Application Note 青色から赤色蛍光色素における
SpectraMaxマイクロプレートリーダーの蛍光感度評価

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はじめに

Krystal Courtney D. Belmonte, PhD|フィールドアプリケーションサイエンティスト|モレキュラーデバイス
Christina Nadolny, PhD|フィールドアプリケーションサイエンティストII|モレキュラーデバイス

蛍光色素はそれぞれ固有の励起および発光スペクトルを有しており、これが測定の感度や精度に影響を及ぼす可能性があります。SpectraMax®マイクロプレートリーダーは、波長選択、バンド幅、励起・発光波長の組み合わせなど、装置構成や設定が異なっており、これらの違いが各種蛍光色素に対する性能に影響を与えます。検出下限(LLD)は、バックグラウンドノイズから信頼性をもって識別可能な蛍光色素の最小濃度を示す重要な指標であり、比較において中心的な役割を果たします。

本検討では、青色から赤色にわたる7種類の蛍光色素を対象に、SpectraMaxマイクロプレートリーダーの性能を比較し、線形範囲およびLLDなどの主要パラメータに焦点を当てて評価しました。

蛍光色素の標準液は、100 µMから0.001 pMまでの範囲で、Tris緩衝生理食塩水(TBS)中に段階希釈して調製しました。各標準液100 µLを黒色96ウェルマイクロプレート(Greiner、品番:655076)のウェルに分注し(各標準液につきn=4)、TBS緩衝液のみを含むブランクウェル(n=8)も準備しました。その後、各マイクロプレートリーダーに最適化された設定(表9)を用いて蛍光測定を行いました。標準曲線はSoftMax Proソフトウェアを使用して作成しました。各マイクロプレートリーダーの感度を評価するために、各蛍光色素のLLD(最小検出限界)を以下の式を用いて算出しました:

\( \text{LLD} = \frac{3 \cdot \text{SD}_{\text{blank}} \cdot \text{Concentration}}{\text{RLU}_{\text{sample}} - \text{RLU}_{\text{blank}}} \)

比較対象装置

  • SpectraMax® Paradigm® マルチモードマイクロプレートリーダー(TUNEモジュール搭載、モレキュラーデバイス #0200-7050)
  • SpectraMax® iD5 マルチモードマイクロプレートリーダー
  • SpectraMax® i3x マルチモードマイクロプレートリーダー
  • SpectraMax® Mini マルチモードマイクロプレートリーダー(フィルターキューブ搭載、表10参照)
  • SpectraMax® M5e マルチモードマイクロプレートリーダー
  • SpectraMax® Gemini™ EM マイクロプレートリーダー

比較対象蛍光色素

  • Alexa Fluor 350(Molecular Probes)
  • クマリンB(Thermo Fisher)
  • フルオレセイン(Invitrogen)
  • Alexa Fluor 555(Molecular Probes)
  • Alexa Fluor 594(Molecular Probes)
  • Alexa Fluor 647(Invitrogen)
  • Alexa Fluor 750(Molecular Probes)

図1. Fluorescence SpectraViewer *1による比較蛍光色素の励起および発光スペクトル

  Alexa Fluor 350 Coumarin B Fluorescein Alexa Fluor 555 Alexa Fluor 594 Alexa Fluor 647 Alexa Fluor 750
SpectraMax Paradigm 13.8 0.81 0.12 1.13 0.60 0.79 26.3
SpectraMax iD5 4.90 2.27 0.35 3.51 0.69 2.60 47.1
SpectraMax i3x 28.6 3.07 0.09 1.23 0.64 0.35 117
SpectraMax Mini 12.7 9.95 0.19 0.94 0.29 0.71 3.50
SpectraMax M5e 3.70 0.74 0.07 1.18 0.46 1.92 67.8
SpectraMax Gemini EM 89.1 7.46 1.21 23.9 11.5 29.2 232

表1. SpectraMaxマイクロプレートリーダー間で比較した、すべての蛍光色素の検出下限(pM)の概要

Alexa Fluor 350

図2. SpectraMaxマイクロプレートリーダーで読み取ったAlexa Fluor 350の標準曲線

装置名 励起/発光波長(nm) AF350 LLD (pM)
SpectraMax Paradigm 360/460 13.8
SpectraMax iD5 340/460 4.90
SpectraMax i3x 340/460 28.6
SpectraMax Mini FL-465* 360/465 12.7
SpectraMax M5e 340/460
自動切断: 455
3.70
SpectraMax Gemini EM 340/460
自動切断: 455
89.1

* SpectraMax Miniのフィルターキューブ構成については表10をご参照ください。表2. SpectraMaxマイクロプレートリーダーにおけるAlexa Fluor 350(AF350)の検出下限および使用された励起/発光波長の組み合わせ

Coumarin B

図3. SpectraMaxマイクロプレートリーダーで読み取ったCoumarin Bの標準曲線

装置名 励起/発光波長(nm) Coumarin B LLD (pM)
SpectraMax Paradigm 415/460 0.81
SpectraMax iD5 415/460 2.27
SpectraMax i3x 415/460 3.07
SpectraMax Mini FL-465* 360/465 9.95
SpectraMax M5e 415/460
自動切断: 455
0.74
SpectraMax Gemini EM 415/460
自動切断: 455
7.46

* SpectraMax Miniのフィルターキューブ構成については表10をご参照ください。表3. SpectraMaxマイクロプレートリーダーにおけるCoumarin Bの検出下限および励起/発光波長の組み合わせ

Fluorescein

図4. SpectraMaxマイクロプレートリーダーで読み取ったFluoresceinの標準曲線

装置名 励起/発光波長(nm) Fluorescein LLD (pM)
SpectraMax Paradigm 485/530 0.12
SpectraMax iD5 485/535 0.35
SpectraMax i3x 485/535 0.09
SpectraMax Mini FL-535* 485/535 0.19
SpectraMax M5e 485/525
自動切断: 515
0.07
SpectraMax Gemini EM 485/525
自動切断: 515
1.21

* SpectraMax Miniのフィルターキューブ構成については表10をご参照ください。表4. SpectraMaxマイクロプレートリーダーにおけるFluoresceinの検出下限および励起/発光波長の組み合わせ

Alexa Fluor 555

図5. SpectraMaxマイクロプレートリーダーで読み取ったAlexa Fluor 555の標準曲線

装置名 励起/発光波長(nm) AF555 LLD (pM)
SpectraMax Paradigm 525/575 1.13
SpectraMax iD5 525/575 3.51
SpectraMax i3x 525/575 1.23
SpectraMax Mini FL-595* 535/595 0.94
SpectraMax M5e 525/575
自動切断: 570
1.18
SpectraMax Gemini EM 525/575
自動切断: 570
23.9

* SpectraMax Miniのフィルターキューブ構成については表10をご参照ください。表5. SpectraMaxマイクロプレートリーダーにおけるAlexa Fluor 555(AF555)の検出下限および励起/発光波長の組み合わせ

Alexa Fluor 594

図6. SpectraMaxマイクロプレートリーダーで読み取ったAlexa Fluor 594の標準曲線

装置名 励起/発光波長(nm) AF594 LLD (pM)
SpectraMax Paradigm 545/625 0.60
SpectraMax iD5 545/625 0.69
SpectraMax i3x 545/625 0.64
SpectraMax Mini FL-635* 590/635 0.29
SpectraMax M5e 545/625
自動切断: 610
0.46
SpectraMax Gemini EM 545/625
自動切断: 610
11.5

* SpectraMax Miniのフィルターキューブ構成については表10をご参照ください。表6. SpectraMaxマイクロプレートリーダーにおけるAlexa Fluor 594(AF594)の検出下限および励起/発光波長の組み合わせ

Alexa Fluor 647

図7. SpectraMaxマイクロプレートリーダーで読み取ったAlexa Fluor 647の標準曲線

装置名 励起/発光波長(nm) AF647 LLD (pM)
SpectraMax Paradigm 640/690

0.79

SpectraMax iD5 635/680 2.60
SpectraMax i3x 635/680 0.35
SpectraMax Mini FL-680* 625/680 0.71
SpectraMax M5e 635/680
自動切断: 665
1.92
SpectraMax Gemini EM 635/680
自動切断: 665
29.2

* SpectraMax Miniのフィルターキューブ構成については表10をご参照ください。表7. SpectraMaxマイクロプレートリーダーにおけるAlexa Fluor 647(AF647)の検出下限および励起/発光波長の組み合わせ

Alexa Fluor 750

図8. SpectraMaxマイクロプレートリーダーで読み取ったAlexa Fluor 750の標準曲線

装置名 励起/発光波長(nm) AF750 LLD (pM)
SpectraMax Paradigm 740/780

26.3

SpectraMax iD5 740/780 47.1
SpectraMax i3x 740/780 117
SpectraMax Mini FL-810* 710/810 3.50
SpectraMax M5e 740/780
自動切断: 695
67.8
SpectraMax Gemini EM 740/780
自動切断: 695
232

* SpectraMax Miniのフィルターキューブ構成については表10をご参照ください。表8. SpectraMaxマイクロプレートリーダーにおけるAlexa Fluor 750(AF750)の検出下限および励起/発光波長の組み合わせ

装置の測定設定

パラメーター SpectraMax Paradigm SpectraMax iD5 SpectraMax i3x SpectraMax Mini SpectraMax M5e SpectraMax Gemini EM
測定モード 蛍光(FL)
観測タイプ エンドポイント
PMTおよび光学設定 PMTゲイン:設定なし(N/A)
積分時間:200 ms
PMTゲイン:自動
積分時間:400 ms
PMTゲイン:固定
1測定あたりのフラッシュ数:12
PMTゲイン:自動
積分時間:500 ms
PMTゲイン:自動
1測定あたりのフラッシュ数:100
PMTゲイン:自動
1測定あたりのフラッシュ数:12

表9. SpectraMaxマイクロプレートリーダーにおける装置設定一覧

SpectraMax Mini フィルターキューブ構成

フィルターキューブ 波長/バンド幅(nm) 部品番号
FL-465 励起: 360/35、発光: 465/35、ダイクロイック: 405 5089096
FL-535 励起: 485/20、発光: 535/25、ダイクロイック: 508 5089097
FL-595 励起: 535/25、発光: 595/35、ダイクロイック: 560 5089098
FL-635 励起: 590/20、発光: 635/20、ダイクロイック: 612 5089102
FL-680 励起: 625/35、発光: 680/20、ダイクロイック: 658 5089103
FL-810 励起: 710/50、発光: 810/40、ダイクロイック: 765 5089104

表10. SpectraMax Miniマイクロプレートリーダーに使用されるフィルターキューブの波長構成

参考文献

  1. ThermoFisher. Fluorescence SpectraViewer. https://www.thermofisher.com/order/fluorescence-spectraviewer/#!/
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