SPR vs. GCI: nová generace analýzy biomolekulárních interakcí

Grating-Coupled Interferometry (GCI) – nová generace bezznačkové analýzy biomolekulárních interakcí na čipu

Bezznačková analýza biomolekulárních interakcí je nedílnou součástí moderního výzkumu v oblasti vývoje léčiv, bioaktivních látek, diagnostiky i biochemie. Klíčovými požadavky těchto aplikací jsou přesné určení vazebné kinetiky, afinity a mechanismu interakce, a to v reálném čase a v podmínkách blízkých fyziologickému prostředí. Po desetiletí tuto roli plnily především technologie izotermální mikrokalorimetrie fungující v roztoku a Surface Plasmon Resonance (SPR) pracující na čipu, přičemž obě dnes platí za standardy. Rostoucí komplexita biologických systémů a důraz na kvalitu a robustnost dat však nahrává nové technologii kterou je Grating-Coupled Interferometry (GCI), vyvinutá týmem Creoptix v Malvern Panalytical. Stejně jako v případě SPR se jedná o stanovení molekulárních interakcí na čipu a stává se tak alternativní optickou metodou, která zachovává výhody SPR, ale současně řeší její klíčová omezení.

Základním principe SPR je detekce změny indexu lomu v bodě senzoru/čipu, v blízkosti jeho povrchu prostřednictvím excitace povrchových plazmonů na tenké kovové vrstvě. Vazba analytu k imobilizovanému ligandu na čipu vede ke změně rezonanční podmínky plazmonů, která je monitorována v reálném čase. SPR je ověřenou a široce používanou technologií, která však má své limity jakými jsou například nízký citlivost při vazbě malých molekul na ligand nebo omezená detekce velmi slabých nebo velmi rychlých interakcí. Tyto limity odstraňuje technologie GCI, která pomocí difrakční mřížku podél celé plochy čipu vede světlo, jehož interferometrický signál je poté vyhodnocen. Vazba molekul na povrch senzoru mění efektivní index lomu v blízkosti povrchu, což je detekováno jako posun fáze světla. Klíčovým rozdílem oproti SPR je interferometrický charakter měření, který poskytuje vyšší citlivost a stabilitu signálu. Technologie GCI je implementována v platformě Creoptix WAVEsystem od Malvern Panalytical, navržené speciálně pro náročné aplikace v oblasti farmaceutického a biotechnologického výzkumu.

Jedním z nejvýznamnějších přínosů GCI technologie je výrazně nižší šum a minimální drift signálu. Díky nižší citlivosti na objemové změny indexu lomu je GCI zvláště vhodná pro experimenty zahrnující malé molekuly s nízkou molekulovou hmotností. Creoptix WAVEsystem byl optimalizován pro detailní charakterizaci rychlých kinetických procesů. Vysoká časová a signálová citlivost GCI umožňuje přesné stanovení rychlých asociací a disociací, spolehlivou analýzu nízkoafinitních interakcí a lepší rozlišení více vazebných mechanismů. Tyto vlastnosti činí GCI obzvláště přínosnou v aplikacích, kde SPR dosahuje svých limitů. Creoptix WAVEsystem také klade důraz na uživatelskou přívětivost a efektivitu workflow jako je nízká spotřeba vzorku, flexibilní povrchová chemie, vysoká propustnost měření a software zaměřený na kvalitu a interpretaci dat.

SPR zůstává důležitým a široce používaným standardem bezznačkové analýzy na čipu, GCI však rozšiřuje možnosti měření tam, kde jsou klíčové vyšší citlivost, lepší stabilita a přesnější kinetická data. V tomto smyslu jsou SPR a GCI komplementárními přístupy, přičemž GCI přináší jasnou přidanou hodnotu pro nejnáročnější aplikace.