DE10227042B4 - Method for detecting, quantifying and / or characterizing an analyte - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zum Nachweisen, Quantifizieren und/oder Charakterisieren eines in
einer ersten Flüssigkeit
enthaltenen Analyten (10) mit folgenden Schritten:
a) Inkontaktbringen
und Inkubieren des Analyten (10) mit jeweils einer eine Affinität zu dem
Analyten (10) aufweisenden ersten (20) und zweiten Sonde (22), wobei
die Affinität der
ersten Sonde (20) durch eine spezifische Affinität zu mindestens einer ersten
Bindungsstelle (12) des Analyten (10) bewirkt wird und das Inkubieren
unter Bedingungen erfolgt, unter denen die erste (20) und die zweite
Sonde (22) an den Analyten (10) binden,
b) Markieren der ersten
Sonde (20) durch mindestens einen elektrochemisch spezifisch nachweisbaren
ersten Marker (24), zumindest wenn sie nicht bereits elektrochemisch
spezifisch nachweisbar ist,
C) Markieren der zweiten Sonde
(22) durch mindestens einen elektrochemisch spezifisch nachweisbaren
zweiten Marker (26), zumindest wenn sie nicht bereits elektrochemisch
spezifisch nachweisbar ist,
d) Absondern der an den Analyten
(10) gebundenen ersten (20) und zweiten Sonde (22),...Method for detecting, quantifying and / or characterizing an analyte (10) contained in a first fluid, comprising the following steps:
a) contacting and incubating the analyte (10) each having a first (20) and second probe (22) having an affinity for the analyte (10), wherein the affinity of the first probe (20) is determined by a specific affinity to at least a first Binding site (12) of the analyte (10) is effected and the incubation is carried out under conditions under which the first (20) and the second probe (22) bind to the analyte (10),
b) marking the first probe (20) by at least one electrochemically specifically detectable first marker (24), at least if it is not already detectable specifically electrochemically,
C) marking the second probe (22) by at least one electrochemically detectable second marker (26), at least if it is not already specifically detectable electrochemically,
d) separating the first (20) and second probe (22) bound to the analyte (10), ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachweisen, Quantifizieren und/oder Charakterisieren eines Analyten in einer Flüssigkeit.The The invention relates to a method for detecting, quantifying and / or characterizing an analyte in a liquid.
Mit elektrochemischen Verfahren können redoxaktive Analyte untersucht und spezifiziert werden. Die Umsetzung der Analyte findet an einer Arbeitselektrode statt. Zur stromlosen Messung der Spannung wird eine Referenzelektrode verwendet. Der über die Arbeitselektrode fließende Strom oder die Spannung, welche zwischen der Arbeits- und der Referenzelektrode abfällt, wird über eine Gegenelektrode gesteuert. Die elektrochemische Detektion von Analyten kann potentiometrisch oder amperometrisch erfolgen. In einem potentiometrischen Messprotokoll wird die über der Arbeits- und Referenzelektrode abfallende Spannung zeitabhängig gemessen. Während dieser Messung kann ein kontrollierter Stromverlauf angelegt werden. Im Falle eines konstanten Stroms wird diese Messung als Konstantstrom-Chronopotentiometrie bezeichnet. Die Untersuchung von an einer Arbeitselektrode adsorbierten oder komplexierten Analyten mittels Konstantstrom-Chronopotentiometrie wird auch als Konstantstrom-Potentiometrische-Stripping-Analyse (KSPSA) bezeichnet. Die Kathodische-Konstantstrom-Potentiometrische-Stripping-Analyse beinhaltet ein Verfahren in dem durch das Anlegen eines positiven Stromes sukzessive Analyte oxidiert werden. Aus diesen spannungsabhängigen Oxidationsreaktionen können Rückschlüsse auf oxidierbare Analyte gezogen werden. Die Anodische-Konstantstrom-Potentiometrische-Stripping-Analyse beinhaltet ein Verfahren, bei dem ein negativer Strom angelegt wird, um aus dem erhaltenen Spannungsverlauf Rückschlüsse auf reduzierbare Analyte schließen zu können.With electrochemical processes can redox-active analytes are investigated and specified. The implementation the analyte takes place at a working electrode. To the powerless Measuring the voltage, a reference electrode is used. The over the Working electrode flowing Current or the voltage which is between the working and the reference electrode drops will over controlled a counter electrode. The electrochemical detection of Analytes can be potentiometric or amperometric. In a potentiometric measurement protocol is the over the working and reference electrode decreasing voltage measured time-dependent. While This measurement can be a controlled current waveform applied. In the case of a constant current, this measurement is called constant current chronopotentiometry designated. The study of adsorbed on a working electrode or complexed analytes using constant current chronopotentiometry is also called constant current potentiometric stripping analysis (KSPSA). The cathodic constant current potentiometric stripping analysis includes a method in which by applying a positive Stromes successive analytes are oxidized. From these voltage-dependent oxidation reactions can Conclusions on be pulled oxidizable analytes. The Anodic Constant Current Potentiometric Stripping Analysis includes a method in which a negative current is applied, to draw conclusions about reducible analytes from the obtained voltage curve shut down to be able to.
In einem amperometrischen Messprotokoll wird die Spannung, welche zwischen der Referenz- und der Arbeitelektrode abfällt, über eine Gegenelektrode nach einem vorgegebenen Protokoll verändert. Gleichzeitig wird der Strom gemessen, welcher über die Arbeitselektrode fließt. Je nach angelegter Spannung können redoxaktive Analyte reduziert oder oxidiert werden. Durch eine Auswertung des Stromverlaufs können Rückschlüsse auf die Analyte gezogen werden. Ein elektrochemi- sches Messverfahren mit einer stationären Arbeitselektrode, in welchem eine Strom-Spannungskennlinie aufgenommen wird, wird auch als Voltammetrie und die zugehörige grafische Darstellung als Voltammogramm bezeichnet. Für sehr sensitive Messungen von Redoxprozessen wurden spezielle Messprotokolle entwickelt, bei welchen neben den Redoxprozessen stattfindende die Messung beeinflussende kapazitive Prozesse weit gehend unterdrückt werden. Ein sehr effizientes Messprotokoll ist die Differenzielle-Puls-Voltammetrie (DPV).In an amperometric measurement protocol is the voltage which between the reference and the working electrode drops, via a counter electrode after changed according to a given protocol. At the same time, the current flowing across the working electrode is measured. Depending on applied voltage can redox-active analytes are reduced or oxidized. By an evaluation the course of the current can draw conclusions the analytes are pulled. An electrochemical measuring method with a stationary working electrode, in which a current-voltage characteristic is recorded is also as voltammetry and the associated graphic representation referred to as a voltammogram. For very sensitive measurements of redox processes became special measurement protocols developed, which takes place in addition to the redox processes the Measurement influencing capacitive processes are largely suppressed. A very efficient measurement protocol is Differential Pulse Voltammetry (DPV).
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Aus Authier et al., (2001), Anal. Chem. 73, Seiten 4450 bis 4456 ist es bekannt, eine Nukleinsäure als Ziel-DNA unspezifisch an einer inneren Oberfläche eines Gefäßes zu binden. Die Ziel-DNA wird mit einer mit einem Goldpartikel markierten Oligonukleotid als Reporter-Sonde hybridisiert. Die Reporter-Sonde wird elektrochemisch unter Verwendung von einmalig zu verwendenden Mikroband-Elektroden nachgewiesen. Dieses Verfahren hat zahlreiche Nachteile. Die Verwendung eines Gefäßes zum Binden der Ziel-DNA macht es unmöglich, die Ziel-DNA in einem kleinen Volumen zu konzentrieren. Das beschränkt die Nachweisempfindlichkeit. Weiterhin kann die unspezifische Bindung von Substanzen, insbesondere der Reporter-Sonde, an die innere Oberfläche des Gefäßes zu einem hohen Hintergrundsignal und einer Wechselwirkung mit der elektrochemischen Detektion führen.Out Authier et al., (2001), Anal. Chem. 73, pages 4450-4456 it is known, a nucleic acid as a target DNA nonspecifically on an inner surface of a To bind vessel. The target DNA is labeled with a gold particle labeled oligonucleotide hybridized as a reporter probe. The reporter probe is electrochemically used detected by single-use microband electrodes. This method has numerous disadvantages. The use of a Vessel to Binding the target DNA makes it impossible to concentrate the target DNA in a small volume. That limits the Detection sensitivity. Furthermore, the non-specific binding of substances, in particular the reporter probe, to the inner surface of the Vessel to one high background signal and an interaction with the electrochemical Lead detection.
Aus Marrazza G. et al., Clin. Chem. (2000), Band 46(1), Seiten 31 bis 37 ist ein Verfahren zum elektrochemischen Nachweis von PCR-Produkten bekannt. Dabei wird eine an einer Elektrode immobilisierte Fänger-DNA mit PCR-amplifizierter DNR unter Hybridisierungsbedingungen in Kontakt gebracht. Die Hybridisierungsreaktion an der Elektrodenoberfläche wird durch chronopotentiometrische Stripping-Analyse unter Verwendung von Daunomycin als Indikator verfolgt.Out Marrazza G. et al., Clin. Chem. (2000), Vol. 46 (1), pages 31 to Figure 37 is a method for the electrochemical detection of PCR products known. This is a immobilized on an electrode capture DNA with PCR-amplified DNR under hybridization conditions in contact brought. The hybridization reaction at the electrode surface becomes using chronopotentiometric stripping analysis using followed by daunomycin as an indicator.
Aus Sawada, K. et al., Analytical Biochemistry (2000), Band 286, Seiten 59 bis 66 ist ein Verfahren zum Nachweis einer Triplett-Ausdehnung bekannt. Das Verfahren beruht auf dem Nachweis der Triplett-Ausdehnung im Patientengenom durch Hybridisierung mit einer Digoxigenin-markierten Sonde. Die Sonde wird dazu für eine Southern-Hybridisierung eingesetzt. Gebundene Sonde wird durch Bindung eines mit alkalischer Phosphatase markierten Anti-Digoxigenin-Fab-Fragments und anschließendem Nachweis der alkalischen Phosphatase durch eine Chemilumineszenz-Reaktion detektiert. Die Zahl der Triplett-Wiederholungen wird aus der Intensität des dabei erzeugten Signals auf Grund eines linearen Zusammenhangs zwischen der Intensität und der Anzahl der Triplett-Wiederholungen abgeschätzt.Out Sawada, K. et al., Analytical Biochemistry (2000), Vol. 286, p 59 to 66 is a method for detecting triplet expansion known. The method is based on the detection of triplet expansion in the patient genome by hybridization with a digoxigenin-labeled Probe. The probe will do this for used a Southern hybridization. Tied probe is going through Binding of an alkaline phosphatase labeled anti-digoxigenin Fab fragment and then Detection of alkaline phosphatase by a chemiluminescent reaction detected. The number of triplet repetitions will depend on the intensity of the process generated signal due to a linear relationship between the intensity and the number of triplet repeats.
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Aus der WO 93/20230 ist ein polarografisches elektrochemisches Verfahren zum Nachweis einer DNA-Hybridisierung bekannt. Bei diesem Verfahren wird eine Elektrode zunächst mit einzelsträngiger DNA in Kontakt gebracht und ein polarografisches Signal für diese einzelsträngige DNA gemessen. Anschließend wird eine Oligonukleotid-Sonde unter Hybridisie rungsbedingungen hinzugefügt, überschüssiges Reagenz entfernt und ein polarografisches Signal ermittelt. Durch Vergleich der beiden ermittelten Signale kann festgestellt werden, ob es zu einer Hybridisierung gekommen ist. Mit dem Verfahren können nur wenige Informationen über die Eigenschaften der untersuchten DNA gewonnen werden.Out WO 93/20230 is a polarographic electrochemical process known for detecting DNA hybridization. In this process becomes an electrode first with single-stranded DNA contacted and a polarographic signal for this single DNA measured. Subsequently For example, an oligonucleotide probe is subjected to hybridization conditions added, excess reagent removed and a polarographic signal detected. By comparison the two detected signals can be determined if it is too a hybridization has come. With the procedure can only little information about the Properties of the examined DNA can be obtained.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein möglichst schnell und einfach durchführbares Verfahren mit hoher Sensitivität zum Nachweisen, Quantifizieren und/oder Charakterisieren eines Analyten angegeben werden. Das Charakterisieren kann dabei z.B. im Hinblick auf die Länge bzw. Größe des Analyten erfolgen.task The invention is to the disadvantages of the prior art remove. In particular, it should be as quick and easy as possible feasible High sensitivity process for detecting, quantifying and / or characterizing an analyte be specified. The characterization may be e.g. in view on the length or size of the analyte respectively.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 3 bis 33.These The object is solved by the features of claims 1 and 2. Advantageous embodiments emerge from the features of claims 3 to 33.
Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Verfahren zum Nachweisen, Quantifizieren und/oder Charakterisieren eines in einer ersten Flüssigkeit enthaltenen Analyten mit folgenden Schritten vorgesehen:
- a) Inkontaktbringen und Inkubieren des Analyten mit jeweils einer eine Affinität zu dem Analyten aufweisenden ersten und zweiten Sonde, wobei die Affinität der erste Sonde durch eine spezifische Affinität zu mindestens einer ersten Bindungsstelle des Analyten bewirkt wird und das Inkubieren unter Bedingungen erfolgt, unter denen die erste und die zweite Sonde an den Analyten binden,
- b) Markieren der ersten Sonde durch mindestens einen elektrochemisch spezifisch nachweisbaren ersten Marker, zu mindest wenn sie nicht bereits elektrochemisch spezifisch nachweisbar ist,
- c) Markieren der zweiten Sonde durch mindestens einen elektrochemisch spezifisch nachweisbaren zweiten Marker, zumindest wenn sie nicht bereits elektrochemisch spezifisch nachweisbar ist,
- d) Absondern der an den Analyten gebundenen ersten und zweiten Sonde,
- e) Detektion eines durch die abgesonderte erste Sonde oder den ersten Marker verursachten ersten elektrochemischen Signals und eines durch die abgesonderte zweite Sonde oder den zweiten Marker verursachten zweiten elektrochemischen Signals und
- f) Nachweisen, Quantifizieren und/oder Charakterisieren des Analyten mittels eines Verhältnisses zwischen dem ersten und dem zweiten Signal.
- a) contacting and incubating the analyte, each with a first and second probe having an affinity for the analyte, wherein the affinity of the first probe is caused by a specific affinity for at least a first binding site of the analyte and the incubation is under conditions, among which bind the first and the second probe to the analyte,
- b) marking the first probe by at least one electrochemically specifically detectable first marker, at least if it is not already detectable specifically electrochemically,
- c) marking the second probe by at least one electrochemically detectable second marker, at least if it is not already specifically detectable electrochemically,
- d) separating the first and second probes bound to the analyte,
- e) detecting a first electrochemical signal caused by the isolated first probe or the first marker and a second electrochemical signal caused by the second probe or the second marker
- f) detecting, quantifying and / or characterizing the analyte using a ratio between the first and second signals.
Weiterhin ist ein Verfahren zum Nachweisen, Quantifizieren und/oder Charakterisieren eines in einer ersten Flüssigkeit enthaltenen Analyten mit folgenden Schritten vorgesehen:
- a) Inkontaktbringen und Inkubieren des Analyten mit jeweils einer eine Affinität zu dem Analyten aufweisenden ersten Sonde, wobei die Affinität der erste Sonde durch eine spezifische Affinität zu mindestens einer ersten Bindungsstelle des Analyten bewirkt wird und das Inkubieren unter Bedingungen erfolgt, unter denen die erste Sonde an den Analyten bindet,
- b) Markieren der ersten Sonde durch mindestens einen elektrochemisch spezifisch nachweisbaren ersten Marker, zu mindest wenn sie nicht bereits elektrochemisch spezifisch nachweisbar ist,
- c) Markieren des Analyten durch mindestens einen elektrochemisch spezifisch nachweisbaren zweiten Marker, zumindest wenn der Analyt nicht bereits elektrochemisch spezifisch nachweisbar ist,
- d) Absondern des von der ersten Sonde gebundenen Analyten und der von dem Analyten gebundenen ersten Sonde,
- e) Detektion eines durch die abgesonderte erste Sonde oder den ersten Marker verursachten ersten elektrochemischen Signals und eines durch den abgesonderten Analyten oder den zweiten Marker verursachten zweiten elektrochemischen Signals und
- f) Nachweisen, Quantifizieren und/oder Charakterisieren des Analyten mittels eines Verhältnisses zwischen dem ersten und dem zweiten Signal.
- a) contacting and incubating the analyte, each with a first probe having an affinity for the analyte, the affinity of the first probe being effected by a specific affinity for at least a first binding site of the analyte, and incubating under conditions where the first probe binds to the analyte,
- b) marking the first probe by at least one electrochemically specifically detectable first marker, at least if it is not already detectable specifically electrochemically,
- c) labeling of the analyte by at least one electrochemically detectable second marker, at least if the analyte is not already detectable specifically electrochemically,
- d) separating the analyte bound by the first probe and the first probe bound by the analyte,
- e) detecting a first electrochemical signal caused by the secreted first probe or the first marker and a second electrochemical signal caused by the secreted analyte or second marker and
- f) detecting, quantifying and / or characterizing the analyte using a ratio between the first and second signals.
Der Begriff "Analyt" umfasst insbesondere einzel- oder doppelsträngige Nukleinsäuren, Proteine und sonstige Biomoleküle. Bei der ersten oder zweiten Sonde kann es sich um monoklonale oder polyklonale Antikörper, Antikörperfragmente, Rezeptoren, Nukleinsäuren oder Liganden handeln. Unter "Nukleinsäuren" im Sinne dieser Erfindung sind neben DNA und RNA auch Nukleinsäureanaloga wie Peptidnukleinsäuren (PNA) sowie Hybride und Chimäre aus DNA und RNA und Analoga von Nukleinsäuren zu verstehen.Of the The term "analyte" includes in particular single or double stranded nucleic acids, Proteins and other biomolecules. The first or second probe may be monoclonal or monoclonal polyclonal antibodies, Antibody fragments, Receptors, nucleic acids or ligands act. Under "nucleic acids" in the sense of this In addition to DNA and RNA, the invention also includes nucleic acid analogs such as peptide nucleic acids (PNA) and Hybrid and chimera from DNA and RNA and analogues of nucleic acids.
"Spezifisch" im Hinblick auf die elektrochemische Nachweisbarkeit bedeutet, dass die erste oder zweite Sonde, der Analyt oder der erste oder zweite Marker jeweils elektrochemisch, d.h. durch eine Redoxreaktion, getrennt voneinander und gegebenenfalls von anderen, z.B. weiteren in der ersten Flüssigkeit enthaltenen, Substanzen nachgewiesen werden können. Das kann durch ein spezifisches Signal möglich sein oder dadurch, dass das Signal in anderer Weise von anderen Signalen, insbesondere auch Hintergrund- oder Störsignalen, differenziert werden kann. Das ist z.B. durch ein differenzielles Ablösen der ersten Sonde und/oder Aufreinigungsprozesse möglich."Specific" in terms of the electrochemical detectability means that the first or second probe, the analyte, or the first or second marker, respectively electrochemically, i. by a redox reaction, separated from each other and optionally other, e.g. more in the first fluid contained, substances can be detected. That can be done by a specific Signal possible or that the signal is different from others Signals, in particular background or interference signals to be differentiated can. This is e.g. by a differential detachment of the first probe and / or purification processes possible.
Zum spezifischen Nachweisen können die erste und/oder zweite Sonde und/oder der Analyt jeweils durch mindestens einen elektrochemisch nachweisbaren Marker bzw. eine elektrochemisch nachweisbare Markergruppe markiert werden. Durch Markierung mit mehreren Markern bzw. Markergruppen können deutlich intensivere Signale erzeugt werden als mit einem elektrochemisch selbst nachweisbaren Analyten oder einer elektrochemisch selbst nachweisbaren Sonde. Die Sensitivität und die Spezifität des Verfahrens können dadurch erhöht werden. Auch wenn der Analyt oder die Sonde ohne Markierung elektrochemisch nachweisbar sind, wie z.B. Nukleinsäuren, welche eine Purinbase, wie Guanin oder Adenin enthalten, können sie markiert werden. Das Markieren kann dadurch erfolgen, dass ein elektrochemisch nachweisbarer Marker über ein Affinitätsmolekül, z.B. Avidin, an einem an dem Analyten oder der ersten oder der zweiten Sonde angeordneten dazu korrespondierenden Affinitätsmolekül, z.B. Biotin, bindet. Unter einem Affinitätsmolekül wird ein Molekül verstanden, welches eine spezifische hohe Affinität zu einem korrespondierenden weiteren Affinitätsmolekül aufweist. Die Markierungsschritte lit. b und lit. c müssen vor Schritt lit. e, können aber jeweils vor oder nach Schritt lit. a oder lit. d durchgeführt werden.To the specific evidence can the first and / or second probe and / or the analyte in each case at least one electrochemically detectable marker or a be marked electrochemically detectable marker group. By Labeling with multiple markers or marker groups can be significantly more intense Signals are generated as having an electrochemically self-detectable Analyte or an electrochemically self-detectable probe. The sensitivity and the specificity of the method thereby increased become. Even if the analyte or probe without label electrochemical are detectable, such as Nucleic acids which are a purine base, like guanine or adenine, they can be labeled. The Marking can be done by having an electrochemically detectable Marker over an affinity molecule, e.g. Avidin, on one of the analyte or the first or the second Probe arranged thereon corresponding affinity molecule, e.g. Biotin binds. By an affinity molecule is meant a molecule which has a specific high affinity to a corresponding one having another affinity molecule. The marking steps lit. b and lit. c have to lit before step. e, but can in each case before or after step lit. a or lit. d be performed.
Die Bindung der zweiten Sonde kann spezifisch oder unspezifisch erfolgen. Bei einem aus Nukleinsäure bestehenden Analy ten wird unter einer spezifischen Bindung bevorzugt eine sequenzspezifische Hybridisierung verstanden. Es kann sich dabei auch um eine sequenzspezifische Bindung eines Proteins handeln. Die Bindung einer aus Nukleinsäure bestehenden ersten oder zweiten Sonde an einen aus Nukleinsäure bestehenden Analyten kann auch über eine Hoogsteen-Basenpaarung, welche eine Triplex-Struktur bildet, erfolgen. Dies geschieht bevorzugt bei einer Bindung von PNA an einen aus doppelsträngiger DNA bestehenden Analyten. Als zweite Sonde kann z.B. ein sequenzunabhängig an den Analyten bindender Nukleinsäureindikator, wie ein DNA-Interkalator, dienen.The Binding of the second probe may be specific or nonspecific. One from nucleic acid Existing analytes are preferred under a specific binding understood a sequence-specific hybridization. It may be It also involves a sequence-specific binding of a protein. The Binding one from nucleic acid existing first or second probe to a nucleic acid consisting of Analytes can also be over a Hoogsteen base pair, which forms a triplex structure, respectively. This is preferably done with a binding of PNA one from double-stranded DNA existing analytes. As a second probe, e.g. a sequence independent the analyte-binding nucleic acid indicator, like a DNA intercalator.
Unter dem Absondern wird ein weitgehendes Trennen der gebundenen von den ungebundenen ersten bzw. zweiten Sonden oder des gebundenen vom ungebundenen Analyten verstanden. Es kann z.B. durch Abbau ungebundener erster oder zweiter Sonden oder des ungebundenen Analyten oder durch Zentrifugieren, Binden oder waschen erfolgen. Das Trennen der gebundenen von der ungebundenen ersten Sonde und des von der ersten Sonde gebundenen Analyten von dem ungebundenen Analyten kann auch in einem Schritt erfolgen, z.B. indem der gebildete Komplex aus Analyt und erster Sonde abzentrifugiert oder gebunden und anschließend gewaschen wird. Beim Waschen wird der Komplex in einer weiteren Flüssigkeit aufgenommen. Die Detektion des ersten und des zweiten Signals kann gleichzeitig oder nacheinander und mit ein und demselben oder verschiedenen elektrochemischen Verfahren erfolgen. Die Detektion umfasst gegebenenfalls auch ein Quantifizieren der Signale. Das kann auch eine mathematische Operation, insbesondere eine Integration, beinhalten.By separating is meant a substantial separation of the bound from the unbound first or second probes or the bound from the unbound analyte. It can be done, for example, by degrading unbound first or second probes or the unbound analyte or by centrifuging, binding or washing. The separation of the bound from the unbound first probe and the analyte bound from the first probe from the unbound analyte can also be done in one step, eg by centrifuging or binding the formed complex of analyte and first probe and then washing. During washing, the complex is taken up in another liquid. The Detection of the first and second signals may be simultaneous or sequential and with one and the same or different electrochemical methods. The detection optionally also comprises a quantification of the signals. This can also include a mathematical operation, in particular an integration.
Das Verfahren ist besonders gut geeignet, um eine Nukleinsäure durch ihre Länge zu charakterisieren. Wird das zweite Signal beispielsweise durch einen DNA-Interkalator als zweite Sonde verursacht und weist die DNA eine spezifische Bindungsstelle für eine erste Sonde auf, so gibt das Verhältnis des ersten Signals zum zweiten Signal Auskunft über die Länge der Nukleinsäure. Weiterhin kann die Länge von Nukleinsäuren mit sich häufig wiederholenden Sequenzen bspw. dadurch bestimmt werden, dass die erste Sonde spezifisch an eine nur einmal in dem Molekül vorkommende Sequenz bindet während die zweite Sonde spezifisch an die sich wiederholenden Sequenzen bindet. Das erste Signal kann für das zweite Signal einen internen Standard darstellen, der, insbesondere wenn ein zu erwartendes erstes Signal bekannt ist, eine Differenzierung eines spezifischen Anteils von einem unspezifischen Anteil des zweiten Signals erlaubt. Dadurch wird eine hohe Sensitivität bzw. Spezifität des Verfahrens erreicht. Unspezifische zweite Signale können z.B. durch nicht restlos abgesonderte ungebundene zweite Sonden verursacht werden.The Method is particularly well suited to pass a nucleic acid through her length to characterize. If the second signal, for example, by causes a DNA intercalator as the second probe and has the DNA a specific binding site for a first probe, so gives the relationship the first signal to the second signal information about the length of the nucleic acid. Farther can the length of nucleic acids with yourself often repeating sequences, for example, be determined by the first probe specific to one occurring only once in the molecule Sequence binds during the second probe specific to the repeating sequences binds. The first signal can be for the second signal represent an internal standard which, in particular if an expected first signal is known, a differentiation a specific portion of a non-specific portion of the second Signals allowed. This results in a high sensitivity or specificity of the method reached. Unspecific second signals may e.g. by not completely separate unbound second probes are caused.
Vorzugsweise wird eine zur Detektion eingesetzte Elektrode nicht mit der ersten Flüssigkeit in Kontakt gebracht. Dadurch kann die Empfindlichkeit des Verfahrens deutlich erhöht werden, weil in der ersten Flüssigkeit, wie z.B. Blutserum, enthaltene Substanzen dadurch nicht unspezifisch an die Elektrode binden und bei der Detektion unspezifische Signale erzeugen können. Unspezifische Hintergrundsignale können so weitgehend vermieden werden. Erreicht werden kann das beispielsweise indem der Analyt vor dem Schritt lit. e von der ersten Flüssigkeit abgetrennt und in eine zweite Flüssigkeit überführt wird. Bevorzugt wird der Analyt vor Durchführung des Schritts lit. a von der ersten Flüssigkeit abgetrennt und in eine zweite Flüssigkeit überführt. Dadurch können in der ersten Flüssigkeit enthaltene Stoffe abgetrennt werden, die an die erste oder zweite Sonde binden, sie abbauen oder in anderer Hinsicht deren Funktion stören. Weiterhin können Stoffe abgetrennt werden, die bei der Detektion stören. Das können z.B. Stoffe sein, die ein ähnliches elektrochemisches Signal wie die erste oder zweite Sonde erzeugen. Es können auch Stoffe sein, die die Funktion der zur elektrochemischen Detektion verwendeten Elektroden stören. Zum Abtrennen kann der Analyt, insbesondere spezifisch, von einem Fänger-Molekül gebunden werden.Preferably For example, an electrode used for detection will not match the first one liquid brought into contact. This can reduce the sensitivity of the process clearly increased because in the first fluid, such as. Blood serum, substances contained by non-specific bind to the electrode and nonspecific signals during detection can generate. Unspecific background signals can thus be largely avoided become. This can be achieved, for example, by the analyte before step lit. e separated from the first liquid and in a second liquid is transferred. Preferably, the analyte prior to performing step lit. a from the first liquid separated and transferred to a second liquid. Thereby can in the first liquid contained substances that are attached to the first or second probe bind, break down or in other ways disrupt their function. Farther can Separate substances that interfere with the detection. The can e.g. Be a similar substance generate electrochemical signal as the first or second probe. It can also be substances that have the function of electrochemical detection used electrodes interfere. For separation, the analyte, in particular specific, of a Catcher molecule bound become.
Die Bindung des Analyten an dem Fänger-Molekül kann durch eine, vorzugsweise sequenzspezifische, Hybridisierung erfolgen. Das Fänger-Molekül kann, insbesondere vor dem Binden des Analyten, an einer ersten oder zweiten Oberfläche immobilisiert werden. Dadurch wird das Abtrennen des Analyten von der ersten Flüssigkeit vereinfacht. Durch die Immobilisierung der Fänger-Moleküle kann der Analyt in einem kleinen Volumen angereichert werden. Das erhöht die Nachweisempfindlichkeit des Verfahrens.The Binding of the analyte to the scavenger molecule can be achieved by a, preferably sequence-specific, hybridization done. The catcher molecule can, in particular before the binding of the analyte, at a first or second surface be immobilized. This will separate the analyte from the first liquid simplified. By immobilizing the capture molecules, the analyte can in one small volume to be enriched. This increases the detection sensitivity of the procedure.
Das Fänger-Molekül kann eine Nukleinsäure, ein Analogon einer Nukleinsäure, insbesondere eine Peptidnukleinsäure (PNA), ein Antikörper oder ein Rezeptor sein. Bevorzugt weist das Fänger-Molekül ein Affinitätsmolekül, insbesondere Streptavidin, Avidin oder Biotin, oder ein biotinyliertes Oligonukleotid auf. Dieses Affinitätsmolekül kann entweder dazu dienen, das Fänger-Molekül an der ersten oder zweiten Oberfläche zu immobilisieren, oder den Analyten zu binden.The Catcher molecule can be one Nucleic acid, an analog of a nucleic acid, in particular a peptide nucleic acid (PNA), an antibody or be a receptor. Preferably, the capture molecule has an affinity molecule, in particular Streptavidin, avidin or biotin, or a biotinylated oligonucleotide on. This affinity molecule can either serve the catcher molecule at the first or second surface to immobilize or to bind the analyte.
In einer bevorzugten Ausgestaltung enthält die erste oder zweite Sonde oder der Analyt ein Affinitätsmolekül, insbesondere Biotin, Avidin oder Streptavidin. Die Affinitätsmoleküle sind dabei derart zu wählen, dass es nicht zu Bindungen kommen kann, welche die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hindern. Insbesondere soll es nicht über die Affini tätsmoleküle zu Bindungen zwischen der ersten und der zweiten Sonde oder zu Bindungen der ersten Sonde an den Analyten kommen. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, den Analyten von der ersten Flüssigkeit abzutrennen. Weiterhin ermöglicht das Affinitätsmolekül ein Binden eines Markers an der ersten oder zweiten Sonde oder dem Analyten oder auch ein Immobilisieren des Analyten. Der Analyt. kann eine, insbesondere ein Poly-T-Ende oder ein Poly-A-Ende aufweisende, Nukleinsäure sein. Die Nukleinsäure kann doppel- oder einzelsträngig ausgebildet sein. Auch an eine doppelsträngige Nukleinsäure ist eine sequenzspezifische Bindung, z.B. durch eine Hoogsteen-Bindung einer aus PNA bestehenden ersten oder zweiten Sonde möglich. Das Poly-T-Ende oder das Poly-A-Ende ermöglicht die Bindung des Analyten an eine eine Poly-A-Sequenz oder eine Poly-T-Sequenz aufweisende als Fänger-Molekül dienende Nukleinsäure. Dadurch kann der Analyt leicht aus der Flüssigkeit abgetrennt werden. Weiterhin ermöglicht ein Poly-T-Ende eine Markierung mit mehreren Osmium-Komplexen. In einer besonderen Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt das Charakterisieren durch das Bestimmen der Länge der Nukleinsäure.In A preferred embodiment includes the first or second probe or the analyte is an affinity molecule, in particular Biotin, avidin or streptavidin. The affinity molecules are to be chosen such that it can not come to bindings, which the execution of the inventive method prevent. In particular, it should not be about the Affini tätsmoleküle to bindings between the first and the second probe or to bindings of the first probe to the analyte. This makes it easy on Way possible, the analyte from the first fluid separate. Furthermore possible the affinity molecule binds a marker on the first or second probe or analyte or immobilizing the analyte. The analyte. can a, in particular a poly-T-end or a poly A-end having nucleic acid. The nucleic acid can be double or single stranded be educated. Also to a double-stranded nucleic acid a sequence-specific binding, e.g. by a Hoogsteen binding one out PNA existing first or second probe possible. The poly-T-end or allows the poly A end the binding of the analyte to a poly A sequence or a poly T sequence having a catcher molecule serving Nucleic acid. This allows the analyte to be easily separated from the liquid. Furthermore possible a poly-T end is a label with several osmium complexes. In In a particular embodiment of the method, the characterization takes place by determining the length the nucleic acid.
Bevorzugt wird der Analyt vor oder während Schritt lit. a mittels einer Nukleinsäurevervielfältigungsreaktion, insbesondere einer PCR, vervielfältigt. Das erhöht die Sensitivität des Verfahrens deutlich. Als Analyt wird dann im Wesentlichen das Produkt der Vervielfältigungsreaktion nachgewiesen, quantifiziert und/oder charakterisiert. Das gilt auch dann, wenn das Produkt wegen der für die Vervielfältigungsreaktion verwendeten Primer nicht völlig mit dem Analyten übereinstimmt oder es sich um ein zu dem Analyten komplementäres Produkt der Vervielfältigungsreaktion handelt. Bei der PCR kann als Primer das Fänger-Molekül oder die erste oder zweite Sonde dienen. Durch die PCR können in den Analyten spezifische Bindungssequenzen eingeführt werden.The analyte is preferably before or during step lit. a by means of a Nukleinsäurevielvielfältigungsre action, in particular a PCR, duplicated. This significantly increases the sensitivity of the procedure. The analyte is then essentially the product of the amplification reaction is detected, quantified and / or characterized. This also applies if the product does not completely conform to the analyte because of the primers used for the amplification reaction or if it is a product of the amplification reaction which is complementary to the analyte. In the case of PCR, the primer may be the capture molecule or the first or second probe. By PCR, specific binding sequences can be introduced into the analyte.
Der Analyt kann vor dem Schritt lit. d, insbesondere vor dem Schritt lit. a an der ersten oder zweiten Oberfläche immobilisiert werden. Das kann auch über die Bindung an das Fänger-Molekül erfolgen. Das erleichtert das Abtrennen von der ersten Flüssigkeit und das Absondern gemäß lit. d, das dann z.B. durch Waschen der ersten Oberfläche erfolgen kann. Die erste Oberfläche kann die Oberfläche eines, insbesondere superparamagnetischen, Partikels sein. Ein superparamagnetisches Partikel kann auf einfache Weise mittels eines Magnetfelds abgetrennt werden. Das Partikel kann ansonsten auch durch Zentrifugation abgetrennt werden. Es ermöglicht eine Konzentrierung des Analyten. Weiterhin ist es durch Partikel möglich, eine große Bindungsoberfläche bereitzustellen. Das Partikel weist vorzugsweise einen Durchmesser von 10 nm bis 100 μm, insbesondere 1 bis 10 μm, auf. Diese Partikelgröße ermöglicht es, die Partikel in der Flüssigkeit zu suspendieren und dadurch einen intensiven Kontakt des Analyten mit der ersten und ggf. zweiten Sonde herzustellen.Of the Analyte may do so before the step lit. d, especially before the step lit. a are immobilized on the first or second surface. The can also over the binding to the scavenger molecule take place. This facilitates the separation from the first liquid and the separation according to lit. d, then, e.g. can be done by washing the first surface. The first surface can the surface one, especially superparamagnetic, particle. A superparamagnetic Particles can be easily separated by means of a magnetic field become. The particle can otherwise be separated by centrifugation become. Allows a concentration of the analyte. Furthermore, it is due to particles possible, a big binding surface provide. The particle preferably has a diameter from 10 nm to 100 μm, in particular 1 to 10 μm, on. This particle size makes it possible the particles in the liquid to suspend and thereby intensive contact of the analyte to produce with the first and possibly second probe.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Analyt vor Durchführung des Schritts lit. a mittels eines Fänger-Moleküls an der ersten Oberfläche immobilisiert. Das Fänger-Molekül kann dabei vor oder nach der Bindung an den Analyten an der ersten Oberfläche immobilisiert werden. Anschließend erfolgt ein Waschschritt, bei welchem die erste Flüssigkeit entfernt und durch eine zweite Flüssigkeit ersetzt wird. Die zweite Flüssigkeit kann dabei so gewählt werden, dass optimale Bedingungen für das Binden der ersten oder der ersten und der zweiten Sonde beim Schritt lit. a gegeben sind. Schritt lit. d wird bevorzugt durchgeführt, indem der immobilisierte Analyt mit daran gebundener erster oder erster und zweiter Sonde zum Entfernen der nicht gebundenen ersten bzw. ersten und zweiten Sonde gewaschen wird. Dabei kann die zweite Flüssigkeit durch eine dritte Flüssigkeit ersetzt werden. Die dritte Flüssigkeit ist dabei bevorzugt so gewählt, dass die Detektion gemäß lit. e darin unter optimalen Bedingungen durchgeführt werden kann.In a preferred embodiment the analyte is going to be carried out of the step lit. a is immobilized on the first surface by means of a scavenger molecule. The catcher molecule can do this immobilized on the first surface before or after binding to the analyte become. Subsequently a washing step takes place in which the first liquid removed and replaced with a second liquid. The second liquid can be chosen this way be that optimal conditions for tying the first or the first and the second probe at step lit. a are given. Step lit. d is preferably carried out by the immobilized analyte with attached first or first and second probe for removal the unbound first or first and second probe washed becomes. In this case, the second liquid through a third liquid be replaced. The third liquid is preferably chosen so that the detection according to lit. e can be carried out under optimal conditions.
Vorzugsweise ist die zweite Oberfläche eine zur Detektion dienende, insbesondere einen elektrisch leitfähigen Kunststoff oder ein elektrisch leitfähiges Polymer, Quecksilber, Amalgam, Gold, Platin, Kohlenstoff oder Indium-Zinnoxid enthaltende, Elektrode.Preferably is the second surface a serving for detection, in particular an electrically conductive plastic or an electrically conductive Polymer, mercury, amalgam, gold, platinum, carbon or indium tin oxide containing electrode.
Bevorzugt weist die zweite Sonde eine spezifische Affinität zu mindestens einer spezifischen zweiten Bindungsstelle des Analyten auf. Aus dem Verhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten Signal lässt sich dann eine Information über das Verhältnis der Zahl der ersten zur Zahl der zweiten Bindungsstellen gewinnen. Vorzugsweise weist der Analyt eine bekannte Anzahl erster Bindungsstellen und eine unbekannte Anzahl zweiter Bindungsstellen auf. Das Charakterisieren kann dann in dem Ermitteln der unbekannten Anzahl der zweiten Bindungs- stellen durch das Verhältnis von gebundener ersten zu gebundener zweiten Sonde bzw. das Verhältnis des ersten Signals zum zweiten Signal erfolgen. Das Signalverhältnis bzw. die Zahl der daraus ermittelten zweiten Bindungsstellen kann mit der Länge des Analyten korreliert werden. Der Analyt kann ein DNA-Fragment sein, welches infolge einer Triplett-Ausdehnungskrankheit, wie dem fragilen X-Syndrom, der Huntingtonschen Krankheit, der bulbären Muskelatrophie, der spinozerebellaren Ataxie Typ I, der myotonischen Dystrophie oder der Friedreich Ataxie, repetetive Sequenzen aufweist: Derartige Krankheiten werden üblicherweise über eine Polymerase-Kettenreaktion mit anschließendem Southern-Blot nachgewiesen. Im Verhältnis zum erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem die repetetiven Sequenzen als zweite Bindungsstellen dienen können, ist das sehr aufwändig und dauert lange.Prefers the second probe has a specific affinity for at least one specific second binding site of the analyte. From the relationship between The first and the second signal can then be information about the relationship gain the number of first to the number of second binding sites. Preferably the analyte has a known number of first binding sites and an unknown number of second binding sites. Characterizing can then determine the unknown number of second binding put through the relationship from bound first to bound second probe or the ratio of the first signal to the second signal. The signal ratio or the number of second binding sites can be determined with the length be correlated to the analyte. The analyte can be a DNA fragment which is due to a triplet expansion disease, such as fragile X syndrome, Huntington's disease, bulbar muscle atrophy, spinocerebellar ataxia type I, myotonic dystrophy or the Friedreich Ataxia, has repetitive sequences: Such Diseases are usually over one Polymerase chain reaction detected with subsequent Southern blot. In relation to to the method according to the invention, in which the repetitive sequences serve as second binding sites can, that is very expensive and takes a long time.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die erste Sonde von dem Analyten und/oder der Analyt von der ersten oder zweiten Oberfläche zwischen Schritt lit, d und Schritt lit. e, insbesondere durch Hitzedenaturierung, chemische Denaturierung, enzymatischen Verdau oder chemischen Abbau, freigesetzt. Das Freisetzen von der Oberfläche ermöglicht das Auf konzentrieren des Analyten oder der ersten Sonde in einem sehr kleinen Flüssigkeitsvolumen und erhöht damit die Sensitivität des Verfahrens. Es ermöglicht ferner einen engen Kontakt der ersten Sonde oder des Analyten mit der zur Detektion eingesetzten Elektrode. Weiterhin ist es somit möglich die Detektion durchzuführen, ohne dass die Elektrode mit der ersten Oberfläche in Kontakt kommt. Dadurch können mögliche Störungen der elektrochemischen Detektion durch die erste Oberfläche vermieden werden. Es können auch Materialien als erste Oberfläche eingesetzt werden, welche die elektrochemische Detektion normalerweise stören würden. Beispielsweise können Streptavidin-beschichtete Partikel als erste Oberfläche und Cystein-markierte PNA als erste Sonde verwendet werden, ohne dass bei der elektrochemischen Detektion der Cystein-Markierung durch die Cystein-Reste des Streptavidins Störungen auftreten können. Weiterhin ist es durch das Freisetzen der ersten Sonde von dem Analyten möglich, das erste und das zweite Signal getrennt voneinander zu detektieren. Dadurch ist die Durchführung des Verfahrens auch möglich, wenn das erste und das zweite Signal identisch sind, etwa weil es von jeweils identischen Markern verursacht wird.In a preferred embodiment, the first probe of the analyte and / or the analyte of the first or second surface between step lit, d and step lit. e, in particular by heat denaturation, chemical denaturation, enzymatic digestion or chemical degradation, released. The release from the surface allows concentrating the analyte or the first probe in a very small volume of liquid, thereby increasing the sensitivity of the method. It also allows close contact of the first probe or analyte with the electrode used for detection. Furthermore, it is thus possible to perform the detection without the electrode coming into contact with the first surface. As a result, possible disturbances of the electrochemical detection by the first surface can be avoided. It is also possible to use materials as the first surface which would normally disturb the electrochemical detection. For example, streptavidin-coated particles can be used as the first surface and cysteine-labeled PNA as the first probe, without the use of electrochemistry chemical detection of cysteine labeling by the cysteine residues of streptavidin disorders may occur. Furthermore, by releasing the first probe from the analyte, it is possible to detect the first and second signals separately. Thus, the implementation of the method is also possible if the first and the second signal are identical, for example because it is caused by identical markers.
Es ist auch möglich, die erste und die zweite Sonde von dem Analyten oder die erste Sonde von dem Analyten und den Analyt von der ersten oder zweiten Oberfläche jeweils getrennt voneinander freizusetzen und dann zu detektieren. Auch dadurch ist eine Differenzierung zwischen identischen Signalen nach dem verursachenden Molekül möglich. Weiterhin ist eine Aufkonzentrierung in einem kleinen Flüssigkeitsvolumen möglich.It is possible, too, the first and second probes from the analyte or the first probe from the analyte and the analyte from the first or second surface, respectively release separately and then detect. Also This differentiates between identical signals the causative molecule possible. Furthermore, a concentration in a small volume of liquid is possible.
Alternativ ist es auch möglich, den ersten Marker und/oder den zweiten Marker, insbesondere jeweils getrennt voneinander, von der ersten und/oder zweiten Sonde oder dem Analyten freizusetzen und dann zu detektieren. Das Freisetzen kann durch enzymatischen Verdau oder chemischen Abbau erfolgen. Beispielsweise könnte der erste und/oder der zweite Marker jeweils über eine Nukleinsäuresequenz mit einer spezifischen Restriktionsschnittstelle an die erste oder zweite Sonde oder den Analyten gebunden sein. Ein spezifisches Freisetzen ist dann durch Restriktionsenzyme möglich.alternative it is also possible the first marker and / or the second marker, in particular each separately from each other, from the first and / or second probe or analyte release and then detect. The release can be through enzymatic digestion or chemical degradation. For example could the first and / or the second marker in each case via a nucleic acid sequence with a specific restriction site to the first or second probe or analyte. A specific release is then possible by restriction enzymes.
Die erste und/oder zweite Sonde kann eine Nukleinsäure oder ein Analogon einer Nukleinsäure, insbesondere eine Peptidnukleinsäure (PNA), sein. Bevorzugt bindet die erste und/oder zweite Sonde sequenzspezifisch, insbesondere durch Hybridisierung, an den Analyten. Die Sonde kann dabei beispielsweise eine Nukleinsäure sein, welche komplementär zu einer Sequenz des Analyten ist. Bei der Sonde kann es sich aber auch um einen Antikörper handeln, welcher eine bestimmte Aminosäuresequenz in einem aus einem Protein bestehenden Analyten erkennt.The first and / or second probe may be a nucleic acid or an analog of a Nucleic acid, in particular a peptide nucleic acid (PNA), his. Preferably, the first and / or second probe bind sequence specific, in particular by hybridization, to the analyte. The probe can In this case, for example, be a nucleic acid which is complementary to a Sequence of the analyte is. The probe may also be around an antibody which is a particular amino acid sequence in one of a Protein detects existing analytes.
Das erste oder zweite Signal kann jeweils von einer durch den ersten oder zweiten Marker bewirkten katalytischen Wasser stofffreisetzung verursacht werden. Bevorzugt ist der erste und/oder der zweite Marker reversibel reduzierbar oder oxidierbar. Der erste oder der zweite Marker kann einen Osmium-Komplex, ein Nanogold-Partikel, eine Cystein-, Ferrocenyl-, Daunomyzin-, Benzochinon-, Naphthochinon-, Anthrachinon- oder p-Aminophenol-Gruppe oder einen Farbstoff, insbesondere Indophenol, Thiazin oder Phenazin, aufweisen.The first or second signal can each be from one through the first or second markers caused catalytic water release caused. Preferably, the first and / or the second marker is reversible reducible or oxidizable. The first or the second marker can an osmium complex, a nanogold particle, a cysteine, ferrocenyl, daunomycin, Benzoquinone, naphthoquinone, anthraquinone or p-aminophenol group or a dye, in particular indophenol, thiazine or phenazine, exhibit.
Bevorzugt ist die erste oder die zweite Sonde durch mehrere Marker markiert. Dadurch ist es möglich, eine Sonde für verschiedene elektrochemisch unterschiedlich nachweisbare Analyten zu verwenden. Bevorzugt weist die erste oder zweite Sonde eine linieare Primärstruktur auf, an deren einem Ende der Marker angeordnet ist. Durch die endständige Anordnung des Markers wird die Gefahr der Beeinflussung der Wechselwirkung zwischen der ersten oder der zweiten Sonde mit dem Analyten minimiert.Prefers the first or the second probe is marked by several markers. This makes it possible to get one Probe for different electrochemically different detectable analytes to use. Preferably, the first or second probe has a linear primary structure on, at one end of the marker is arranged. By the terminal arrangement the marker becomes a danger of influencing the interaction minimized between the first or the second probe with the analyte.
Die Detektion des ersten und des zweiten Signals kann an derselben Elektrode und/oder durch dasselben elektrochemische Nachweisverfahren erfolgen. Die Detektion erfolgt vorzugsweise mittels kathodischer Stripping-Voltammetrie (CSV), Rechteckwellen-Voltammetrie, zyklischer Voltammetrie oder Chronopotentiometrie. Die Detektion kann mittels eines reversiblen Redoxprozesses oder einer katalytischen Wasserstoffentwicklung erfolgen.The Detection of the first and second signals may be at the same electrode and / or by the same electrochemical detection methods. The detection is preferably carried out by means of cathodic stripping voltammetry (CSV), square wave voltammetry, cyclic voltammetry or Chronopotentiometry. The detection can be done by means of a reversible Redox process or a catalytic hydrogen evolution take place.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:following The invention will be explained in more detail with reference to embodiments. It demonstrate:
Um
eine Osmium-markierte Sonde herzustellen, ist ein 97mer mit der
Sequenz 5-AAA AAA AAA AAA AAA AAA AAA ATT CTT CTT CTT CTT CTT CTT
CTT CTT CTT CTT CTT CTT CTT CTT CTT CTT CTT CTT CTT CTT CTT CTT
CTT CTT C-3 (SEQ ID NO: 1) aus dem anliegenden Sequenzprotokoll
mit 2 mmol/l OsO4, 2 mmol/l 2,2'-Bipyridin in 100
mmol/l Tris-HCl, pH 7,0, für
180 Minuten bei 37° C
inkubiert worden. Anschließend
ist freies OsO4 und Bipyridin durch Dialyse
gegen entionisiertes Wasser für
5 Stunden entfernt worden. Schematisch ist die Markierung in
Zur
Bestimmung der Nachweisgrenze der so hergestellten Sonde werden
je 3 μl
einer 10, 25, 50, 100, 250 und 500 ng/ml der Osmium-markierten Sonde
in Britton Robinson-Puffer (0,04 mol/l H3BO3, 0,04 mol/l H3PO4 und 0,04 mol/l CH3COOH
gemischt mit 0,2 mol/l NaOH), pH 3,9 mittels Differenzieller Puls-Voltammetrie
(DPV) mit einer Scan-Rate von 10 mV/s, einer Amplitude von 50 mV/s,
einer Absorbtionszeit von 240 s und einer Scan-Zeit von 120 s bis
240 s vermessen. Das Ergebnis ist dem in
In
Der Nachweis kann beispielsweise mit folgenden Komponenten durchgeführt werden:
- 1. Analyt: 5'-CTT TT CCT TCT CAA AAA AAA AAA AAA AAA AAA (SEQ ID NO: 2)
- 2. Sonde I mit komplementärer Sequenz zum Analyten: 5'-TTT TTT TTT TGA GAA GGA AAA AG (SEQ ID NO: 3)
- 3. Sonde II ohne komplementäre Sequenz zum Analyten: 5'-TTT TTT TTT TAG AGA AAG GGA AA (SEQ ID NO: 4)
- 1. Analyte: 5'-CTT TT CCT TCT CAA AAA AAA AAA AAA AAA AAA (SEQ ID NO: 2)
- 2. Probe I with complementary sequence to the analyte: 5'-TTT TTT TTT TGA GAA GGA AAA AG (SEQ ID NO: 3)
- 3. Probe II without complementary sequence to the analyte: 5'-TTT TTT TTTAGAGAGAAGGGA AA (SEQ ID NO: 4)
Die Thymin-Reste der Sonden I und der zur Kontrolle eingesetzt Sonde II sind mit Osmiumtetroxid und 2,2'-Bipyridin wie oben beschrieben markiert worden.The Thymine residues of the probes I and the probe used for the control II are labeled with osmium tetroxide and 2,2'-bipyridine as described above Service.
Zur Immobilisierung des Analyten werden 40 μl superparamagnetische Partikel mit daran immobilisierten Oligo-T-25meren der Firma Dynal, Norwegen zu 40 μl einer 10 μg/ml des Analyten in 0,1 mol/l NaCl, 0,05 mol/l Phosphatpuffer, pH 7,4 (Inkubationspuffer) enthaltenden Lösung zugesetzt. Die Suspension wird für 30 Minuten bei Raumtemperatur inkubiert. Die Partikel werden zwei mal in 100 μl Inkubationspuffer gewaschen und in einem Volumen von 40 μl aufgenommen.To immobilize the analyte, 40 μl of superparamagnetic particles immobilized with oligo-T-25meres from Dynal, Norway are added to 40 μl of a 10 μg / ml of the analyte in 0.1 mol / l NaCl, 0.05 mol / l phosphate buffer, pH 7.4 (incubation buffer) containing solution. The suspension is for 30 Incubated for a few minutes at room temperature. The particles are washed twice in 100 μl of incubation buffer and taken up in a volume of 40 μl.
Zur Hybridisierung des Analyten mit der Sonde werden 40 μl des 400 ng/ml der Sonde enthaltenden Inkubationspuffers zu den Partikeln gegeben und für 30 Minuten bei Raumtemperatur inkubiert. Ungebundene Sonden werden durch viermaliges Waschen in 100 μl Inkubationspuffer entfernt. Die gebundene Sonde wird durch Erhitzen auf 85° C freigesetzt und durch Abtrennen des die Sonde enthaltenden Überstands abgesondert. Zur elektrochemischen Detektion der Osmium-markierten Sonde werden 3 μl des Überstands durch DPV mit einer Absorptionszeit von 2 Minuten in Britton-Robinson-Puffer, pH 3,87 analysiert. Zur Bestimmung einer unspezifischen Bindung wird der Analyt mit der Sonde II in einem separaten Ansatz unter identischen Bedingungen in Kontakt gebracht und Inkubiert.to Hybridization of the analyte with the probe will be 40 μl of the 400th incubation buffer containing ng / ml of the probe to the particles given and for Incubated for 30 minutes at room temperature. Unbound probes will be by washing four times in 100 μl Incubation buffer removed. The bound probe is heated at 85 ° C released and by separating the supernatant containing the probe apart. For electrochemical detection of osmium-labeled Probe will be 3 μl of the supernatant by DPV with an absorption time of 2 minutes in Britton-Robinson buffer, pH 3.87 analyzed. To determine a non-specific binding the analyte with the probe II in a separate approach under identical conditions were brought into contact and incubated.
Das
in
Zur Bestimmung der Sensitivität der Chronopotentiometrischen Stripping Analyse (CSPA) bei Verwendung von Cystein-PNA-Sonden sind verschiedene Konzentrationen von Cystein-PNA (cys-PNA) in 5 mmol/l Phosphatpuffer, pH 7,0 für eine Absorbtionszeit von 7 Minuten an einer Elektrode absorbiert worden.to Determination of sensitivity Chronopotentiometric Stripping Analysis (CSPA) when used of cysteine PNA probes are different concentrations of cysteine PNA (cys-PNA) in 5 mmol / l phosphate buffer, pH 7.0 for absorbed an absorption time of 7 minutes on an electrode Service.
Unter
den gewählten
Bedingungen bindet die erste Sonde
Unter
den gewählten
Bedingungen binden die erste Sonde
Das
durch den Marker
In
In
Durch
eine Vervielfältigungsreaktion
wird ein Amplifikationsprodukt
Das
an das Partikel
Unter
den gewählten
Bedingungen bindet die erste Sonde
Gebundene
erste
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AU2003210410A AU2003210410A1 (en) | 2002-03-08 | 2003-03-04 | Method for identifying, quantifying and/or characterizing an analyte |
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- 2002-06-17 DE DE10227042A patent/DE10227042B4/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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DE10227042A1 (en) | 2003-09-25 |
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