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光散乱酵素アッセイ

Creative Enzymesは、酵素サービスのグローバル市場における主要企業です。当社は活性測定および速度論アッセイを専門としており、特に光散乱アッセイを用いた評価に強みを有しています。著名な受託サービスプロバイダーとして、Creative Enzymesは、医薬品、バイオテクノロジーおよび診断薬業界のニーズに応える多様な酵素を対象に、独自性が高く他に類を見ないバイオアナリティカルサービスの開発におけるリーディングカンパニーとして認知されています。最新鋭の設備と業界最先端の技術を通じて、お客様の要件に合わせた革新的なカスタム酵素サービスを提供しています。

酵素は、大規模な工業プロセスから精密なバイオ技術プロセスに至るまで幅広く利用されています。これらのプロセスの適切な設計および運用は、酵素の高い効率と長期安定性に依存しており、これらは温度、イオン濃度、pHなど多くのパラメータの影響を受けます。そのため、開発初期段階から製造プロセス全体を通じて、酵素活性を継続的に試験・モニタリングできることが重要です。光散乱は、酵素活性および含量を測定するために頻用されるアッセイであり、高感度かつ高いS/N比という利点を有します。吸光分光法とは異なり、光散乱は、伝播するエネルギーとしての光が散乱される現象です。光散乱は、例えば伝播媒体の不均一性、粒子、または二つの媒体の界面などにより、光線が直進経路から偏向することとして捉えることができます。これらの不均一性がランダムで十分に密であり、個々の影響が平均化されると考えられる場合、この種の散乱反射は一般に拡散反射と呼ばれます(図1)。

Mechanisms of diffuse reflection include surface scattering from roughness and subsurface scattering from internal irregularities such as grain boundaries in polycrystalline solids.図1: 拡散反射の機構には、表面粗さに起因する表面散乱や、多結晶固体における粒界など内部不均一性に起因する表面下散乱が含まれます。

光散乱の用語における一般的な二分法は、静的光散乱(SLS)と動的光散乱(DLS)です。SLSでは、実験変数は散乱光強度の時間平均であるのに対し、DLSでは光強度のゆらぎ(フラクチュエーション)を解析対象とします。現在では、両手法とも酵素アッセイに用いられています。本アッセイでは、基質でコーティングしたコロイド粒子を使用します。一般的な方法論は、安定化されていない粒子が凝集しやすいという性質を利用します。粒子表面の基質コートが加水分解されると粒子は不安定化し、その結果として凝集が生じます。凝集速度は酵素濃度に比例します。重要なパラメータは初期の解凝集反応であり、光散乱によりモニタリングします。粒子の凝集は動的散乱によっても測定可能です。濁度測定(タービディメトリー)アッセイは光散乱アッセイと同様の一般原理に基づくものの、感度および再現性は有意に低くなります。

DLSは、準弾性光散乱および光子相関分光法としても知られています。高分子のサイズおよび形状解析に適用され、会合、凝集、ゲル化、ミセル化、分子コンフォメーションなどの分子間・分子内相互作用、ならびに分子構造に対する多様な因子の影響を検討するために用いられてきました。動的光散乱法では、光子自己相関関数を測定し、当初は単一の減衰定数で特徴付けられ、その値は単一粒子の拡散係数に関連します。粒子が基質コートの一部を失うと直ちに凝集が開始され、基質の自己相関関数には長い時間減衰定数を有する追加成分が現れます。この長時間減衰(低速)成分の量は、溶液に導入された酵素量に関連します。試験した酵素においては、感度限界は概ねマイクログラムオーダーであると考えられます。

静的光散乱は、溶液中の高分子の重量平均モル質量と濃度の積を測定します。測定時間内において一種または複数種の総濃度が一定である場合、散乱シグナルは溶液の重量平均モル質量を直接反映し、複合体の形成または解離に伴って変動します。したがって、本測定により、複合体の化学量論に加えて速度論も定量化できます。

Hypothetical dynamic light scattering of two samples: Larger particles on the top and smaller particles on the bottom. 図2: 2つのサンプルにおける動的光散乱の仮想例:上段が大きい粒子、下段が小さい粒子。

Creative Enzymesは、光散乱を用いた酵素アッセイを特異的に開発し、社内で実施している数少ない企業の一つです。幅広い酵素を試験してきた実績により、Creative Enzymesは豊富な経験を蓄積しており、あらゆる種類の研究を支援する迅速かつ高品質な酵素活性アッセイを提供できます。当社は、酵素製品および酵素プロセスのスクリーニング、開発、製造において研究者の皆様を支援するため、常に顧客志向のソリューション提供に取り組んでいます。


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