WO2004040307A2 - Device and method for analyzing the structure of complex glycostructures and for detecting same - Google Patents

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WO2004040307A2
WO2004040307A2 PCT/EP2003/011567 EP0311567W WO2004040307A2 WO 2004040307 A2 WO2004040307 A2 WO 2004040307A2 EP 0311567 W EP0311567 W EP 0311567W WO 2004040307 A2 WO2004040307 A2 WO 2004040307A2
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Jürgen Kuballa
Bernd Niemeyer
Heike Helmholz
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Gkss Forschungszentrum
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    • C40B60/00Apparatus specially adapted for use in combinatorial chemistry or with libraries
    • C40B60/14Apparatus specially adapted for use in combinatorial chemistry or with libraries for creating libraries

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for determining and analyzing complex glycostructures.
  • Carbohydrates can be converted into monosaccharides, disaccharides. Oligosaccharides and polysaccharides can be divided. The oligo- and polysaccharides can in turn be divided into homoglycans or heteroglycans, the heteroglycans with the representatives of the proteoglycans, peptidoglycans, glycolipids and glycoproteins being among the biologically important structural units.
  • Compound carbohydrates that contain conjugated compounds, such as glycolipids and glycoproteins are also referred to as glycoconjugates. Glycoconjugates are one of the central biomolecules of the ropes and are involved in many physiological processes.
  • glycoconjugates plays a major role in the areas of basic research, diagnostics, pharmaceutical research and for drug development.
  • the term glycoconjugates denotes molecules in which a carbohydrate portion (mono-, oligo- or polysaccharide) is covalently bound to a protein or an ipid.
  • glycoconjugates include, in addition to the glycoproteins and glycolipids, in which the protein or lipid portion predominates, also the lipopolysaccharides and the protoglycans, in which the carbohydrate portion predominates.
  • the carbohydrate content of glycoproteins and glycolipids typically consists of up to 20 monosaccharides; for lipopolysaccharides and protoglycans this can be considerably larger.
  • nature uses a wide variety of linkage and branching options in addition to the selection of different monosaccharide building blocks, so that there is a huge variety of structures within this class of substances.
  • Carbohydrates potentially have the greatest number of possible variations in a short sequence within the biological binding partners of proteins.
  • Using a common library of 20 different monosaccharides theoretically 10 15 different structures result for the formation of a hexasaccharide (including branched isomers). If the oligosaccharide chains are branched, one speaks of oligoantennaren connections, whereby normally di- to pentaantennäräre structures are present.
  • the resulting "multivalency" of the molecules in relation to the interaction with a binding partner is an important aspect for the specificity and strength of the binding.
  • the oligosaccharide structures can vary at each glycosylated site of a protein. The differently glycosylated variants are known as glycoforms of this protein or as micro heterogeneity.
  • glycoproteins are first broken down, that is to say the structure to be examined is first destroyed and the glycans or glycopeptides are characterized by means of mass spectroscopy after chromatographic separation.
  • affinity chromatography saccharides or glycoconjugates are purified with the aid of lectins which are bound to gel particles for the use of further analysis steps.
  • the method of serial lectin affinity chromatography is available, in which the sample components are fractionated in a flow-through method using a combination of lectin adsorbents.
  • glycoconjugates it is disadvantageous that purification of the glycoconjugates is necessary because any contamination impairs the analytics. For example, it is necessary to work with large amounts of the purified glycoconjugate - often in the milligram range - which requires a great deal of preparation. So far it has not been possible to detect glycostructures in a uniform process, so that the analysis of glycoconjugates with conventional methods always consists of several sub-steps and is therefore very time-consuming.
  • a central disadvantage of conventional analysis methods is that the glycostructures cannot be analyzed non-destructively, which means that the sample is no longer in its native state, which means that a sample that has been analyzed and that includes glycostructures usually does not can continue to be used.
  • Complex structures such as glycoproteins with more than two or three more or less branched sucker chains (glycans), are generally not covered by the known methods.
  • the object of the invention is therefore to provide a device with which complex carbohydrate structures, such as glycoconjates, can be detected quickly, easily, safely and efficiently and their structure can be determined.
  • the invention solves this technical problem by providing a microarray comprising at least at least two different immobilized lectins directed against the basic structure of a glycoconjugate, the basic structure comprising at least one glycan containing at least two glycosidically linked monosaccharides.
  • the invention is accordingly based on the surprising teaching that complex glycoconjugates, such as glycoproteins or glycolipids, not only interact specifically with one lectin, but that they are able to interact measurably with several lectins in such a way that an analysis of the Structure of the glycoconjugate - the analyte - is possible.
  • This interaction of one and the same analyte, with several different lectins, results in several areas or locations on the array with a special lectin-sucker interaction, which can be detected using various methods known to the person skilled in the art.
  • Immobilization in the sense of the invention is understood to mean all methods for restricting the mobility and solubility of lectins in chemical, biological and / or physical ways.
  • the immobilization can be done by different methods, such as the binding of lectins with each other or to the carrier, by adhering a polymeric matrix in the network 'or immobilization on a membrane.
  • the immobilization becomes a Wash out the lectins in the different washing steps prevented.
  • the biological sample can easily be separated from the immobilized lectin.
  • the lectins can be bound or immobilized on the carrier or microarray by direct carrier connection and by crosslinking.
  • Crosslinking in the sense of the invention is a crosslinking of the detection molecules - that is to say the lectins - with one another or with other polymers.
  • the lectins When immobilized by inclusion, the lectins are enclosed in gel structures or in membranes in such a way that interaction with the glycoconjugates is possible.
  • Lectins e.g. can be immobilized by dropping round spots or by printing lines, whereby planar and non-planar structures such as spheres, cuboids or fibrils and rods can be used as the microarray, which are impregnated or immobilized with different lectins and thus immersed in a spatial arrangement. To be put in order.
  • the immobilization should take place in such a way that (i) that each lectin is assigned a defined position on the support or microarray and (ii) that each position on the microarray or support can be evaluated independently. However, it can also be advantageous that the application sites of different lectins overlap partially or completely or that lectin mixtures are applied in the form of a detection spot.
  • the immobilization can take place, for example, using a method based on semiconductor technology. Printing processes also make it possible to deposit the lectins in defined areas or locations on or on the surface of the microarray, as a result of which stable binding can take place with high coupling efficiency. All immobilization measures of biomolecules known to the person skilled in the art - for example on column materials - can also be used to immobilize the lectins on the array.
  • Selected methods for immobilization are, for example, contact tip printing, ring and pin printing, nanoelectric printing and nanopipetting, bubble jet printing, top spot printing, micro contact printing, micro fluidic networks methods, photolithographic activation methods, photoresist lithography, Electroche ical focusing and micro wet printing.
  • comparatively simple sample application devices from thin-layer chromatography or autosamplers for HPLC and pipette and micropipettes (piston stroke pipettes) are used. With the help of these methods, a lectin spot size of approx. 1 ⁇ m to over 6 mm can be generated.
  • the lectin density per cm 2 can be, for example, in the range from approximately 0.01 to 1000 pmol / cm 2 .
  • the methods mentioned enable simple handling and great precision of the volumes created, as well as very homogeneous lectin spots, which are applied with a high degree of parallelization.
  • the methods that enable a direct synthesis of the lectins on the support have in particular a high integration density and a simple combination of immobilization and coupling. It is possible to prepare the lectins, which can also be referred to as probes, with further methods in order to keep the proportion of unspecificly synthesized or bound lectins low.
  • the lectins can also be immobilized on the microarray by a blot method.
  • the lectins or cells or tissues comprising them are separated by means of electrophoresis.
  • the electrophoretic separation can e.g. by means of a one-dimensional or multidimensional electrophoresis, in particular a 2D electrophoresis.
  • electrophoretically separated or separated lectins are then either placed on the support or Transfer microarray or on a membrane, which is applied in a next step to the carrier or microarray.
  • the microarray comprises at least two different immobilized lectins, the lectins being isolable, selected from the group consisting of Abrus precatorius, Adenia digitata, Agaricus bisporus, Aleuria aurantia, Amaranthus caudatus, Amphicarpaea biacteata, Anguilla anguilla, Arachis hypogaea, Artocarpus integrifolia, Bauhinia purpurea alba, Brachypodium sylvaticum, Canavalia ensiformis, Carcino scorpius rotunda canda, Cicer arietinum, Codium fragile, Crotalaria juncea, Cytisus sessilifolius, Datura stramonium, Dioclea grandifhrinausiallichristinauria, dendella erifone, Erythema, dolomized erythematosus, dolomized
  • lectins which are suitable for binding complex glycostructures or glycoconjugates in such a way that detection and structural analysis are possible can advantageously be isolated from the organisms mentioned.
  • the lectin ABA from Agaricus bisporus, from Aleuria aurantia AAL, from Amaranthus caudatus ACL (ACA), from Anguilla (Eel) anguilla AAA, from Arachis hypogaea PNA, from Artocarpus integrifolia AIL (Jacalin), from Griffonia
  • DB A 'from Erythrina coralldendron Ecor A, from Erythrina cristagalli ECL (ECA), from Euonymos europaeus EEL, from Galanthus nivalis GNL, from Glycine ⁇ tax SBA, from Helix aspersa HAA, from Helix po atia HPA, from Hippeastrum hybrid HHL (AL ), from Lens culinaris LCA, LcH (Lentil), from Lotus tetragonolobus LTL, from Lycopersicon esculentum LEA (Tomato), from Maackia amurensis MAA, from Maclura pomifera MPA, from Narcissus pseudonarcissus NPL, NPA, from Phaseolus coccineus PCA, from Pha ⁇ eolu ⁇ limensis LBA, from Phaseolus vulgaris PHA, from Phytasuumum s PSA, from Pseudomonas aeruginos
  • the microarray comprises at least two different immobilized lectins, the lectins having a binding affinity to the glycostructures to be detected of Kd 10 10 ⁇ s mol / 1.
  • the immobilized lectins comprise a binding linker.
  • Binding linkers in the sense of the invention are all structures which are associated with the lectins in such a way that they can be immobilized covalently or complexly on a support of the microarray or on the microarray itself.
  • the linkers can be, for example, peptide fragments in the range from 0 to 50 amino acids.
  • the lectins comprising linkers are accordingly advantageously not immobilized on the microarray via non-specific adsorption.
  • linkers can also be designed in such a way that an interaction between the individual lectins or lectins and the carriers is excluded in such a way that disturbances or non-specific interactions do not occur or only to a very small extent.
  • the linkers can be used as spacers, for example.
  • linkers in the sense of the invention can also be short synthetic DNA double strands. They can also be used to first immobilize certain lectins in order to then split them off again with the help of specific enzymes, for example those that break down the DNA double strand.
  • the linker is in particular streptavidin and / or biotin.
  • Streptavidin in the sense of the invention is a protein from Streptomyci avidinii which binds to biotin with an affinity of 10 "15 M " 1 and which has a molecular weight of approximately 60,000 Da. It advantageously has a lower unspecific P-action than avidin.
  • Biotin in the sense of the invention are coenzymes of the enzymes that catalyze carboxylations. The very high affinity of biotin for streptavidin as well as for avidin can advantageously be used to immobilize biotinylated reagents.
  • the lectins are immobilized with a packing density of> 50 ng / cm 2 .
  • the resulting surface coverage of> 10% enables an optimal interaction with the glycostructures.
  • the variants of the possible functional The base materials are of course diverse. A requirement for the binding of lectins is the presence of appropriate functional groups on the support material with which the lectin can react.
  • the following variants can be used, among other things: functionalization with carboxyl groups, functionalization with amino groups, functionalization with aldehyde groups, functionalization with phenyl groups, functionalization with thiol groups, functionalization with divinylsulphones (resulting bond: ether, thioether, secondary amines), Functional ionization with carbonyldiimidazole, functionalization with epichlorohydrins (resulting bond: ether, thioether, secondary amines), functionalization with
  • the functionalization is advantageously possible in a rapid reaction, the immobilization of the lectins using the methods described being particularly advantageous since a covalent bond is formed here. This prevents the leaching of the lectins and thereby a loss of binding activity or, if the sample is detached, contamination of these by lectin molecules.
  • Immobilization takes place under individual reaction conditions and is often to be carried out using other chemicals.
  • the immobilization on epoxy groups requires, for example, 8-48 h at pH 8.5-12.
  • the binding of proteins to matrices activated with carboxyl groups takes place at pH 4-6 in 24-48 h.
  • the use of carbodiimide for the reaction is advantageous. Proteins are also immobilized on supports substituted with amino groups using other chemicals such as carbodiimide or NaCNBH 3.
  • tresyl chloride (2,2,2-trifluoroethane sulfonyl chloride) is advantageously used.
  • the functionalization of carrier materials with tresyl chloride is particularly suitable for the binding of proteins, since the reaction takes place under mild conditions (pH 7-9) and does not damage the proteins.
  • the binding takes place via primary amino groups or thiol groups of the amino acids of the protein.
  • the reaction is comparatively quick (a few hours) and takes place without the use of additional chemicals.
  • Tresyl activation is stable for a few months with dry material or when stored in dilute hydrochloric acid.
  • spacer increases the distance between the support surface and the ligand and can therefore contribute to better accessibility of the ligand.
  • Usual spacers consist of two terminal functional groups and a length-selectable C chain, e.g. 6-aminohexanoic acid.
  • the linker used that is to say the carrier functionalization used, can itself already be a spacer.
  • the microarray comprises metal, polypropylene, Teflon, silicon, polyethylene, polyester, polystyrene, nitride, ceramic, quartz and / or glass.
  • Metals in the sense of the invention are all compounds whose cohesion is created by a crystal lattice. The boundary between metals and non-metals is blurred ßig, so that the elements Ce, Sn, As and Sb are metals in the sense of the invention.
  • the metals according to the invention also include the metallic glasses, that is to say materials which are in a meta-stable, largely amorphous state.
  • metallically conductive polymers are metals in the sense of the invention.
  • metals advantageously have, in particular, good strength, good hardness and wear resistance, high toughness and good electrical and thermal conductivity.
  • Polypropylenes in the sense of the invention are thermoplastic polymers of propylene. Polypropylenes are characterized in particular by high hardness, R ückstellêt, stiffness and heat resistance of.
  • the microarray can also include Teflon. Teflon according to the invention are polytetrafluoroethylene, which advantageously have good thermoplastic properties.
  • Polyethylenes are produced in particular by polymerizing ethylene using essentially two different methods, the high-pressure and the low-pressure process. Polyethylenes which are produced in the high-pressure process advantageously have a low density.
  • microarrays comprising polypropylene are essentially determined by the character of the polyethylene as a partially crystalline hydrocarbon.
  • Polyethylenes are advantageously up to 60 ° in all customary solutions. practically insoluble.
  • polar liquids such as alcohol, esters and ketones hardly cause polyethylene to swell at room temperature.
  • Polyethylenes are advantageously completely indifferent to water, alkalis and salt solutions as well as inorganic acids.
  • microarrays or carriers that include polyethylenes have very low water vapor permeability.
  • the microarray can expediently also comprise polyester.
  • polyesters are compounds which are prepared by ring-opening polymerization of lactones or by polycondensation of hydroxycarboxylic acids or of diols and dicarboxylic acids or dicarboxylic acid derivatives.
  • polyesters also include polyester resins, polyester imides, polyester rubbers, polyester polyols and polyester polyuretanes. Polyesters are advantageously thermoplastics and have a distinct material character. For example, they are characterized by high thermal stability and can be processed into alloys with metals such as copper, aluminum and magnesium. However, it can also be provided that the microarray comprises ceramics.
  • Ceramic in the sense of the invention is a collective name for a class of substances composed of in particular inorganic and predominantly non-metallic compounds and elements and in particular comprising more than 30% by volume of crystalline materials.
  • the specialist are various ceramics or ceramic materials known that he can use as a microarray. It can be, for example, so-called pottery, earthenware, split plates, laboratory porcelain, tableware, bone china, aluminum oxide ceramics, permanent magnet materials, silica stones and magnesia stones.
  • clay-ceramic materials a distinction is made between coarse and fine materials in the sense of the invention, fine clay-ceramic materials comprising earthenware, earthenware, stoneware and porcelain.
  • microarray can preferably also comprise glass.
  • Glass in the sense of the invention are substances in the amorphous, non-crystalline solid state, that is to say that the glass state in the sense of the invention can be understood as frozen, supercooled liquid or melt. Glasses are therefore inorganic or organic, mostly oxidic melt products, which have been converted into a solid state by an insertion process without crystallization of the melt phase components. In the context of the invention, crystals, quartz, melts and supercooled melts are of course also to be understood as glasses.
  • the glasses can be, for example, flat glass, container glass, industrial glass, laboratory equipment glass, lead crystal glass, fiber glass, optical glass fibers and others. Of course it is also possible that silicate-free glasses, for example phosphate glasses, are used.
  • the microarray can also be designed such that optical glasses, that is to say, glasses with special optical refractive indices, are used.
  • the invention also relates to a binding assay for determining glycostructures in a sample, the sample being brought into contact with at least two different immobilized lectins to form lectin-sugar complexes and the lectin-sugar complexes in a manner known per se are detected and the lectins can be isolated, selected from the group comprising Abrus precatorius, Adenia digitata, Agaricus bisporu ⁇ , Aleuria aurantia, Amaranthus caudatus, Amphicarpaea biacteata, Anguilla anguilla, Arachis hypogaea, Artocarpus integrifolia, Bauhinia purpuriformum alba, bavarian purpuriform alba, Carcino scorpius rotunda canda, Cicer arietinum, Codium fragile, Crotalaria juncea, Cytisus sessilifolius, Datura stramonium, Dioclea grandiflora, Dolichos
  • Determination of glycostructures by the binding assay according to the invention relates on the one hand to the detection, that is to say the qualitative detection of glycostructures in a sample, and also to the detection of certain patterns on the microarray, which allow conclusions to be drawn as to which immobilized different lectins the same glycostructure interacts in order to determine the structure of the complex oligosaccharide or polysaccharide or the glycoconjugate.
  • a sample in the sense of the invention is the designation for a biological sample taken by sampling or chemical good or a part or a small amount of such, the nature of which is to be tested chemically, biologically, clinically or similarly. Sampling takes place in such a way that the partial quantity taken corresponds to an average of the total quantity.
  • the characteristics determined by examining the sample are used to assess the amount contained in the sample, which allows RUCKSuefsen to the total amount, such as drinking water, food, tissue, cells, cell cultures, sell culture supernatants, transplanted organs and others.
  • the samples can be pretreated by mixing, separating, separating, prefractioning, crushing, adding enzymes or markers - or otherwise.
  • pretreating the samples are known to the person skilled in the art.
  • the sample is taken in such a way that it does not correspond to an average of the total amount.
  • a sample can be all biological and non-biological materials, such as biological tissues and fluids, e.g. blood, lymph, urine, brain fluid and others, as well as environmental waste water, bioreactor fluids, food ingredients, hazardous substances, aerosols, lipid substances and much more.
  • the lectins are physically, chemically and / or biologically by in situ synthesis or by Placing previously synthesized lectins immobilized on the microarray.
  • the carriers or microarrays can be produced in two different ways:
  • Spotting is understood to mean processes in which liquid drops are deposited, whereby essentially round spots are created by surface interaction and drying. Other printing processes allow the substrate to be placed on the surface in defined areas.
  • the lectins are used by Contacc Tip Printing, Ring and Pin Printing and Nanopipetting, Buble Jet Printing, TopSpot Printing, Micro Contact Printing, Micro Fluidic Networks Methods, Photolithographic Activation Methods, Photoresist Lithography, Electro- mical focusing and / or micro wet printing immobilized.
  • the surface of the microarray is activated with poly-L-lysines, aminosilanes, aldehyde silanes, epoxy groups, gold, streptavidin, polylysines, silanes, reactive groups, polyacrylamide pads, immobilized nitrocellulose Aldehydes, agarose aldehyde groups and / or tresyl groups coated.
  • substrate surface treatments advantageously make it possible to improve the durability and the binding capacity of the surface of the microarrays in such a way that the lectins can remain immobilized very well over a relatively long period of time.
  • the surface of the carrier can be made very generally, in particular by the action of biological, physical and / or chemical influences.
  • Physical effects include, for example, polishing, etching, pickling, sandblasting, but also physical processes that lead to hardening, coating, tempering, covering with protective skins and the like.
  • a surface treatment by biological action can include, for example, the overgrowth by microorganisms.
  • a chemical modification of the surface of the carrier includes, for example, treatment with acids, bases, metal oxides and others.
  • the surface of the carrier can be modified that the detection molecules or lectins adhere particularly well to the support or adhere such that their activity is not disadvantageously modified.
  • a surface modification of the carrier naturally also includes a treatment which leads to increased stability and breaking strength, in particular of the microarray. It is of course also possible to make classic surface modifications from histology, such as coating with, for example, protein glycerol, polylysine, activated dextrans and / or chromium gelatin.
  • a labeled or unlabeled lectin, a labeled or unlabeled glycostructure and / or a labeled or unlabeled antibody are added before or after the formation of the sugar-lectin complexes.
  • sample molecules themselves are provided with a marker (enzyme (A), fluorescent or Vis dye (B), biotin (C) ).
  • binding event and washing either: be read out directly (B) or after converting an enzyme substrate and reading out the resulting color signal (A) or (C) after adding another marker (enzyme, fluorescent or Vis dye) which is coupled with avidin / streptavidin.
  • Sandwich After adsorption of the sample molecules, they are provided with the same lectin that is immobilized on the surface (see example). This lectin binds specifically to the glycoconjugate to be determined from the opposite side and is itself marked. After binding, the event can be read out.
  • the same sugar structure is advantageously recognized and detected "twice”. It can be the one sugar spec be determined. Only complex systems with at least two parts of glycosylation are recorded. Only the lectins already present are required, no further antibodies or the like.
  • model adsorptive After adsorption of the sample molecules, the wells are provided with a labeled model adsorptive. As is known, this binds the immobilized lectin.
  • the model adsorptive can only dock onto free binding parts or competes with the sample molecule for these binding sites. A positive signal is obtained if no or only a few sample molecules are attached or according to the ratio that arises in this competitive situation.
  • the detection of systems with only a complex sugar structure is advantageously possible.
  • Known model systems are used.
  • the competitive situation also provides information about the binding constants of the complex with the sample molecule.
  • an enzyme, a dye, a fluorescence marker, a radioisotope, a metal colloid and / or a chelator is used for labeling.
  • Methods are known to the person skilled in the art how he can make markers more sensitive, in particular by means of amplification mechanisms.
  • the lectins are immobilized on micro test plates, glass plates, membranes, braids, fibrils, in particular made of polypropylene, nitrocellulose, glass and / or PVDF.
  • microtiter plates can be used as microtest plates. Microtest plates advantageously have dimensions that allow their use in numerous laboratory routines.
  • microtest plates can be used as standard.
  • the immobilization of the molecules on special laboratory vessels for example microtiter plates, petri dishes, multi-dishes, multi-dishes and other culture vessels and slides, therefore advantageously also enables the use of the existing laboratory means and devices for incubating, freezing, lyophilizing and similar laboratory devices in clinical or research laboratories.
  • microtiter plates with a transparent, non-fluorescent flat bottom or white or black, opaque flat bottom can preferably be used as the micro test plates.
  • a largely planar surface of the microarray is coated with a polymer and subsequently lectins are immobilized on the surface by means of the polymer.
  • the lectins are advantageously immobilized directly via the polymer.
  • the polymer is a polyimide or polystyrene. If the polymer is selected appropriately, for example polyimides, further microarrays or even additional microsystems with the same inorganic surface, for example semiconductor formwork, can also be industrially combined to form a system.
  • Polyimides are in particular high-temperature-resistant polymers; they advantageously have excellent mechanical, thermal and electrical properties.
  • the applications of the polyimide include in particular buffer layers, passivation layers, binding layers and dielectric intermediate layers on the carrier. Polyimides are applied in particular in liquid form and then cured. In this curing step, the polyimide advantageously obtains the desired properties. For the applications, the polyimide can be structured graphically.
  • polyimide can also be used as an adhesion promoter for potting material and as a buffer layer.
  • the polyimide layer for example, reduces the stress in silicon caused by the encapsulation and prevents cracks on the edges. Silicon can be applied to the micro array in interconnects.
  • the polyimide must be cured in particular under very uniform temperature conditions in order to prevent the formation of cracks in the polyimide and color irregularities. Low oxygen values are advantageous, for example, in order to achieve good adhesion.
  • Polystyrene or polystyrene is a thermoplastic that is primarily obtained by radical polymerization of styrene.
  • UV-reactive molecules are preferably covalently immobilized by irradiation with UV light. It is also preferred that the polymer is only applied to the surface of the microarray in predefined areas. In this way, advantageously, similar to circuits, certain Structures, a defined arrangement of the lectin spots or patterns of immobilization of the lectins are predefined. Thus, certain reactions or interactions between lectins and G are lyko Modellen controllable.
  • the surface on which the lectins are to be bound directly is positively and / or negatively charged electrically by plasma treatment.
  • plasma treatment of the polymer surface can advantageously greatly increase the surface energy and enable other processing methods.
  • the ions and radicals of the plasma in particular react with the polymer surface and generate functional groups there which advantageously determine the surface properties of the polymer.
  • the positive or negative charge in particular improves the wettability and / or the binding of the biomolecules.
  • the invention also relates to the use of the microarray and / or the binding assay of the invention for detecting an analyte and / or to a nalysis Pattern A.
  • ellipsometry can also be used.
  • adsorbed layers are measured from one surface using a polarized laser beam.
  • the reflected laser beam with changed polarization can be measured.
  • SPR Surface Plasmon Resonance
  • the to be tested glycostructures can, for example, in production ben be contained include lyko Wegner Natural or synthetic G and derivatives and breakdown products, defined mixtures, synthetic and natural multicomponent mixtures such as, for example, cells, cell supernatants, broths, extracts and / or sera.
  • the screening function of the described microarray and the binding assay is based in particular on the parallel use of many different, or at least two, lectins or lectin systems.
  • the targeted selection of carbohydrate-binding lectins advantageously offers a broad spectrum of binding affinities for defined sugar structures.
  • the use of the microarray and the binding assay thus makes it possible to use lectins in the form of an array for the analysis, in particular structural analysis, of glycoconjugates.
  • glycoconjugates In contrast to the known screening methods, it is advantageously also possible to detect and analyze glycoconjugates based on their glycosylation.
  • the co- and post-translational modes are fications, such as glycosylation, which takes into account and detects proteins that have a decisive influence on the physiological properties of the substances. Due to the high specificity of the selected lectins, even slightly altered sugar structures can be distinguished from one another, and structural information can thus be obtained, above all about unknown glycoconjugates.
  • a pattern analysis of the sample is also advantageously possible. This also enables the comparison of samples - such as cell lines - with each other, which is a common problem in basic research, medicine and clinic.
  • the invention thus enables the detection and analysis of new, unknown glycostructures in complex multi-substance mixtures.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of the lectin microarray
  • 2 shows an arrangement of immobilized lectins on a 96-well microtiter plate in array format
  • FIG. 1 shows the schematic representation of an exemplary embodiment of the lectin microarray.
  • a lectin is immobilized on the surface of a microtiter well by the high affinity blomplex streptavidin-biotin being formed. Complex glycans of glycoproteins can then bind to the saccharide binding sites of the lectin.
  • FIG. 2 shows the arrangement of immobilized lectins on the surface in array format.
  • FIG. 3 shows the advantage of this application example, which lies in the information that only complex glycoconjugates with at least two glycans are detected, which can interact with both the immobilized lectin and the detection lectin at the same time.
  • This demonstration in the form of a sandwich technique makes the analytical result particularly specific and meaningful. example
  • biotinylated RCA (lectin from F.icinus communis)
  • biotinylated WGA (lectin from Triticum vulgaris)
  • Buffer solution A- BisTris buffer pH 7.0; 0.15 mol / L NaCl, 1 mmol / L calcium, manganese and magnesium ions
  • Buffer solution B Buffer A in which 250 ⁇ g / mL BS A (P-Indian serum albumin) are dissolved.
  • Concanavalin A (lectin from Canavalia ensiform), labeled with FITC (fluorescein-5-isothiocyanate, fluorescent dye).
  • biotinylated lectins Con A, RCA. and WGA are each dissolved in buffer A at the following concentrations: Con A: 5.5 ⁇ g / mL
  • the plate is then washed three times with buffer A. Then incubate with 100 ⁇ L buffer B per well for a further 4 h at S ° C. The plate is then washed three times with buffer A.
  • the device produced in this way consists of arranging immobilized lectins on a surface in array format (FIG. 2).
  • the lectins Con A, RCA and WGA labeled with FITC are each dissolved in buffer A at the following concentrations: Con A: 10 ⁇ g / mL RCA: 10 ⁇ g / mL WGA: 10 ⁇ g / mL
  • the plate is then washed three times with buffer A.
  • a positive fluorescence activity is measured in well A 2 and A 3.
  • Well A 1 shows no fluorescence.
  • the glycostructure (s) in the serum each have two glycans (two different glycosylation sites), the glycans have ⁇ -D-galactoses (corresponding to the affinity of RCA see below) and terminal N-acetylglucosamines or sialic acids (according to the affinity of WGA see below).
  • - Mannose-containing structures corresponding to the affinity of Con A do not appear.
  • the properties mentioned apply to the glycoprotein fetuin present in the serum.
  • P-inder-Fetuin has a carbohydrate content of around 30%. It has a total of 6 glycans, one of which
  • glycans are bound with terminal galactoses.
  • the glycostructure ß-D-Gal-1, 4-ß-D-GlcNAc-1, 0-R (terminal lactosamine) is a prerequisite for the binding of a glycan, whereby solid bonds are highly specific only with branched, multivalent N-glycans occurrence.
  • WGA is a chitin-binding lectin that has binding sites for N-acetylglucosamine (GlcNAc) and N-acetyl-neuraminic acid (NeuNAc).
  • GlcNAc N-acetylglucosamine
  • NeuroNAc N-acetyl-neuraminic acid
  • the binding strength for oligosaccharides increases strongly with the number of GlcNAc residues.
  • the disaccharide N, N'-diacetyl-cliitobiose is bound 131 times more than the monomer and the trisaccharide N, N ', N' '-triacetyl-chitotriose is 3700 times stronger.
  • WGA binds glycoproteins containing sialic acid.

Abstract

The invention concerns a microarray and a binding assay for detecting complex gylcoconjugates and for analyzing same, each gylcoconjugate interacting with at least two different lectins.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Strukturanalyse und etektion von komplexen GlykostrukturenDevice and method for structural analysis and detection of complex glycostructures
Die Erfindung betrif ft eine Vorrichtung und ein Ver- fahren zur Bestimmung und zur Analyse von komplexen Glykostrukturen .The invention relates to a device and a method for determining and analyzing complex glycostructures.
Kohlenhydrate können in Monosaccharide, Disaccharide . Oligosaccharide und Polysaccharide unterteilt werden . Die Oligo- und Polysaccharide können wiederum in Homoglykane oder Heteroglykane gegliedert werden, wobei die Heteroglykane mit den Vertretern der Proteo- glykane , Peptidoglykane , Glykolipide und Glyko- proteine zu den biologisch wichtigen Strukturein- hei en gehören . Zusammengesetz e Kohlenhydrate , die konj ugierte Verbindungen umfassen, wie beispielsweise Glykolipide und Glykoproteine , werden auch als Glyko- konj ugate bezeichnet . Glykokonjugate gehören zu den zentralen Biomolekülen der Seile und sind an vielen physiologischen Prozessen beteiligt . Sie haben unter anderem Funktionen in der Immunabwehr , Seildifferenzierung, bei Entzündungsprozessen sowie allgemein bei Seil - Seil - Interaktionen . Aufgrund ihrer Eigenschaften und vielfältigen Funktionen im Organismus spielt die Struktur der Glykokonjugate in den Bereichen der Grundlagenforschung, der Diagnostik, der Pharmafor- schung sowie für die Arzneimittelentwicklung eine große Rolle. Der Begriff Glykokonjugate bezeichnet Moleküle, bei denen ein Kohlenhydratanteil (Mono-, Oligo- oder Polysaccharid) kovalent an ein Protein oder ein ipid gebunden ist. Die Vielfalt innerhalb dieser Substanzklasse ist sehr groß, denn zu den Glykokonjugaten gehören neben den Glykoproteinen und Glykolipiden, bei denen der Protein- bzw. Lipidanteil überwiegt, auch die Lipopolysaccharide und die Pro- teoglykane, bei denen der Kohlenhydratanteil überwiegt. Der Kohlenhydratanteil besteht bei den Glykoproteinen und Glykolipiden typischerweise aus bis zu 20 Monosacchariden, bei Lipopolysacchariden und Pro- teoglykanen kann dieser erheblich größer sein. In der Biosynthese dieser komplexen Glykokonjugate nutzt die Natur neben der Auswahl an unterschiedlichen Mono- saccharid-Bausteinen die verschiedensten Ver- knüpfungs- und Verzweigungsmöglichkeiten, so dass eine gigantische Strukturvielfalt innerhalb dieser Substanzklasse vorliegt. Kohlenhydrate weisen innerhalb der biologischen Bindungspartner von Proteinen in einer kurzen Sequenz potentiell die größte Anzahl von Variationsmöglichkeiten auf. Unter Verwendung einer üblichen Bibliothek von 20 verschiedenen Monosacchariden ergeben sich für die Bildung eines Hexasaσcharids (einschließlich verzweigter Isomere) theoretisch 1015 verschiedene Strukturen. Wenn die Oligoεaccharidketten verzweigt sind, spricht man von oligoantennären Verbindungen, wobei normalerweise di- bis pentaantennäre Strukturen vorliegen. Die dadurch gegebene "Multivalenz" der Moleküle in Bezug auf die Wechselwirkung mit einem Bindungs- partner ist ein wichtiger Aspekt für die Spezifität und Stärke der Bindung. An jeder glykosylierten Stelle eines Proteins können die Oligosacharid- strukturen variieren. Die unterschiedlich glyko- sylierten Varianten bezeichnet man als Glykoformen dieses Proteins oder auch als Mikroheterogenität .Carbohydrates can be converted into monosaccharides, disaccharides. Oligosaccharides and polysaccharides can be divided. The oligo- and polysaccharides can in turn be divided into homoglycans or heteroglycans, the heteroglycans with the representatives of the proteoglycans, peptidoglycans, glycolipids and glycoproteins being among the biologically important structural units. Compound carbohydrates that contain conjugated compounds, such as glycolipids and glycoproteins, are also referred to as glycoconjugates. Glycoconjugates are one of the central biomolecules of the ropes and are involved in many physiological processes. Among other things, they have functions in immune defense, rope differentiation, in inflammatory processes and in general in rope-rope interactions. Because of its properties and diverse functions in the organism, it plays Structure of glycoconjugates plays a major role in the areas of basic research, diagnostics, pharmaceutical research and for drug development. The term glycoconjugates denotes molecules in which a carbohydrate portion (mono-, oligo- or polysaccharide) is covalently bound to a protein or an ipid. The diversity within this class of substances is very large, because the glycoconjugates include, in addition to the glycoproteins and glycolipids, in which the protein or lipid portion predominates, also the lipopolysaccharides and the protoglycans, in which the carbohydrate portion predominates. The carbohydrate content of glycoproteins and glycolipids typically consists of up to 20 monosaccharides; for lipopolysaccharides and protoglycans this can be considerably larger. In the biosynthesis of these complex glycoconjugates, nature uses a wide variety of linkage and branching options in addition to the selection of different monosaccharide building blocks, so that there is a huge variety of structures within this class of substances. Carbohydrates potentially have the greatest number of possible variations in a short sequence within the biological binding partners of proteins. Using a common library of 20 different monosaccharides, theoretically 10 15 different structures result for the formation of a hexasaccharide (including branched isomers). If the oligosaccharide chains are branched, one speaks of oligoantennaren connections, whereby normally di- to pentaantennäräre structures are present. The resulting "multivalency" of the molecules in relation to the interaction with a binding partner is an important aspect for the specificity and strength of the binding. The oligosaccharide structures can vary at each glycosylated site of a protein. The differently glycosylated variants are known as glycoforms of this protein or as micro heterogeneity.
Im Gegensatz zu Monosacchariden bzw. Disacchariden oder anderen einfach aufgebauten Molekülen ist die schnelle, einfache und sichere Strukturanalyse von Glykokonj ugaten mit bisherigen Vorrichtungen und Methoden nur bedingt möglich. In den genannten Bereichen, in denen an und mit Glykokonjugaten geforscht wird, sind analytische Verfahren zur Auf- klärung der Identität des BindungsVerhaltens und der Struktur dieser Komponenten jedoch essentiell. Die bei Mono- und Disacchariden mit Erfolg angewandten physikalisch-chemischen Analyseverfahren können nicht mit ausreichendem Erfolg auf den Bereich der Glyko- konjugate übertragen werden, da die Methoden aufgrund der Komplexität der Sielstrukturen sehr zeitaufwendig, kompliziert und wenig spezifisch sind. Aufgrund der großen Bedeutung der Glykokonjugate gab es im Stand der Technik mehrere Bestrebungen, deren Struktur sicher und effektiv zu detektieren.In contrast to monosaccharides or disaccharides or other simply structured molecules, the rapid, simple and reliable structural analysis of glycoconjugates with previous devices and methods is only possible to a limited extent. However, in the areas mentioned, in which research is carried out on and with glycoconjugates, analytical methods for clarifying the identity of the binding behavior and the structure of these components are essential. The physico-chemical analysis methods used successfully for mono- and disaccharides cannot be successfully applied to the field of glycoconjugates, because the methods are very time-consuming, complicated and not very specific due to the complexity of the target structures. Because of the great importance of glycoconjugates, there were several attempts in the prior art to reliably and effectively detect their structure.
Es wurde beispielsweise versucht, über massenselek- tive Verfahren eine Aussage über die Struktur zu treffen. Jedoch geben solche Verfahren keine Auskunft über das biospezifische Bindungsverhalten einer Substanz. So erfolgt die Identifizierung und Quantifizierung der Glykosilierungsmuster von Glyko- proteinen durch massenselektive Verfahren. Dabei werden die Glykoproteine zunächst aufgespalten, das heißt, die zu untersuchende Struktur wird zunächst zerstört und die Glykane oder Glykopeptide werden nach chromatographischer Auftrennung mittels Massen- Spektroskopie charakterisiert. Bei einem v/eiteren Verfahren zur Charakterisierung der Glykokonjugate, der Affinitätschromatographie, werden mit Hilfe von Lektinen, die an Gelpartikel gebunden sind, Sacchari- de oder Glykokonjugate für den Einsatz weiterer Analyseschritte aufgereinigt . Um Substanzmischungen zu fraktionieren oder Strukturinformationen über Glykokonjugate zu erhalten, steht vor allem das Verfahren der seriellen Lektin-Affinitätschromatographie zur Verfügung, bei dem die Probenkomponenten im Durchflussverfahren über -eine Kombination von Lektin- Adsorbentien fraktioniert werden.For example, attempts were made to make a statement about the structure using mass-selective methods. However, such methods do not provide information about the biospecific binding behavior of a substance. The identification and quantification of the glycosylation pattern of glycoproteins is carried out using mass-selective methods. The glycoproteins are first broken down, that is to say the structure to be examined is first destroyed and the glycans or glycopeptides are characterized by means of mass spectroscopy after chromatographic separation. In a further method for characterizing the glycoconjugates, affinity chromatography, saccharides or glycoconjugates are purified with the aid of lectins which are bound to gel particles for the use of further analysis steps. In order to fractionate substance mixtures or to obtain structural information about glycoconjugates, the method of serial lectin affinity chromatography is available, in which the sample components are fractionated in a flow-through method using a combination of lectin adsorbents.
Bei den genannten Techniken ist es nachteilig, dass eine Aufreinigung der Glykokonjugate notwendig ist, da jegliche Verunreinigungen die Analytik behindern. So ist es erforderlich, dass oft mit größeren Mengen des aufgereinigten Glykokonjugats - häufig im Milligramm-Bereich - gearbeitet werden muss, was einen großen präparativen Aufwand erfordert. Auch ist es bisher nicht möglich, Glykostrukturen in einem einheitlichen Verfahren zu detektieren, so dass die Analytik von Glykokonjugaten mit herkömmlichen Methoden immer aus mehreren Teilschritten besteht und daher sehr zeitintensiv ist. Ein zentraler Nachteil der herkömmlichen Analyseverfahren ist jedoch, dass die Glykostrukturen nicht zerstörungsfrei analysiert werden können, das heißt, die Probe befindet sich nicht mehr in ihrem nativen Sust nd, wodurch auch eine einmal analysierte Probe, die Glykostrukturen um- fasst, in der Regel nicht weiterverwendet werden kann. Komplexe Strukturen, wie z.B. Glykoproteine mit mehr als zwei oder drei mehr oder weniger verzweigten Sucker-Ketten (Glykanen) , werden von den bekannten Verfahren in der Regel nicht erfasst.With the techniques mentioned, it is disadvantageous that purification of the glycoconjugates is necessary because any contamination impairs the analytics. For example, it is necessary to work with large amounts of the purified glycoconjugate - often in the milligram range - which requires a great deal of preparation. So far it has not been possible to detect glycostructures in a uniform process, so that the analysis of glycoconjugates with conventional methods always consists of several sub-steps and is therefore very time-consuming. A central disadvantage of conventional analysis methods, however, is that the glycostructures cannot be analyzed non-destructively, which means that the sample is no longer in its native state, which means that a sample that has been analyzed and that includes glycostructures usually does not can continue to be used. Complex structures, such as glycoproteins with more than two or three more or less branched sucker chains (glycans), are generally not covered by the known methods.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der komplexe Kohlenhydrats ruk- turen, wie Glykokonj gate, schnell, einfach, sicher und effizient detektiert und in ihrer Struktur bestimmt werden können.The object of the invention is therefore to provide a device with which complex carbohydrate structures, such as glycoconjates, can be detected quickly, easily, safely and efficiently and their structure can be determined.
Die Erfindung löst dieses technische Problem durch die Bereitstellung eines Mikroarrays, umfassend min- destens zwei voneinander verschiedene immobilisierte, gegen die Grundstruktur eines Glykokonjugates gerichtete Lektine, wobei die Grundstruktur mindestens ein Glykan, enthaltend mindestens zwei glykosidisch ver- knüpfte Monosaccharide, umfasst.The invention solves this technical problem by providing a microarray comprising at least at least two different immobilized lectins directed against the basic structure of a glycoconjugate, the basic structure comprising at least one glycan containing at least two glycosidically linked monosaccharides.
Der Erfindung liegt demgemäß die überraschende Lehre zugrunde, dass komplexe Glykokonjugate, wie Glykopro- teine oder Glykolipide, nicht nur mit einem Lektin spezifisch wechselwirken, sondern dass sie in der Lage sind, so mit mehreren Lektinen in messbare Interaktion zu treten, dass eine Analyse der Struktur der Glykokonjugate - des Analyten - möglich ist. Durch diese Wechselwirkung ein und desselben Analy- ten, mit mehreren verschiedenen Lektinen, entstehen auf dem Array mehrere Bereiche oder Orte mit einer speziellen Lektin-Sucker-Wechselwirkung, die mit verschiedenen, dem Fachmann bekannten, Methoden detek- tiert werden können. Diese Orte der spezifischen Wechselwirkung ergeben auf dem Mikroarray ein bestimmtes Muster, insbesondere wenn die Lektine auf dem Mikroarray in einer bestimmten geometrischen Ordnung - beispielsweise in mehreren Linien oder in einem Raster - immobilisiert sind. Durch bekannte Algorithmen der Bioinformatik und Strukturanalytik ist es möglich, von diesem Muster auf die Struktur und das Bindeverhalten des Glykokonjugates bzw. auf die Glykosylierung einer Struktur zu schließen. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zwei, drei, vier oder mehrere Dutzend verschiedene Lektine auf einem geordneten Raster - immobolisiert sind. Wenn die Bereiche, in denen Lektin-Kohlenhydrat Wechselwirkungen oder Lektin-Sucker Bindungsereignisse stattfinden, mit einem Marker detektiert werden bzw. wenn durch diese Wechselwirkung zum Beispiel ein elektrischer Impuls freigesetzt wird, der gemessen werden kann, bildet sich für jedes zu untersuchende Glykokonjugat ein spezifisches Muster oder ein Impulsalgorithmus heraus, anhand dessen analoge bzw. homologe Strukturen bestimmt werden können. Während Monosaccharide, Disacchariden sowie einfach aufgebaute Oligosaccharide und einfache, nicht komplexe Polysaccharide mit physikalischen oder chemischen Me- thoden ausreichend charakterisiert werden können, ist dies bei komplexen Glykokonjugaten nicht möglich. So ist es aber mit Vorteil möglich, komplexe Glykokonjugate mit dem erfindungsgemäßen Mikroarray einfach, sicher und schnell zu detektieren und zu analysieren.The invention is accordingly based on the surprising teaching that complex glycoconjugates, such as glycoproteins or glycolipids, not only interact specifically with one lectin, but that they are able to interact measurably with several lectins in such a way that an analysis of the Structure of the glycoconjugate - the analyte - is possible. This interaction of one and the same analyte, with several different lectins, results in several areas or locations on the array with a special lectin-sucker interaction, which can be detected using various methods known to the person skilled in the art. These locations of specific interaction result in a specific pattern on the microarray, in particular if the lectins are immobilized on the microarray in a specific geometric order - for example in several lines or in a grid. Known algorithms in bioinformatics and structural analysis make it possible to draw conclusions from this pattern about the structure and the binding behavior of the glycoconjugate or the glycosylation of a structure. It can be provided, for example, that two, three, four or more dozen different lectins on an ordered grid - are immobolized. If the areas in which lectin-carbohydrate interactions or lectin-sucker binding events take place are detected with a marker or if, for example, this interaction releases an electrical pulse that can be measured, a specific one is formed for each glycoconjugate to be examined Pattern or a pulse algorithm, on the basis of which analog or homologous structures can be determined. While monosaccharides, disaccharides as well as simple oligosaccharides and simple, non-complex polysaccharides can be adequately characterized with physical or chemical methods, this is not possible with complex glycoconjugates. However, it is advantageously possible to detect and analyze complex glycoconjugates easily, safely and quickly using the microarray according to the invention.
Unter Immobilisierung im Sinne der Erfindung sind alle Methoden zur Einschränkung der Beweglichkeit und Löslichkeit von Lektinen auf chemischen, biologischen und/oder physikalischen Wegen zu verstehen. Die Immo- bilisierung kann durch unterschiedliche Methoden erfolgen, wie der Bindung der Lektine untereinander oder an Träger, durch Festhalten im Netzwerk einer polymeren Matrix 'oder die Immobilisierung auf einer Membran. Durch die Immobilisierung wird ein Auswaschen der Lektine bei den verschiedenen Waschschritten verhindert. Weiterhin kann nach dem Prozess der Interaktion die biologische Probe leicht wieder vom immobilisierten Lektin abgetrennt werden. Die Bindung bzw. die Immobilisierung der Lektine an den Träger bzw. Mikroarray kann durch direkte Trägerverbindung und durch Quervernetzung erfolgen. Die Trägerbindung bzw. Quervernetzung erfolgt gemäß der Erfindung insbesondere ionisch/adsorptiv oder durch kovalente Bindung. Die Quervernetzung im Sinne der Erfindung ist eine Vernetzung der Detektionsmole- küle - das heißt der Lektine - untereinander oder mit anderen Polymeren. Bei der Immobilisierung durch Ein- schluss werden die Lektine in Gelstrukturen bzw. in Membranen so eingeschlossen, dass eine Interaktion mit den Glykokonjugaten möglich ist.Immobilization in the sense of the invention is understood to mean all methods for restricting the mobility and solubility of lectins in chemical, biological and / or physical ways. The immobilization can be done by different methods, such as the binding of lectins with each other or to the carrier, by adhering a polymeric matrix in the network 'or immobilization on a membrane. The immobilization becomes a Wash out the lectins in the different washing steps prevented. Furthermore, after the process of interaction, the biological sample can easily be separated from the immobilized lectin. The lectins can be bound or immobilized on the carrier or microarray by direct carrier connection and by crosslinking. The carrier binding or crosslinking takes place according to the invention in particular ionically / adsorptively or by covalent binding. Crosslinking in the sense of the invention is a crosslinking of the detection molecules - that is to say the lectins - with one another or with other polymers. When immobilized by inclusion, the lectins are enclosed in gel structures or in membranes in such a way that interaction with the glycoconjugates is possible.
Auf den Mikroarray können Lektine z.B. durch Auf- tropfen von runden Spots oder durch Aufdrucken von Linien immobilisiert werden, wobei als Mikroarray planare wie auch nicht planare Gebilde wie Kugeln, Quader oder Fibrillen und Stäbe eingesetzt werden können, die mit unterschiedlichen Lektinen imprägniert oder immobilisiert und so in eine räumliche An- Ordnung gebracht werden.Lectins e.g. can be immobilized by dropping round spots or by printing lines, whereby planar and non-planar structures such as spheres, cuboids or fibrils and rods can be used as the microarray, which are impregnated or immobilized with different lectins and thus immersed in a spatial arrangement. To be put in order.
Dem Fachmann sind zahlreiche Möglichkeiten bekannt, die Lektine auf dem Mikroarray zu immobilisieren. Die Immobilisierung sollte hierbei so erfolgen, (i) dass jedem Lektin eine definierte Position auf dem Träger oder Mikroarray zugeordnet und (ii) dass jede Position auf dem Mikroarray oder Träger unabhängig ausgewertet werden kann. Es kann aber auch vorteilhaft sein, dass sich die Auftragungsorte verschiedener Lektine teilweise oder vollständig überlappen oder dass Lektingemische in Form eines Detektionsspots aufgetragen werden. Die Immobilisierung kann beispielsweise mit einem an die Halbleitertechnik an- gelehnten Verfahren erfolgen. Auch Druckverfahren ermöglichen es, die Lektine in definierten Flächen oder Orten an oder auf der Oberfläche des Mikroarrays abzulegen, wodurch eine stabile Bindung mit hoher Kopplungseffizienz erfolgen kann. Alle dem Fachmann bekannten Immobilisierungsmaßnahmen von Biomolekülen - z.B. an Säulenmaterialien - können ebenfalls verwandt werden, um die Lektine auf dem Array zu immobilisieren.Numerous possibilities are known to the person skilled in the art to immobilize the lectins on the microarray. The immobilization should take place in such a way that (i) that each lectin is assigned a defined position on the support or microarray and (ii) that each position on the microarray or support can be evaluated independently. However, it can also be advantageous that the application sites of different lectins overlap partially or completely or that lectin mixtures are applied in the form of a detection spot. The immobilization can take place, for example, using a method based on semiconductor technology. Printing processes also make it possible to deposit the lectins in defined areas or locations on or on the surface of the microarray, as a result of which stable binding can take place with high coupling efficiency. All immobilization measures of biomolecules known to the person skilled in the art - for example on column materials - can also be used to immobilize the lectins on the array.
Ausgewählte Verfahren zum Immobilisieren sind beispielsweise das Contact Tip Printing, Ring and Pin Printing, Nanoelectric Printing and Nanopipetting, Buble Jet Printing, TopSpot Printing, Micro Contact Printing, Micro Fluidic Networks-Methoden, Photo- lithographic Activation-Verfahren, Photoresist Li- thography, Electroche ical Focusing und Micro Wet Printing. Es können aber auch vergleichsweise einfache Probenauftragsgeräte aus der Dünnschichtchromatographie oder Autosampier für die HPLC sowie Pipet- ten und Mikropipetten (Kolbenhubpipetten) eingesetzt werden. Mit Hilfe dieser Verfahren kann eine Lektin- Spot-Größe von ca. 1 μm bis über 6 mm erzeugt werden. Die Lektindichte pro cm2 kann erfindungsgemäß bei- spielsweise im Bereich von ca. 0,01 bis 1000 pmol/cm2 liegen. Die genannten Verfahren ermöglichen eine einfache Handhabung und eine große Präzision der angelegten Volumina sowie sehr homogene Lektinspots, die mit einer hohen Parallelisierung auftragen werden. Die Verfahren, die eine direkte Synthese der Lektine auf dem Träger ermöglichen, weisen insbesondere eine hohe Integrationsdichte und eine einfache Kombination von Immobilisierung und Kopplung auf. Es ist möglich, die Lektine, die auch als Sonden bezeichnet werden können, mit weiteren Verfahren vorzubereiten, um den Anteil unspezifisch synthetisierter bzw. gebundener Lektine gering zu halten.Selected methods for immobilization are, for example, contact tip printing, ring and pin printing, nanoelectric printing and nanopipetting, bubble jet printing, top spot printing, micro contact printing, micro fluidic networks methods, photolithographic activation methods, photoresist lithography, Electroche ical focusing and micro wet printing. However, comparatively simple sample application devices from thin-layer chromatography or autosamplers for HPLC and pipette and micropipettes (piston stroke pipettes) are used. With the help of these methods, a lectin spot size of approx. 1 μm to over 6 mm can be generated. According to the invention, the lectin density per cm 2 can be, for example, in the range from approximately 0.01 to 1000 pmol / cm 2 . The methods mentioned enable simple handling and great precision of the volumes created, as well as very homogeneous lectin spots, which are applied with a high degree of parallelization. The methods that enable a direct synthesis of the lectins on the support have in particular a high integration density and a simple combination of immobilization and coupling. It is possible to prepare the lectins, which can also be referred to as probes, with further methods in order to keep the proportion of unspecificly synthesized or bound lectins low.
Die Lektine können jedoch auf dem Mikroarray auch durch ein Blot-Verfahren immobilisiert werden. Hierzu werden die Lektine oder sie umfassende Zellen oder Gewebe mittels einer Elektrophorese aufgetrennt. Die elektrophoretische Auftrennung kann z.B. mittels einer eindimensionalen oder mehrdimensionalen Elektro- phorese, insbesondere einer 2D-Elektrophorese, erfolgen.However, the lectins can also be immobilized on the microarray by a blot method. For this purpose, the lectins or cells or tissues comprising them are separated by means of electrophoresis. The electrophoretic separation can e.g. by means of a one-dimensional or multidimensional electrophoresis, in particular a 2D electrophoresis.
Die elektrophoretisch aufgetrennten bzw. separierten Lektine werden dann entweder auf den Träger bzw. Mikroarray übertragen bzw. auf eine Membran, die in einem nächsten Schritt auf den Träger oder Mikroarray aufgebracht wird.The electrophoretically separated or separated lectins are then either placed on the support or Transfer microarray or on a membrane, which is applied in a next step to the carrier or microarray.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Mikroarray mindestens zwei voneinander verschiedene immobilisierte Lektine, wobei die Lektine isolierbar sind, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Abrus precatorius, Adenia digitata, Agaricus bisporus, Aleuria aurantia, Amaranthus caudatus, Amphicarpaea biacteata, Anguilla anguilla, Arachis hypogaea, Artocarpus integrifolia, Bauhinia purpurea alba, Brachypodium sylvaticum, Canavalia ensiformis, Carcino scorpius rotunda canda, Cicer arietinum, Codium fragile, Crotalaria juncea, Cytisus sessilifolius, Datura stramonium, Dioclea grandiflora, Dolichos biflorus, Erythrina coralldendron, Erythrina cristagalli, Euonymos europaea, Galanthus nivalis, Glycine max, Griffonia (Bandeiraea) simplicifolia, Helix aspersa, Helix pomatia, Hippeaεtrum hybrid, Hordeum vulgäre, Hura crepitaus, Latyrus odoratus, Latyrus sativuε, Latyrus tingitanus, Lens culinaris, Lima; glavus , Limulus polyphemus, Lotus tetragonolobus , Lycopersicon esculentum, Maackia amurensis, Maclura po ifera, Macrotyloma axillare, Momordica charantia, Narcissus pseudonarcissus, Oryza εativa, Phaseolus coccineus, Phaseolus limensis, Phaseolus vulgaris, Phytolacca americana, Pisum sativum, Phosphocarpus tetragonolobus , Pseudomonas aeruginosa, Ricinus communis, Sambucus nigra, Seeale cereale, Solanum tuberosum, Sophora japonica, Triticum vulgaris, Tritricho onas mobilensis (Protozoe) , Ulex europaeus, Vicia cracca, Vicia ervilia, Vicia graminea, Vicia faba, Vicia sativa, Vicia villosa, Viscum album, Wisteria floribunda, weiterhin können folgende humane, insbesondere rekombinant hergestellte, Lektine eingesetzt werden: E-Selecin (human, recombinant) , L-Selectin (human, recombinant) und/oder P-Selectin (human, recombinant) sowie Galectine (human) . Aus den genannten Organismen können mit Vorteil spezifische Lektine isoliert werden, die dazu geeignet sind, komplexe Glykostrukturen bzw. Glykokonjugate so zu binden, dass eine Detektion und Strukturanalyse möglich ist. So kann beispielsweise aus Agaricus bisporus das Lektin ABA, -aus Aleuria aurantia AAL, aus Amaranthus caudatus ACL (ACA) , aus Anguilla (Eel) anguilla AAA, aus Arachis hypogaea PNA, aus Artocarpus integrifolia AIL (Jacalin) , aus GriffoniaIn a preferred embodiment of the invention, the microarray comprises at least two different immobilized lectins, the lectins being isolable, selected from the group consisting of Abrus precatorius, Adenia digitata, Agaricus bisporus, Aleuria aurantia, Amaranthus caudatus, Amphicarpaea biacteata, Anguilla anguilla, Arachis hypogaea, Artocarpus integrifolia, Bauhinia purpurea alba, Brachypodium sylvaticum, Canavalia ensiformis, Carcino scorpius rotunda canda, Cicer arietinum, Codium fragile, Crotalaria juncea, Cytisus sessilifolius, Datura stramonium, Dioclea grandifhrinausiallichristinauria, dendella erifone, Erythema, dolomized erythematosus, dolomized erythrocyte, erythrocyte, erythrocyte, erythrocyte, erythrocyte, erythrocyte, erythrocyte, erythrocyte, erythrocyte, erythrocyte, erythrocyte, erythrocyte, erythrocyte, erythrocyte, erythropoiesis Galanthus nivalis, Glycine max, Griffonia (Bandeiraea) simplicifolia, Helix aspersa, Helix pomatia, Hippeaεtrum hybrid, Hordeum vulgäre, Hura crepitaus, Latyrus odoratus, Latyrus sativuε, Latyrus tingitanus, Lens culinaris, Lima; glavus, Limulus polyphemus, Lotus tetragonolobus, Lycopersicon esculentum, Maackia amurensis, Maclura po ifera, Macrotyloma axillare, Momordica charantia, Narcissus pseudonarcissus, Oryza εativa, Phaseolus coccineus, Phaseolus limensis, Phololusolaccarusumumumativa tetragonolobus, Pseudomonas aeruginosa, Ricinus communis, Sambucus nigra, Seeale cereale, Solanum tuberosum, Sophora japonica, Triticum vulgaris, Tritricho onas mobilensis (Protozoe), Ulex europaeus, Vicia cracca, Vicia ervilia, Vicia gr , Viscum album, W isteria floribunda, the following human, in particular recombinantly produced, lectins can also be used: E-selecin (human, recombinant), L- S electin (human, recombinant) and / or P-selectin (human, recombinant) and Galectine (human). Specific lectins which are suitable for binding complex glycostructures or glycoconjugates in such a way that detection and structural analysis are possible can advantageously be isolated from the organisms mentioned. For example, the lectin ABA from Agaricus bisporus, from Aleuria aurantia AAL, from Amaranthus caudatus ACL (ACA), from Anguilla (Eel) anguilla AAA, from Arachis hypogaea PNA, from Artocarpus integrifolia AIL (Jacalin), from Griffonia
(Bandeiraea) si plicifolia GSL BSL, aus Bauhinia purpurea alba BPL (BPA) , aus Canavalia ensiformis Con(Bandeiraea) si plicifolia GSL BSL, from Bauhinia purpurea alba BPL (BPA), from Canavalia ensiformis Con
A, aus Datura stramonium DSA, aus Dolichos biflorusA, from Datura stramonium DSA, from Dolichos biflorus
DBA, ' aus Erythrina coralldendron Ecor A, aus Erythrina cristagalli ECL (ECA) , aus Euonymos europaeus EEL, aus Galanthus nivalis GNL, aus Glycine πtax SBA, aus Helix aspersa HAA, aus Helix po atia HPA, aus Hippeastrum hybrid HHL (AL) , aus Lens culinaris LCA, LcH (Lentil) , aus Lotus tetragonolobus LTL, aus Lycopersicon esculentum LEA (Tomato) , aus Maackia amurensis MAA, aus Maclura pomifera MPA, aus Narcissus pseudonarcissus NPL, NPA, aus Phaseolus coccineus PCA, aus Phaεeoluε limensis LBA, aus Phaseolus vulgaris PHA, aus Phytolacca americana PWM, aus Pisu sativum PSA, aus Pseudomonas aeruginosa I PA-I, aus P.icinus communis RCA60 und RCA130, aus Sambucus nigra SNA, aus Solanum tuberosum STA (Potato) , aus Sophora japonica SJA, aus Triticum vulgaris WGA (Wheat Germ Agglutinin) , aus Tritrichomonas mobilensis (Protozoe) TML, aus Ulex europaeus I UEA-I, aus Vicia faba VFA, aus Vicia villosa WA, aus Viscum album VAA und aus Wisteria floribunda WFA (WFL) gewonnen werden, weiterhin sind die humanen (rekombinant, aus einer CHO Zelllinie) Lektine E-Selecin (human) CDS2E, ELAM-1, CD62L, LAM- 1, L-Selectin (human) LECAM-1, MEL-14, CD62P, GMP- 140, P-Selectin (human) LECAM-3 und/oder PADGEM sowie Galectine gewinnbar, wobei "L" einem Lektin ent- spiύcht und "A" einem Agglutinin.DB A , 'from Erythrina coralldendron Ecor A, from Erythrina cristagalli ECL (ECA), from Euonymos europaeus EEL, from Galanthus nivalis GNL, from Glycine πtax SBA, from Helix aspersa HAA, from Helix po atia HPA, from Hippeastrum hybrid HHL (AL ), from Lens culinaris LCA, LcH (Lentil), from Lotus tetragonolobus LTL, from Lycopersicon esculentum LEA (Tomato), from Maackia amurensis MAA, from Maclura pomifera MPA, from Narcissus pseudonarcissus NPL, NPA, from Phaseolus coccineus PCA, from Phaεeoluε limensis LBA, from Phaseolus vulgaris PHA, from Phytasuumum s PSA, from Pseudomonas aeruginosa I PA-I, from P.icinus communis RCA 60 and RCA 130 , from Sambucus nigra SNA, from Solanum tuberosum STA (Potato), from Sophora japonica SJA, from Triticum vulgaris WGA (Wheat Germ Agglutinin) Tritrichomonas mobilensis (Protozoe) TML, from Ulex europaeus I UEA-I, from Vicia faba VFA, from Vicia villosa WA, from Viscum album VAA and from Wisteria floribunda WFA (WFL), the human ones (recombinant, from a CHO Cell line) lectins E-selecin (human) CDS2E, ELAM-1, CD62L, LAM-1, L-selectin (human) LECAM-1, MEL-14, CD62P, GMP-140, P-selectin (human) LECAM-3 and / or PADGEM and galectins, where "L" corresponds to a lectin and "A" corresponds to an agglutinin.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaεst der Mikroarray mindestens zwei voneinander verschiedene immobilisierte Lektine, wobei die Lektine zu den zu detektierenden Glykostrukturen eine Bindungsaffinität von Kd ≤ 10~s mol/1 aufweisen. Mit Vorteil ist es bei einer Bindungεaffinität von Kd ≤ 10"* mol/1 möglich, die Interaktion zwischen Glykokonj ugat und immobilisierten Lektinen so genau zu analysieren und zu detektieren, dass ein qualitativer Nachweis des Glykokonjugates und eine Strukturanalyse effizient möglich ist.In a further preferred embodiment of the invention, the microarray comprises at least two different immobilized lectins, the lectins having a binding affinity to the glycostructures to be detected of Kd 10 10 ~ s mol / 1. With a binding affinity of Kd 10 10 " * mol / 1, it is advantageously possible for the interaction between glycoconjugate and immobilized lectins to be so precise to analyze and detect that a qualitative detection of the glycoconjugate and a structural analysis is efficiently possible.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfassen die immobilisierten Lektine einen Bindungslinker. Bindungslinker im Sinne der Erfindung sind alle Strukturen, die so mit den Lektinen assoziiert sind, dass diese kovalent oder komplex auf einem Träger des Mikroarrays bzw. auf dem Mikroarray selbst immobilisiert werden können. Die Linker können beispielsweise Peptidfragmente im Bereich von 0 bis 50 Aminosäuren sein. Die Lektine, die Linker umfassen, werden demgemäß vorteilhafterweise nicht über eine unspezifische Adsorption auf dem Mikroarray immobilisiert. Die Linker können auch so ausgebildet sein, dass eine Interaktion zwischen den einzelnen Lektinen bzw. Lektinen und den Trägern so ausgeschlossen ist, dass Störungen bzw. unspezifische Interaktionen nicht oder nur in sehr geringem Umfang auftreten. In solch einem Fall können die Linker beispielsweiεe als Abstandshalter eingesetzt werden. Linker im Sinne der Erfindung können demgemäß auch kurze synthetische DNA-Doppelstränge sein. Sie können auch dazu einge- setzt werden, bestimmte Lektine zunächst zu immobilisieren, um sie dann mit Hilfe spezifischer, beispielsweise DNA-Doppelstrang abbauender Enzyme, wieder abzuspalten. So ist es beispielsweise möglich, die komplexen Glykokonjugatstrukturen in einem ersten Schritt mit mehreren spezifischen Lektinen inter- agieren zu lassen, wobei ausgewählte Lektine dann durch einen Abspaltungsschritt mittels spaltbarer Linker vom Mikroarray gelöst werden, so dass die Glykokonjugatstrukturen in einer Probe nun mit anderen Lektinen wechselwirken können, die z.B. eine andere Bindungsaffinität als die abgespaltenen Lektine aufweisen.In a further advantageous embodiment of the invention, the immobilized lectins comprise a binding linker. Binding linkers in the sense of the invention are all structures which are associated with the lectins in such a way that they can be immobilized covalently or complexly on a support of the microarray or on the microarray itself. The linkers can be, for example, peptide fragments in the range from 0 to 50 amino acids. The lectins comprising linkers are accordingly advantageously not immobilized on the microarray via non-specific adsorption. The linkers can also be designed in such a way that an interaction between the individual lectins or lectins and the carriers is excluded in such a way that disturbances or non-specific interactions do not occur or only to a very small extent. In such a case, the linkers can be used as spacers, for example. Accordingly, linkers in the sense of the invention can also be short synthetic DNA double strands. They can also be used to first immobilize certain lectins in order to then split them off again with the help of specific enzymes, for example those that break down the DNA double strand. For example, it is possible to use the complex glycoconjugate structures in a first To allow the step to interact with several specific lectins, selected lectins then being separated from the microarray by a cleavage step using cleavable linkers, so that the glycoconjugate structures in a sample can now interact with other lectins which, for example, have a different binding affinity than the cleaved lectins ,
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Linker insbesondere Streptavidin und/oder Biotin. Streptavidin im Sinne der Erfindung ist ein Protein aus Streptomyciε avidinii, das mit einer Affinität von 10"15 M"1 an Biotin bindet und das ein Molekulargewicht von zirka 60.000 Da aufweist. Es weist vorteilhafterweise eine geringere unspezifische P-eaktion als Avidin auf. Biotin im Sinne der Erfindung sind Coenzyme der Enzyme, die Carboxylierungen katalysieren. Die sehr hohe Affinität von Biotin für Streptavidin als auch für Avidin kann vorteilhafterweise zur Immobilisierung von biotinylierten Reagenzien genutzt werden.In a further preferred embodiment of the invention, the linker is in particular streptavidin and / or biotin. Streptavidin in the sense of the invention is a protein from Streptomyci avidinii which binds to biotin with an affinity of 10 "15 M " 1 and which has a molecular weight of approximately 60,000 Da. It advantageously has a lower unspecific P-action than avidin. Biotin in the sense of the invention are coenzymes of the enzymes that catalyze carboxylations. The very high affinity of biotin for streptavidin as well as for avidin can advantageously be used to immobilize biotinylated reagents.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Mikroarrays werden die Lektine mit einer Packungs- dichte von > 50 ng/cm2 immobilisiert. Eine daraus resultierende Oberflächehbelegung von > 10 % ermöglicht eine optimale Wechselwirkung mit den Glykostrukturen. Die Varianten der möglichen Funktionali- sierungen von Trägermaterialien sind selbstverständlich vielfältig. Voraussetzung für die Anbindung von Lektinen ist das Vorhandensein von entsprechenden funktionellen Gruppen auf dem Trägermaterial, mit denen das Lektin reagieren kann. Es können unter anderem folgende Varianten eingesetzt werden.- Funk ionaliεierung mit Carboxylgruppen, Funktionali- sierung mit Aminogruppen, Funktionalisierung mit Aldehydgruppen, Funktionalisierung mit Phenylgruppen, Funktionalisierung mit Thiolgruppen, Funktiona- lisierung mit Divinylsulphone (entstehende Bindung: Ether, Thioether, sekundäre Amine) , Funk ionaliεierung mit Carbonyldiimidazol, Funktionalisierung mit Epichlorhydrine (entstehende Bindung: Ether, Thioether, sekundäre Amine) , Funktionalisierung mitIn a further advantageous embodiment of the microarray, the lectins are immobilized with a packing density of> 50 ng / cm 2 . The resulting surface coverage of> 10% enables an optimal interaction with the glycostructures. The variants of the possible functional The base materials are of course diverse. A requirement for the binding of lectins is the presence of appropriate functional groups on the support material with which the lectin can react. The following variants can be used, among other things: functionalization with carboxyl groups, functionalization with amino groups, functionalization with aldehyde groups, functionalization with phenyl groups, functionalization with thiol groups, functionalization with divinylsulphones (resulting bond: ether, thioether, secondary amines), Functional ionization with carbonyldiimidazole, functionalization with epichlorohydrins (resulting bond: ether, thioether, secondary amines), functionalization with
Glutaraldehyd (entstehende Bindung: Michaels Adduct,Glutaraldehyde (resulting bond: Michaels Adduct,
Schiffsehe Base; Vorteil: gute Stabilität derShip base; Advantage: good stability of the
Bindung) , Funktionalisierung mit HydrazineBinding), functionalization with hydrazine
(entstehende Bindung.- Amid-Bindung) , Funktionalisierung mit Periodat (entstehende Bindung.- Alkylamin) , Funktionalisierung mit Diazonium (entstehende Bindung: Azo) , Funktionalisierung mit Tri- chloro-S-triazine (entstehende Bindung: Triazinyl) , Bisoxirane (entstehende Bindung-. Alkyla ide, Ether, Thioether) , Cyanbromid (entstehende Bindung: Isoharnstoff, Imid, (carbamat) , Funktionalisierung mit 4-Nitropheny-chloroformate (entstehende Bindung: Anhydrid, Carbamat, Urethan) , Funktionalisierung mit Epoxidgruppen und die Funktionalisierung mit orga- nischen Sulfonylchloriden (Tosylchlorid, Tresyl- chlorid) (entstehende Bindung: Alkylamin) .(resulting bond.- amide bond), functionalization with periodate (resulting bond.- alkylamine), functionalization with diazonium (resulting bond: azo), functionalization with trichloro-S-triazine (resulting bond: triazinyl), bisoxirane (resulting Binding-, alkyla ide, ether, thioether), cyanogen bromide (resulting bond: isourea, imide, (carbamate), functionalization with 4-nitropheny-chloroformate (resulting bond: anhydride, carbamate, urethane), functionalization with epoxy groups and the functionalization with orga - African sulfonyl chlorides (tosyl chloride, tresyl chloride) (resulting bond: alkylamine).
Mit Vorteil ist die Funktionalisierung in einer schnellen Reaktion möglich, wobei die Immobilisierung der Lektine über die beschriebenen Methoden besonders vorteilhaft ist, da εich hier eine kovalente Bindung ausbildet . Das verhindert die Auswaschung der Lektine und dadurch einen Verlust an Bindungsaktivität oder beim erwünschten Ablösen der Probe eine Kontamination dieser durch Lektin-Moleküle .The functionalization is advantageously possible in a rapid reaction, the immobilization of the lectins using the methods described being particularly advantageous since a covalent bond is formed here. This prevents the leaching of the lectins and thereby a loss of binding activity or, if the sample is detached, contamination of these by lectin molecules.
Die Immobilisierung erfolgt bei individuellen Reaktionsbedingungen und ist häufig unter Verwendung weiterer Chemikalien durchzuführen. Die Immobilisierung an Epoxidgruppen erfordert beispielεweise 8 - 48 h bei pH-Werten von pH 8,5 - 12. Die Anbindung von Proteinen an mit Carboxylgruppen aktivierte Matrices erfolgt bei pH 4 - 6 in 24 - 48 h. Dabei ist die Verwendung von Carbodiimid für die Pveaktion vorteilhaft. Die Immobilisierung von Proteinen an mit Aminogruppen substituierte Träger erfolgt ebenfalls unter Verwendung weiterer Chemikalien wie Carbodiimid oder NaCNBH3. Immobilization takes place under individual reaction conditions and is often to be carried out using other chemicals. The immobilization on epoxy groups requires, for example, 8-48 h at pH 8.5-12. The binding of proteins to matrices activated with carboxyl groups takes place at pH 4-6 in 24-48 h. The use of carbodiimide for the reaction is advantageous. Proteins are also immobilized on supports substituted with amino groups using other chemicals such as carbodiimide or NaCNBH 3.
Vorteilhafterweise wird eine Funktionalisierung mit Tresylchlorid (2,2, 2-Trifluorethan-sulfonylchlorid) verwendet. Die Funktionalisierung von Trägermaterialien mit Tresylchlorid eignet sich besonderε für die Anbindung von Proteinen, da die Reaktion unter milden Bedingungen stattfindet (pH 7-9) und die Proteine nicht schädigt. Die Bindung erfolgt über primäre Aminogruppen oder Thiolgruppen der Aminosäuren des Proteins. Die Reaktion ist vergleichsweise schnell (wenige Stunden) und läuft ohne den Einsatz weiterer Chemikalien ab. Die Tresylaktivierung ist bei trockenem Material oder bei Lagerung in verdünnter Salzsäure einige Monate stabil.Functionalization with tresyl chloride (2,2,2-trifluoroethane sulfonyl chloride) is advantageously used. The functionalization of carrier materials with tresyl chloride is particularly suitable for the binding of proteins, since the reaction takes place under mild conditions (pH 7-9) and does not damage the proteins. The binding takes place via primary amino groups or thiol groups of the amino acids of the protein. The reaction is comparatively quick (a few hours) and takes place without the use of additional chemicals. Tresyl activation is stable for a few months with dry material or when stored in dilute hydrochloric acid.
Mitunter ist es sinnvoll, den Träger unter Einbindung eines so genannten Spacers, eines Abs andεhalters , zu funktionalisieren. Dieser Spacer vergrößert die Distanz zwischen Trägeroberfläche und Ligand und kann daher zu einer besseren Zugänglichkeit des Liganden beitragen. Übliche Spacer bestehen aus zwei ter- inalen funktioneilen Gruppen und einer in der Länge wählbaren C-Kette wie z.B. 6-Aminohexansäure . Der verwendete Linker, das heißt die verwendete Träger- funktionalisierung, kann auch bereits selbst einen Spacer darstellen.Sometimes it makes sense to functionalize the carrier with the inclusion of a so-called spacer. This spacer increases the distance between the support surface and the ligand and can therefore contribute to better accessibility of the ligand. Usual spacers consist of two terminal functional groups and a length-selectable C chain, e.g. 6-aminohexanoic acid. The linker used, that is to say the carrier functionalization used, can itself already be a spacer.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst der Mikroarray Metall, Polypropy- len, Teflon, Silizium, Polyethylen, Polyester, Poly- styren, Nitrid, Keramik, Quarz und/oder Glas. Metalle im Sinne der Erfindung sind alle Verbindungen, deren Zusammenhalt durch ein Kristallgitter entsteht. Die Grenze zwischen Metallen und Nichtmetallen ist flie- ßend, so dass auch die Elemente Ce, Sn, As und Sb im Sinne der Erfindung Metalle sind. Zu den Metallen gemäß der Erfindung gehören auch die metallischen Gläser, das heißt Werkstoffe, die sich in einem meta- stabilen, weitgehend amorphen Zustand befinden. Selbstverständlich sind auch metallisch leitfähige Polymere Metalle im Sinne der Erfindung. Vorteilhafterweise weisen Metalle im Sinne der Erfindung insbesondere eine gute Festigkeit, eine gute Härte und Verschleißbeständigkeit, eine hohe Zähigkeit und eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit auf. Polypropylene im Sinne der Erfindung sind thermoplastische Polymere des Propylens . Polypropylene zeichnen sich insbesondere durch eine hohe Härte, Rückstellfähigkeit, Steifheit und Wärmebestandigkeit aus. Der Mikroarray kann jedoch auch Teflon umfassen. Teflon gemäß der Erfindung sind Polytetrafluoro- ethylene, die vorteilhafterweise gute thermoplastische Eigenschaften aufweisen. Polyethylene entstehen insbesondere durch eine Polymerisation von Ethylen nach im Wesentlichen zwei unterschiedlichen Methoden, dem Hochdruck- und dem Niederdruckverfahren. Polyethylene, die im Hochdruckverfahren hergestellt werden, weisen vorteilhafterweise eine geringe Dichte auf. Die Eigenschaften von Mikroarrays, die Polypropylen umfassen, werden im Wesentlichen durch den Charakter des Polyethylen als partiell kristallinem Kohlenwasserstoff bestimmt. Vorteilhafterweise sind Polyethylene bis zu 60° in allen üblichen Lösungs- mittein praktisch unlöslich. Vorteilhafterweise bewirken polare Flüssigkeiten wie Alkohol, Ester und Ketone bei Zimmertemperatur kaum eine Quellung von Polyethylenen. Gegen Wasser, Laugen und Salzlösungen sowie anorganische Säuren verhalten sich Polyethylene vorteilhafterweise völlig indifferent. Mikroarrays oder Träger, die Polyethylene umfassen, haben z.B. eine sehr geringe Wasserdampfdurchlässigkeit . Der Mikroarray kann jedoch zweckmäßigerweise auch Polyester umfassen. Polyester im Sinne der Erfindung sind Verbindungen, die durch Ringöffnungspolymerisation von Lactonen oder durch Polykondensation von Hydroxycarbonsäuren bzw. von Diolen und Dicarbon- säuren bzw. Dicarbonsäurederivaten hergestellt wer- den. Polyester im Sinne der Erfindung umfassen auch Polyesterharze, Polyesterimide, Polyesterkautschuke, Polyesterpolyole und Polyesterpolyuretane . Polyester sind vorteilhafterweise Thermoplaste und besitzen ausgesprochenen WerkstoffCharakter . Sie zeichnen sich beispielsweise durch eine hohe Thermostabilität aus und können zu Legierungen mit Metallen, wie beispielsweise Kupfer, Aluminium und Magnesium, verarbeitet werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Mikroarray Keramik umfaεst. Keramik im Sinne der Erfindung ist eine Sammelbezeichnung für aus insbesondere anorganischen und überwiegend nicht- metallischen Verbindungen und Elementen aufgebaute und insbesondere zu mehr als 30 Vol.% kristalline Materialien umfassende Stoffklasse. Dem Fachmann sind verschiedene Keramiken bzw. keramische Werkstoffe bekannt, die er als Mikroarray einsetzen kann. Es kann sich beispielsweise um so genannte Töpferware, Steingutgeschirr, Spaltplatten, Laborporzellan, Ge- schirrporzellan, Knochenpσrzellan, Aluminiumoxidkeramik, Dauermagnetwerkstoffe, Silicasteine und Magnesiasteine handeln. Bei tonkeramischen Werkstoffen wird im Sinne der Erfindung in grobe und feine Werkstoffe unterschieden, wobei feine tonkeramische Werkstoffe Irdengut, Steingut, Steinzeug und Porzellan umfassen. Es können jedoch mit Vorteil auch sonderkeramische Werkstoffe wie Glas-, Oxidkeramik, SiC-Steine und schmelzflüssig gegossene Steine als Mikroarray eingesetzt werden. Bevorzugt kann der Mikroarray auch Glas umfassen. Glas im Sinne der Erfindung sind Stoffe im amorphen, nichtkristallinen Festzustand, das heißt, der Glaszustand lässt sich im Sinne der Erfindung als eingefrorene unterkühlte Flüssigkeit bzw. Schmelze auffasεen. Gläser sind daher anorganische oder organische, meist oxidische Schmelzprodukte, die durch einen Einführvorgang ohne Auskristallisation der Schmelzphasenkomponenten in einen festen Zustand überführt wurden. Selbstverständlich sind im Sinne der Erfindung auch Kristalle, Quarz, Schmelzen und unterkühlte Schmelzen als Gläser aufzufassen. Die Gläser können zum Beispiel Flachglas, Behälterglas, Wirtschaftsglas, Laborgeräteglas, Bleikristallglas, Faserglas, optische Glasfasern und andere sein. Selbstverständlich ist es auch möglich, daεs Silicat-freie Gläser, beispielsweise Phosphatgläser, eingesetzt werden. Der Mikroarray kann j doch auch so beschaffen sein, dass optische Gläser, das heißt, z.B. Gläser mit besonderen optischen Bre- chungsindexen, eingesetzt werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the microarray comprises metal, polypropylene, Teflon, silicon, polyethylene, polyester, polystyrene, nitride, ceramic, quartz and / or glass. Metals in the sense of the invention are all compounds whose cohesion is created by a crystal lattice. The boundary between metals and non-metals is blurred ßig, so that the elements Ce, Sn, As and Sb are metals in the sense of the invention. The metals according to the invention also include the metallic glasses, that is to say materials which are in a meta-stable, largely amorphous state. Of course, metallically conductive polymers are metals in the sense of the invention. For the purposes of the invention, metals advantageously have, in particular, good strength, good hardness and wear resistance, high toughness and good electrical and thermal conductivity. Polypropylenes in the sense of the invention are thermoplastic polymers of propylene. Polypropylenes are characterized in particular by high hardness, R ückstellfähigkeit, stiffness and heat resistance of. However, the microarray can also include Teflon. Teflon according to the invention are polytetrafluoroethylene, which advantageously have good thermoplastic properties. Polyethylenes are produced in particular by polymerizing ethylene using essentially two different methods, the high-pressure and the low-pressure process. Polyethylenes which are produced in the high-pressure process advantageously have a low density. The properties of microarrays comprising polypropylene are essentially determined by the character of the polyethylene as a partially crystalline hydrocarbon. Polyethylenes are advantageously up to 60 ° in all customary solutions. practically insoluble. Advantageously, polar liquids such as alcohol, esters and ketones hardly cause polyethylene to swell at room temperature. Polyethylenes are advantageously completely indifferent to water, alkalis and salt solutions as well as inorganic acids. For example, microarrays or carriers that include polyethylenes have very low water vapor permeability. However, the microarray can expediently also comprise polyester. For the purposes of the invention, polyesters are compounds which are prepared by ring-opening polymerization of lactones or by polycondensation of hydroxycarboxylic acids or of diols and dicarboxylic acids or dicarboxylic acid derivatives. For the purposes of the invention, polyesters also include polyester resins, polyester imides, polyester rubbers, polyester polyols and polyester polyuretanes. Polyesters are advantageously thermoplastics and have a distinct material character. For example, they are characterized by high thermal stability and can be processed into alloys with metals such as copper, aluminum and magnesium. However, it can also be provided that the microarray comprises ceramics. Ceramic in the sense of the invention is a collective name for a class of substances composed of in particular inorganic and predominantly non-metallic compounds and elements and in particular comprising more than 30% by volume of crystalline materials. The specialist are various ceramics or ceramic materials known that he can use as a microarray. It can be, for example, so-called pottery, earthenware, split plates, laboratory porcelain, tableware, bone china, aluminum oxide ceramics, permanent magnet materials, silica stones and magnesia stones. In the case of clay-ceramic materials, a distinction is made between coarse and fine materials in the sense of the invention, fine clay-ceramic materials comprising earthenware, earthenware, stoneware and porcelain. However, special ceramic materials such as glass, oxide ceramics, SiC stones and molten stones can also be used as a microarray with advantage. The microarray can preferably also comprise glass. Glass in the sense of the invention are substances in the amorphous, non-crystalline solid state, that is to say that the glass state in the sense of the invention can be understood as frozen, supercooled liquid or melt. Glasses are therefore inorganic or organic, mostly oxidic melt products, which have been converted into a solid state by an insertion process without crystallization of the melt phase components. In the context of the invention, crystals, quartz, melts and supercooled melts are of course also to be understood as glasses. The glasses can be, for example, flat glass, container glass, industrial glass, laboratory equipment glass, lead crystal glass, fiber glass, optical glass fibers and others. Of course it is also possible that silicate-free glasses, for example phosphate glasses, are used. The microarray can also be designed such that optical glasses, that is to say, glasses with special optical refractive indices, are used.
Die Erfindung betrifft auch einen Bindungsassay zur Bestimmung von Glykostrukturen in einer Probe, wobei die Probe mit mindestens zwei voneinander verschiede- nen immobilisierten Lektinen unter Ausbildung von Lektin-Ξucker-Komplexen in Kontakt gebracht wird und die Lektin-Sucker-Komplexe in an sich bekannter Weise detektiert werden und die Lektine isolierbar sind, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Abrus precatorius, Adenia digitata, Agaricus bisporuε, Aleuria aurantia, Amaranthus caudatus, Amphicarpaea biacteata, Anguilla anguilla, Arachis hypogaea, Artocarpus integrifolia, Bauhinia purpurea alba, Brachypodium εylvaticum, Canavalia ensiformiε, Carcino scorpius rotunda canda, Cicer arietinum, Codium fragile, Crotalaria juncea, Cytisus sessilifolius, Datura stramonium, Dioclea grandiflora, Dolichos biflorus, Erythrina coralldendron, Erythrina cristagalli, Euonymos europaea, Galanthus nivalis, Glycine max, GriffoniaThe invention also relates to a binding assay for determining glycostructures in a sample, the sample being brought into contact with at least two different immobilized lectins to form lectin-sugar complexes and the lectin-sugar complexes in a manner known per se are detected and the lectins can be isolated, selected from the group comprising Abrus precatorius, Adenia digitata, Agaricus bisporuε, Aleuria aurantia, Amaranthus caudatus, Amphicarpaea biacteata, Anguilla anguilla, Arachis hypogaea, Artocarpus integrifolia, Bauhinia purpuriformum alba, bavarian purpuriform alba, Carcino scorpius rotunda canda, Cicer arietinum, Codium fragile, Crotalaria juncea, Cytisus sessilifolius, Datura stramonium, Dioclea grandiflora, Dolichos biflorus, Erythrina coralldendron, Erythrina cristagalli, Euonymos europaea, Galanthusine maxival
(Bandeiraea) si plicifolia, Helix aspersa, Helix pomatia, Hippeastrura hybrid, Hordeum vulgäre, Hura crepitaus, Latyrus odoratus, Latyrus sativus, Latyrus tingitanus, Lenε culinariε, Limax glavus, Li ulus polyphemus, Lotus tetragonolobus, Lycopersicon esculentum, Maackia amurensis, Maclura pomifera, Macrotyloma axillare, Momσrdica charantia, Narcissus pseudonarcissus, Oryza sativa, Phaseolus coccineus , Phaseolus limensis, Phaseolus vulgaris, Phytolacca americana, Pisum sativum, Phosphocarpus tetragonolobus, Pseudomonas aeruginosa, Ricinus communis, Sambucus nigra, Seeale cereale, Solanum tuberosum, Sophora japonica, Triticum vulgaris, Tritrichomonas mobilensis (Protozoe) , Ulex europaeus, Vicia cracca, Vicia ervilia, Vicia graminea, Vicia faba, Vicia sativa, Vicia villosa, Viscum album, Wisteria floribunda, weiterhin können folgende humane, insbesondere rekombinant hergestellte, Lektine eingesetzt werden: E-Selecin (human, recombinant) , L-(Bandeiraea) si plicifolia, Helix aspersa, Helix pomatia, Hippeastrura hybrid, Hordeum vulgäre, Hura crepitaus, Latyrus odoratus, Latyrus sativus, Latyrus tingitanus, Lenε culinariε, Limax glavus, Li ulus polyphemus, lotus tetragonolobus, lycopersicon esculentum, maackia amurensis, maclura pomifera, macrotyloma axillare, momσrdica charantia, narcissus pseudonarcissus, oryza sativa, phaseolus coccineus, phaseolus limumumusususumumusumumumumusumumumusumumumusumumumusumumumumusumumumusumumumusumumumusumumumusumumusumumusumumusumumusumumusumumumusumumumusumumusumumumusumumumusumumusumumumusumumumusumumusumumusumumusumumusumumusumumusumumusumumumusumumusumumusumumusumumusumumusumumusumumusumusumumusumusumumusumumusumumusum Sambucus nigra, Seeale cereale, Solanum tuberosum, Sophora japonica, Triticum vulgaris, Tritrichomonas mobilensis (Protozoe), Ulex europaeus, Vicia cracca, Vicia ervilia, Vicia graminea, Vicia faba, Vicia sativa, Vicia villosa, Viscumibunda, Viscum album, Viscum album, Viscum album, Viscum album, Viscum album the following human, in particular recombinantly produced, lectins are used: E-selecin (human, recombinant), L-
Selectin (human, recombinant) und/oder P-SelectinSelectin (human, recombinant) and / or P-selectin
(human, recombinant) sowie Galectine (human) . Die(human, recombinant) and Galectine (human). The
Bestimmung von Glykostrukturen durch den erfindungs- gemäßen Bindungsassay betrifft zum einen die Detek- tion, das heißt den qualitativen Nachweis von in einer Probe befindlichen Glykostrukturen, als auch die Detektion von bestimmten Pattern auf dem Mikroarray, die Rückschlüsse darüber zulassen, mit welchen immobilisierten unterschiedlichen Lektinen ein und dieselbe Glykostruktur wechselwirkt, um so die Struktur des komplexen Oligo- oder Poly- saccharides oder des Glykokonjugates zu bestimmen. Eine Probe im Sinne der Erfindung ist die Bezeichnung für ein durch Probenentnahme entnommenes biologisches oder chemisches Gut oder eines Teiles bzw. einer kleinen Menge eines solchen, dessen Beschaffenheit chemisch, biologisch, klinisch oder ähnlich geprüft werden soll . Die Probenentnahme erfolgt insbesondere so, dass die entnommene Teilmenge einem Durchschnitt der gesamten Menge entspricht. Die durch Untersuchung der Probe ermittelten Merkmale dienen der Beurteilung der durch die Probe e fassten Menge, die RUCKSchlüεse auf die Gesamtmenge, z.B. Trinkwasser, Lebensmittel, Gewebe, Zellen, Zellkulturen, Sellkultur-Überstände, transplantierte Organe und anderes , zulässt. Für die Untersuchung können die Proben durch Mischen, Serteilen, Separieren, Vorfraktionieren, Zerkleinern, Sugabe von Enzymen oder Markern - bzw. anders vorbehandelt werden. Dem Fachmann sind verschiedene Möglichkeiten der Vorbehandlung der Proben bekannt. Selbstverständlich kann es auch vorgesehen sein, dass die Probe so entnommen wird, dass sie keinem Durchschnitt der gesamten Menge entspricht . Eine Probe können alle biologischen und nichtbiologischen Materialien sein, wie biologische Gewebe und Flüssigkeiten, z.B. Blut, Lymphe, Urin, Gehirnflüssigkeit und andere, sowie Umweltabwässer, Bioreaktorenflüssigkeiten, Lebensmittelinhaltsstoffe, Gefahren- Stoffe, Aerosole, Lipid ischungen u.v.a. mehr.Determination of glycostructures by the binding assay according to the invention relates on the one hand to the detection, that is to say the qualitative detection of glycostructures in a sample, and also to the detection of certain patterns on the microarray, which allow conclusions to be drawn as to which immobilized different lectins the same glycostructure interacts in order to determine the structure of the complex oligosaccharide or polysaccharide or the glycoconjugate. A sample in the sense of the invention is the designation for a biological sample taken by sampling or chemical good or a part or a small amount of such, the nature of which is to be tested chemically, biologically, clinically or similarly. Sampling takes place in such a way that the partial quantity taken corresponds to an average of the total quantity. The characteristics determined by examining the sample are used to assess the amount contained in the sample, which allows RUCKSuefsen to the total amount, such as drinking water, food, tissue, cells, cell cultures, sell culture supernatants, transplanted organs and others. For the examination, the samples can be pretreated by mixing, separating, separating, prefractioning, crushing, adding enzymes or markers - or otherwise. Various possibilities for pretreating the samples are known to the person skilled in the art. Of course, it can also be provided that the sample is taken in such a way that it does not correspond to an average of the total amount. A sample can be all biological and non-biological materials, such as biological tissues and fluids, e.g. blood, lymph, urine, brain fluid and others, as well as environmental waste water, bioreactor fluids, food ingredients, hazardous substances, aerosols, lipid substances and much more.
In einer vorteilhaften Ausführung form des Bindungs- assays werden die Lektine physikalisch, chemisch und/oder biologisch durch in situ Synthese oder durch Ablegen zuvor synthetisierter Lektine auf dem Mikroarray immobilisiert. Für den Bindungsassay können unabhängig von der Art der immobilisierten Lektine die Träger oder Mikroarrays auf zwei prinzipiell ver- schiedenen Wegen hergestellt werden:In an advantageous embodiment of the binding assay, the lectins are physically, chemically and / or biologically by in situ synthesis or by Placing previously synthesized lectins immobilized on the microarray. For the binding assay, regardless of the type of immobilized lectins, the carriers or microarrays can be produced in two different ways:
1. Ablegen und Immobilisieren von zuvor synthetisierten oder aus Bibliotheken stammenden Lektinen an definierten Positionen eines funktionali- sierten Trägermaterials . Hierfür können sowohl Spotting als auch Druckverfahren eingesetzt werden. Unter Spotting versteht man Verfahren, bei denen Flüssigkeitεtropfen abgelegt werden, wobei durch Oberflächenwechselwirkung und Trocknen im Wesentlichen runde Spots entstehen. Andere Druckverfahren ermöglichen das Substrat in definierten Flächen auf der Oberfläche abzulegen.1. Depositing and immobilizing lectins previously synthesized or from libraries at defined positions of a functionalized carrier material. Both spotting and printing processes can be used for this. Spotting is understood to mean processes in which liquid drops are deposited, whereby essentially round spots are created by surface interaction and drying. Other printing processes allow the substrate to be placed on the surface in defined areas.
2. In si u-Synthese der Lektine an definierten Po- sitionen des Trägers oder des Mikroarrays durch sukzessive Kopplung monomerer Synthesebausteine.2. In si u synthesis of the lectins at defined positions of the support or the microarray by successive coupling of monomeric synthesis building blocks.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden die Lektine durch Contacc Tip Printing, Ring and Pin Printing and Nanopipetting, Buble Jet Printing, TopSpot Printing, Micro Contact Printing, Micro Fluidic Networks-Methoden, Photolithographic Activa- tion-Verfahren, Photoresist Lithography, Electroche- mical Focusing und/oder Micro Wet Printing immobilisiert .In a further advantageous embodiment, the lectins are used by Contacc Tip Printing, Ring and Pin Printing and Nanopipetting, Buble Jet Printing, TopSpot Printing, Micro Contact Printing, Micro Fluidic Networks Methods, Photolithographic Activation Methods, Photoresist Lithography, Electro- mical focusing and / or micro wet printing immobilized.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Er- findung ist die Oberfläche des Mikroarrays mit Poly- L-Lysinen, Aminosilanen, Aldehydsilanen, Epoxy-Grup- pen, Gold, Streptavidin, Polylysinen, Silanen, reaktiven Gruppen, Polyacrylamid-Pads , immobilisierter Nitrocellulose, aktivierten Aldehyden, Agarose- Aldehyd-Gruppen und/oder Tresyl-Gruppen beschichtet. Durch derartige Substratoberflächenbehandlungen ist es vorteilhafterweise möglich, die Haltbarkeit und die Bindungskapazität der Oberfläche der Mikroarrays so zu verbessern, dass die Lektine sehr gut über einen längeren Zeitraum immobilisiert bleiben können. Selbstverständlich kann die Oberfläche des Trägers ganz allgemein, insbesondere durch Einwirken von biologischen, physikalischen und/oder chemischen Einflüssen erfolgen. Physikalisches Einwirken sind beispielsweise das Polieren, Ätzen, Beizen, Sandstrahlen, aber auch physikalische Verfahren, die zu einem Härten, Beschichten, Vergüten, Überziehen mit Schutzhäuten und ähnlichem fuhren. Eine Oberflächenbehandlung durch biologische Einwirkung kann bei- spielsweise das Bewachsen durch Mikroorganismen umfassen. Eine chemische Modifikation der Oberfläche der Träger beinhaltet beispielsweise die Behandlung mit Säuren, Basen, Metalloxiden und anderen. Die Oberfläche der Träger kann so modifiziert werden, dass die Detektionsmolekule bzw. die Lektine auf dem Träger besonders gut haften bzw. so haften, dass sie in ihrer Aktivität nicht nachteilig modifiziert werden. Eine Oberflächenmodifizierung der Träger umfasst selbstverständlich auch eine Behandlung, die zu einer erhöhten Stabilität und Bruchfestigkeit insbesondere des Mikroarrays führt. Eε können selbstverständlich auch klassische Oberflächenmodifizierungen aus der Histologie vorgenommen werden, wie daε Beschichten mit z.B. Eiweißglycerin, Polylysin, aktivierten Dextranen und/oder Chromgelatine.In a further preferred embodiment of the invention, the surface of the microarray is activated with poly-L-lysines, aminosilanes, aldehyde silanes, epoxy groups, gold, streptavidin, polylysines, silanes, reactive groups, polyacrylamide pads, immobilized nitrocellulose Aldehydes, agarose aldehyde groups and / or tresyl groups coated. Such substrate surface treatments advantageously make it possible to improve the durability and the binding capacity of the surface of the microarrays in such a way that the lectins can remain immobilized very well over a relatively long period of time. Of course, the surface of the carrier can be made very generally, in particular by the action of biological, physical and / or chemical influences. Physical effects include, for example, polishing, etching, pickling, sandblasting, but also physical processes that lead to hardening, coating, tempering, covering with protective skins and the like. A surface treatment by biological action can include, for example, the overgrowth by microorganisms. A chemical modification of the surface of the carrier includes, for example, treatment with acids, bases, metal oxides and others. The surface of the carrier can be modified that the detection molecules or lectins adhere particularly well to the support or adhere such that their activity is not disadvantageously modified. A surface modification of the carrier naturally also includes a treatment which leads to increased stability and breaking strength, in particular of the microarray. It is of course also possible to make classic surface modifications from histology, such as coating with, for example, protein glycerol, polylysine, activated dextrans and / or chromium gelatin.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden vor oder nach der Ausbildung der Zucker-Lektin-Komplexe ein markiertes oder unmarkiertes Lektin, eine markierte oder unmarkierte Glykostruktur und/oder ein markierter oder unmarkierter Antikörper zugesetzt.In a further preferred embodiment of the invention, a labeled or unlabeled lectin, a labeled or unlabeled glycostructure and / or a labeled or unlabeled antibody are added before or after the formation of the sugar-lectin complexes.
Mit Vorteil können folgende Detektionssysteme eingesetzt werden:The following detection systems can be used with advantage:
Direkt : Die Probenmoleküle selbst werden mit einem Marker versehen (Enzym (A) , Fluoreszenz- oder Vis- Farbstoff (B) , Biotin (C) ... )Direct: The sample molecules themselves are provided with a marker (enzyme (A), fluorescent or Vis dye (B), biotin (C) ...)
Nach dem Bindungsereignis und dem Waschen kann entweder : direkt ausgelesen werden (B) oder nach Umsetzung eines Enzy substrates und Auslesung des entstehenden Farbsignals (A) oder (C) nach Zugabe eines weiteren Markers (Enzym, Fluoreszenz- oder Vis-Farbstoff) , der mit Avidin/Streptavidin gekoppelt ist.After the binding event and washing, either: be read out directly (B) or after converting an enzyme substrate and reading out the resulting color signal (A) or (C) after adding another marker (enzyme, fluorescent or Vis dye) which is coupled with avidin / streptavidin.
Mit Vorteil wird ein einfaches, schnelles, direktes Ergebnis erreicht, da die Probe selbst markiert wird.A simple, quick, direct result is advantageously achieved since the sample itself is marked.
Indirekt: Nach Adsorption der Probenmoleküle werden diese mit einem für das zu bestimmende Glykokonjugat spezifischen Antikörper oder Lektin versehen. Dieser ist wiederum markiert. Nach erfolgter Bindung kann das Ereignis ausgelesen werden.Indirect: After adsorption of the sample molecules, they are provided with an antibody or lectin specific for the glycoconjugate to be determined. This is again marked. After binding, the event can be read out.
Durch die "doppelte" Spezifität wird vorteilhafterweise sehr gezielt eine bestimmte Substanz nachge- wieεen.Due to the "double" specificity, a specific substance is advantageously very specifically detected.
Sandwich: Nach Adsorption der Probenmoleküle werden diese mit dem selben Lektin versehen, welches auf der Oberfläche immobiliεiert ist (siehe Ausführungs- beiεpiel) . Dieses Lektin bindet an das zu bestimmende Glykokonjugat spezifisch von der gegenüberliegenden Seite und ist selbst wiederum markiert. Nach erfolgter Bindung kann das Ereignis ausgelesen werden. Mit Vorteil wird die selbe Zuckerstruktur "doppelt" erkannt und detektiert. Es kann die eine Zuckerspezi- fität bestimmt werden. Es werden nur komplexe Systeme mit mindestens zwei Glykosylierungssteilen erfasst. Es werden nur die ohnehin vorhandenen Lektine benötigt, keine weiteren Antikörper o.a..Sandwich: After adsorption of the sample molecules, they are provided with the same lectin that is immobilized on the surface (see example). This lectin binds specifically to the glycoconjugate to be determined from the opposite side and is itself marked. After binding, the event can be read out. The same sugar structure is advantageously recognized and detected "twice". It can be the one sugar spec be determined. Only complex systems with at least two parts of glycosylation are recorded. Only the lectins already present are required, no further antibodies or the like.
Kompetitiv: Nach Adsorption der Probenmoleküle werden die wells mit einem markierten Modelladsorptiv versehen. Dieses bindet bekanntermaßen das immobilisierte Lektin. Das Modelladsorptiv kann nur an noch freie Bindungs teilen andocken bzw. konkurriert mit dem Probenmolekül um diese Bindungsstellen. Es wird ein positives Signal erhalten, wenn keine oder nur wenige Probenmoleküle angebunden sind bzw. nach dem Verhältnis, das sich in dieser KonkurrenzSituation einstellt.Competitive: After adsorption of the sample molecules, the wells are provided with a labeled model adsorptive. As is known, this binds the immobilized lectin. The model adsorptive can only dock onto free binding parts or competes with the sample molecule for these binding sites. A positive signal is obtained if no or only a few sample molecules are attached or according to the ratio that arises in this competitive situation.
Vorteilhafterweise ist der Nachweis von Systemen mit nur einer komplexen Zuckerstruktur möglich. Es werden bekannte Modellsyεteme eingesetzt. Die ko petitive Situation gibt auch Auskunft über die Bindungs- konstanten des Komplexes mit dem Probenmolekül.The detection of systems with only a complex sugar structure is advantageously possible. Known model systems are used. The competitive situation also provides information about the binding constants of the complex with the sample molecule.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird zur Markierung ein Enzym, ein Farb- stoff, ein Fluoreszenzmarker, ein Radioisotop, ein Metallkolloid und/oder ein Chelator eingesetzt. Dem Fachmann sind Methoden bekannt, wie er Marker insbesondere durch Verstärkungsmechanismen sensitiver ausbilden kann. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Lektine an Mikrotestplatten, Glasplättchen, Membranen, Geflechte, Fibrillen, insbesondere aus Po- lypropylen, Nitrozellulose, Glas und/oder PVDF immobilisiert. Als Mikrotestplatten können z.B. Mikroti- terplatten eingesetzt werden. Vorteilhafterweise weisen Mikrotestplatten Maße auf, die einen Einsatz in zahlreichen Laborroutinen gestatten. Beispielsweise sind zahlreiche Fluoreszenzmessgeräte, Fluoreszenz- spektrometer und -photometer wie Fluoreszenz - mikroskope und ähnliches so ausgebildet, dass Mikrotestplatten als Standard verwandt werden können. Die Immobilisierung der Moleküle auf spezielle Labor- gefäße, beispielsweise Mikrotiterplatten, Petri- schalen, Vielf chschalen, Multischalen und andere Kulturgefäße und Objektträger, ermöglicht daher vorteilhafterweise auch die Verwendung der vorhandenen Labormittel und -gerate zum Inkubieren, Einfrieren, Lyophilisieren und ähnlicher Laborgeräte in klinischen oder Forschungslaboratorien. Als Mikrotestplatten können beispielsweise bevorzugt Mikrotiterplatten mit transparentem, nicht fluoreszierendem Flachboden verwandt werden oder weißem oder εchwarze , undurch- sichtigem Flachboden.In a further advantageous embodiment of the invention, an enzyme, a dye, a fluorescence marker, a radioisotope, a metal colloid and / or a chelator is used for labeling. Methods are known to the person skilled in the art how he can make markers more sensitive, in particular by means of amplification mechanisms. In a further embodiment of the invention, the lectins are immobilized on micro test plates, glass plates, membranes, braids, fibrils, in particular made of polypropylene, nitrocellulose, glass and / or PVDF. For example, microtiter plates can be used as microtest plates. Microtest plates advantageously have dimensions that allow their use in numerous laboratory routines. For example, numerous fluorescence measuring devices, fluorescence spectrometers and photometers such as fluorescence microscopes and the like are designed in such a way that microtest plates can be used as standard. The immobilization of the molecules on special laboratory vessels, for example microtiter plates, petri dishes, multi-dishes, multi-dishes and other culture vessels and slides, therefore advantageously also enables the use of the existing laboratory means and devices for incubating, freezing, lyophilizing and similar laboratory devices in clinical or research laboratories. For example, microtiter plates with a transparent, non-fluorescent flat bottom or white or black, opaque flat bottom can preferably be used as the micro test plates.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungε orm der Erfindung wird eine weitgehende planare Oberfläche des Mikroarrays mit einem Polymer beschichtet und folgend werden Lektine mittels des Polymers auf der Oberfläche immobilisiert. Vorteilhafterweise erfolgt in dieser Ausführungsform die Immobilisierung der Lektine direkt über das Polymer.In a further advantageous embodiment of the invention, a largely planar surface of the microarray is coated with a polymer and subsequently lectins are immobilized on the surface by means of the polymer. In this embodiment, the lectins are advantageously immobilized directly via the polymer.
Bevorzugt iεt das Polymer so ausgewählt, dass es eine hydrophobe Oberfläche ausbildet und die Oberfläche gegenüber einem wässrigen Medium elektrisch isoliert. Mit Vorteil kann diese hydrophobe glatte Oberfläche unter anderem einen Selbstreinigungsef ekt zeigen. B evorzugt the polymer iεt selected so that it forms a hydrophobic surface and the surface to an aqueous medium are electrically insulated. This hydrophobic smooth surface can, among other things, show a self-cleaning effect with advantage.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Polymer ein Polyimid oder Polystyren. Wählt man das Polymer geeignet aus, z.B. Polyimide, lassen sich auch weitere Mikroarrays oder sogar zusätzliche Microsysteme mit derselben anorganischen Oberfläche, z.B. einer Halbleiterschalung, industriell zu einem System verbinden. Polyimide sind insbeεondere hochtemperaturbeständige Polymere; vor- teilhaft weisen sie ausgezeichnete mechanische, thermische und elektrische Eigenschaften auf. Die Anwendungen des Polyimids umfassen insbesondere Pufferschichten, Passivierungsschichten, Bindeschichten und dielektrische Zwischenschichten auf dem Träger. Poly- imide werden insbesondere flüssig aufgebracht und dann ausgehärtet. Bei diesem Aushärtungsεchritt erhält daε Polyimid mit Vorteil die gewünschten Eigenschaften. Für die Anwendungen kann das Polyimid li- thographisch strukturiert werden. Polyimid kann selbstverständlich auch als Haftungsvermittler für Vergussmaterial und als Pufferschicht eingesetzt werden. Die Polyimidschicht reduziert beispielsweise den Stress im Silicium, der durch die Kapselung hervorgerufen wird und verhindert Risse an den Kanten. Silicium kann in Leitbahnen auf dem Mikroaray aufgebracht sein. Das Polyimid muεs insbesondere unter sehr gleichmäßigen Temperaturbedingungen gehärtet werden, um Risεbildung im Polyimid und Farbungleich- mäßigkeiten zu verhindern. Niedrige Sauerεtoffwerte sind z.B. vorteilhaft, um eine gute Haftung zu erreichen. Polystyren oder Polystyrol ist ein thermoplastischer Kunststoff, der vor allem durch radi- kaiische Polymerisation von Styrol gewonnen wird. Das radikalische Ende einer wachsenden Polymerkette qreift nie eine Doppelbindung im Ring an, da der Ben- ∑olring eine außerordentlich stabile Struktur ist. Hieraus leiten sich mehrere Vorteile bei der Ver- wendung von Polystyrol ab, beispielsweise iεt Polystyrol be tändig gegenüber Säuren, Laugen und Alkohol .In a further preferred embodiment of the invention, the polymer is a polyimide or polystyrene. If the polymer is selected appropriately, for example polyimides, further microarrays or even additional microsystems with the same inorganic surface, for example semiconductor formwork, can also be industrially combined to form a system. Polyimides are in particular high-temperature-resistant polymers; they advantageously have excellent mechanical, thermal and electrical properties. The applications of the polyimide include in particular buffer layers, passivation layers, binding layers and dielectric intermediate layers on the carrier. Polyimides are applied in particular in liquid form and then cured. In this curing step, the polyimide advantageously obtains the desired properties. For the applications, the polyimide can be structured graphically. Of course, polyimide can also be used as an adhesion promoter for potting material and as a buffer layer. The polyimide layer, for example, reduces the stress in silicon caused by the encapsulation and prevents cracks on the edges. Silicon can be applied to the micro array in interconnects. The polyimide must be cured in particular under very uniform temperature conditions in order to prevent the formation of cracks in the polyimide and color irregularities. Low oxygen values are advantageous, for example, in order to achieve good adhesion. Polystyrene or polystyrene is a thermoplastic that is primarily obtained by radical polymerization of styrene. The radical end of a growing polymer chain never attacks a double bond in the ring because the benzene ring is an extremely stable structure. This leads to several advantages when using polystyrene, for example polystyrene is resistant to acids, alkalis and alcohol.
Bevorzugt werden UV reaktive Moleküle durch die Bestrahlung mit UV Licht kovalent immobilisiert. Bevor- zugt ist weiterhin, dass das Polymer nur in vordefinierten Bereichen auf die Oberfläche des Mikroarrays aufgetragen wird. Hierdurch können vorteilhafterweise, ähnlich wie bei Schaltkreisen, bestimmte Strukturen, eine definierte Anordnung der Lektin- Spotε oder Muster der Immobilisierung der Lektine vorgegeben v/erden. Somit sind bestimmte Reaktionen oder Wechselwirkungen zwischen den Lektinen und Glykostrukturen steuerbar.UV-reactive molecules are preferably covalently immobilized by irradiation with UV light. It is also preferred that the polymer is only applied to the surface of the microarray in predefined areas. In this way, advantageously, similar to circuits, certain Structures, a defined arrangement of the lectin spots or patterns of immobilization of the lectins are predefined. Thus, certain reactions or interactions between lectins and G are lykostrukturen controllable.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Oberfläche, auf der die Lektine direkt gebunden werden sollen, durch Plasmabehandlung positiv und/oder negativ elektrisch geladen. Das heißt, die Oberflächen εind an den unterschiedlichsten Stellen unterschiedlich geladen. Polymere Werkstoffe liegen insbesondere in verschiedenen Formen vor. Die einzelnen Formen stellen unterschied- liehe Anforderungen an den Bearbeitungsprozess . Je nach Ausformung der Oberfläche ist diese z.B. den Plasmen in unterschiedlicher Weise zugänglich. Eine Plasmabehandlung der Polymeroberfläche kann vorteilhafterweise die Oberflächenenergie stark erhöhen und andere Verarbeitungsverfahren ermöglichen. Bei einer Plasmabehandlung reagieren vor allem die Ionen und Radikale des Plasmas mit der Polymeroberfläche und erzeugen dort funktionale Gruppen, welche die Oberflächeneigenschaften des Polymers mit Vorteil beεtim- men. Durch die positive oder negative Ladung wird insbesondere eine bessere Benetzbarkeit und/oder eine bessere Bindung der Biomoleküle erreicht. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung des Mikroarrays und/oder des erfindungsgemäßen Bindungsassays zum Nachweis eines Analyten und/oder zu einer Pattern Analyse . Neben den genannten Verfahren kann auch die Ellipsometrie eingesetzt werden. Bei dieser Technik werden adsorbierte Schichten (Monolayer und Submono- layer) aus einer Oberfläche mittels eines polarisierten Laserstrahls vermessen. Der reflektierte Laserstrahl mit veränderter Polarisation kann vermes- sen werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the surface on which the lectins are to be bound directly is positively and / or negatively charged electrically by plasma treatment. This means that the surfaces are charged differently at different places. Polymer materials are particularly available in various forms. The individual forms place different demands on the machining process. Depending on the shape of the surface, it is accessible, for example, to the plasmas in different ways. Plasma treatment of the polymer surface can advantageously greatly increase the surface energy and enable other processing methods. In the case of a plasma treatment, the ions and radicals of the plasma in particular react with the polymer surface and generate functional groups there which advantageously determine the surface properties of the polymer. The positive or negative charge in particular improves the wettability and / or the binding of the biomolecules. The invention also relates to the use of the microarray and / or the binding assay of the invention for detecting an analyte and / or to a nalysis Pattern A. In addition to the methods mentioned, ellipsometry can also be used. In this technique, adsorbed layers (monolayer and submonolayer) are measured from one surface using a polarized laser beam. The reflected laser beam with changed polarization can be measured.
Die Technik der SPR (Surface Plasmon Resonance) arbeitet mit einem Sensorchip, der aus einer goldbeschichteten Glasplatte, überschichtet mit einem Polymer, besteht. Ein Prisma ist auf der Glasoberfläche installiert. Ein Signal entsteht durch die Änderung des Brechungsindex durch das Prisma, wenn aus der vorbeifließenden Lösung Moleküle an den Sensor adsorbieren. Das Signal zeigt eine Massen- änderung an, die auf der Goldoberfläche stattfindet.The technology of SPR (Surface Plasmon Resonance) works with a sensor chip, which consists of a gold-coated glass plate, overlaid with a polymer. A prism is installed on the glass surface. A signal is generated by the change in the refractive index through the prism when molecules from the flowing solution adsorb to the sensor. The signal indicates a change in mass that is occurring on the gold surface.
Mit dem erfindungsgemäßen Mikroarray bzw. dem erfindungsgemäßen Bindungsassay können unbekannte Substanzen aus der Gruppe der Glykokonjugate ge- screent, detektiert und analysiert werden. Durch die Verwendung von immobilisierten Lektinen ist es vorteilhafterweise möglich, dass co- und poεttranεla- tionale Veränderungen der Proteine-, wie die Glykosi- lierung, nachgewiesen und analysiert werden. Dies ist von besonderer Bedeutung, da gerade die Gly- kosilierung von Proteinen deren Bioaktivität moduliert und einen entscheidenden Einfluss auf die Funktion, die Verfügbarkeit, die Wechselwirkung, die Kom- partimentierung und die Lebensdauer dieser Substanz im Organismus hat. Ebenso spielt die Glykosilierung der Lipide eine große Rolle für deren Funktion als Rezeptoren in der Signalübertragung. Die zu untersuchenden Glykostrukturen können beispielsweise in Pro- ben enthalten sein, die natürliche oder synthetische Glykostrukturen umfassen sowie deren Derivate und Abbauprodukte, definierte Stoffmischungen, synthetische und natürliche Vielstoffmischungen, wie zum Beispiel Zellen, Zeilüberstände, Nährlösungen, Extrakte und/oder Seren. Die Screeningfunktiσn des beschriebenen Mikroarrays und des Bindungsassays beruht insbesondere auf dem parallelen Einsatz vieler verschiedener, mindestens aber von zwei Lektinen oder Lektin- systemen. Die gezielte Auswahl kohlenhydratbindender Lektine bietet mit Vorteil ein breites Spektrum an Bindungsaffinitäten zu definierten Zuckerstrukturen. Somit macht die Verwendung des Mikroarrays und des Bindungsassays den Einsatz von Lektinen in Form eines Arrays für die Analyse, insbesondere Strukturanalyse, von Glykokonjugaten möglich. Es ist vorteilhafterweise im Unterschied zu den bekannten Screening- verfahren auch möglich, Glykokonjugate anhand ihrer Glykosylierung nachzuweisen und zu analysieren. Es werden damit die co- und posttranεlatiσnalen Modi- fikationen, wie Glykosylierungen, der Proteine berücksichtigt und detektiert, die einen entscheidenden Einfluss auf die physiologischen Eigenschaften der Substanzen haben. Durch die hohe Spezifität der aus- gewählten Lektine können auch geringfügig veränderte Zuckerstrukturen voneinander unterschieden werden und dadurch StrukturInformationen vor allem über unbekannte Glykokonjugate gewonnen werden. Durch den Einsatz verschiedener Lektine mit sich ergänzenden Bin- dungεspezifitäten ist mit Vorteil auch eine Pattern- Analyεe der Probe möglich. Dies ermöglicht auch den Vergleich von Proben - wie z.B. von Zelllinien - untereinander, welches eine häufige Problematik in Grundlagenforschung, Medizin und Klinik ist. Die Er- findung ermöglicht so den Nachweis und die Analyse neuer unbekannter Glykostrukturen in komplexen Vielstoffgemisehen.With the microarray according to the invention or the binding assay according to the invention, unknown substances from the group of glycoconjugates can be screened, detected and analyzed. By using immobilized lectins, it is advantageously possible for co- and po-translational changes in the proteins, such as glycosylation, to be detected and analyzed. This is of particular importance because the glycosylation of proteins modulates their bioactivity and has a decisive influence on the function, availability, interaction, compartmentalization and lifespan of this substance in the organism. Glycosylation of the lipids also plays a major role in their function as receptors in signal transmission. The to be tested glycostructures can, for example, in production ben be contained include lykostrukturen natural or synthetic G and derivatives and breakdown products, defined mixtures, synthetic and natural multicomponent mixtures such as, for example, cells, cell supernatants, broths, extracts and / or sera. The screening function of the described microarray and the binding assay is based in particular on the parallel use of many different, or at least two, lectins or lectin systems. The targeted selection of carbohydrate-binding lectins advantageously offers a broad spectrum of binding affinities for defined sugar structures. The use of the microarray and the binding assay thus makes it possible to use lectins in the form of an array for the analysis, in particular structural analysis, of glycoconjugates. In contrast to the known screening methods, it is advantageously also possible to detect and analyze glycoconjugates based on their glycosylation. The co- and post-translational modes are fications, such as glycosylation, which takes into account and detects proteins that have a decisive influence on the physiological properties of the substances. Due to the high specificity of the selected lectins, even slightly altered sugar structures can be distinguished from one another, and structural information can thus be obtained, above all about unknown glycoconjugates. By using different lectins with complementary binding specificities, a pattern analysis of the sample is also advantageously possible. This also enables the comparison of samples - such as cell lines - with each other, which is a common problem in basic research, medicine and clinic. The invention thus enables the detection and analysis of new, unknown glycostructures in complex multi-substance mixtures.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Bei- spiels anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert werden, ohne auf dieses Beispiel beschränkt zu sein.The invention is to be explained below with the aid of an example and the associated drawings, without being limited to this example.
Es zeigen:Show it:
Fig . 1 eine schematische Darstellung eines Aus- führungsbeiεpiels des Lektin-Mikroarrays ; Fig. 2 eine Anordnung von immobilisierten Lektinen auf einer 96-well Mikrotiterplatte im Arrayformat undFig. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of the lectin microarray; 2 shows an arrangement of immobilized lectins on a 96-well microtiter plate in array format and
Fig. 3 von Con A gebundene Oligosaccharid-Strukturen.Fig. 3 of Con A bound oligosaccharide structures.
Die Figur 1 zeigt die schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Lektin-Mikroarrays . Ein Lek- tin wird an die Oberfläche einer Mikrotiterplatten- Vertiefung immobilisiert, indem sich der hochaffine Blomplex Streptavidin-Biotin ausbildet. An die Saccharidbindungsstellen des Lektins können anschließend komplexe Glykane von Glykoproteinen binden.FIG. 1 shows the schematic representation of an exemplary embodiment of the lectin microarray. A lectin is immobilized on the surface of a microtiter well by the high affinity blomplex streptavidin-biotin being formed. Complex glycans of glycoproteins can then bind to the saccharide binding sites of the lectin.
Die Figur 2 zeigt die Anordnung von immobilisierten Lektinen auf der Oberfläche im Arrayformat.FIG. 2 shows the arrangement of immobilized lectins on the surface in array format.
Die Figur 3 zeigt den Vorteil dieses Anwendungsbei- spiels, der in der Information liegt, dass nur komplexe Glykokonjugate mit mindestens zwei Glykanen nachgewiesen werden, die sowohl mit dem immobilisierten Lektin als auch mit dem Detektions-Lektin gleichzeitig wechselwirken können. Durch diesen Nachweis in Form einer Sandwich-Technik ist die Spezifität und Aussagekraft des Analysenergebnisses besonders hoch. BeispielFIG. 3 shows the advantage of this application example, which lies in the information that only complex glycoconjugates with at least two glycans are detected, which can interact with both the immobilized lectin and the detection lectin at the same time. This demonstration in the form of a sandwich technique makes the analytical result particularly specific and meaningful. example
Material :Material:
Herstellung des Arrays :Manufacturing the array:
- Fluoreszenzspektrometer in Form eines Mikrotiterplatten-Readers- Fluorescence spectrometer in the form of a microtiter plate reader
96 well Mikrotiterplatce, planar (flacher Boden) , schwarz, nicht transparent; die Platte ist am Boden der wells gleichmäßig mit Streptavidin beschichtet96 well microtiter plate, planar (flat bottom), black, not transparent; the plate is evenly coated with streptavidin at the bottom of the wells
- biotinyliertes Concanavalin A (Lektin aus Canavalia ensiformis)- biotinylated concanavalin A (lectin from Canavalia ensiformis)
- biotinyliertes RCA (Lektin aus F.icinus communis) - biotinyliertes WGA (Lektin aus Triticum vulgaris)- biotinylated RCA (lectin from F.icinus communis) - biotinylated WGA (lectin from Triticum vulgaris)
Pufferlösung A-. BisTris-Puffer pH 7,0; 0,15 mol/L NaCl, 1 mmol/L Calcium-, Mangan- und Magnesium-Ionen - Pufferlösung B: Puffer A, in dem 250 μg/mL BSA (P-inderserum Albumin) gelöst sind.Buffer solution A-. BisTris buffer pH 7.0; 0.15 mol / L NaCl, 1 mmol / L calcium, manganese and magnesium ions - Buffer solution B: Buffer A in which 250 μg / mL BS A (P-Indian serum albumin) are dissolved.
Einsatz des Arrays :Use of the array:
- Pufferlösung A : BisTris-Pu fer pH 7,0; 0,15 mol/L NaCl, 1 mmol/L Calcium-, Mangan- und- Buffer solution A: Bis Tris powder pH 7.0; 0, 1, 5 mol / L NaCl, 1 mmol / L calcium, manganese and
Magnesium-IonenMagnesium ions
- Fetales Rinderserum, sterilfiltriert, 1:500 verdünnt mit Puffer A Detektion:- Fetal bovine serum, sterile filtered, diluted 1: 500 with buffer A. detection:
- Pufferlösung A: BisTris-Puffer pH 7,0; 0,15 mol/L NaCl, 1 mmol/L Calcium-, Mangan- und Magnesium-Ionen- Buffer solution A: BisTris buffer pH 7.0; 0.15 mol / L NaCl, 1 mmol / L calcium, manganese and magnesium ions
Concanavalin A (Lektin aus Canavalia ensifor- is) , mit FITC (Fluorescein-5-iεothiocyanat , Fluoreszenzfarbstoff) markiert.Concanavalin A (lectin from Canavalia ensiform), labeled with FITC (fluorescein-5-isothiocyanate, fluorescent dye).
- RCA (Lektin aus Ricinus communis) , mit FITC (Fluorescein-5-iεothiocyanat ,- RCA (lectin from Ricinus communis), with FITC (fluorescein-5-isothiocyanate,
Fluoreszenzfarbstoff) markiertFluorescent dye) marked
- WGA (Lektin aus Triticum vulgaris) , mit FITC (Fluorescein-5-isothiocyanat ,- WGA (lectin from Triticum vulgaris), with FITC (fluorescein-5-isothiocyanate,
Fluoreszenzfarbstoff) markiertFluorescent dye) marked
Herstellung des Lektin-Arrays :Preparation of the lectin array:
Die biotinylierten Lektine Con A, RCA. und WGA werden jeweils zu folgenden Konzentrationen in Puffer A gelöst: Con A: 5,5 μg/mLThe biotinylated lectins Con A, RCA. and WGA are each dissolved in buffer A at the following concentrations: Con A: 5.5 μg / mL
RCA: 3, 0 μg/mLRCA: 3.0 μg / mL
WGA : 4,5 μg/mLWGA: 4.5 μg / mL
Je 100 μL der Lektinlösungen werden in ein Well der Mikrotiterplatte pipettiert und für 4 h bei 8 °C inkubiert. Pipettierschema: A 1 : ConA A 2: RCA A 3 : WGA Die erzielte Belegung beträgt dann 100 - 400 ng Lektin/c 2 bzw. 70 - 300 ng Lektin/well (entsprechend 1 - 4 pmol/well) .100 μL each of the lectin solutions are pipetted into a well of the microtiter plate and incubated for 4 h at 8 ° C. Pipetting scheme: A 1: ConA A 2: RCA A 3: WGA The occupancy achieved is then 100 - 400 ng lectin / c 2 or 70 - 300 ng lectin / well (corresponding to 1 - 4 pmol / well).
Die Platte v/ird anschließend dreimal mit Puffer A gewaschen. Danach wird mit 100 μL Puffer B pro well für weitere 4 h bei S °C inkubiert. Die Platte wird anschließend wieder dreimal mit Puffer A gewaschen. Die so hergestellte Vorrichtung besteht aus der An- Ordnung von immobilisierten Lektinen auf einer Oberfläche im Arrayformat (Fig. 2) .The plate is then washed three times with buffer A. Then incubate with 100 μL buffer B per well for a further 4 h at S ° C. The plate is then washed three times with buffer A. The device produced in this way consists of arranging immobilized lectins on a surface in array format (FIG. 2).
Einsatz des Lektin-Arrays :Use of the lectin array:
100 μL des 1:500 verdünnten fetalen Rinderserums werden auf die Wells AI, A2 und A3 gegeben (pipettiert) und für 4 h bei 8 °C inkubiert. Die Platte wird anschließend dreimal mit Puffer A gewaschen.100 μL of the 1: 500 diluted fetal bovine serum are added to the wells AI, A2 and A3 (pipetted) and incubated for 4 h at 8 ° C. The plate is then washed three times with buffer A.
Die mit FITC markierten Lektine Con A, RCA und WGA werden jeweils zu folgenden Konzentrationen in Puffer A gelöst: Con A: 10 μg/mL RCA: 10 μg/mL WGA: 10 μg/mLThe lectins Con A, RCA and WGA labeled with FITC are each dissolved in buffer A at the following concentrations: Con A: 10 μg / mL RCA: 10 μg / mL WGA: 10 μg / mL
Je 100 μL dieser Lektinlösungen werden in die Wells der Mikrotiterplatte pipettiert und für 4 h bei 8 °C inkubiert. Pipettierschema: A I: FITC-ConA A 2: FITC-RCA100 μL each of these lectin solutions are pipetted into the wells of the microtiter plate and incubated for 4 h at 8 ° C. Pipetting scheme: AI: FITC-ConA A 2: FITC-RCA
A 3 : FITC-WGAA 3: FITC-WGA
Die Platte wird anschließend dreimal mit Puffer A. gewaschen.The plate is then washed three times with buffer A.
Messung und Auswertung :Measurement and evaluation:
Die Auswertung erfolgt im Fluoreszenzspektrometer D i A u s e evaluation is carried out in fluorescence spectrometers
(Mikrotiterplatten-Reader) . Dabei wird die relative (M i k r ot i te r pl atten reader). The relative
Fluoreszenzaktivität in den Wells bestimmt . Die An- regungs ellenlänge beträgt 485 nm . Die Emission wird gemessen bei 535 nm . Fl uor it zenzaktivität in the wells determined. The presence eg un r gs avelength is 485 nm. The emission is measured at 535 nm.
Ergebnis :Result :
In Well A 2 und A 3 wird jeweils eine positive Fluoreszenzaktivität vermessen. Well A 1 zeigt keine Fluoreszenz. Dies deutet auf die Bindung einer komplexen Glykostruktur aus dem Serum an die Lektine RCA und WGA hin. Entsprechend den Bindungsaffinitäten von RCA und WGA kann hiermit auf folgende Strukturen geschlossen werden.- die Glykostruktur (en) im Serum besitzen je zwei Glykane (zwei unterschiedliche Glykoεylierungs- stellen) die Glykane weisen ß-D-Galactosen (entεprechend der Affinität von RCA s.u.) und terminale N-Acetylglucoεamine oder Sialinsäuren (entsprechend der Affinität von WGA s.u.) auf. - Mannosehaltige Strukturen entsprechend der Affinität von Con A (s.u.) treten nicht auf. Die genannten Eigenschaften treffen auf das im Serum vorliegende Glykoprotein Fetuin bekanntermaßen zu. P-inder-Fetuin besitzt einen Kohlenhydratanteil von etwa 30 % . Es besitzt insgesamt 6 Glykane, von denenA positive fluorescence activity is measured in well A 2 and A 3. Well A 1 shows no fluorescence. This indicates the binding of a complex glycostructure from the serum to the lectins RCA and WGA. Depending on the binding affinities of RCA and WGA, the following structures can be concluded with this: the glycostructure (s) in the serum each have two glycans (two different glycosylation sites), the glycans have β-D-galactoses (corresponding to the affinity of RCA see below) and terminal N-acetylglucosamines or sialic acids (according to the affinity of WGA see below). - Mannose-containing structures corresponding to the affinity of Con A (see below) do not appear. As is known, the properties mentioned apply to the glycoprotein fetuin present in the serum. P-inder-Fetuin has a carbohydrate content of around 30%. It has a total of 6 glycans, one of which
-. bi- und triantennäre N-Glykane mit endständigen Sialinsäuren sind.-. are bi- and triantennary N-glycans with terminal sialic acids.
Bindungsspezifitäten der verwendteten Lektine:Binding specificities of the lectins used:
RCA: Generell werden Glykane mit terminalen Galac- tosen gebunden. Die Glykostruktur ß-D-Gal-1, 4-ß-D- GlcNAc-l,0-R (terminales Lactosamin) gilt als Voraussetzung für die Bindung eines Glykans, wobei feste Bindungen hochspezifisch nur mit verzweigten, multi- valenten N-Glykanen zustande kommen.RCA: Generally, glycans are bound with terminal galactoses. The glycostructure ß-D-Gal-1, 4-ß-D-GlcNAc-1, 0-R (terminal lactosamine) is a prerequisite for the binding of a glycan, whereby solid bonds are highly specific only with branched, multivalent N-glycans occurrence.
WGA ist ein chitinbindendes Lektin, das Bindungsstellen für N-Acetylglucosamin (GlcNAc) und N-Acetyl- neuraminsäure (NeuNAc) besitzt. Die Bindungsstärke für Oligosaccharide nimmt mit der Anzahl der GlcNAc- Reste stark zu. Das Disaccharid N, N'-Diacetyl- cliitobiose wird 131-mal stärker gebunden als das Monomer und das Trisaccharid N,N' ,N' '-Triacetyl- chitotriose 3700-mal stärker. WGA bindet sialinsäure- haltige Glykoproteine . WGA is a chitin-binding lectin that has binding sites for N-acetylglucosamine (GlcNAc) and N-acetyl-neuraminic acid (NeuNAc). The binding strength for oligosaccharides increases strongly with the number of GlcNAc residues. The disaccharide N, N'-diacetyl-cliitobiose is bound 131 times more than the monomer and the trisaccharide N, N ', N' '-triacetyl-chitotriose is 3700 times stronger. WGA binds glycoproteins containing sialic acid.

Claims

Patentansprüche claims
1. Mikroarray umfassend mindestens zwei voneinander verschiedene immobilisierte, gegen die Grundstruktur eines Glykokonjugats gerichtete Lektine, wobei die Grundstruktur mindestens ein Glykan, enthaltend mindestens zwei glykosidisch verknüpfte Mono- saccharide, umfasst.1. Microarray comprising at least two different immobilized lectins directed against the basic structure of a glycoconjugate, the basic structure comprising at least one glycan containing at least two glycosidically linked monosaccharides.
2. Mikroarray nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass die Lektine isolierbar sind ausgewählt aus der Gruppe umfassend Abrus precatorius, Adenia digitata, Agaricus bisporus, Aleuria aurantia, Amaranthus caudatus, Amphicarpaea biacteata, Anguilla anguilla, Arachis hypogaea, Artocarpus integrifolia, Bauhinia purpurea alba, Brachypodium sylvaticum, Canavalia ensiformis, Carcino εcorpius rotunda canda, Cicer arietinum, Codium fragile, Crotalaria juncea, Cytisus sessilifolius, Datura stra onium, Dioclea grandiflora, Dolichos biflorus, Erythrina coralldendron, Erythrina cristagalli, Euony os europaea, Galanthus nivalis, Glycine max, Griffonia2. Microarray according to claim 1, characterized in that the lectins can be isolated selected from the group comprising Abrus precatorius, Adenia digitata, Agaricus bisporus, Aleuria aurantia, Amaranthus caudatus, Amphicarpaea biacteata, Anguilla anguilla, Arachis hypogaea, Artocarhinia integrifolia purpurea alba, Brachypodium sylvaticum, Canavalia ensiformis, Carcino εcorpius rotunda canda, Cicer arietinum, Codium fragile, Crotalaria juncea, Cytisus sessilifolius, Datura stra onium, Dioclea grandiflora, Dolichos biflorus, Erythrina nalline dynasty, Erythrina nalline dystrophy, Erythrina nalline dystrophy, Erythrina nalline dystrophy max, Griffonia
(Bandeiraea) simplicifolia, Helix aspersa, Helix po atia, Hippeaεtrum hybrid, Hordeum vulgäre, Hura crepitaus, Latyrus odoratus, Latyrus sativus, Latyrus tingitanus, Lens culinaris, Limax glavus, Limulus polyphemus, Lotus tetragonolobus, Lycopersicon esculentum, Maackia amurensis, Maclura pomifera, Macrotyloma axillare, Mo ordica charantia, Narcissus pseudonarcissus, Oryza sativa, Phaseolus coccineus, Phaseolus li ensis, Phaseolus vulgaris, Phytolacca americana, Pisum sativum, Phosphocarpus tetragonolobus, Pseudomonas aeruginosa, Ricinus communis, Sambucus nigra, Seeale cereale, Soianum tuberosum, Sophora japonica, Triticum vulgaris, Tritrichomonas mobilensis (Protozoe) , Ulex europaeus, Vicia cracca, Vicia ervilia, Vicia graminea, Vicia faba, Vicia sativa, Vicia villosa, Viscum album, Wisteria floribunda, E-Selecin (human, recombinant) , L-Selectin (human, recombinant) , P-Selectin (human, recombinant) und/oder Galectine (human) .(Bandeiraea) simplicifolia, Helix aspersa, Helix po atia, Hippeaεtrum hybrid, Hordeum vulgäre, Hura crepitaus, Latyrus odoratus, Latyrus sativus, Latyrus tingitanus, Lens culinaris, Limax glavus, Limulus polyphemus, Lotus tetragonolobus, Lycopersiconauracula, Lycopersicona, es . Macrotyloma axillare, Mo ordica charantia, Narcissus pseudonarcissus, Oryza sativa, Phaseolus coccineus, Phaseolus li ensis, Phaseolus vulgaris, Phytolacca americana, Pisum sativum, Phosphocarpus tetragonolobus, Pseudomonas aeruginosa, Ricinus communis, Sambucus nigra, Secale cereale, tuberosum Soianum, Sophora japonica, Triticum vulgaris, Tritrichomonas mobilensis (Protozoe), Ulex europaeus, Vicia cracca, Vicia ervilia, Vicia graminea, Vicia faba, Vicia sativa, Vicia villosa, Viscum album, Wisteria floribunda, E-Selecin (human, recombinant), L-Selectin (human , recombinant), P-selectin (human, recombinant) and / or galectins (human).
3. Mikroarray nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lektine zu den detektierenden Glykostrukturen eine Bindungsaffinität von Kd ≤ -EÜ-6 mol/1 aufv/eisen.3. Microarray according to one of claims 1 or 2, characterized in that the lectins to the detecting glycostructures have a binding affinity of Kd ≤ -EÜ -6 mol / 1.
4. Mikroarray nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lektine einen Bindungs-Linker und/oder eine Funktiσnalisierungs- gruppe umfassen.4. Microarray according to one of claims 1 to 3, characterized in that the lectins comprise a binding linker and / or a functionalization group.
5. Mikroarray nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Linker und/oder die Funktionalisierungsgruppe ausgewählt εind aus der Gruppe bestehend aus Streptavidin, Biotin, Carboxyl- gruppen, Aminogruppen, Aldehydgruppen, Phenylgruppen, Thiolgruppen, Divinylsulphone, Carbonyldiimidazol,5. Microarray according to one of claims 1 to 4, characterized in that the linker and / or the functionalization group is selected from the group consisting of streptavidin, biotin, carboxyl groups, amino groups, aldehyde groups, phenyl groups, thiol groups, divinylsulphones, carbonyldiimidazole,
Epichlorhydrinen, Glutaraldehyd, Hydrazinen, Perio- dat, Diazonium, Trichloro-S-triazine, Bisoxirane, Cyanbromid, 4-Nitropheny-chloroformate, Epoxidgruppen und/oder Sulfonylchloride .Epichlorohydrins, glutaraldehyde, hydrazines, periodate, diazonium, trichloro-S-triazines, bisoxiranes, Cyan bromide, 4-nitropheny chloroformates, epoxy groups and / or sulfonyl chlorides.
6. Mikroarray nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lektine in einer6. Microarray according to one of claims 1 to 5, characterized in that the lectins in one
Packungsdichte von > 50 ng/cm2 immobilisiert sind.Packing density of> 50 ng / cm 2 are immobilized.
7. Mikroarray nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroarray Metall, Polypropylen, Teflon, Silizium, Polyethylen, Polyester, Polystyren, Nitrid, Keramik, Quarz und/oder Glas umfasst.7. Microarray according to one of claims 1 to 6, characterized in that the microarray comprises metal, polypropylene, Teflon, silicon, polyethylene, polyester, polystyrene, nitride, ceramic, quartz and / or glass.
8. Bindungsassay zur Bestimmung von Glykostrukturen in einer Probe, dadurch gekennzeichnet, dass die8. Binding assay for the determination of glycostructures in a sample, characterized in that the
Probe mit mindestens zwei voneinander verschiedenen immobilisierten Lektinen unter Ausbildung von Lektin- Sucker-Komplexen in Kontakt gebracht v/ird und die Lektin-Zucker Komplexe detektiert werden, wobei die Lektine isolierbar sind, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Abrus precatorius, Adenia digitata, Agaricus bisporus, Aleuria aurantia, Amaranthus caudatus, Amphicarpaea biacteata, Anguilla anguilla,. Arachis hypogaea, Artocarpus integrifolia, Bauhinia purpurea alba, Brachypodium sylvaticum, Canavalia enεifor iε, Carcino scorpiuε rotunda canda, Cicer arietinum, Codium fragile, Crotalaria juncea, Cytisus sessilifolius, Datura stramonium, Dioclea grandiflora, Dolichos biflorus, Erythrina coralldendron, Erythrina cristagalli, Euonymos europaea, Galanthus nivalis, Glycine max, Griffonia (Bandeiraea) simplicifolia, Helix aεpersa, Helix pomatia, Hippeastrum hybrid, Hordeum vulgäre, Hura crepitaus, Latyrus odoratus, Latyrus sativus, Latyrus tingitanus, Lens culinaris, Limax glavus , Li ulus polyphemus, Lotus tetragonolobus, Lycopersicon esculentum, Maackia amurensis, Maclura pomifera, Macrotyloma axillare, Momordica charantia, Narcissus pseudonarcissuε, Oryza sativa, Phaseolus coccineus, Phaseolus limensis, Phaseoluε vulgaris, Phytolacca americana, Piεum sativum, Phosphocarpus tetragonolobus, Pseudomonas aeruginosa, Ricinus communis, Sambucus nigra, Seeale cereale, Solanum tuberosum, Sophora japonica, Triticum vulgaris, Tritrichomonas mobilensis (Protozoe), Ulex europaeus, Vicia cracca, Vicia ervilia, Vicia graminea, Vicia faba, Vicia sativa, Vicia villosa, Viscum album, Wisteria floribunda, E-Selecin (human, recombinant) , L-Selectin (human, recombinant) , P-Selectin (human, recombinant) und/oder Galectine (human) .Sample is brought into contact with at least two different immobilized lectins to form lectin-sugar complexes and the lectin-sugar complexes are detected, the lectins being isolatable, selected from the group comprising Abrus precatorius, Adenia digitata, Agaricus bisporus , Aleuria aurantia, Amaranthus caudatus, Amphicarpaea biacteata, Anguilla anguilla ,. Arachis hypogaea, Artocarpus integrifolia, Bauhinia purpurea alba, Brachypodium sylvaticum, Canavalia enεifor iε, Carcino scorpiuε rotunda canda, Cicer arietinum, fragile Codium, Crotalaria juncea, Cytisus sessilifolius, Datura stramonium, Dioclea grandiflora, Dolichos biflorus, Erythrina coralldendron, Erythrina cristagalli, Euonymos europaea, Galanthus nivalis, Glycine max, Griffonia (Bandeiraea) simplicifolia, Helix aεpersa, Helix pomatia, Hippeastrum hybrid, Hordeum vulgare, Hura crepitaus, Latyrus odoratus, Latyrus sativus, Latyrus tingitanus, Lens culinaris, Limax glavus, Li ulus polyphemus, Lotus tetragonolobus, Lycopersicon esculentum, Maackia amurensis, Maclura pomississareaxiaxiaxia , Oryza sativa, Phaseolus coccineus, Phaseolus limensis, Phaseoluε vulgaris, Phytolacca americana, Piεum sativum, Phosphocarpus tetragonolobus, Pseudomonas aeruginosa, Ricinus communis, Sambucus nigra, Seeale cereale, Tritomitusumumisas, Solanum tuberaumumasas europaeus, Vicia cracca, Vicia ervilia, Vicia graminea, Vicia faba, Vicia sativa, Vicia villosa, Viscum album, Wisteria floribunda, E-Selecin (human, recombinant), L-Selectin (human, recombinant), P-Selectin (human, recombinant) and / or galectins (human).
9. Bindungsassay nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lektine physikalisch, chemisch und/oder biologisch durch in situ-Synthese oder durch Ablegen zuvor synthetiεierter Lektine auf einem Mikroarray immobilisiert werden.9. Binding assay according to claim 8, characterized in that the lectins are immobilized physically, chemically and / or biologically by in situ synthesis or by depositing previously synthesized lectins on a microarray.
10. Bindungsassay nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lektine durch Contact Tip Printing, Ring and Pin Printing,- Nanopipetting, Buble Jet Printing, TopSpot Printing, Micro Contact Printing, Micro Fluidic Networks-Methoden, Photolithographic Acti-vation- Verfahren, Photoresist Lithography, Electrochemical Focusing und/oder Micro Wet Printing immobilisiert werden.10. Binding assay according to one of the preceding claims 8 or 9, characterized in that the lectins by Contact Tip Printing, Ring and Pin Printing, - Nanopipetting, Buble Jet Printing, TopSpot Printing, Micro Contact Printing, Micro Fluidic Networks Methods, Photolithographic Acti -vation- process, photoresist lithography, electrochemical Focusing and / or micro wet printing can be immobilized.
11. Bindungsassay nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche des11. Binding assay according to one of claims 8 to 10, characterized in that a surface of the
Mikroarrays mit Poly-L-Lysinen, Atninosilanen, Alde- hydsilanen, Epoxy-Gruppen, Gold, Streptavidin, reaktive Gruppen, Polyacryla id-Pads , immobilisierter Nitrocellulose, aktivierten Aldehyden, Agarose- Aldehyd-Gruppen und/oder Tresyl-Gruppen beschichtet wird .Microarrays hydsilanen with poly-L-lysines, Atninosilanen, aldehydes, epoxy groups, gold, streptavidin, reactive groups Polyacryla id pads, immobilized nitrocellulose, activated aldehydes, agarose A ldehyd groups and / or tresyl groups is coated ,
12. Bindungsassay nach einem der Ansprüche 3 biε 11, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder nach der Aus- bildung der Zucker-Lektin-Ko plexe mindeεtens ein markiertes oder unmarkiertes Lektin, mindestens eine markierte oder unmarkierte Glykostruktur und/oder mindestens ein markierter oder unmarkierter Antikörper zugesetzt werden.12. Binding assay according to one of claims 3 to 11, characterized in that before or after the formation of the sugar-lectin complexes, at least one labeled or unlabeled lectin, at least one labeled or unlabeled glycostructure and / or at least one labeled or unlabeled Antibodies can be added.
13 . Bindungεasεay nach einem der Ansprüche 8 bis 12 , dadurch gekennzeichnet, dass zu der Markierung ein Enzym, ein Farbstoff , ein Fluoreszenzmarker, ein Radioisotop , ein Metallkolloid und/oder ein Chelator eingesetzt werden.13. Binding assay according to one of claims 8 to 12, characterized in that an enzyme, a dye, a fluorescent marker, a radioisotope, a metal colloid and / or a chelator are used for the labeling.
14 . Bindungsassay nach einem der Ansprüche 8 bis 13 , dadurch gekennzeichnet , dass die Lektine an Mikrotiterplatten, Glasplättchen, Membranen, Geflechte, Fibrillen, insbesondere aus Polypropylen, Nitrozellulose , Glas und/oder PVDF, immobilisiert werden. 14. Binding assay according to one of Claims 8 to 13, characterized in that the lectins are immobilized on microtiter plates, glass plates, membranes, braids, fibrils, in particular made of polypropylene, nitrocellulose, glass and / or PVDF.
15. Bindungsassay nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitgehend planare Oberfläche des Mikroarrays mit einem Polymer beschichtet wird und folgend Lektine mittelε des Polymers auf der Oberfläche immobilisiert werden.15. Binding assay according to one of claims 8 to 14, characterized in that a largely planar surface of the microarray is coated with a polymer and subsequently lectins are immobilized on the surface by means of the polymer.
16. Bindungsassay nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass als das Polymer ein Polyimid oder Polystyrol verwendet werden.16. Binding assay according to one of claims 8 to 15, characterized in that a polyimide or polystyrene is used as the polymer.
17. Bindungsassay nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer nur in vordefinierten Bereichen auf die Oberfläche des Mikroarrays aufgetragen wird.17. Binding assay according to one of claims 8 to 16, characterized in that the polymer is applied to the surface of the microarray only in predefined areas.
18. Bindungsassay nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche durch Plasmabehandlung positiv und/oder negativ elektrisch geladen wird.18. Binding assay according to one of claims 8 to 17, characterized in that the surface is positively and / or negatively charged electrically by plasma treatment.
19. Verwendung eines Mikroarrays nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder eines Bindungsassays nach einem der Ansprüche 8 bis 18 zum Nachweis eines Analyten und/oder zu einer Pattern Analyse. 19. Use of a microarray according to one of claims 1 to 7 and / or a binding assay according to one of claims 8 to 18 for the detection of an analyte and / or for a pattern analysis.
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