pH:7.5、NaCl:0.15M)緩衝液で1000ng/mL(8.3nM)に調製した。リシン120溶液は流速10μL/min で100μLインジェクトした。
同様にして、実施例2の化合物(2c)、比較例1の化合物(3b)、比較例2の化合物(3c)、比較例3の化合物(4b)をそれぞれ固定化したセンサーチップ(2)、センサーチップ(3)、センサーチップ(4)、センサーチップ(5)も測定した。その結果、図3および図4に示すように、リシン120の検出強度は、実施例1で1214RU、比較例1で420RU、実施例2で1640RU、比較例2で630RU、比較例3で957RUであった。
なお、「RU」は「Resonance unit」の略で、基盤表面に物質が吸着、付着、固定化されると、その量に応じて値が増大することを意味する。1RU=約1pg/mm2(Biacore社)である。(SPR measurement)
In order to measure the specific adsorption property of the sugar-binding protein to the obtained sensor chip (1), the sensor chip (1) on which the compound (2b) of Example 1 was immobilized was replaced with a commercially available surface plasmon resonance biosensor ( (
As the sugar-binding protein, ricin 120 (Ricinus communis agglutinin 120, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used, and it was prepared at 1000 ng / mL (8.3 nM) with HEPES (10 mM, pH: 7.5, NaCl: 0.15 M) buffer. The ricin 120 solution was injected at 100 μL at a flow rate of 10 μL / min.
Similarly, a sensor chip (2) in which the compound (2c) of Example 2, the compound (3b) of Comparative Example 1, the compound (3c) of Comparative Example 2, and the compound (4b) of Comparative Example 3 were immobilized, respectively. Sensor chip (3), sensor chip (4), and sensor chip (5) were also measured. As a result, as shown in FIGS. 3 and 4, the detection intensity of lysine 120 was 1214 RU in Example 1, 420 RU in Comparative Example 1, 1640 RU in Example 2, 630 RU in Comparative Example 2, and 957 RU in Comparative Example 3. there were.
Note that “RU” is an abbreviation of “Resonance unit” and means that when a substance is adsorbed, adhered, or immobilized on the substrate surface, the value increases in accordance with the amount. 1RU = about 1 pg / mm 2 (Biacore).
この結果から、実施例1、実施例2、比較例1、比較例2、比較例3のセンサーチップ(1〜5)ともに、リシン120を検出できるが、スフィンゴシン構造またはスフィンゴシン部位を有する実施例1、実施例2では、比較例1、比較例2の結果と比較して、極めて強いシグナルが得られることを確認した。これは化合物(2b)、(2c)の側鎖部位であるスフィンゴシン構造またはスフィンゴシン部位により、糖結合性化合物を高感度に検出できたと推測される。また、実施例1のセンサーチップ(1)と比較例3のセンサーチップ(5)を比較すると、リンカー部位がジスルフィド基とアルキル鎖長n=5であるリポ酸をもつ実施例1はチオール基と長鎖アルキル基n=15をもつ比較例3より格段に高感度になることがわかった。 From these results, the sensor chip (1-5) of Example 1, Example 2, Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Comparative Example 3 can detect lysine 120, but Example 1 having a sphingosine structure or sphingosine site. In Example 2, it was confirmed that an extremely strong signal was obtained as compared with the results of Comparative Examples 1 and 2. This is presumed that the sugar-binding compound was detected with high sensitivity by the sphingosine structure or sphingosine site which is the side chain site of the compounds (2b) and (2c). In addition, when comparing the sensor chip (1) of Example 1 and the sensor chip (5) of Comparative Example 3, Example 1 having a lipoic acid having a disulfide group and an alkyl chain length of n = 5 in Example 1 has a thiol group. It was found that the sensitivity was much higher than that of Comparative Example 3 having a long-chain alkyl group n = 15.
(リシン120の各種濃度におけるSPR測定)
実施例1の化合物(2b)を固定化したセンサーチップ(1)を上記と同様の方法で表面プラズモン共鳴バイオセンサー(Biacore2000、Biacore社製)に装着して、設定温度25℃、流速10μL/minでHEPES(10mM、pH:7.5、NaCl:0.15M)緩衝液を流した。計測前にセンサーグラムが安定したことを確認した。
測定は、リシン120(Ricinus communis agglutinin 120、和光純薬製)を用い、HEPES(10mM、pH:7.5、NaCl:0.15M)緩衝液でそれぞれ10000ng/mL(83nM)、1000ng/mL(8.3nM)、100ng/mL(0.83nM)および10ng/mL(0.083nM)に調製した。リシン120溶液は流速10μL/min で100μLインジェクトした。同様にして、実施例2の化合物(2c)を固定化したセンサーチップ(2)についても測定した。(SPR measurement at various concentrations of lysine 120)
The sensor chip (1) on which the compound (2b) of Example 1 was immobilized was mounted on a surface plasmon resonance biosensor (
Measurement is performed using ricin 120 (Ricinus communis agglutinin 120, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 10000 ng / mL (83 nM) and 1000 ng / mL (8.3 nM) in HEPES (10 mM, pH: 7.5, NaCl: 0.15 M) buffer, respectively. , 100 ng / mL (0.83 nM) and 10 ng / mL (0.083 nM). The ricin 120 solution was injected at 100 μL at a flow rate of 10 μL / min. Similarly, the sensor chip (2) on which the compound (2c) of Example 2 was immobilized was also measured.
その結果、図5および図6に示すように、いずれの濃度においても良好なセンサーグラムが得られ、各濃度におけるリシン120の検出強度は、実施例1で2536RU、1214RU、423RUおよび267RU、実施例2で2352RU、1640RU、494RUおよび228RUであった。この結果から、極微量(<0.01nM)のリシン120でも、前処理あるいは標識物質を用いないで、高感度に検出できることが確認できた。 As a result, as shown in FIG. 5 and FIG. 6, a good sensorgram was obtained at any concentration. The detection intensity of lysine 120 at each concentration was 2536RU, 1214RU, 423RU and 267RU in Example 1, and Examples 2 was 2352RU, 1640RU, 494RU and 228RU. From this result, it was confirmed that even a very small amount (<0.01 nM) of lysine 120 can be detected with high sensitivity without using pretreatment or a labeling substance.
(結合定数の算出)
上記SPR測定結果から、結合定数を求める最適な条件を推定した。すなわち、実施例1の化合物(2b)を固定化したセンサーチップ(1)を表面プラズモン共鳴バイオセンサーに装着して、設定温度25℃、流速30μL/minのHEPES(10mM、pH:7.5、NaCl:0.15M)緩衝液を流した。計測前にセンサーグラムが安定したことを確認した。結合定数はリシン120(Ricinus communis agglutinin 120、和光純薬製)を用い、HEPES(10mM、pH:7.5、NaCl:0.15M)緩衝液でそれぞれ1000ng/mL(8.3nM)、750ng/mL(6.3nM)、500ng/mL(4.2nM)および100ng/mL(0.83nM)に調製した。リシン120溶液は30μL/min で100μLインジェクトした。(Calculation of coupling constant)
From the SPR measurement results, the optimum conditions for obtaining the coupling constant were estimated. That is, the sensor chip (1) on which the compound (2b) of Example 1 was immobilized was attached to a surface plasmon resonance biosensor, and HEPES (10 mM, pH: 7.5, NaCl: at a set temperature of 25 ° C. and a flow rate of 30 μL / min. 0.15M) buffer was run. It was confirmed that the sensorgram was stable before measurement. The binding constant was ricin 120 (Ricinus communis agglutinin 120, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 1000 ng / mL (8.3 nM) and 750 ng / mL (6.3 nM) in HEPES (10 mM, pH: 7.5, NaCl: 0.15 M) buffer, respectively. ), 500 ng / mL (4.2 nM) and 100 ng / mL (0.83 nM). 100 μL of lysine 120 solution was injected at 30 μL / min.
また、実施例2の化合物(2c)、比較例1の化合物(3b)、比較例2の化合物(3c)、比較例3の化合物(4b)をそれぞれ固定化したセンサーチップ(2)、センサーチップ(3)、センサーチップ(4)、センサーチップ(5)についても、同様な方法で行ったが、センサーチップ(3)、センサーチップ(4)については、SPRシグナルが非常に小さいため、リシン120の濃度を1000倍量にして測定した。 Further, the sensor chip (2), the sensor chip in which the compound (2c) of Example 2, the compound (3b) of Comparative Example 1, the compound (3c) of Comparative Example 2, and the compound (4b) of Comparative Example 3 were immobilized, respectively. (3) The sensor chip (4) and the sensor chip (5) were also processed in the same manner, but the sensor chip (3) and the sensor chip (4) have very small SPR signals, so The concentration was measured at 1000 times the amount.
得られたセンサーグラムから1:1反応の結合定数を求めた結果、表1に示すように、スフィンゴシン構造またはスフィンゴシン部位を有する実施例1、実施例2および比較例3では、比較例1、比較例2の結果と比較して、結合速度定数(ka)、結合定数(KA)および解離定数(KD)が約10〜1000倍の値を示し、非常に強い結合力をもつことが確認できた。これは固定化した糖脂質含有化合物の構造に含まれる側鎖部分の影響である。また、リンカー部位の構造による影響について、ジスルフィド基を有するリポ酸をもつ実施例1とチオール基を有する長鎖アルキル基をもつ比較例3を比較すると、結合速度定数(ka)が格段に向上することが確認できた。これは、側鎖部位とリンカー部位の長さによる影響と、リンカー部位に含まれるジスルフィド基とチオール基の違いによる影響の両方が関与し、糖脂質含有化合物のセンサーチップ表面での配向性に対して何らかの影響を与えたものと推測される。As a result of obtaining the 1: 1 reaction binding constant from the obtained sensorgram, as shown in Table 1, in Example 1, Example 2 and Comparative Example 3 having a sphingosine structure or a sphingosine site, Comparative Example 1 and Comparative Example compared with the results of example 2, association rate constant (k a), binding constant (K a) and dissociation constant (K D) shows a value of about 10 to 1000 times, to have a very strong bonding force It could be confirmed. This is an influence of the side chain part contained in the structure of the immobilized glycolipid-containing compound. Also, the impact of the structure of the linker site, comparing Comparative Example 3 having a long chain alkyl group having Example 1 and the thiol group with lipoic acid having a disulfide group, association rate constant (k a) is significantly improved I was able to confirm. This involves both the effect of the length of the side chain site and the linker site and the effect of the difference between the disulfide group and the thiol group contained in the linker site, and the orientation of the glycolipid-containing compound on the sensor chip surface. It is speculated that it had some influence.
SPRセンサーによるボツリヌス毒素の検出
(センサーチップの作成)
Biacore社より市販されているSIA kit Auの金基板をオゾンクリーナーで洗浄し、実施例3で合成した化合物(2d)100nmolを溶解させたメタノール溶液2mLに室温で24時間浸漬した。その後、メタノール、水の順で3回洗浄してセンサーチップを作成した。 Detection of botulinum toxin using SPR sensor (creation of sensor chip)
A gold substrate of SIA kit Au commercially available from Biacore was washed with an ozone cleaner and immersed in 2 mL of a methanol solution in which 100 nmol of the compound (2d) synthesized in Example 3 was dissolved at room temperature for 24 hours. Thereafter, the sensor chip was prepared by washing three times in order of methanol and water.
(SPR測定)
得られたセンサーチップに対する糖結合性タンパク質の特異的吸着の特性を計測するため、実施例3の化合物(2d)を固定化したセンサーチップを市販の表面プラズモン共鳴バイオセンサー(Biacore2000、Biacore社製)に装着して、設定温度25℃、流速10μL/minでHEPES(10mM、pH:7.5、NaCl:0.15M)緩衝液を流した。計測前にセンサーグラムが安定したことを確認した。糖結合性タンパク質はボツリヌス毒素C(Botulinus Toxin C、和光純薬製)を用い、HEPES(10mM、pH:7.5、NaCl:0.15M)緩衝液でそれぞれ1000ng/mL(2860pM)、500ng/mL(1430pM)、100ng/mL(286pM)および10ng/mL(28.6pM)に調製した。ボツリヌス毒素C溶液は流速10μL/min で100μLインジェクトした。その結果、図7に示すように、いずれの濃度においても良好なセンサーグラムが得られ、各濃度におけるボツリヌス毒素Cの検出強度は579RU、258RU、92RUおよび10RUであった。この結果から、従来、測定が困難とされたボツリヌス毒素でも、前処理あるいは標識物質を用いないで、高感度に検出できることが確認できた。(SPR measurement)
In order to measure the specific adsorption property of the sugar-binding protein to the obtained sensor chip, a commercially available surface plasmon resonance biosensor (
(結合定数の算出)
上記SPR測定結果から、結合定数を求める最適な条件を推定した。すなわち、実施例3の化合物(2d)を固定化したセンサーチップを表面プラズモン共鳴バイオセンサーに装着して、設定温度25℃、流速20μL/minのHEPES(10mM、pH:7.5、NaCl:0.15M)緩衝液を流した。計測前にセンサーグラムが安定したことを確認した。結合定数はボツリヌス毒素C(Botulinus Toxin C、和光純薬製)を用い、HEPES(10mM、pH:7.5、NaCl:0.15M)緩衝液でそれぞれ1000ng/mL(2860pM)、750ng/mL(2160pM)、500ng/mL(1430pM)および100ng/mL(286pM)に調製した。ボツリヌス毒素C溶液は20μL/min で100μLインジェクトした。得られたセンサーグラムから1:1反応の結合定数を求めた結果、表2に示すように、化合物(2d)を固定化したセンサーチップとボツリヌス毒素Cの結合速度定数(ka)、結合定数(KA)および解離定数(KD)の値から、非常に強い結合力をもつことが確認できた。
(Calculation of coupling constant)
From the SPR measurement results, the optimum conditions for obtaining the coupling constant were estimated. That is, a sensor chip on which the compound (2d) of Example 3 was immobilized was attached to a surface plasmon resonance biosensor, and HEPES (10 mM, pH: 7.5, NaCl: 0.15 M) at a set temperature of 25 ° C. and a flow rate of 20 μL / min. Buffer was run. It was confirmed that the sensorgram was stable before measurement. The binding constant was Botulinus Toxin C (Botulinus Toxin C, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 1000 ng / mL (2860 pM), 750 ng / mL (2160 pM) with HEPES (10 mM, pH: 7.5, NaCl: 0.15 M) buffer, respectively. Prepared to 500 ng / mL (1430 pM) and 100 ng / mL (286 pM). Botulinum toxin C solution was injected at 100 μL at 20 μL / min. From the resulting sensorgram 1: 1 result of determining binding constants of the reaction, as shown in Table 2, the compound (2d) the immobilized sensor chip and binding rate constants of the botulinum toxin C (k a), binding constant From the values of (K A ) and dissociation constant (K D ), it was confirmed that they had a very strong binding force.
金微粒子検出試薬による糖結合性化合物の検出
(最適固定化量を有する糖脂質含有微粒子および検出試薬の調製)
粒子径20nmの金微粒子分散溶液(微粒子濃度:5.0×1011個/mL)500μLに0〜10μgの化合物(2b)を溶解させた100μLエタノール溶液を撹拌しながら添加し、室温で1時間、固定化反応した。
この間、化合物(2b)添加直後から金微粒子分散溶液の色調は赤色に変化し、その変化は添加濃度によって異なった。 Detection of sugar-binding compounds using gold microparticle detection reagent (Preparation of glycolipid-containing microparticles and detection reagents with optimal immobilization amount)
Gold particle dispersion solution having a particle diameter of 20 nm (particle concentration: 5.0 × 10 11 cells / mL) while adding stirring 100μL ethanol solution dissolving the compounds of 0~10μg the (2b) in 500 [mu] L, 1 hour at room temperature, fixed Reaction.
During this time, the color tone of the gold fine particle dispersion changed to red immediately after the addition of the compound (2b), and the change varied depending on the addition concentration.
それぞれ化合物(2b)濃度を変化させて固定化した金微粒子分散溶液200μLにリシン120(Ricinus communis agglutinin 120、和光純薬製)をHEPES(10mM、pH:7.5、NaCl:0.15N)緩衝液で調製した1.0mg/mL溶液を50μL添加し、室温で1時間静置した。 Prepare lysine 120 (Ricinus communis agglutinin 120, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in HEPES (10 mM, pH: 7.5, NaCl: 0.15 N) buffer solution in 200 μL of gold fine particle dispersion solution fixed by changing the concentration of compound (2b). 50 μL of the 1.0 mg / mL solution was added and allowed to stand at room temperature for 1 hour.
分散安定性およびリシン120添加後の色調変化についての結果は、金微粒子分散溶液1の色調変化から目視にて評価した。ここで、分散安定性結果は化合物(2b)を固定した1時間後、リシン120添加後の色調変化結果は添加1時間後の結果である。
The results of the dispersion stability and the color tone change after addition of lysine 120 were evaluated visually from the color tone change of the gold fine
また、比較例1で合成した化合物(3b)または比較例3で合成した化合物(4b)を用いて、上記と同様な方法で、化合物(3b)または化合物(4b)が固定化された金微粒子を作成し、金微粒子分散溶液を調製した。 Further, using the compound (3b) synthesized in Comparative Example 1 or the compound (4b) synthesized in Comparative Example 3, gold fine particles in which the compound (3b) or the compound (4b) was immobilized by the same method as above. And a gold fine particle dispersion was prepared.
表3の結果で明らかなように、添加した化合物(2b)量が1.5μg以下の場合、自己組織化するための十分な化合物(2b)量に達しないことで、金微粒子表面の疎水性が増加し、分散安定性の低下が確認できた。また、添加した化合物(2b)量が5.0μg以上の場合、リシン120を添加した後の色調変化が小さいことから、過剰に添加した化合物(2b)が凝集反応を阻害した。
したがって、粒子径20nmの金微粒子(微粒子濃度:5.0×1011個/mL)分散溶液500μL当たりの化合物(2b)の最適固定化量は2.0μg 〜2.5μgであり、最適固定化量を簡便に設定できた。また、この場合、金表面1nm2あたり約5.5個が固定化されており、極めて高密度かつ高配向な結合であることが確認された。As is apparent from the results in Table 3, when the amount of the added compound (2b) is 1.5 μg or less, the amount of the compound (2b) sufficient for self-assembly is not reached, so that the hydrophobicity of the gold fine particle surface is reduced. It was confirmed that the dispersion stability decreased. Further, when the amount of the added compound (2b) was 5.0 μg or more, the change in color tone after addition of lysine 120 was small, so that the excessively added compound (2b) inhibited the aggregation reaction.
Therefore, the optimal immobilization amount of compound (2b) per 500 μL of gold fine particles with a particle size of 20 nm (fine particle concentration: 5.0 × 10 11 particles / mL) is 2.0 μg to 2.5 μg. I was able to set it. Further, in this case, about 5.5 pieces were immobilized per 1 nm 2 of the gold surface, and it was confirmed that the bonds were extremely dense and highly oriented.
一方、添加した化合物(3b)では、表3に示すように分散安定性が悪く、リシン120の検出ができなかった。また、粒子径20nmの金微粒子(微粒子濃度:5.0×1011個/mL)分散溶液500μL当たりの化合物(3b)の最適固定化量は0.3μg 〜0.4μgであり、化合物(2b)と比較して劣っていた。また、この固定化量の場合、金属微粒子表面における化合物(3b)の最適固定化量は0.3μg 〜0.4μgで、金表面1nm2あたり約1.3個が固定化されている。密度、配向性ともに、化合物(2b)と比較して劣っている。
さらに、化合物(4b)では、金微粒子の分散安定性が著しく低下する傾向が認められた。過剰量の添加によって金微粒子の分散安定性は改善されたものの、24時間後には沈殿が生じていた。また、化合物(4b)10.0μg添加1時間後の分散液は、リシン120を添加した後の色調変化が小さく、検出試薬としては使用不能なものであった。
以上の結果は、化合物(2b)を用いる場合においては、糖脂質含有化合物が、高配向かつ高密度に金微粒子表面に固定化していることを示している。On the other hand, the added compound (3b) had poor dispersion stability as shown in Table 3, and lysine 120 could not be detected. In addition, the optimal immobilization amount of compound (3b) per 500 μL of gold fine particles (particle concentration: 5.0 × 10 11 particles / mL) having a particle size of 20 nm is 0.3 μg to 0.4 μg, which is compared with compound (2b). It was inferior. Further, in the case of this immobilization amount, the optimal immobilization amount of the compound (3b) on the surface of the metal fine particles is 0.3 μg to 0.4 μg, and about 1.3 are immobilized per 1 nm 2 of the gold surface. Both density and orientation are inferior compared to the compound (2b).
Furthermore, in the compound (4b), the tendency that the dispersion stability of the gold fine particles is remarkably lowered was recognized. Although the dispersion stability of the gold fine particles was improved by adding an excessive amount, precipitation occurred after 24 hours. In addition, the
The above results indicate that when the compound (2b) is used, the glycolipid-containing compound is immobilized on the surface of the gold fine particles with high orientation and high density.
(糖結合性化合物の検出)
粒子径20nmの金微粒子分散溶液(微粒子濃度:5.0×1011個/mL)1000μLに、上記で調べた最適固定化量の範囲内である5.0μgの化合物(2b)を溶解させた200μLエタノール溶液を撹拌しながら添加した。(Detection of sugar-binding compounds)
200 μL ethanol solution in which 5.0 μg of compound (2b), which is within the range of the optimum immobilization amount investigated above, was dissolved in 1000 μL of a gold particle dispersion solution (particle concentration: 5.0 × 10 11 particles / mL) having a particle diameter of 20 nm. Was added with stirring.
室温で1時間、固定化反応を行った。化合物(2b)が固定化された糖脂質含有微粒子の分散溶液100μLに、リシン120(Ricinus communis agglutinin 120、和光純薬製)を含むHEPES(10mM、pH:7.5、NaCl:0.15N)緩衝液(1.0〜100μg/mL)を100μL添加し、室温で一定時間静置した。 The immobilization reaction was performed at room temperature for 1 hour. A HEPES (10 mM, pH: 7.5, NaCl: 0.15N) buffer solution containing lysine 120 (Ricinus communis agglutinin 120, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in a dispersion solution of glycolipid-containing fine particles to which the compound (2b) is immobilized (100 μL) 100 μL of 1.0 to 100 μg / mL) was added and allowed to stand at room temperature for a certain period of time.
各時間における金微粒子分散溶液の色調変化を目視にて評価した。また、比較対照として、リシン120の10μg/mL溶液と100倍量のD-ガラクトースを同時に添加した。
The change in color tone of the gold fine particle dispersion solution at each time was visually evaluated. As a comparative control, a 10 μg / mL solution of
表4の結果で明らかなように、化合物(2b)を用いた場合、リシン120濃度が低い場合であっても、十分に検出可能であることが確認できた。例えばリシン120濃度が1.0μg/mLでも約1時間程度で確認できた。
一方、同時に添加したD-ガラクトースは化合物(2b)とリシン120の凝集反応を阻害したことから非特異的吸着は殆ど起きてないことが確認できた。As is clear from the results of Table 4, it was confirmed that when the compound (2b) was used, it was sufficiently detectable even when the concentration of lysine 120 was low. For example, even if the lysine 120 concentration was 1.0 μg / mL, it could be confirmed in about 1 hour.
On the other hand, D-galactose added simultaneously inhibited the aggregation reaction between compound (2b) and lysine 120, so it was confirmed that almost no non-specific adsorption occurred.
このように本実験の場合では、化合物(2b)を固定化した金微粒子分散溶液を用いれば、リシン120を1.0μg/mLと極めて低濃度でも十分に検出できることが確認された。 Thus, in the case of this experiment, it was confirmed that lysine 120 could be sufficiently detected even at an extremely low concentration of 1.0 μg / mL by using a gold fine particle dispersion solution on which compound (2b) was immobilized.
一方、化合物(3b)についても、最適固定化量の範囲内である0.8μgの化合物(3b)を溶解させた200μLエタノール溶液を撹拌しながら添加し、化合物(2b)を用いた場合と同様の方法により、化合物(3b)が固定化された金微粒子分散溶液を調製し、リシン120の濃度に対応する検出試験を行った。
表4の結果で明らかなように、化合物(3b)を固定化した金微粒子分散溶液では、リシン120濃度100μg/mLで、若干の色調変化が認められたが、リシン120濃度が50μg/mLでは、リシン120を検出できなかった。On the other hand, for compound (3b), a 200 μL ethanol solution in which 0.8 μg of compound (3b), which is within the range of the optimal immobilization amount, was added with stirring, was the same as in the case of using compound (2b). By the method, a gold fine particle dispersion solution in which the compound (3b) was immobilized was prepared, and a detection test corresponding to the concentration of lysine 120 was performed.
As is clear from the results in Table 4, in the gold fine particle dispersion solution in which the compound (3b) was immobilized, a slight color change was observed at a lysine 120 concentration of 100 μg / mL, but at a lysine 120 concentration of 50 μg / mL, , Lysine 120 could not be detected.
(阻害実験)
上記方法により作成した化合物(2b)が固定化された金微粒子分散溶液を用いて、各種水溶液存在下でのリシン120の認識性を調べた。(Inhibition experiment)
The recognizability of lysine 120 in the presence of various aqueous solutions was examined using a gold fine particle dispersion solution on which the compound (2b) prepared by the above method was immobilized.
すなわち、上記化合物(2b)が固定化された金微粒子分散溶液100μLに、蒸留水、水道水、雨水の各溶液を50μL添加して室温で1時間静置した。その後、リシン120(Ricinus communis agglutinin 120、和光純薬製)をHEPES(10mM、pH:7.5、NaCl:0.15N)緩衝液で調製した50μg/mL溶液を50μL添加し、室温で1時間静置した。 That is, 50 μL of each solution of distilled water, tap water, and rainwater was added to 100 μL of the gold fine particle dispersion solution on which the compound (2b) was immobilized, and the mixture was allowed to stand at room temperature for 1 hour. Thereafter, 50 μL of 50 μg / mL solution of ricin 120 (Ricinus communis agglutinin 120, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) prepared with HEPES (10 mM, pH: 7.5, NaCl: 0.15N) buffer was added and allowed to stand at room temperature for 1 hour. .
各金微粒子分散溶液の色調変化を目視にて評価した結果を表5に示す。いずれの場合も、溶液添加で色調の変化は起こらないことが確認され、耐環境影響が小さく、環境中に存在する糖結合性化合物を良好に検出できることが示された。 Table 5 shows the results of visual evaluation of the color tone change of each gold fine particle dispersion. In either case, it was confirmed that the color tone did not change with the addition of the solution, and the environmental resistance was small, indicating that sugar-binding compounds present in the environment could be detected well.
本発明に係る糖脂質含有化合物を基板あるいは微粒子表面に固定化すると、高度な配向性で高密度に該固定を行うことができると共に、該糖脂質含有化合物を含有するバイオセンサーあるいは検出試薬は、極微量の糖結合性化合物でも高感度かつ迅速に検出できる。
このような糖脂質含有化合物を用いると、水晶振動子マイクロバランス(Quartz Crystal Microbalance : QCM )やイムノクロマトの高感度化、あるいは糖鎖認識部位の標識等の用途にも適用可能である。When the glycolipid-containing compound according to the present invention is immobilized on the surface of a substrate or fine particles, the immobilization can be performed with high orientation and high density, and a biosensor or a detection reagent containing the glycolipid-containing compound is: Even extremely small amounts of sugar-binding compounds can be detected with high sensitivity and speed.
When such a glycolipid-containing compound is used, it can be applied to uses such as quartz crystal microbalance (QCM) and immunochromatography with high sensitivity, or labeling of sugar chain recognition sites.
Claims (22)
〔式中、−C(=O)CnH2nYで表されるリンカー部位中のnは4であり、Yは1,2−ジチオラン−3−イル基を示し;
−CH(OH)CH=CHCpH2pCH3で表される側鎖部位中のpは12〜14の整数を示し、
GN−は、下記式(i)〜(x)
で表されるいずれかの糖鎖部位を示す。〕で表されることを特徴とする、糖脂質含有化合物。Following formula (5)
[Wherein, n in the linker moiety represented by —C (═O) C n H 2n Y is 4, and Y represents a 1,2-dithiolan-3-yl group;
P in the side chain moiety represented by —CH (OH) CH═CHC pH 2p CH 3 represents an integer of 12 to 14,
G N − represents the following formulas (i) to (x)
The sugar chain part represented by these is shown. ] The glycolipid containing compound characterized by the above-mentioned.
で表されるいずれかの糖鎖部位である、請求項1に記載の糖脂質含有化合物。G N − represents the following formulas (i) to (v), (viii) to (x)
The glycolipid-containing compound according to claim 1, which is any sugar chain moiety represented by the formula:
。The glycolipid-containing compound according to claim 1, represented by the following formula:
.
。The glycolipid-containing compound according to claim 1, represented by the following formula:
.
。The glycolipid-containing compound according to claim 1, represented by the following formula:
.
(1)試験化合物を、請求項6〜8のいずれかに記載のバイオセンサーの基板表面に接触させる工程、
(2)基板に結合した前記糖結合性化合物を検出する工程。A method for detecting a sugar-binding compound selected from the group consisting of ricin toxin, verotoxin, and botulinum toxin, comprising the following steps:
(1) A step of bringing a test compound into contact with the substrate surface of the biosensor according to any one of claims 6 to 8,
(2) detecting the sugar-binding compound bound to the substrate.
のいずれかで表される基であり、前記糖結合性化合物が、リシン毒素である、請求項9に記載の方法。The G N − represents the following formulas (i) to (v)
Ri Oh a group represented by either of, the sugar binding compound is a ricin toxin A method according to claim 9.
で表され、前記糖結合性化合物が、ベロ毒素である、請求項9に記載の方法。G N − represents the following formula (vi) or (vii)
10. The method of claim 9 , wherein the sugar binding compound is verotoxin .
で表されるいずれかの基であり、前記糖結合性化合物が、ボツリヌス毒素である、請求項9に記載の方法。The GN − represents the following formulas (i), (viii) to (x)
In Ri or a group Der represented, the sugar binding compound is a botulinum toxin, the method according to claim 9.
(1)試験化合物を、請求項17または18に記載の糖結合性化合物の検出試薬に添加して、糖脂質含有微粒子に接触させる工程、
(2)糖脂質含有微粒子に結合した前記糖結合性化合物を検出する工程。A method for detecting a sugar-binding compound selected from the group consisting of ricin toxin, verotoxin, and botulinum toxin, comprising the following steps:
(1) Test compounds are added to the detection reagent of the sugar binding compound according to claim 17 or 18, contacting the glycolipid-containing particles,
(2) detecting the sugar-binding compound bound to the glycolipid-containing microparticles.
のいずれかで表される基であり、前記糖結合性化合物が、リシン毒素である、請求項19に記載の方法。The G N − represents the following formulas (i) to (v)
Ri Oh a group represented by either of, the sugar binding compound is a ricin toxin A method according to claim 19.
で表され、前記糖結合性化合物が、ベロ毒素である、請求項19に記載の方法。G N − represents the following formula (vi) or (vii)
21. The method of claim 19 , wherein the sugar binding compound is verotoxin .
で表されるいずれかの基であり、前記糖結合性化合物が、ボツリヌス毒素である、請求項19に記載の方法。The GN − represents the following formulas (i), (viii) to (x)
In Ri or a group Der represented, the sugar binding compound is a botulinum toxin, the method according to claim 19.
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