Product

分子間相互作用解析システム

WAVEsystem

複合領域・汎用

分子間相互作用解析システム

高感度・高速カイネティクス測定で創薬研究を促進

Creoptix社製 Creoptix® WAVEsystemは、ラベルフリーサンプルのリアルタイム・カイネティクス測定を高感度、高速で行うことのできる分子間相互作用解析システムです。独自のグレーティング結合干渉法(GCI)技術と頑健なマイクロ流体工学を組み合わせ、従来技術では測定が困難であったサンプルの、これまで以上に高い感度、高速での測定を実現しました。

クルードサンプル(血清または血漿、抗体、ウイルス様粒子、ウイルス、リポソーム、膜タンパク質)、低分子/フラグメントライブラリー、大きな分子等、様々なサンプルの測定に対応し、創薬研究を促進します。

特長

  • 高感度:
    • Rmax 1pg/mm2以下のシグナルからの信頼性の高いカイネティクス
    • 分子量比 1000:1を超えるリガンドとアナライトを解析
  • 高速:
    独自のwaveRAPID®により測定時間を大幅に短縮、ハイスループット測定*を実現
    *例:低分子化合物90種類のスクリーニングを18時間で完了
    ※waveRAPID®はWAVEdelta モデルのみで機能します。
  • 1回の注入で結合カイネティクスを提供:
    waveRAPID®により、1ウェルからのカイネティクス測定が可能。96ウェルプレートのサンプルを96データセットに変換することができます。
  • 目詰まりのないマイクロ流路とセンサーを内蔵した使い捨てカートリッジ WAVEchip®
    • クロスコンタミネーションがなく、容易なメンテナンス
    • マイクロバルブなしのデザイン
    • アセトニトリルや高濃度DMSOなどの溶媒に対応
    • 幅広いサンプルに適応する豊富なラインナップ
      (→WAVEchip®のラインナップはこちらをご参照ください)
  • クルードサンプル(血清または血漿、抗体、ウイルス様粒子、ウイルス、リポソーム、膜タンパク質)、 低分子/フラグメントライブラリー、難易度の高い化合物、1000nmまでの粒子に対応
  • 幅広いカイネティクスレンジ:koff=10-5~10 s-1
    カートリッジ設計による150ミリ秒の超高速遷移時間を実現、速いオフレートの分解能を提供
  • 直感的な操作で容易に結果の解析が可能なWAVEcontrolソフトウェア
  • オートサンプラーが48バイアルラック、96または384ウェルプレートX2を処理


 Creoptix Innovative No-Clog Microfluidics Design explained


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原理:グレーティング結合干渉法 (Grating coupled interferometry (GCI))


センサー表面の屈折率の変化を、時間に依存した位相差シグナルとして測定します。導波管干渉法の利点を活用および強化し、エバネッセント場のサンプル深部への浸透が少なく、導波管の光とサンプルの相互作用長が長くなっています。そのため、優れたS/N比(<0.015 pg/mm2)、Rmax= 1pg/mm2以下(<1RUに相当)のシグナルからの信頼性の高いカイネティクス測定を実現します。

 Technology explained: Creoptix Grating-Coupled Interferometry (GCI)


  Youtube Creoptix チャンネル GCI label-free technology 関連動画再生リスト

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高速測定を実現するwaveRAPID®


WAVEdeltaモデルに導入されているwaveRAPID®法は、単一濃度のアナライトにおいて継続時間を長くしたパルスを使用します。再生不要のカイネティクスと同様、応答は、後続のアナライトパルスが導入される前にベースラインに戻る必要はありません。単一濃度での注入時間は、WAVEcontrolソフトウェアにより自動調整されます。このことにより、段階希釈を必要とせず、1ウェルからのカイネティクス測定が可能です。

また、カイネティクス測定においては、測定曲線の解離部分のみが解析されます。このことにより屈折率を利用したセンサーの最大の欠点の1つである、屈折率の乱れによる測定値の混乱が克服されるため、DMSO補正が不要です。セットアップ時間の大幅な短縮、ランの高速化、ウェルの解放によって、より多くのサンプルのランが可能になります。

 waveRAPID®: The new way of measuring kinetics | Dr. Kaspar Cottier (CTO and Founder of Creoptix)


  Youtube Creoptix チャンネル waveRAPID®関連動画再生リスト

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ソフトウェア WAVEcontrol

WAVEcontrol は、柔軟性と機能性を兼ね備えたワークフローベースのソフトウェアです。アッセイのセットアップ、データの評価からレポートの作成まで、すべてのステップを直感的な操作で容易に行うことができます。以下の機能が含まれます:
  • 内蔵されたウィザードや以前の実験で設定したサイクルを利用したりカスタマイズすることによる、アッセイの迅速なセットアップ
  • カイネティックフィットのための定義済みモデル(1:1 interaction、mass transport、heterogenous ligand、conformational change、bivalent)、および任意にカスタマイズしたユーザー設定評価モデルを使用可能
  • 従来の(グローバル)フィットでのデータ評価、またはDirect Kineticsツールによる自動評価
  • Excel やその他のフォーマットとのデータのインポートおよびエクスポート
  • Open X ML 形式のファイルを使用して、既存のLIMS にデータを統合(Genedata Screener との互換性あり)
  • 自動レポート作成機能により、カスタマイズ可能なPDF またはWord 形式で結果をエクスポート


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WAVEchip® ラインナップ

幅広いサンプルを用いたアプリケーションのために、多様な表面のセンサーチップをご用意しています。

型式 詳細 アプリケーション 研究分野
4PCH SERIES : 高容量ポリカルボキシレート層で官能基化したセンサー
4PCH アミンカップリングによる固相化に適したセンサーチップ リガンドとアナライトの分子量比が大きい場合。多目的。
4PCH-STA ストレプトアビジンをあらかじめ固相化したセンサーチップ。ビオチン化された分子の捕捉に最適。 ビオチン化リガンド。多目的。
4PCH-NTA NTAを固相化したセンサーチップ。Hisタグ付き分子の捕捉に最適。 Hisタグ付きリガンド。多目的。
4PCP SERIES : 薄いポリカルボキシレート層で官能基化されたセンサー
4PCP アミンカップリングによる固相化に適したセンサーチップ。 プロテオリポソーム、ウイルス、VLP等の大きなリガンドおよびアナライト
4PCP-STA ストレプトアビジンをあらかじめ固相化したセンサーチップ。ビオチン化された分子の捕捉に最適。 プロテオリポソーム、ウイルス、VLP等の、大きなビオチン化リガンドおよびアナライト
4PCP-NTA NTAを固相化したセンサーチップ。Hisタグ付き分子の捕捉に最適。 プロテオリポソーム、ウイルス、VLP等の、大きなHisタグ付きリガンドおよびアナライト
4PCP-LIP 親油性基をあらかじめ固相化したセンサーチップ。脂質系粒子や疎水性リガンドの捕捉に最適。 リポソーム、膜小胞またはフラグメント等の疎水性 リガンド。大きなリガンドまたはアナライトにも適合。
4PCP-PAG ProteinA /G fusionを固相化したセンサーチップ。IgGやFCタグ付きのタンパク質を幅広く捕捉可能。 抗体(IgG)リガンド
ALTERNATIVE SERIES : 特殊なポリカルボキシレート層で官能基化されたセンサー
4PCZ カルボン酸と第三級アミンを同密度で含有する双性イオンポリマーで官能基化した低ファウリングセンサー。アミンカップリングによる固相化に適する。低等電点のタンパク質やポリアニオン系リガンドとのカップリングに最適。 酸性タンパク質および負に帯電したリガンド。 正電荷を帯びたアナライトに推奨。ノンファウリング性が高い。
4PCL 負電荷の量が少ない(約25%)厚いポリカルボン酸層で官能基化した低容量センサー。アミンカップリングによる固相化に適する。活性化にはスルホ-NHSが必要。 血清や培養上清等の複雑なマトリックス
4DHX SERIES : カルボキシメチルデキストラン層で官能基化されたセンサー
4DXH* アミンカップリングによる固相化に適した高容量のセンサーチップ 多目的
4DXH-STA* ストレプトアビジンをあらかじめ固相化した高容量のセンサーチップ。ビオチン化された分子の捕捉に最適。 ビオチン化リガンド。多目的。
*:ご要望に応じてご提供します。お届けまでに時間がかかる場合があります。


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Webinarオンデマンド (ライブ実施日時:2021/6/22)

新技術「グレーティング結合干渉(GCI)法」を用いた高感度なリアルタイム分子間相互作用解析装置Creoptix社「WAVE/WAVEdelta」のご紹介



[Webinarオンデマンド配信 ] ライブ実施日時:2021/6/22

本セミナーでは、GCI技術やWAVE/WAVEdeltaを用いた測定事例、waveRAPID®法を含むソフトウェア機能についてご紹介いたします。
  • GCI技術による高感度測定:低分子のアナライト、解離速度が速い分子、低活性分子、センサー表面での低リガンド密度に対応
  • 頑健なマイクロ流体工学:クルードサンプル、膜タンパク質、有機溶媒に対応
  • 優れたソフトウェア:独自の解析手法による高速カイネティクススクリーニング法waveRAPID®、AIによる自動カーブフィッティング


※上記画像をクリックいただくと、Vimeoサイトが開きます。お名前等をご入力の上視聴ください。

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アプリケーション



  低分子 / フラグメント創薬 (Fragment Based Drug Discovery)
WAVEsystemは、150msの超高速遷移時間により、速いオフレートのカイネティクスを測定する分解能を実現しています。フラグメントライブラリーに含まれる弱いアフィニティの低分子化合物のスクリーニング効率を向上させ、創薬研究を促進します。
  • 10sec-1のオフレートを測定
  • 偽陽性の発生を最小限に抑え、真のヒット化合物を早期に選択
  • クルードサンプルに対応するため、フラグメント精製が不要
  • 384 個のフラグメントを15時間以内にスクリーニング


Table:メチルスルホンアミド(95.1Da)と炭酸脱水酵素 I(I 29kDa)の結合
カイネティクス測定をWAVEsystemとSPR(Myszka, David G.“ Analysis of small-molecule interactions using Biacore S51 technology.” Analytical Biochemistry 329.2(2004): 316-323. での発表データ)とで比較。ターゲットとアナライトの分子量比が大きい場合でも、非常に速いオフレートにおける優れた分解能を達成していることを示しています。

Creoptix 社 TechNote3 “Highly accurate resolution of fast off-rates to significantly reduce false-positives”
より引用



  大きな薬剤ターゲット
WAVEsystemは、Rmax が1pg/mm2以下においても高感度な信頼性の高い カイネティクス測定が可能です。1000:1を超える大きな分子量比のリガンドとアナライトも解析することができます。


Figure:メチルスルホンアミド (95.1Da) と炭酸脱水酵素 II (CAII) (29kDa)の結合。(A) WAVE chip PCHのフローセル1上に8500pg/mm2でアミンカップリングにより固相化された炭酸脱水酵素II にメチルスルホンアミドが結合したときのセンサーグラム。(B) 結合相(左)と解離相(右)を拡大し、それぞれの残差分布プロットを下に示したもので、カイネティクスの高く明確な分解能を示している。(1pg/mm2=1RU)

Creoptix 社 TechNote3 “Highly accurate resolution of fast off-rates to significantly reduce false-positives”
より引用



  クルードサンプル
WAVEsystemの革新的なマイクロ流体工学は、他のシステムが抱える目詰まりの問題を解消し、精製されていないクルードサンプル、100% 血清または血漿、細胞抽出液、細胞培養上清等での解析を可能にします。

4PCP WAVEchip 上に固相化したHER2-Fcフュージョン (Sino Biological, CN) とトラスツズマブの異なる濃度の血清を含むマトリックス中における相互作用の測定。

Table:異なる血清濃度におけるHER2 とトラスツズマブの相互作用のカイネティックデータ


Figure:異なるマトリックスにおけるHER2とトラスツズマブの相互作用のセンサーグラム (1pg/mm2=1RU)

Creoptix 社 TechNote10 “Affinity and kinetics of antibodies in serum”より引用



  抗体・バイオ医薬品の特性評価
WAVEsystemのクルードサンプル測定における頑健性と安定性は、リードの最適化や薬理学分野での正確な抗体の特性評価を可能にします。高アフィニティ結合物のスロー・オフレート解析や低ng/mL領域での抗薬物抗体 (ADA) の検出などを行うことができます。

4PCP WAVEchip に固相化したSARS-CoV-2 抗原 (Spike ECD, SpikeRBD)と、希釈した5%プール・ヒト血漿中の7 濃度 (0.4~50nM) のモノクローナル抗体CR3022とのカイネティック解析。 (1pg/mm2=1RU)

Creoptix 社 TechNote12 “ANTIBODY CHARACTERIZATION FROM COVID-19 PATIENT PLASMA BINDING TO SARS-COV-2 ANTIGENS”より引用
Figure1:5% ヒト・プール血漿にスパイクした、SPIKE ECD に対するmAB CR3022 のカイネティクス


Figure2:5% ヒト・プール血漿にスパイクした、SPIKE RBD に対するmAB CR3022 のカイネティクス



  膜タンパク質
膜タンパク質は、生理学的プロセスの調節に不可欠な役割を果たすため、主要な創薬ターゲットとなっています。WAVEsystem では、頑健で目詰まりのないマイクロ流路を採用していることから、膜タンパク質を前もって精製することなく、膜のまま、あるいは小胞やウイルス様粒子 (VLP) に詰めた状態で解析することができます。




DXH-STA WAVE chipに固相化した熱安定性ニューロテンシン受容体 (NTSR1、70 kDa タンパク質/界面活性剤複合体) と修飾ニューロテンシンペプチド (MW 725Da) の相互作用を示すセンサーグラム。データは、WAVEcontrol ソフトウェアを用いて、MTL (mass-transport limitation) の項を含む1:1の相互作用モデルでフィッティングした。

Creoptix 社 TechNote7 “Binding kinetics of a GPCR”より引用



  ウイルス・リポソーム・ウイルス様タンパク質 (VLP)
膜タンパク質の研究においては、膜タンパク質の完全性と活性を維持するために、タンパク質分子をVLP、リポソーム、またはナノディスクに組み込む場合があります。これらの構造のサイ ズが、他のシステムではマイクロ流体チャネルを詰まらせる原因となる問題がありました。WAVEsystem では、直径1000nm までの大きな粒子でも、性能や感度に影響を与えることなく測定することができます。

Figure:VLP に埋め込まれた膜タンパク質 (GPCR) に結合するアナライトのカイネティック特性評価

CXCR4_VLPと空のVLP (Integral Molecular) を注入する前に、4PCP WAVEchip®を小麦胚芽凝集素でコーティングした。12 種類の濃度のmAB抗CXCR4 抗体 (24pM~100nM) を60μL/minで180 秒間注入した。生データをダブルリファレンスし、1:1結合モデルでグローバルフィットさせた。(1pg/mm2=1RU)

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仕様

WAVE WAVE delta
測定
ノイズ(RMS) <0.01 pg/mm2 @ 1Hz
ドリフト <0.3 pg/mm2 /min
リードアウト周波数 1Hz、10Hz、40Hz
結合速度定数範囲 ka =103 ~ 5×107 M -1 sec‒1(小さい分子)
ka =10 3~ 3×109 M -1 sec‒1(大きい分子)
解離速度定数範囲 kd =10‒5 ~ 10 sec‒1
解析温度範囲 15~40℃ 4~45℃(最大周囲温度マイナス20℃)
分子量の限界 下限なし
waveRAPID機能 なし あり
流体工学
フローチャネル/流路 2 4
チャネル・リファレンシング 2 ‒1 または 1‒ 2 4チャネルのあらゆる組み合わせ
フローセル ディスポーザブルの密閉されたWAVEchipに組み込み
フローレート 1 ~ 400μL /min
クルードサンプル適合 可能
サンプル・ハンドリング
サンプル収容能力 マイクロプレート(96または384ウェル、スタンダードまたは深型)×2、またはバイアルラック(1.5mL×48)×2
バッファー 1バッファー 4 バッファー間で自動切換え可能
デガッサー 内蔵
インジェクションボリューム < 450μL、通常 100μL
必要サンプルボリューム インジェクションボリューム +15~50μL(アプリケーションによる)
サンプル保存温度 常温または4℃~20℃に制御
サンプル・リカバリー 可能
自動化 120 時間の無人操作
データ処理
解析項目 カイネティクス、アフィニティ (ka、kd、KD)
グラフ リアルタイム・カーブ、複数のカーブのオーバーレイ、フィット、レポートポイントプロット
データ抽出 カーブ、ka・kd・KDテーブル、グラフ、レポート
データ解析 完全に自動化されたデータ評価
カイネティック・モデル 定義済みモデル : 1:1 interaction、mass transport、 heterogenous ligand、conformational change、bivalent
Direct Kineticsツール あり
寸法・重量・動作環境・電力仕様
寸法(W×L×H mm) WAVEcore:340×500×360、WAVEsampler:300×575×360
重量 WAVEcore:23 kg、WAVEsampler:21kg
温度範囲 操作温度:15℃~35℃(屋内使用のみ)、保管温度:-10℃~50℃
湿度 20%~ 80% 相対湿度、非結露
電力仕様 100V - 240V~(WAVEcore)/95 - 240V~(WAVEsampler)、 50Hz - 60Hz、100W(WAVEcore)/200VA(WAVEsampler)

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References

Small Molecules/FBDD
Scientic Reports, 2020
H. Jankovics, B. Kovacs, A. Saftics, T. Gerecsei, E. Tóth, I. Szekacs, F. Vonderviszt, R. Horvath. “Grating-coupled interferometry reveals binding kinetics and afnities of Ni ions to genetically engineered protein layers.” DOI : 10.1038/s41598-020-79226-w

Plant Sciences, Peptides
PNAS, 2020
A. D. Crook, A. C. Willoughby, O. Hazak, S. Okuda, K. R. VanDerMolen, C. L. Soyars, P. Cattaneo, N. M. Clark, R. Sozzani, M. Hothorn, C. S. Hardtke, Z. L. Nimchuk. “BAM1/2 receptor kinase signaling drives CLE peptide-mediated formative cell divisions in Arabidopsis roots.” DOI : 10.1073/pnas.2018565117

COVID-19 Research
bioRxiv, 2020
J. D. Walter, C. A. J. Hutter, A. A. Garaeva, M. Scherer, I. Zimmermann, M. Wyss, J. Rheinberger, Y. Ruedin, J. C. Earp, P. Egloff, M. Sorgenfrei, L. Hürlimann, I. Gonda, G. Meier, S. Remm, S. Thavarasah, G. Zimmer, D. J. Slotboom, C. Paulino, P. Plattet, M. A. Seeger. “Highly potent bispecic sybodies neutralize SARS-CoV-2.” DOI : 10.1101/2020.11.10.376822

Biologics Development, COVID-19 Research
bioRxiv, 2020
J. D. Walter, C. A. J. Hutter, I. Zimmermann, M. Wyss, P. Egloff, M. Sorgenfrei, L. M. Hürlimann, I. Gonda, G. Meier, S. Remm, S. Thavarasah, P. Plattet, M. A. Seeger. “Sybodies targeting the SARS-CoV-2 receptor-binding domain.” DOI : 10.1101/2020.04.16.045419

Protein-Protein Interactions
Analyst, 2019
B. Peter, A. Saftics, B. Kovacs, S. Kurunczi, R. Horvath. “Oxidation increases the binding of EGCG to serum albumin revealed by kinetic data from label-free optical biosensor with reference channel.” DOI : 10.1039/ C9AN01779H

Plant Sciences, Peptides
The EMBO Journal, 2019
K. Lau, R. Podolec, R. Chappuis, R. Ulm, M. Hothorn. “Plant photoreceptors and their signaling components compete for binding to the ubiquitin ligase COP1 using their VP-peptide motifs.” DOI: 10.15252/embj.2019102140

Biologics Development
Journal of Molecular Biology, 2019
F. Andres, L. Iamele, T. Meyer, J.C. Stüber, F. Kast, E. Gherardi, H.H. Niemann, A. Plückthun. “Inhibition of the MET Kinase Activity and Cell Growth in MET-Addicted Cancer Cells by Bi-Paratopic Linking.” DOI: 10.1016/j.jmb.2019.03.024

Plant Sciences
Nature Plants, 2018
U. Hohmann, J. Nicolet, A. Moretti, L.A. Hothorn, M. Hothorn, “The SERK3 elongated allele denes a role for BIR ectodomains in brassinosteroid signalling.” DOI: 10.1038/s41477-018-0150-9

Small Molecules/FBDD
E-Life, 2018
W. Pitsawong, V. Buosi, R. Otten, R.V. Agafonov, A. Zorba, N. Kern, S. Kutter, G. Kern, R.A.P. Pádua, X. Meniche, D. Kern. “Dynamics of human protein kinase Aurora A linked to drug selectivity.” DOI: 10.7554/eLife.36656

※この他にも多数の論文がございます。詳細はお問い合わせください。

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  • Creoptix AG

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