[发明专利]通过竞争分析的小分子的纳米孔隙检测

说明书

本文公开了用于通过进行目标与替代之间的竞争分析和随后在纳米孔隙中检测复合物类型来检测混合样品中的目标小分子的方法和组合物。本文公开了使用纳米孔隙检测小分子的竞争分析。足够大小(>20kDa)的目标分子在穿过固态纳米孔隙时引起电流阻抗、转位时间或其它可测量参数的变化。在目标分子不足够大且因此不引起明显的变化的情况中，另外的分子/试剂可以用于帮助检测。这一检测试剂将结合小分子或“捕获配体‑分子复合体”(例如，肽检测通过识别肽/适体复合体的单克隆抗体(mAb)帮助)。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年3月11日提交的U.S.临时专利申请No.62/131,969的权益，其公开内容通过引用全文合并于此。

背景技术

小分子在许多生物功能中发挥重要作用。因为小分子可以例如通过与蛋白质结合和抑制或激活其正常功能来改变蛋白质的功能，它们可以扰乱/破坏该蛋白质在其中起作用的系统。转而，这类破坏可以触发疾病或加速疾病的进展。另一方面，通过控制小分子剂量，可以揭示关于蛋白质在这些系统中发挥的作用的详情(Stockwell,Brent R.“Exploring biology with small organic molecules.”Nature 432.7019(2004):846-854)。检测小分子的存在和浓度也可以用于评估代谢过程如药物代谢的结果，其可能利于和加速临床试验和药物功效研究。在人和动物诊断之外，小分子也可以用于评估环境的状态，包括用于监测农业植物应激和水质。因此检测和准确定量小分子的能力在许多生物技术领域中是有价值的。

存在多种用于测量小分子的可用方法；一些是经济的，但缺乏精确度和灵敏度，而其它方法是非常灵敏的，但是是昂贵和复杂的。比较经济的高通量方法一般涉及将染料与感兴趣的目标分子结合并检测样品的总体荧光或吸光度。这种技术可以受到染料的非特异性或干扰分子的妨碍，这产生高假阳性和/或高假阴性。更复杂的分析方法，包括高效液相和质谱，能够精确地测量目标小分子，但其是复杂和昂贵的且需要专门的实验室空间和熟练的人员。因此，需要的是检测小分子的方法，其是经济的(与染料结合分析类似)，提供高特异性、灵敏度和精确度，且可以在便携设备上进行。用于检测和/或定量小分子的优选分析测试不局限于专门的实验室且不需要专门的设备或熟练的人员。另外，优选的分析装置是低成本和高重现性的。因此，需要用于在耐受广泛的纳米孔隙几何形状和/或较大纳米孔隙的低成本装置上提供精确和低成本分析结果的方法。

发明内容

本文公开了用于使用纳米孔隙检测小分子的竞争分析。

足够大小(>20kDa)的目标分子在穿过固态纳米孔隙时引起电流阻抗、转位时间或其它可测量参数的变化。在目标分子不足够大且因此不引起显著的变化的情况中，另外的分子/腐蚀剂可用于帮助检测。这种检测试剂将结合小分子或“捕获配体-分子复合体”(例如，肽检测通过识别肽/适体复合体的单克隆抗体(mAb)帮助)。

但是，仍然可能存在着这一策略不太理想的小分子(例如，药物化合物)。例如，由于用于结合另外的检测分子的可用表面积的减少，在目标小分子捕获时可能难以产生该目标小分子的检测试剂。因此，我们设计了使得能够检测小分子化合物且具有测量结合亲和力和动力学(K_on、K_off、K_d、K_m等)的能力的新策略。该方法也适用于研究复杂的集合体(例如，HIV Env蛋白质单体、二聚体或三聚体)。