JP2002542487A - Polypeptide microarray - Google Patents

Polypeptide microarray

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Abstract

(57)【要約】 固体支持体上のポリペプチドのマイクロアレイが提供される。マイクロアレイの組成物は、微小化した形式でのリガンド、例えば、抗原または抗体の、重複した検出および定量に使用される。基板は、スクリーニングおよび診断の目的で、複数のポリペプチドへのリガンドの結合を検出するために使用される。   (57) [Summary] A microarray of polypeptides on a solid support is provided. The composition of the microarray is used for duplicate detection and quantification of ligands, eg, antigens or antibodies, in a miniaturized format. The substrate is used to detect binding of the ligand to the plurality of polypeptides for screening and diagnostic purposes.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 発明の分野 本発明は生体サンプルのマイクロアレイを作製する方法および装置、ならびに
その利用に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to methods and devices for making microarrays of biological samples, and uses thereof.

【0002】 発明の背景 全ての生物体の生命および発生は、例えば、DNAとタンパク質、タンパク質と
タンパク質、またはタンパク質と小分子のような、分子間相互作用によって決定
する。これらの中でも、タンパク質-タンパク質相互作用は、例えば、抗体と抗
原、受容体とペプチドホルモンまたはタンパク質ホルモン、酵素と基質または阻
害剤の間の相互作用のように、特に重要な役割を果たす。最も良く売れる薬剤の
多くは、タンパク質を標的として作用するか、それ自身がタンパク質であるかの
いずれかである。また、診断の基礎となる疾病の分子マーカーの多くも、タンパ
ク質である。
BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] The life and development of all organisms are determined by intermolecular interactions, such as, for example, DNA and proteins, proteins and proteins, or proteins and small molecules. Among these, protein-protein interactions play a particularly important role, for example, the interaction between antibodies and antigens, receptors and peptide or protein hormones, enzymes and substrates or inhibitors. Many of the best-selling drugs either target proteins or are themselves proteins. Many of the disease molecular markers that underlie the diagnosis are also proteins.

【0003】 ハイスループットのタンパク質分析の技術および試薬の開発は、非常に興味が
持たれてきた。特に、対象となる生物体のDNA配列に関する知識が増加したため
、タンパク質の発現解析への興味が高まった。ヒトのゲノムを理解し、組織化す
るために、プロテオミクスがいかに重要かという認識が急速に高まっている。細
胞中に存在するタンパク質全量に関する情報は、医学的に重要なタンパク質およ
びそれが由来する遺伝子の発見を加速するための鍵となる。
[0003] The development of high throughput protein analysis techniques and reagents has been of great interest. In particular, interest in protein expression analysis has increased due to an increase in knowledge of the DNA sequence of the target organism. There is a growing awareness of the importance of proteomics in understanding and organizing the human genome. Information on the total amount of proteins present in cells is key to accelerating the discovery of medically important proteins and the genes from which they are derived.

【0004】 遺伝学は、遺伝子活性および特定の疾病の間の関係を確立する。しかし、疾病
の経過の大部分は、遺伝子レベルではなく、タンパク質レベルで現れる。種々の
遺伝子活性のレベルと、対応するタンパク質の相対的な量との間には、あまり相
関関係がないことも多い。また、タンパク質とタンパク質の翻訳後修飾は、同一
の遺伝子によって直接コードされておらず、したがって個々のタンパク質の完全
な構造は、遺伝子のみを参照していては決定できない。
[0004] Genetics establishes a relationship between gene activity and certain diseases. However, most of the course of the disease occurs at the protein level, not at the genetic level. Often there is little correlation between the levels of various gene activities and the relative amounts of the corresponding proteins. Also, proteins and post-translational modifications of proteins are not directly encoded by the same gene, so the complete structure of an individual protein cannot be determined with reference to the gene alone.

【0005】 タンパク質の結合に注目したアッセイ法を利用して、タンパク質の発現の定量
;特異的相互作用の決定;タンパク質のリガンドの存在の決定などを行うことが
できる。関係する抗体への結合を決定することによってサンプル中のタンパク質
を定量する方法は、当技術分野で周知である。
[0005] Assays focused on protein binding can be used to quantify protein expression; determine specific interactions; determine the presence of protein ligands, and the like. Methods for quantifying proteins in a sample by determining binding to the antibody of interest are well known in the art.

【0006】 例えば、血清サンプルにおける抗原または抗体の固相ラジオイムノアッセイ法
(RIA)は、周知である。キャット(Catt)らはプラスチックチューブ(米国特許
第3,646,346号)およびプラスチックディスク(J. Lab. & Clin. Med., 70:820
(1967))の表面におけるそのような技術を報告した。そのような技術では、まず
過剰量の特異的抗体を支持体の表面に吸着させる。その後、サンドイッチまたは
競合結合技術では、検定するサンプルをその表面と免疫学的に反応させる。米国
特許第3,555,143号に説明される競合結合技術では、濃度を決定する抗原および
既知量の放射標識した抗原を、抗体が吸着した表面に免疫学的に反応させる。そ
の後、表面上の抗体に結合した標識抗原を定量して、元のサンプル中の抗原の総
量を間接的に決定する。サンドイッチ技術では、未知の濃度の抗原を含む血清を
、抗体を含む表面に免疫学的に反応させる。次の段階では、結合した抗原を標識
抗体とインキュベートして、免疫学的に結合した標識抗体の量を測定する。
For example, solid-phase radioimmunoassay of antigens or antibodies in serum samples
(RIA) is well known. Cat et al., Plastic tubes (U.S. Pat. No. 3,646,346) and plastic discs (J. Lab. & Clin. Med., 70: 820).
(1967)) reported such a technique on the surface. In such a technique, an excess amount of a specific antibody is first adsorbed on the surface of a support. The sample to be assayed is then immunologically reacted with the surface in a sandwich or competitive binding technique. In the competitive binding technique described in U.S. Pat. No. 3,555,143, a concentration-determining antigen and a known amount of a radiolabeled antigen are immunologically reacted with the antibody-adsorbed surface. Thereafter, the amount of labeled antigen bound to the antibody on the surface is quantified to indirectly determine the total amount of antigen in the original sample. In the sandwich technique, serum containing an unknown concentration of antigen is immunologically reacted with a surface containing antibodies. In the next step, the bound antigen is incubated with the labeled antibody and the amount of immunologically bound labeled antibody is measured.

【0007】 ハイスループットの平行したタンパク質分析システムの開発は、特に、少量の
物質の分析に使用できる場合に、非常に興味深い。好ましくは、そのようなシス
テムは、抗体、タンパク質受容体等のような、リガンドに高い結合親和性を持つ
複雑な分子に使用できる。
[0007] The development of high-throughput parallel protein analysis systems is of great interest, especially when they can be used to analyze small amounts of material. Preferably, such a system can be used for complex molecules with high binding affinity for ligands, such as antibodies, protein receptors and the like.

【0008】 参考文献 対象となる文献には以下のものが含まれる: References The documents of interest include the following:

【0009】 発明の概要 アレイの各領域が既知量の選択された分析物特異的試薬を含む、固体支持体上
の分析物アッセイ領域のマイクロアレイを作製する方法が提供される。本方法は
、 (i) 間隔の空いた同一の広がりを持つ細長い構成要素によって形成され、(ii
) ある量の試薬溶液を保持するように適合され、および(iii) チャネル中の水溶
液がメニスカスを形成するような先端領域を持つ、細長い毛細管チャネルを持つ
試薬分配装置中に、選択された分析物特異的試薬の溶液をまず装填することを含
む。好ましくは、チャネルは間隔の空いた先細りの構成要素の対によって形成さ
れる。マイクロアレイの組成物は、例えば、抗原または抗体のようなリガンドの
、小型化した形での多様な検出と定量に利用できる。
SUMMARY OF THE INVENTION A method is provided for making a microarray of analyte assay regions on a solid support, wherein each region of the array comprises a known amount of a selected analyte-specific reagent. The method comprises: (i) formed by spaced, coextensive, elongated components; and (ii)
A) a selected analyte in a reagent dispenser having an elongated capillary channel adapted to hold an amount of the reagent solution, and (iii) having a tip region such that the aqueous solution in the channel forms a meniscus; First loading a solution of the specific reagent. Preferably, the channel is formed by a pair of spaced tapered components. Microarray compositions can be used for a variety of miniaturized detection and quantification of ligands, such as, for example, antigens or antibodies.

【0010】 別の局面では、本発明は、約1 cm2未満の表面積中に少なくとも103の異なるポ
リヌクレオチドまたはポリペプチドバイオポリマーのマイクロアレイを表面に持
つ基板を含む。各々の互いに異なるバイオポリマーは、該アレイ中で別々の規定
された位置に配置され、少なくとも50サブユニットの長さを持ち、約0.1フェム
トモルから100ナノモルの間の規定された量である。
In another aspect, the invention includes a substrate having a microarray of at least 10 3 different polynucleotide or polypeptide biopolymers in a surface area of less than about 1 cm 2 . Each different biopolymer is located at a separate defined location in the array, has a length of at least 50 subunits, and is in a defined amount between about 0.1 femtomolar and 100 nanomolar.

【0011】 基板は複数の配列の固定されたバイオポリマーに対するリガンドの結合を検出
するために使用できる。1つの局面では、基板にはガラスの支持体、そのような
支持体表面のポリリジンのようなポリカチオンポリマーのコート、および該コー
トに非共有結合で静電気的に結合した互いに異なるバイオポリマーのアレイが含
まれ、各々の互いに異なるバイオポリマーは表面アレイにおいて別々の規定され
た位置に配置されている。
The substrate can be used to detect binding of a ligand to a plurality of arrays of immobilized biopolymers. In one aspect, the substrate comprises a glass support, a coat of a polycationic polymer, such as polylysine, on such a support surface, and an array of different biopolymers non-covalently and electrostatically attached to the coat. And each different biopolymer is located at a separate defined location in the surface array.

【0012】 発明の詳細な説明 アレイの各領域が既知量の選択されたポリペプチドを含む、固体支持体上でポ
リペプチド領域のマイクロアレイを作製する方法と組成物が提供される。例えば
ポリリジンのようなポリペプチドに結合する、誘導化された二次元表面基板へ微
小量のタンパク質溶液を配置するためには、ロボットプリンターが使用される。
表面にマイクロアレイを持つ基板には、約1 cm2未満の表面積に通常は少なくと
も103の異なるポリペプチドという高密度でスポットがつけられる。各異なるポ
リペプチドは、約0.1フェムトモルから100ナノモルの間の規定量で存在する。一
般的にはポリペプチドは少なくとも50アミノ酸の長さを持つが、任意のポリペプ
チドを使用できる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Methods and compositions are provided for making microarrays of polypeptide regions on a solid support, wherein each region of the array comprises a known amount of a selected polypeptide. Robotic printers are used to deposit minute amounts of protein solutions on a derivatized two-dimensional surface substrate that binds to a polypeptide such as polylysine.
Substrates with a microarray on the surface are spotted at a high density of typically at least 10 3 different polypeptides on a surface area of less than about 1 cm 2 . Each different polypeptide is present in a defined amount between about 0.1 femtomolar and 100 nanomolar. Generally, the polypeptide will be at least 50 amino acids long, but any polypeptide can be used.

【0013】 マイクロアレイは、タンパク質、またはポリヌクレオチド、ホルモン、ビタミ
ン、およびその他のコファクター等のようなタンパク質と相互作用する化合物の
検出と定量のための定量方法および分析方法に、広く使用されている。通常は、
マイクロアレイ上に固定したポリペプチドと結合すると考えられるリガンドを含
むサンプルを、ポリペプチドとリガンドの間の特異的結合が許容されるような条
件下で、マイクロアレイに添加する。結合しなかったサンプルはマイクロアレイ
から洗い流され、結合したリガンドは、例えばリガンド上に存在する検出可能な
標識、または第2の検出段階で提供される適切な方法によって、検出される。本
発明は高度に平行して微小化しているため、従来のイムノアッセイ法よりもサン
プルの消費ははるかに少ない。多くの成分を平行して定量測定するために、単に
いくつかのパラメータではなく、発現の多次元的パターンに基づいて、サンプル
の生理的および表現型の特性を診断および認識することができる。
[0013] Microarrays are widely used in quantification and analysis methods for the detection and quantification of proteins or compounds that interact with proteins, such as polynucleotides, hormones, vitamins, and other cofactors. . Normally,
A sample containing a ligand believed to bind to the polypeptide immobilized on the microarray is added to the microarray under conditions that permit specific binding between the polypeptide and the ligand. Unbound sample is washed off the microarray and the bound ligand is detected by, for example, a detectable label present on the ligand, or a suitable method provided in the second detection step. Because the present invention is highly parallel and miniaturized, it consumes much less sample than conventional immunoassays. In order to quantify many components in parallel, the physiological and phenotypic characteristics of a sample can be diagnosed and recognized based on a multidimensional pattern of expression, rather than just some parameters.

【0014】 本発明の1つの態様では、マイクロアレイへ結合したリガンドの存在のモニタ
ーに、比較蛍光が使用される。比較蛍光測定を用いると、結合したリガンドの絶
対量を測定する方法と比較して、広範囲のリガンド濃度および結合親和性に渡っ
て、より精密に測定を行うことができる。
[0014] In one embodiment of the invention, comparative fluorescence is used to monitor the presence of ligand bound to the microarray. The use of comparative fluorescence measurements allows more precise measurements over a wide range of ligand concentrations and binding affinities as compared to methods that measure the absolute amount of bound ligand.

【0015】 本発明の1つの態様では、バイオポリマーは、ポリペプチドの3次元構造によっ
て機能的な結合特性が得られるポリペプチド、例えば、抗原、抗体、受容体等で
あり、その構造は、システイン残基の間のジスルフィド結合、疎水性ポケットな
どのような隣接しないアミノ酸残基の間の接触にしばしば依存している。そのよ
うな結合特性には、生体系内で特異的な相互作用を提供する種々のタンパク質お
よびポリペプチド分子を含め、タンパク質受容体と1つまたはそれ以上の天然に
存在するリガンド、例えば、サイトカインとサイトカイン受容体、ホルモンとホ
ルモン受容体、ケモカインとケモカイン受容体等の間の特異的結合が含まれる。
例えば核ホルモン受容体、転写因子等のようなDNA結合タンパク質も、関係するD
NAモチーフを特異的に規定する能力をタンパク質が保持したマイクロアレイ上で
提供できる。抗原特異的な免疫受容体の結合特性を保持したマイクロアレイは特
に興味深く、その受容体には、抗体、T細胞抗原受容体、および主要組織適合性
複合体タンパク質が含まれる。
In one embodiment of the invention, the biopolymer is a polypeptide whose functional binding properties are obtained by the three-dimensional structure of the polypeptide, such as antigens, antibodies, receptors, etc., wherein the structure comprises cysteine It often relies on contacts between non-adjacent amino acid residues, such as disulfide bonds between residues, hydrophobic pockets, and the like. Such binding properties include various protein and polypeptide molecules that provide specific interactions in biological systems, including protein receptors and one or more naturally occurring ligands, e.g., cytokines. Specific binding between cytokine receptors, hormones and hormone receptors, chemokines and chemokine receptors and the like are included.
DNA binding proteins such as nuclear hormone receptors, transcription factors, etc.
The ability to specifically define NA motifs can be provided on microarrays carried by proteins. Of particular interest are microarrays that retain the binding properties of antigen-specific immunoreceptors, including receptors, T cell antigen receptors, and major histocompatibility complex proteins.

【0016】 本発明のこれらおよび他の対象および特徴は、添付の図面と組み合せて以下の
本発明の詳細な説明を読むことによりさらに明らかになると思われる。
[0016] These and other objects and features of the invention will become more apparent from the following detailed description of the invention when read in conjunction with the accompanying drawings.

【0017】定義 特に記載がないかぎり、以下に定義される用語は次のような意味を持つ。 Definitions Unless defined otherwise, the terms defined below have the following meanings.

【0018】 「リガンド」とは、リガンド/抗リガンド結合対の1つの要素を意味する。例
えば、リガンドは相補的なハイブリダイズした2本鎖核酸結合対の核酸鎖のうち
の1本;エフェクター/受容体結合対におけるエフェクター分子;または抗原/抗
体もしくは抗原/抗体断片の結合対における抗原であってもよい。
“Ligand” means one member of a ligand / antiligand binding pair. For example, the ligand may be one of the nucleic acid strands of a complementary hybridized double-stranded nucleic acid binding pair; an effector molecule in an effector / receptor binding pair; or an antigen in an antigen / antibody or antigen / antibody fragment binding pair. There may be.

【0019】 「抗リガンド」とは、リガンド/抗リガンド結合対の逆側の要素を意味する。
抗リガンドは、それぞれ、相補的なハイブリダイズした2本鎖核酸結合対の核酸
鎖のうちの残りの1本;エフェクター/受容体結合対における受容体分子;または
抗原/抗体もしくは抗原/抗体断片の結合対における抗体もしくは抗体断片であっ
てもよい。
“Antiligand” means the opposite element of a ligand / antiligand binding pair.
The anti-ligand is the remaining one of the nucleic acid strands of a complementary hybridized double-stranded nucleic acid binding pair, respectively; a receptor molecule in an effector / receptor binding pair; or an antigen / antibody or antigen / antibody fragment. It may be an antibody or an antibody fragment in the binding pair.

【0020】 「分析物」または「分析物分子」とは、その存在、量、および/または性質を
決定すべきポリヌクレオチドまたはポリペプチドのような分子、通常は巨大分子
を意味する。分析物はリガンド/抗リガンド対の1つの要素である。
“Analyte” or “analyte molecule” refers to a molecule, usually a macromolecule, such as a polynucleotide or polypeptide, whose presence, quantity, and / or properties are to be determined. The analyte is one member of the ligand / antiligand pair.

【0021】 「分析物特異的アッセイ試薬」とは、分析物分子に特異的に結合する効力のあ
る分子を意味する。試薬は、リガンド/抗リガンド結合対の逆側の要素である。
“Analyte-specific assay reagent” means a molecule that is capable of binding specifically to an analyte molecule. The reagent is the opposite element of the ligand / antiligand binding pair.

【0022】 「固体支持体上の領域のアレイ」とは、それぞれが固体支持体の表面上に形成
された限定された領域を持つ、好ましくは不連続の領域の直線状または2次元の
アレイである。
An “array of regions on a solid support” is a linear or two-dimensional array of preferably discontinuous regions, each having a defined region formed on the surface of the solid support. is there.

【0023】 「マイクロアレイ」とは、少なくとも約100/cm2、および好ましくは少なくと
も約1000/cm2の不連続な領域の密度を持つ領域のアレイである。マイクロアレイ
中の領域は、通常は例えば直径で約10〜250μmの間の範囲の寸法を持ち、ほぼ同
じ距離によってアレイ上の他の領域から分離している。
A “microarray” is an array of regions having a density of discontinuous regions of at least about 100 / cm 2 , and preferably at least about 1000 / cm 2 . The regions in the microarray typically have dimensions, for example, ranging between about 10-250 μm in diameter, and are separated from other regions on the array by about the same distance.

【0024】 表面に添加した水性媒体の小滴が、実質的に添加した小滴のサイズを越えて広
がらなければ、支持体表面は「疎水性」である。すなわち、表面は、小滴との疎
水性相互作用によって、表面に加えられた小滴が広がることを予防する。
A support surface is “hydrophobic” if the droplets of aqueous medium added to the surface do not extend substantially beyond the size of the added droplets. That is, the surface prevents the droplets added to the surface from spreading due to hydrophobic interactions with the droplets.

【0025】 「メニスカス」とは、液体の表面張力の結果として、チャネル中の液体の底に
形成される凹表面または凸表面を意味する。
By “meniscus” is meant a concave or convex surface formed at the bottom of a liquid in a channel as a result of the surface tension of the liquid.

【0026】 マイクロアレイを形成するバイオポリマーに用いられる「互いに異なるバイオ
ポリマー」とは、異なるバイオポリマー配列、および/または、同一もしくは互
いに異なるバイオポリマーの異なる濃度、および/または、別個もしくは異なる
濃度でのバイオポリマーの異なる混合物という意味であり、他のアレイ要素とは
異なるアレイ要素を意味する。したがって、「互いに異なるポリヌクレオチド」
のアレイは、その要素として (i) 各要素ごと、ある規定量存在する場合がある
、互いに異なるポリヌクレオチド、(ii) 所定の配列のポリヌクレオチドの異な
る段階的な濃度、および/または (iii) 2つまたはそれ以上の互いに異なるポリ
ヌクレオチドの異なる組成の混合物を含むアレイを意味する。
“Different biopolymers” as used for biopolymers forming a microarray refers to different biopolymer sequences and / or different concentrations of the same or different biopolymers and / or at different or different concentrations. By different mixtures of biopolymers is meant an array element that is different from other array elements. Thus, "different polynucleotides"
The array of elements comprises (i) different polynucleotides, each of which may be present in a certain defined amount, for each element, (ii) different graded concentrations of a polynucleotide of a given sequence, and / or (iii) An array comprises a mixture of two or more different polynucleotides of different composition.

【0027】 「細胞のタイプ」とは、例えば、組織または器官または特定の分化状態の細胞
、または特定の病理もしくは遺伝子構成を伴う細胞のような、特定の出所に由来
する細胞を意味する。
By “cell type” is meant a cell from a particular source, such as, for example, a tissue or organ or a cell of a particular differentiation state, or a cell with a particular pathology or genetic makeup.

【0028】マイクロアレイの作製方法 このセクションでは、アレイ上の各領域が既知の量の選択された分析物特異的
試薬を含む、固体支持体または基板上の分析物アッセイ領域のマイクロアレイの
作製方法を説明する。
Methods for Making Microarrays This section describes how to make microarrays of analyte assay areas on a solid support or substrate, where each area on the array contains a known amount of a selected analyte-specific reagent. I do.

【0029】 図1は、本方法の実施に有用な試薬分配装置10の部分的模式図を示す。一般に
、この装置は、以下に説明するように、16で示すようなある量の試薬溶液を保持
するように適合した細長い開いた毛細管チャネル14を持つ試薬ディスペンサー12
を含む。毛細管チャネルは、互いに向かって先細りになっておりチャネルの下端
の先端または先端領域18で収束する、1対の間隔の空いた同一の広がりを持つ細
長い要素12a、12bによって、形成される。さらに一般的には、開いたチャネルは
、ある量の試薬溶液を保持するように適合し、図2Aの20に描かれるような凹面の
メニスカスのようなメニスカスを形成するチャネル中の水性溶液に先端領域を持
つ、少なくとも2つの間隔の空いた細長い要素によって形成される。ディスペン
サーが開いたチャネルの構造を持つ利点は、以下に論じられている。
FIG. 1 shows a partial schematic diagram of a reagent dispensing device 10 useful for performing the present method. Generally, the device comprises a reagent dispenser 12 having an elongated open capillary channel 14 adapted to hold an amount of a reagent solution as indicated at 16 as described below.
including. The capillary channels are formed by a pair of spaced, coextensive elongated elements 12a, 12b that taper toward each other and converge at the distal end or distal region 18 of the channel. More generally, the open channel is adapted to hold an amount of reagent solution and is tipped into the aqueous solution in the channel forming a meniscus, such as a concave meniscus as depicted at 20 in FIG.2A. It is formed by at least two spaced elongated elements having an area. The advantages of the dispenser having an open channel configuration are discussed below.

【0030】 さらに図1について、ディスペンサー装置は、以下に図2A〜2Cについて説明す
るように、ディスペンサー中の既知量の溶液を支持体上に配置するために、支持
体表面に向かう方向、およびこれから離れる方向に素早くディスペンサーを移動
するための構造も含む。図示されている態様では、この構造には、ソレノイドピ
ストン24を素早く下向きに引き、例えば、ばねのバイアスで、ピストンを示され
るような通常の上がった位置に放出するように活性化できるソレノイド22が含ま
れる。ディスペンサーは、示されるように接続要素26によって、ピストンで運ば
れる。上述の移動構造は、本明細書では、支持体上に既知量の液体を分配するた
めに、ディスペンサーを移動して固体支持体にかみ合わせる分配手段とも呼ばれ
る。
Still referring to FIG. 1, the dispenser device may be used to dispose a known amount of solution in the dispenser on a support, as described below with respect to FIGS. Includes structures for quickly moving the dispenser away. In the embodiment shown, the structure includes a solenoid 22 that can quickly pull the solenoid piston 24 downward and activate, for example, with the bias of a spring, to release the piston to a normally raised position as shown. included. The dispenser is carried on the piston by the connecting element 26 as shown. The moving structure described above is also referred to herein as dispensing means for moving a dispenser and engaging a solid support to dispense a known amount of liquid onto the support.

【0031】 上述のディスペンサー装置は、以下に説明するように、選択した配置位置にデ
ィスペンサーを置くために、線上またはx-y平面上で移動できるアーム28によっ
て運ばれる。
The dispenser device described above is carried by an arm 28 that can move in a line or in the xy plane to place the dispenser at a selected location as described below.

【0032】 図2A〜2Cは、30に示す支持体のような固体支持体の表面上に、上述のディスペ
ンサー中の既知量の試薬溶液を配置する方法を示す。支持体は、31に示される表
面を持つポリマー、ガラス、または他の固体材料支持体である。
FIGS. 2A-2C illustrate a method of disposing a known amount of a reagent solution in a dispenser as described above on a surface of a solid support, such as the support shown at 30. The support is a polymer, glass, or other solid material support having the surface shown at 31.

【0033】 1つの一般的な態様では、表面は、自然の、結合した、または共有結合した荷
電基を持つ表面のように、比較的親水性、すなわち、ぬらすことのできる表面で
ある。以下に説明する1つのそのような表面は、ポリLリジンのようなポリカチ
オンポリマーの吸着層を持つガラス表面である。
In one general aspect, the surface is a surface that is relatively hydrophilic, ie, wettable, such as a surface with charged, naturally or bound covalently bound groups. One such surface described below is a glass surface having an adsorbed layer of a polycationic polymer such as poly-L-lysine.

【0034】 別の態様では、表面は比較的疎水性の特性を持つ、または持つように作製され
ている。すなわち、表面に配置した水性媒質が玉になる。ポリスチレン、ポリプ
ロピレン、またはポリエチレンのような種々の既知の疎水性ポリマーが望ましい
疎水性の性質を持ち、支持体表面に塗布できる種々の潤滑剤または他の疎水性フ
ィルム、およびガラスもそのような性質を持つ。
In another aspect, the surface has or is made to have relatively hydrophobic properties. That is, the aqueous medium disposed on the surface becomes a ball. Various known hydrophobic polymers, such as polystyrene, polypropylene, or polyethylene, have desirable hydrophobic properties, and various lubricants or other hydrophobic films that can be applied to the support surface, and glass also have such properties. Have.

【0035】 まず、ディスペンサーの先端を洗った後に試薬溶液に浸し、毛細管流動によっ
てディスペンサーチャネルへ充填させることなどにより、ディスペンサーに選択
された分析物特異的試薬溶液を装填する。次に、支持体表面に対して選択された
位置にディスペンサーを移動し、試薬を配置しようとする支持体表面位置の真上
にディスペンサーの先端を位置させる。この動きは、図2Aに示されるように、デ
ィスペンサーの先端が上がった位置にある状態で行われ、通常は、先端は基板の
表面の少なくとも1〜5 mm上にある。
First, the dispenser is loaded with the selected analyte-specific reagent solution, such as by washing the tip of the dispenser, immersing it in the reagent solution, and filling the dispenser channel by capillary flow. Next, the dispenser is moved to a position selected with respect to the support surface, and the tip of the dispenser is positioned directly above the support surface position where the reagent is to be placed. This movement is performed with the tip of the dispenser in the raised position, as shown in FIG. 2A, typically the tip is at least 1-5 mm above the surface of the substrate.

【0036】 ディスペンサーの位置をこのように定め、ソレノイド22を活性化してディスペ
ンサーの先端が基板表面に向かう方向、およびこれから離れる方向に素早く移動
させ、表面と瞬間的な接触をさせ、結果的にディスペンサーの先端が支持体表面
を軽く叩くようにする。先端が表面を軽く叩く動きのために、チャネル先端の液
体のメニスカスが破壊され、先端の液体が支持体表面に接触することになる。こ
れにより、液体が先端と表面の間の毛管状の空間に液体が流れることになり、図
2Bに示されるようにディスペンサーチャネルから液体が引き出される。
The position of the dispenser is thus determined, and the solenoid 22 is activated to cause the tip of the dispenser to move quickly toward and away from the substrate surface, making instant contact with the surface, resulting in a dispenser. Lightly tap the surface of the support. The movement of the tip lightly tapping the surface destroys the liquid meniscus at the channel tip and causes the tip liquid to contact the support surface. This causes the liquid to flow into the capillary space between the tip and the surface,
Liquid is withdrawn from the dispenser channel as shown in 2B.

【0037】 図2Cは、この場合は疎水性表面である支持体表面への先端からの液体の流れを
示す。この図は、液体はディスペンサーから支持体表面に流れ続け、液体の玉32
を形成することを示す。特定の玉のサイズ、すなわち容積で、液体が表面に流れ
出る傾向は、表面上の玉の総面積を制限するように働く、支持体表面と玉との疎
水性表面相互作用、および特定の玉の曲率に向かう小滴の表面張力と釣り合う。
この時点で、特定の玉の容積が形成され、ディスペンサーが引き抜かれる際にデ
ィスペンサー先端が玉に接触し続けても、玉の容積にはほとんどまたは全く影響
がない。
FIG. 2C shows the flow of liquid from the tip to the support surface, which in this case is a hydrophobic surface. This figure shows that the liquid continues to flow from the dispenser to the
Is formed. At a particular ball size, or volume, the tendency of the liquid to flow to the surface is such that the hydrophobic surface interaction between the support surface and the ball, which acts to limit the total area of the ball on the surface, and the Balances the surface tension of the droplet towards the curvature.
At this point, if a particular ball volume is formed and the dispenser tip continues to contact the ball as the dispenser is withdrawn, there is little or no effect on the ball volume.

【0038】 より親水性の表面における液体の配置では、液体は玉を形成する傾向が弱く、
配置される容積は、例えば図2Bおよび図2Cに示されるように、ディスペンサー先
端が支持体表面の近接部分へ浸る総時間の影響を受けやすい。
In the arrangement of the liquid on the more hydrophilic surface, the liquid has a weak tendency to form beads,
The volume to be placed is susceptible to the total time the dispenser tip is immersed in a proximate portion of the support surface, as shown, for example, in FIGS.

【0039】 この方法で形成される所望の配置容積、すなわち玉の容積は、好ましくは2 pl
(ピコリットル)から2 nl(ナノリットル)の範囲であるが、100 nlまたはそれ
以上の容積を配置することもできる。選択された配置容積は、 (i) ディスペン
サー先端の面積、すなわち先端が広がる部分のサイズ、(ii) 支持体表面の疎水
性、および (iii) 支持体表面との接触時間および先端が引き下がる速度に依存
することが分かる。さらに、媒質の粘性を増加させ、結果的にディスペンサーか
ら支持体表面への液体の流出時間を短縮すると、玉のサイズは小さくなる。支持
体表面の疎水性グリッドパターンに取り囲まれる親水性領域中に小滴を配置する
ことによって、玉のサイズをさらに制限できる。
The desired placement volume, ie the volume of the ball, formed in this way is preferably 2 pl
Volumes range from (picoliters) to 2 nl (nanoliters), but volumes of 100 nl or more can be placed. The selected placement volume depends on (i) the area of the dispenser tip, i.e. the size of the area where the tip expands, (ii) the hydrophobicity of the support surface, and (iii) the contact time with the support surface and the rate at which the tip pulls down. It turns out that it depends. In addition, increasing the viscosity of the medium and consequently reducing the time for the liquid to flow from the dispenser to the support surface reduces the size of the ball. By arranging the droplets in a hydrophilic area surrounded by a hydrophobic grid pattern on the support surface, the size of the ball can be further limited.

【0040】 代表的な態様では、ディスペンサーの先端は支持体表面を素早く軽くたたき、
支持体と接触する滞留時間は約1ミリ秒未満で、表面から上方に向かう移動速度
は約10cm/秒である。
In an exemplary embodiment, the tip of the dispenser quickly taps the support surface,
The dwell time in contact with the support is less than about 1 millisecond, and the speed of movement upward from the surface is about 10 cm / sec.

【0041】 表面に接触して形成される玉が、図2Cに示されるようにディスペンサー先端の
幅とほぼ等しい直径を持つ半球体だと仮定すると、ディスペンサー先端の幅(d)
に対して形成される玉の容積は、以下の表1のようになる。表にあるように、幅
が約20から200μmに増加するにつれて、玉の容積は2 plから2 nlとなる。
Assuming that the ball formed in contact with the surface is a hemisphere having a diameter approximately equal to the width of the dispenser tip, as shown in FIG. 2C, the width of the dispenser tip (d)
The volume of the ball formed with respect to is as shown in Table 1 below. As shown in the table, as the width increases from about 20 to 200 μm, the ball volume goes from 2 pl to 2 nl.

【0042】[0042]

【表1】 [Table 1]

【0043】 1つの先端のサイズでは、表面の疎水性の増加、先端が表面と接触する時間の
減少、先端が表面から離れる速度の増加、および/または媒質の粘性の増加によ
って、玉の容積を制御しながら低下させることができる。これらのパラメータが
固定されたら、望ましいplからnlの範囲において選択された容積の配置が、再現
的に実行できる。
In one tip size, the volume of the ball is increased by increasing the hydrophobicity of the surface, decreasing the time the tip contacts the surface, increasing the speed at which the tip separates from the surface, and / or increasing the viscosity of the medium. It can be reduced while controlling. Once these parameters are fixed, the placement of the selected volume in the desired pl to nl range can be performed reproducibly.

【0044】 支持体の1つの選択された位置に玉を配置した後、通常は先端は第2の支持体上
の対応する位置に移動し、その位置で小滴が配置され、複数の支持体の各々で選
択された位置に試薬の小滴が配置されるまで、このプロセスが繰り返される。
After placing the ball at one selected position on the support, the tip usually moves to a corresponding position on the second support, where the droplet is placed and a plurality of supports are placed. This process is repeated until a droplet of reagent is placed at the selected location in each of the.

【0045】 その後、先端を洗浄して試薬溶液を除去し、別の試薬溶液で充填し、この試薬
は各支持体上の別のアレイ位置に配置されることになる。1つの態様では、先端
は、(i) 装置の毛細管チャネルを洗浄溶液に浸す、(ii) 毛細管チャネルに吸い
込まれた洗浄溶液を除去する、および (iii) 毛細管チャネルを新しい試薬溶液
に浸す、という段階によって洗浄および再充填される。
Thereafter, the tip is washed to remove the reagent solution and filled with another reagent solution, and the reagent will be placed at another array position on each support. In one embodiment, the tip comprises: (i) immersing the capillary channel of the device in a washing solution; (ii) removing the washing solution drawn into the capillary channel; and (iii) immersing the capillary channel in a fresh reagent solution. Washed and refilled by stages.

【0046】 上述より、ピンセット様の開いた毛細管ディスペンサーの先端には、(i) 先端
が開いたチャネルであるために、先端に新しい試薬を装填する前に迅速に効率良
く洗浄および乾燥ができる、(ii) 受動的な毛細管現象によって標準的なマイク
ロウェルプレートから直接サンプルを充填できる一方で、数多くのアレイのプリ
ントのための十分なサンプルを、開いた毛細管容器に保持できる、(iii) 開いた
毛細管は閉じた毛細管よりも詰まりにくい、および (iv) 開いた毛細管は液体の
送達のために完璧に仕上げた底の表面を必要としない、という利点があることが
分かる。
From the above, it can be seen that the tip of an open capillary dispenser like tweezers can be quickly and efficiently washed and dried before loading a new reagent into the tip because (i) the tip is an open channel, (ii) Passive capillarity can be used to load samples directly from a standard microwell plate, while sufficient samples for printing a large number of arrays can be retained in an open capillary container; (iii) Open It can be seen that capillaries have the advantage of being less clogged than closed capillaries, and that (iv) open capillaries do not require a perfectly finished bottom surface for the delivery of liquid.

【0047】 上述の方法にしたがって固体支持体40の表面38上に形成されたマイクロアレイ
36の一部が図3に示されている。このアレイは、領域42のような複数の分析物特
異的試薬領域から構成されており、各領域には異なる分析物特異的試薬が含まれ
ている可能性がある。上記のように、各領域の直径は、好ましくは約20〜200μm
の範囲である。各領域と最も近い(斜めではない)隣の領域との間隔は、中心間
で測定すると(44に示される)好ましくは約20〜400μmの範囲である。したがっ
て、例えば中心間の間隔が約250μmのアレイには、40領域/cmすなわち1,600領域
/cm2が含まれている。アレイの形成後、支持体を処理して各領域を形成する小滴
の液体を蒸発させることで処理し、乾燥した比較的平らな領域の望ましいアレイ
が残るようにする。この乾燥は、加熱または減圧下で行うことができる。
The microarray formed on the surface 38 of the solid support 40 according to the method described above
A portion of 36 is shown in FIG. The array is comprised of a plurality of analyte-specific reagent regions, such as region 42, each of which may contain a different analyte-specific reagent. As mentioned above, the diameter of each region is preferably about 20-200 μm
Range. The spacing between each region and the nearest (not oblique) neighboring region is preferably in the range of about 20-400 μm (shown at 44) as measured from center to center. Thus, for example, for an array with a center-to-center spacing of about 250 μm, 40 areas / cm or 1,600 areas
/ cm 2 is included. After formation of the array, the support is treated by evaporating the droplets of liquid that form each area, leaving a desired array of dry, relatively flat areas. This drying can be performed under heating or under reduced pressure.

【0048】 場合によっては、分析物試薬を含む小滴の水分をまず水で戻し、固体支持体へ
の吸着時間を長くすることが望ましい場合もある。湿気のある環境で分析物試薬
のスポットを行い、アレイ作製が完了するまで小滴が乾かないようにすることも
できる。
In some cases, it may be desirable to reconstitute the water in the droplets containing the analyte reagents first with water to increase the adsorption time on the solid support. The spotting of the analyte reagents in a humid environment may be performed to ensure that the droplets do not dry until array preparation is complete.

【0049】 アレイ形成のための自動器具 別の局面では、本発明は固体支持体上に分析物アッセイ領域のアレイを作製す
るための自動化器具を含むが、このアレイ中の各領域には既知量の選択された分
析物特異的試薬が含まれる。
Automated Instruments for Array Formation In another aspect, the invention includes automated instruments for producing an array of analyte assay areas on a solid support, wherein each area in the array has a known amount. Of selected analyte-specific reagents.

【0050】 本器具は図4に二次元の部分的模式図として示されている。器具のディスペン
サー装置72は、図1に関して上記に説明するような基本的な構造を持ち、実質的
に図1および図2A〜2Cに示すような先端で終結する開いた毛細管チャネルを持つ
ディスペンサー74を含む。
The device is shown in FIG. 4 as a two-dimensional partial schematic. The instrument dispenser device 72 has a basic structure as described above with respect to FIG. 1 and includes a dispenser 74 having an open capillary channel terminating at a tip substantially as shown in FIGS. 1 and 2A-2C. Including.

【0051】 ディスペンサーは配置位置に向かう方向と離れる方向に移動するための装置に
取り付けられており、配置位置ではディスペンサーの先端が支持体表面を軽くた
たき、上述のように選択された容積の試薬溶液を配置する。この動きは、上述の
ようにソレノイド76によって行われる。ソレノイド76は、コントロールユニット
77の制御を受けており、その働きは以下に説明されている。本明細書では、ソレ
ノイドは、支持体に対して規定のアレイ位置に装置が位置しているときに、ディ
スペンサーを移動して支持体にかみ合わせる分配手段とも呼ばれる。
The dispenser is attached to a device for moving in a direction toward and away from the placement position, in which the tip of the dispenser taps the surface of the support, and a volume of the reagent solution selected as described above. Place. This movement is performed by the solenoid 76 as described above. Solenoid 76 is a control unit
It is under the control of 77 and its function is described below. A solenoid is also referred to herein as a dispensing means that moves the dispenser into engagement with the support when the device is at a defined array position relative to the support.

【0052】 ディスペンサー装置は、やはりユニット77の制御下ににあるステッパーモータ
ー82によって望ましい方向に駆動(回転)するウォームスクリュー80上に、ねじ
山によって取り付けられているアーム74によって運ばれる。図のスクリュー80の
左端は、スクリュー軸に対する回転のためにスリーブ84中に収容されている。ス
クリューの逆の端は、ステッパーモーターのドライブシャフトに取り付けられて
おり、これはスリーブ86に収納されている。ディスペンサー装置、ウォームスク
リュー、ウォームスクリューを取り付けている2つのスリーブ、および図のx(
水平)方向に装置を移動するために使われるステッパーモーターは、本明細書で
は合わせて転置アセンブリー86と呼ぶものを形成する。
The dispenser device is carried by an arm 74 which is threaded onto a worm screw 80 which is driven (rotated) in the desired direction by a stepper motor 82 which is also under the control of the unit 77. The left end of the illustrated screw 80 is housed in a sleeve 84 for rotation with respect to the screw shaft. The opposite end of the screw is attached to the drive shaft of a stepper motor, which is housed in a sleeve 86. Dispenser device, worm screw, two sleeves mounting the worm screw, and x (
The stepper motor used to move the device in the (horizontal) direction forms what is collectively referred to herein as transposition assembly 86.

【0053】 転置アセンブリーは、スクリューの方向、すなわち図のx軸にそって、精密で
微小な動きをするために作製されている。1つのモードでは、アセンブリーは5〜
25μmの範囲の選択された距離でx軸方向に移動するように機能する。別のモー
ドでは、ディスペンサーユニットは以下に説明するように、隣接した支持体上の
関連する位置にディスペンサーを設置するように、数ミクロンまたはそれ以上の
距離でx軸方向に精密に移動することができる。
The transposition assembly is made for precise and minute movement along the direction of the screw, ie, the x-axis in the figure. In one mode, the assembly is 5 to
It functions to move in the x-axis direction at a selected distance in the range of 25 μm. In another mode, the dispenser unit can move precisely in the x-axis a distance of a few microns or more to place the dispenser at an associated location on an adjacent support, as described below. it can.

【0054】 転置アセンブリーは、選択されたy軸位置にディスペンサーを設置するために
、その結果として図の「y」(垂直)軸方向に、取り付けられている。このアセ
ンブリーを取り付けている構造には、1対のフレームバー90、92の間に固定して
取り付けられた固定ロッド88、および1対のフレームバー96、98の間に回転でき
るように取り付けられたウォームスクリュー94が含まれる。このウォームスクリ
ューは、ユニット77の制御下で作動するステッパーモーター100によって駆動(
回転)する。モーターは、図に示すようにバー96に取り付けられている。
The transposition assembly has been mounted in the direction of the “y” (vertical) axis of the figure to position the dispenser at the selected y-axis position. The structure mounting this assembly has a fixed rod 88 fixedly mounted between a pair of frame bars 90, 92 and a rotatable mount between a pair of frame bars 96, 98. A worm screw 94 is included. This worm screw is driven by a stepper motor 100 operating under the control of the unit 77 (
Rotate. The motor is mounted on bar 96 as shown.

【0055】 ウォームスクリュー94およびモーター100を含め、上述の構造は、スクリュー
の方向、すなわち図のy軸方向に、精密な微小な動きをするように作製されてい
る。上述のように、1つのモードではこの構造は5〜250μmの範囲の選択された距
離でy軸方向で移動するように機能し、第2のモードでは、隣接した支持体上の
関連する位置にディスペンサーを設置するように、数ミクロンまたはそれ以上の
距離でy軸方向に精密に移動することができる。
The above-described structure including the worm screw 94 and the motor 100 is made to make a minute movement in the direction of the screw, that is, the y-axis in the figure. As described above, in one mode, the structure functions to move in the y-axis direction at a selected distance in the range of 5-250 μm, and in a second mode, the structure moves to a relevant position on an adjacent support. It can be moved precisely in the y-axis direction at a distance of a few microns or more, like installing a dispenser.

【0056】 本明細書では、転置アセンブリーおよびこのアセンブリーをy軸方向に移動す
る構造は合わせて、支持体に関して選択されたアレイ位置にディスペンサー装置
を設置するための位置決定手段と呼ぶ。
As used herein, the transposition assembly and the structure that moves the assembly in the y-axis direction are collectively referred to as positioning means for positioning the dispenser device at a selected array position with respect to the support.

【0057】 器具中のホルダー102は、器具によって試薬領域のマイクロアレイが形成され
ようとしている支持体104のような支持体を、複数保持することができる。ホル
ダーには、スロット106のようないくつかのへこんだスロットが提供されており
、このスロットは支持体を受け、ディスペンサーの移動手段が取り付けられてい
るフレームバーに対して選択された精密な位置に支持体を設置する。
The holder 102 in the instrument can hold a plurality of supports, such as the support 104, on which the instrument is forming a microarray of reagent areas. The holder is provided with a number of indented slots, such as slot 106, which receive the support and are in a selected precise position with respect to the frame bar on which the dispenser means of movement is mounted. Install the support.

【0058】 上述のように、複数の支持体の各々の上で試薬領域の選択されたマイクロアレ
イを形成する器具を自動的に作動するための一続きの手順において、装置のコン
トロールユニットは、2つのステッパーモーターおよびディスペンサーソレノイ
ドを作動させるように機能する。
As described above, in a series of procedures for automatically operating an instrument for forming a selected microarray of reagent areas on each of a plurality of supports, the control unit of the apparatus comprises two It functions to operate a stepper motor and a dispenser solenoid.

【0059】 コントロールユニットは、従来のマイクロプロセッサーコントロールの原理に
したがって、一定の時限の連続および適切なシグナル時間において、各ソレノイ
ドおよび各ステッパーモーターに適切なシグナルを提供するように作製されてい
る。ユニットの作製、および望ましいアレイパターンを得るためにユーザーが選
択する設定は、代表的な器具の操作に関する以下の説明から理解できると思われ
る。
The control unit is constructed to provide the appropriate signals to each solenoid and each stepper motor in a fixed timed sequence and at appropriate signal times, according to conventional microprocessor control principles. The making of the unit and the settings selected by the user to obtain the desired array pattern will be understood from the following description of the operation of a typical instrument.

【0060】 まず、ホルダーの1つまたは複数のスロットに1つまたは複数の支持体を設置す
る。その後、支持体上に配置する第1の試薬溶液を含むウェル(図には示さず)
の真上の位置にディスペンサーを移動する。ここでディスペンサーソレノイドを
発動させて、ディスペンサーの先端をこのウェル中まで下げ、ディスペンサーの
毛細管チャネルを充填させる。ここでモーター82、100を発動させ、第1の支持体
の選択されたアレイ位置にディスペンサーを移動する。ディスペンサーのソレノ
イド作動によって、この位置でその試薬の選択された体積の小滴が配置される。
上述のように、この操作によって好ましくは2 plから2 nlの間の選択された体積
の試薬溶液が配置される。
First, one or more supports are placed in one or more slots of the holder. Then, a well containing the first reagent solution placed on the support (not shown)
Move dispenser to a position directly above. The dispenser solenoid is now activated to lower the tip of the dispenser into this well and fill the capillary channel of the dispenser. The motors 82, 100 are now activated to move the dispenser to the selected array position on the first support. Solenoid actuation of the dispenser places a selected volume droplet of the reagent at this location.
As mentioned above, this operation preferably places a selected volume of the reagent solution between 2 pl and 2 nl.

【0061】 ここでディスペンサーを隣接する支持体の対応する位置に移動させ、この位置
で同様な量の溶液が配置される。各支持体上のあらかじめ選択された対応する位
置に試薬が配置されるまで、このプロセスが繰り返される。
The dispenser is now moved to the corresponding position on the adjacent support where a similar amount of solution is placed. This process is repeated until the reagent is located at the corresponding preselected location on each support.

【0062】 1つの支持体上の2つ以上のアレイ位置に単一の試薬を配置することが望まし
い場合には、ディスペンサーを新しい支持体に移動する前に、各支持体ごとで異
なるアレイ位置に移動させるか、または1つの選択された位置で、各支持体上の
個々の位置に溶液を配置した後、新しいアレイ位置ごとにこのサイクルを繰り返
すことができる。
If it is desired to place a single reagent at more than one array location on a single support, the dispenser may be moved to a different array location for each support before moving the dispenser to a new support. After moving or placing the solution at individual locations on each support at one selected location, the cycle can be repeated for each new array location.

【0063】 次の試薬を配置するためには、ディスペンサーを洗浄溶液(図には示さず)の
上に移動し、試薬溶液が実質的に先端から洗い流されるまで、ディスペンサーの
先端をこの溶液に出し入れする。浸すごとに、溶液を減圧、圧縮空気スプレー、
スポンジなどによって溶液を除去することができる。
To place the next reagent, move the dispenser over the wash solution (not shown) and move the dispenser tip into and out of this solution until the reagent solution is substantially flushed from the tip. I do. After each immersion, decompress the solution, spray with compressed air,
The solution can be removed with a sponge or the like.

【0064】 次にディスペンサーの先端を第2の試薬ウェルに浸し、充填した先端を第1の支
持体の2番目の選択されたアレイ位置に移動する。その後、上述のように、対応
する第2のアレイ位置の各々に試薬を配置するプロセスを行う。各支持体上の試
薬溶液のマイクロアレイ全体が作製されるまで、このプロセスが繰り返される。
Next, the tip of the dispenser is dipped into the second reagent well and the filled tip is moved to the second selected array position on the first support. Thereafter, as described above, a process of placing a reagent at each of the corresponding second array locations is performed. This process is repeated until an entire microarray of reagent solutions on each support has been made.

【0065】マイクロアレイ基板 本セクションでは、基板表面上に生体ポリマーのマイクロアレイが載っている
基板の態様を説明し、特にポリカチオンポリマーでコートされたガラススライド
上に結合した互いに異なるポリペプチドのマイクロアレイについて説明する。
Microarray Substrates This section describes an embodiment of a substrate having a microarray of biopolymers on the substrate surface, and in particular describes a microarray of different polypeptides bound on a glass slide coated with a polycationic polymer. I do.

【0066】 基板は、本発明の別の局面にしたがって作製され、複数の互いに異なるバイオ
ポリマーの1つまたはそれ以上に標識リガンドが結合するのを検出するために使
用することが意図されている。1つの態様では、基板には、ポリリジンまたはポ
リアルギニンのような好ましくはカチオン性ポリペプチドであるポリカチオンポ
リマーのコートが表面に形成されているガラスの基板が含まれる。ポリカチオン
性のコート上には、互いに異なるバイオポリマーが作製され、それぞれ既知の選
択された領域に配置される。
The substrate is made according to another aspect of the present invention and is intended for use in detecting the binding of a labeled ligand to one or more of a plurality of different biopolymers. In one embodiment, the substrate comprises a glass substrate having a surface coated with a polycationic polymer, preferably a cationic polypeptide such as polylysine or polyarginine. On the polycationic coat, different biopolymers are made, each located at a known selected area.

【0067】 スライドの表面にポリカチオンポリマー、例えば、ポリLリジンの均一な厚み
のフィルムを置き、フィルムを乾燥させて乾燥コートを作製することによって、
スライドのコートができる。添加するポリカチオンポリマーの量は、少なくとも
、ガラス表面にポリマーの単層を形成するために十分な量である。ポリマーフィ
ルムは、ガラス表面上の負のシリル-OH基とポリマー上の荷電したアミン基との
間の静電結合によって、表面に結合する。ポリLリジンでコートされたガラスス
ライドは、例えば、シグマケミカル社(Sigma Chemical Co.)(ミズーリ州セン
トルイス)から市販されている。
By placing a uniform thickness film of a polycationic polymer, eg, poly-L-lysine, on the surface of the slide and drying the film to produce a dry coat,
You can coat slides. The amount of the polycationic polymer added is at least an amount sufficient to form a monolayer of the polymer on the glass surface. The polymer film attaches to the surface by electrostatic bonding between negative silyl-OH groups on the glass surface and charged amine groups on the polymer. Glass slides coated with poly-L-lysine are commercially available, for example, from Sigma Chemical Co. (St. Louis, Mo.).

【0068】 適切なマイクロアレイ基板は、ガラスの化学的誘導化によっても作製できる。
末端のSi上に適切な脱離基をもつシラン化合物は、ガラス表面に共有結合する。
誘導化分子は、ガラス基板の表面に望ましい化学的性質を与えるように設計でき
る。そのような2価性試薬の例は、アミノプロピル-トリ(エトキシ)シランで
、これは分子のトリ(エトキシ)シラン部分でガラス表面と反応するが、分子の
アミノ部分は自由のままである。ポリリジンでコートされたスライドと同様に、
バイオポリマーの吸着には、末端アミノ基を持つ表面が適している。末端表面基
の本体は、さらなる化学反応によって修飾できる。例えば、上述の例における末
端アミンとグルタルアルデヒドとの反応で、末端アルデヒド基が生成する。マイ
クロアレイのスポット前に、望ましい反応性を得るために、シリネート(silyna
ted)ガラスにプロテインAまたはプロテインGを塗布するといったような、更な
る修飾を行うこともできる。ポリペプチドに結合するその他の表面は、シュリー
チャランドシェル(Schleicherand Schuell)から販売されているニトロセルロ
ースコートのガラススライド、およびポリスチレンのようなタンパク質結合プラ
スチックである。
Suitable microarray substrates can also be made by chemical derivatization of glass.
A silane compound having a suitable leaving group on the terminal Si is covalently bonded to the glass surface.
The derivatizing molecules can be designed to impart the desired chemistry to the surface of the glass substrate. An example of such a bivalent reagent is aminopropyl-tri (ethoxy) silane, which reacts with the glass surface at the tri (ethoxy) silane portion of the molecule, while the amino portion of the molecule remains free. Like a slide coated with polylysine,
Surfaces with terminal amino groups are suitable for biopolymer adsorption. The body of the terminal surface group can be modified by further chemical reactions. For example, a terminal aldehyde group is generated by the reaction between the terminal amine and glutaraldehyde in the above example. Prior to spotting on the microarray, silyna
ted) Further modifications can be made, such as applying Protein A or Protein G to the glass. Other surfaces that bind to polypeptides are nitrocellulose-coated glass slides available from Schleicherand Schuell, and protein-binding plastics such as polystyrene.

【0069】 スポットされたポリペプチドは、吸着または共有結合によって接着する可能性
がある。吸着は、スポットされたポリペプチドとアレイ基板の間の静電気的、疎
水性、ファン・デル・ワールス力、または水素結合の相互作用によって起きる。
ポリペプチド溶液を、水性の環境で表面に塗布するだけで、ポリペプチドの吸着
には十分である。共有結合は、化学的に活性化された表面にポリペプチドの官能
基が反応することによって起きる。例えば、表面がアルデヒド基またはスクシン
イミド基のような高度に反応性の求電子性の基によって活性化されていれば、非
修飾ポリペプチドはリジン残基または末端アミンにあるようなアミン基で反応し
、共有結合が形成される。
[0069] The spotted polypeptides may adhere by adsorption or covalent bonding. Adsorption occurs by electrostatic, hydrophobic, van der Waals forces, or hydrogen bonding interactions between the spotted polypeptide and the array substrate.
Simply applying the polypeptide solution to the surface in an aqueous environment is sufficient for polypeptide adsorption. Covalent bonding occurs when a functional group of the polypeptide reacts with a chemically activated surface. For example, if the surface has been activated by a highly reactive electrophilic group such as an aldehyde group or a succinimide group, the unmodified polypeptide will react with an amine group such as at a lysine residue or terminal amine. , A covalent bond is formed.

【0070】 マイクロアレイを作製するためには、セクションIIに記述されるように、ポリ
マーでコートされたスライド上に、規定量の互いに異なるバイオポリマーが配置
される。サンプル中の標識リガンドが基板アレイ中の関係する結合パートナーに
結合できるような条件下で、基板に水性サンプルが添加されると、基板の重要な
特性にしたがって、配置されたバイオポリマーは、コートされたスライド表面に
非共有結合で結合する。
To make microarrays, defined amounts of different biopolymers are placed on polymer-coated slides, as described in Section II. When an aqueous sample is added to a substrate under conditions that allow the labeled ligand in the sample to bind to the relevant binding partner in the substrate array, the biopolymer disposed according to the important properties of the substrate is coated. Non-covalently bound to the slide surface.

【0071】 好ましい態様では、各マイクロアレイには、約1 cm2以下の表面積あたり、少
なくとも103の互いに異なるポリヌクレオチドまたはポリペプチドのバイオポリ
マーが含まれる。1つの態様では、マイクロアレイは約16 mm2中に400の領域、す
なわち2.5 x 103領域/cm2を含む。また、ある好ましい態様では各マイクロアレ
イ領域中のバイオポリマーは、約0.1フェムトモルから100ナノモルの間の、定め
られた量で存在する(ポリヌクレオチドの場合)。上述のように、各領域がしっ
かりと規定された量の配置された物質で作られる、この種の高密度アレイを作製
する能力は、セクションIIに説明されたマイクロアレイ形成方法にしたがって獲
得できる。
In a preferred embodiment, each microarray comprises at least 10 3 different polynucleotide or polypeptide biopolymers per surface area of about 1 cm 2 or less. In one embodiment, the microarray comprises 400 regions in about 16 mm 2 , or 2.5 × 10 3 regions / cm 2 . Also, in certain preferred embodiments, the biopolymer in each microarray region is present in a defined amount (for polynucleotides) between about 0.1 femtomolar and 100 nanomolar. As mentioned above, the ability to make such high-density arrays, where each region is made of a well-defined amount of disposed material, can be obtained according to the microarray formation method described in Section II.

【0072】 また、ある好ましい態様では、バイオポリマーは少なくとも約50ユニット、例
えば、アミノ酸、ヌクレオチドなどの長さを持ち、すなわち、種々のインサイチ
ュー合成によって形成される高密度アレイよりも実質的に長いポリマーである。
Also, in certain preferred embodiments, the biopolymer has a length of at least about 50 units, eg, amino acids, nucleotides, etc., ie, substantially longer than the high density arrays formed by various in situ syntheses. It is a polymer.

【0073】 ポリペプチドのバイオポリマーは、任意の供給源由来のポリペプチドを含むこ
とができる。対象となるポリペプチドには、細胞または他の生体源から単離され
たポリペプチド、合成ペプチドおよびコンビナトリアルライブラリーから選択さ
れたペプチドを含む合成ポリペプチド、ならびに組み換え核酸から合成されたポ
リペプチド等が含まれる。1つの態様では、ポリペプチドはファージディスプレ
ーライブラリーまたはクローンから単離される(Huseら、(1989) Science. 1989
246(4935):1275-81;Winterら、(1994) Annu Rev Immunol. 12:433-55;Clacks
onら(1991)、Nature 352(6336);624-8参照)。通常、アレイの各々の互いに異な
る領域のポリペプチドは、実質的に純粋である。
The polypeptide biopolymer can include polypeptides from any source. Polypeptides of interest include polypeptides isolated from cells or other biological sources, synthetic polypeptides including synthetic peptides and peptides selected from combinatorial libraries, and polypeptides synthesized from recombinant nucleic acids, and the like. included. In one embodiment, the polypeptide is isolated from a phage display library or clone (Huse et al., (1989) Science. 1989).
246 (4935): 1275-81; Winter et al., (1994) Annu Rev Immunol. 12: 433-55; Clacks.
on et al. (1991), Nature 352 (6336); 624-8). Usually, the polypeptides in each distinct region of the array are substantially pure.

【0074】マイクロアレイの使用 細胞全体、ペプチド、酵素、抗体、抗原、受容体、リガンド、リン脂質、ポリ
マー、薬品類調製物、または化学物質のアレイは、本発明に説明される方法によ
って、医学的診断、創薬、分子生物学、免疫および毒性学における大規模スクリ
ーニングアッセイ用に作製できる。
Use of Microarrays Whole cells, peptides, enzymes, antibodies, antigens, receptors, ligands, phospholipids, polymers, pharmaceutical preparations, or arrays of chemicals can be used in medical applications by the methods described in the present invention. Can be made for large-scale screening assays in diagnostics, drug discovery, molecular biology, immunology and toxicology.

【0075】 本発明にしたがって調製された固定化ポリペプチドのマイクロアレイは、数多
くの診断およびスクリーニングでの大規模結合アッセイ法に使用できる。多数の
タンパク質のレベルの定量的な変動を多重に測定できるために、数個から多数の
タンパク質によって決定されるパターンの認識が可能になる。多くの生理的パラ
メーターおよび疾病特異的パターンを同時に評価できる。
The microarray of immobilized polypeptides prepared according to the present invention can be used in a number of diagnostic and screening large-scale binding assays. The ability to measure quantitative variations in the levels of multiple proteins in multiples allows recognition of patterns determined by several to many proteins. Many physiological parameters and disease-specific patterns can be evaluated simultaneously.

【0076】 本発明の1つの態様には、生体サンプル中に存在するタンパク質の分離、同定
、および解析が含まれる。例えば、疾病および対照サンプルを比較することによ
って、「疾病特異的タンパク質」の同定が可能になる。これらのタンパク質は、
薬剤開発の標的、または疾病の分子マーカーとして用いることができる。
One embodiment of the present invention includes separating, identifying, and analyzing proteins present in a biological sample. For example, comparing disease and control samples allows for the identification of “disease-specific proteins”. These proteins are
It can be used as a target for drug development or as a molecular marker for disease.

【0077】 ポリペプチドアレイを用いて、サンプル中のタンパク質の発現レベルをモニタ
ーすることができるが、そのようなサンプルには、対象となる組織の生検、培養
細胞、微生物細胞群、および血液、血漿、リンパ液、滑液、脳脊髄液、細胞溶解
物、培養上清、羊水を含む体液等、ならびにそれらの派生物が含まれる可能性が
ある。特に興味深いのは、血液およびその派生物、脳脊髄液、尿、唾液、リンパ
液、滑液等を含む体液の臨床サンプルである。測定は定量的、半定量的、または
定性的でありえる。アッセイ法が定量的または半定量的な場合、好ましくは、例
えば、標識および非標識サンプル間、または異なる標識をしたサンプル間のよう
な、競合型の形式を含む。
[0077] Polypeptide arrays can be used to monitor the expression levels of proteins in a sample, including biopsies of the tissue of interest, cultured cells, microbial cells, and blood, It may include plasma, lymph, synovial fluid, cerebrospinal fluid, cell lysates, culture supernatants, body fluids including amniotic fluid, and the like, and their derivatives. Of particular interest are clinical samples of bodily fluids including blood and its derivatives, cerebrospinal fluid, urine, saliva, lymph, synovial fluid, and the like. Measurements can be quantitative, semi-quantitative, or qualitative. Where the assay is quantitative or semi-quantitative, it preferably includes a competitive format, for example, between labeled and unlabeled samples or between differently labeled samples.

【0078】 固定化したポリペプチドのリガンドの存在を検出するアッセイ法は、以下のよ
うに実行できるが、本明細書に述べられた方法である必要はない。
Assays for detecting the presence of the ligand of the immobilized polypeptide can be performed as follows, but need not be the methods described herein.

【0079】 サンプル、その画分または一部を、結合したポリペプチドを含むマイクロアレ
イに添加する。サンプルには上述のような様々な体液または抽出物が含まれる可
能性がある。好ましくは、既知の濃度の対照リガンドを含む一連の標準も、対照
としてサンプルまたはその一部と平行してアッセイする。インキュベーション時
間は、リガンド分子がポリペプチドに結合するために十分な時間とする。一般に
約0.1〜3時間が十分で、通常は1時間で十分である。
The sample, fractions or portions thereof, are added to a microarray containing the bound polypeptide. The sample may include various body fluids or extracts as described above. Preferably, a series of standards containing known concentrations of the control ligand are also assayed in parallel with the sample or a portion thereof as a control. The incubation time is sufficient for the ligand molecule to bind to the polypeptide. Generally, about 0.1 to 3 hours is sufficient, usually 1 hour is sufficient.

【0080】 インキュベーション後、不溶性の支持体から結合しなかった成分を洗い流す。
一般に、洗浄媒体としては、通常は7〜8の適切なpHの、希釈した非イオン性界面
活性剤が使用される。サンプル中に存在し特異的に結合しなかったタンパク質を
完全に洗い流すために十分な量を用いて、1〜6回洗浄すればよい。
After incubation, unbound components are washed away from the insoluble support.
Generally, a diluted nonionic surfactant, usually at an appropriate pH of 7 to 8, is used as the washing medium. Washing may be performed 1 to 6 times using an amount sufficient to completely wash away proteins that are not specifically bound present in the sample.

【0081】 結合したリガンドの存在を検出するためには、種々の方法が使用できる。これ
らは、3つの一般的なグループに分類される。リガンド自身を検出可能な標識で
標識し、結合した標識を直接的に測定できる。または、競合アッセイ法で、標識
したサンプルを異なる標識、または非標識のサンプルと混合できる。さらに別の
態様では、サンプル自身は標識せず、存在するリガンドの量を定量するために、
第2段階の標識試薬を添加する。
Various methods can be used to detect the presence of bound ligand. These fall into three general groups. The ligand itself can be labeled with a detectable label and the bound label can be measured directly. Alternatively, a labeled sample can be mixed with a different labeled or unlabeled sample in a competitive assay. In yet another embodiment, the sample itself is unlabeled and to quantify the amount of ligand present,
Add the second stage labeling reagent.

【0082】 リガンド結合を直接測定できる標識の例には、3Hまたは125Iのような放射標識
、蛍光剤、色素、ビーズ、化学発光剤、コロイド粒子などが含まれる。適切な蛍
光色素は、当技術分野で周知であり、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)
;ローダミンおよびローダミン誘導体;テキサスレッド;フィコエリスリン;ア
ロフィコシアニン;6-カルボキシフルオレセイン(6-FAM);2',7'-ジメトキシー4
',5'-ジクロロ-6-カルボキシフルオレセイン(JOE);6-6カルボキシ-X-ローダミ
ン(ROX);6-カルボキシ-2',4',7',4,7-ヘキサクロロフルオレセイン(HEX);5-カ
ルボキシフルオレセイン(5-FAM);N,N,N',N'-テトラメチル-6-カルボキシローダ
ミン(TAMRA);スルホン化ローダミン;Cy3;Cy5などが含まれる。好ましくは標
識される化合物は、リガンドに存在する基、例えば、アミン基、チオール基、ア
ルデヒド基などと反応する活性化色素と混合される。
Examples of labels for which ligand binding can be measured directly include radiolabels such as 3 H or 125 I, fluorescent agents, dyes, beads, chemiluminescent agents, colloid particles, and the like. Suitable fluorescent dyes are well known in the art and include fluorescein isothiocyanate (FITC)
Rhodamine and rhodamine derivatives; Texas red; phycoerythrin; allophycocyanin; 6-carboxyfluorescein (6-FAM); 2 ', 7'-dimethoxy-4
', 5'-dichloro-6-carboxyfluorescein (JOE); 6-6 carboxy-X-rhodamine (ROX); 6-carboxy-2', 4 ', 7', 4,7-hexachlorofluorescein (HEX); 5-carboxyfluorescein (5-FAM); N, N, N ', N'-tetramethyl-6-carboxyrhodamine (TAMRA); sulfonated rhodamine; Cy3; Preferably, the compound to be labeled is mixed with an activating dye that reacts with groups present on the ligand, such as amine groups, thiol groups, aldehyde groups, and the like.

【0083】 特に、例えばリガンドを認識する標識抗体の添加によるような、第2段階の検
出を行う場合には、標識は適切な基質を添加した後に検出可能な産物シグナルを
提供できる共有結合した酵素でありえる。結合体に使用できる適当な酵素の例に
は、西洋ワサビペルオキシダーゼ、アルカリ性ホスファターゼ、リンゴ酸デヒド
ロゲナーゼなどが含まれる。市販されていない場合には、そのような抗体-酵素
結合体は、当技術分野で周知の技術によって、容易に作製できる。第2段階の結
合試薬は、十分な特異性でリガンドと結合するため、他に存在する成分とは区別
できる任意の化合物で良い。好ましい態様では、第2段階の結合試薬は、モノク
ローナルまたはポリクローナル血清のいずれかの、リガンド特異的抗体、例えば
、マウス抗ヒト抗体などである。
In particular, when performing a second stage of detection, such as by the addition of a labeled antibody that recognizes a ligand, the label may be a covalently linked enzyme capable of providing a detectable product signal after the addition of a suitable substrate. It can be. Examples of suitable enzymes that can be used in the conjugate include horseradish peroxidase, alkaline phosphatase, malate dehydrogenase, and the like. If not commercially available, such antibody-enzyme conjugates can be readily made by techniques well known in the art. The second stage binding reagent may be any compound that binds the ligand with sufficient specificity and is distinguishable from other components present. In a preferred embodiment, the second stage binding reagent is a ligand-specific antibody, such as a monoclonal or polyclonal serum, such as a mouse anti-human antibody.

【0084】 シグナルの増加のために、リガンドをビオチン、ジゴキシゲニンなどの薬剤で
標識することができ、このとき第2段階の試薬は、その標識に適合するアビジン
、ストレプトアビジン、抗ジゴキシゲニン抗体などとなる。
To increase the signal, the ligand can be labeled with an agent such as biotin, digoxigenin, etc., with the second stage reagent being avidin, streptavidin, anti-digoxigenin antibody, etc. compatible with that label .

【0085】 リガンドの結合を検出するために、例えば、走査型レーザー顕微鏡、蛍光計、
改良ELISAプレートリーダー等を用いて、マイクロアレイのスキャンを行うこと
ができる。例えば、走査型レーザー顕微鏡で、使用した蛍光体ごとの適切な励起
線を用いて、別々のスキャンができる。スキャンで得られたデジタル画像を組み
合せて、その後の分析を行う。任意のアレイ要素について、1つの標識の蛍光シ
グナルの比を、他の標識DNAの蛍光シグナルと比較して、相対的な量を決定でき
る。
To detect binding of a ligand, for example, a scanning laser microscope, a fluorimeter,
The microarray can be scanned using an improved ELISA plate reader or the like. For example, with a scanning laser microscope, separate scans can be made using appropriate excitation radiation for each phosphor used. The digital images obtained from the scan are combined for subsequent analysis. For any array element, the ratio of the fluorescent signal of one label can be compared to the fluorescent signal of the other labeled DNA to determine the relative amount.

【0086】 マイクロアレイとリガンド検出方法は、いくつかのスクリーニング、研究、お
よび診断アッセイ法に使用できる。1つの用途では、研究または診断のために、
抗体のアレイに生物体の総タンパク質を結合させ、タンパク質発現をモニターす
る。正常細胞の総タンパク質を1色の蛍光体で標識し、疾病細胞の総タンパク質
を別の色の蛍光体で標識し、2つのサンプルを同時に同じアレイに結合させると
、異なるタンパク質発現が、2つの蛍光体の強度の比として測定できる。この2色
実験を用いて、異なる種類の組織、疾病状態、薬剤に対する応答、または環境因
子に対する応答下での発現がモニターできる。
[0086] Microarray and ligand detection methods can be used for several screening, research, and diagnostic assays. In one application, for research or diagnosis,
The total protein of the organism is bound to an array of antibodies and protein expression is monitored. When the total protein of normal cells is labeled with one color of fluorophore, the total protein of diseased cells is labeled with another color of fluorophore, and two samples are simultaneously bound to the same array, different protein expression can result in two It can be measured as a ratio of the intensity of the phosphor. This two-color experiment can be used to monitor expression in response to different types of tissues, disease states, drugs, or environmental factors.

【0087】 例えば1つもしくは複数のタンパク質が疾病経路に関与しているかどうか、ま
たは疾病特異的表現型と相関があるかを決定するためのスクリーニングアッセイ
法では、培養細胞から測定できる。そのような細胞は、標的または対象となる経
路に作用する薬学的に活性な薬剤を添加することによって、実験的に操作できる
。この用途は、生物機能の解明または治療標的の発見に重要である。
For example, screening assays to determine whether one or more proteins are involved in a disease pathway or correlate with a disease-specific phenotype can be measured from cultured cells. Such cells can be manipulated experimentally by adding pharmaceutically active agents that act on the target or pathway of interest. This use is important for elucidating biological functions or finding therapeutic targets.

【0088】 多くの診断または研究のためには、血液または血清中の、例えばタンパク質リ
ガンドのようなリガンドのレベルを測定することが有用である。この用途は、特
定の診断または予後と相関のある臨床的に有用なマーカーの発見および診断に重
要である。例えば、平行して一連の抗体またはT細胞受容体の特異性をモニター
することによって、自己免疫疾患、感染、移植片拒絶の経過における抗体のレベ
ルと動態を決定できる。または、正常および疾病の血液サンプルの比較、または
疾病の異なる段階での臨床サンプルの比較によって、対象となる疾病に関連する
新しいタンパク質マーカーが開発される可能性がある。
For many diagnostics or studies, it is useful to determine the level of a ligand, such as a protein ligand, in blood or serum. This use is important for the discovery and diagnosis of clinically useful markers that correlate with a particular diagnosis or prognosis. For example, by monitoring the specificity of a series of antibodies or T cell receptors in parallel, the levels and kinetics of the antibodies in the course of autoimmune disease, infection, and graft rejection can be determined. Alternatively, comparison of normal and diseased blood samples, or comparison of clinical samples at different stages of the disease, may lead to the development of new protein markers associated with the disease of interest.

【0089】 本発明の別の態様では、ポリペプチドアレイを用いて、タンパク質の翻訳後修
飾を検出できるが、これはシグナル伝達経路および細胞調節の研究に重要である
。翻訳後修飾は、リン酸化、グリコシル化、ファルネシル化(famesylated)な
ど、タンパク質の特定の状態に特異的な抗体を用いて検出できる。
In another aspect of the invention, polypeptide arrays can be used to detect post-translational modifications of proteins, which are important for studying signaling pathways and cell regulation. Post-translational modifications can be detected using antibodies specific for a particular state of the protein, such as phosphorylation, glycosylation, famesylated, and the like.

【0090】 リガンドとポリペプチドの間のこれらの相互作用の検出は、医学的な診断につ
ながる。例えば、既知の病原抗原に特異的な種々の抗体を含むアレイに、未知の
病原体サンプルを結合させることによって、病原微生物が明確に同定できる。
The detection of these interactions between the ligand and the polypeptide leads to a medical diagnosis. For example, by linking an unknown pathogen sample to an array containing various antibodies specific for known pathogen antigens, pathogenic microorganisms can be unambiguously identified.

【0091】 実験 本発明は、記述された特定の方法、プロトコール、細胞株、動物種または属、
および試薬に限定されず、様々である。また、本明細書で使用される用語は、特
定の態様を説明する目的のためのみのものであり、本発明の範囲を制限する意図
はなく、本発明の範囲は添付する特許請求の範囲によってのみ限定されると理解
する必要がある。
EXPERIMENTAL The present invention relates to the specific methods, protocols, cell lines, animal species or genera described,
And it is not limited to a reagent, but is various. Also, the terms used in the present specification are for the purpose of describing specific embodiments only, and are not intended to limit the scope of the present invention, and the scope of the present invention is defined by the appended claims. It is to be understood that only limited.

【0092】 本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される単数形「1つの(a)」、「
および(and)」および「その(the)」は、文脈が明らかにそうでないことを示
す場合以外は、指示対象の複数形も含む。他に明らかに記載がないかぎり、本明
細書中のすべての専門的および科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者
によって共通に理解されているものと同じ意味を持つ。
As used in this specification and the appended claims, the singular forms “a”, “a”,
"And" and "the" also include plural referents unless the context clearly indicates otherwise. Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

【0093】 以下の実施例は、本発明を実行し使用するための方法を当業者に完全に開示し
説明するためのものであり、本発明と見なされるものの範囲を限定する意図を持
つものではない。使用する数字(例えば、量、温度、濃度等)に関する正確性を
保証する努力を行なったが、実験誤差および偏差を考慮する必要がある。特に記
載されないかぎり、分量は重量での分量、分子量は平均分子量;温度は摂氏;お
よび気圧は大気圧またはその付近である。
The following examples are intended to fully disclose and explain to those skilled in the art how to make and use the invention, and are not intended to limit the scope of what is considered to be the invention. Absent. Efforts have been made to ensure accuracy with respect to numbers used (eg, amounts, temperatures, concentrations, etc.) but some experimental errors and deviations should be accounted for. Unless indicated otherwise, amounts are parts by weight, molecular weight is average molecular weight; temperature is in degrees Celsius; and pressure is at or near atmospheric.

【0094】実施例1 抗体および抗原マイクロアレイ 115の異なるリガンド/抗リガンド対を用いて、高度に制御された実験が実行で
きる1セットの抗体・抗原対が集められた。
Example 1 Using a different ligand / antiligand pair on the antibody and antigen microarray 115, a set of antibody / antigen pairs was collected which allows highly controlled experiments to be performed.

【0095】方法 アレイの調製:抗体溶液は、グリセロールなしで、PBS/0.02%アジ化ナトリウ
ム緩衝液中で、100〜200μg/mLに調製された。抗体はポリLリジンで処理された
ガラススライド上にスポットされた。スライドは以下の手順で誘導化された。ス
ライドをスライドラックに置き、ラックをチェンバーに入れる。280 mL ddH2O中
に70 g NaOHを溶解し、420 mL 95%エタノールを添加して洗浄液を調製する。総
容積は700 mL (= 2 X 350 mL)となる。完全に混合するまで撹拌する。スライド
を入れたチェンバーに溶液を注ぐ;ガラスのフタでチェンバーを覆う。回転式シ
ェーカーで2時間混合する。ddH2Oの満たされた新しいチェンバーに素早くラッ
クを移す。ラックを上下して、よくすすぐ。毎回、新しいddH2Oを用いて、4回す
すぎを繰り返す。ポリリジン溶液を調製する:560 mLの水に70 mL ポリLリジン
+70 mL組織培養用PBS。スライドをポリリジン溶液に移し、15分〜1時間振盪す
る。ddH2Oの満たされた新しいチェンバーにラックを移す。5回上下に振ってすす
ぐ。マイクロタイタープレートキャリア上でスライドを5分間500 rpmで遠心する
。45℃のバキュームオーブンで10分間スライドラックを乾燥させる。
Method Array Preparation: Antibody solutions were prepared at 100-200 μg / mL in PBS / 0.02% sodium azide buffer without glycerol. Antibodies were spotted on glass slides treated with poly-L-lysine. Slides were derived by the following procedure. Place the slide on the slide rack and place the rack in the chamber. Dissolve 70 g NaOH in 280 mL ddH2O, and add 420 mL 95% ethanol to prepare a washing solution. The total volume will be 700 mL (= 2 X 350 mL). Stir until thoroughly mixed. Pour the solution into the chamber containing the slides; cover the chamber with a glass lid. Mix for 2 hours on a rotary shaker. Quickly transfer the rack to a new chamber filled with ddH2O. Raise and lower the rack and rinse well. Each time, repeat the rinse four times with fresh ddH2O. Prepare polylysine solution: 70 mL poly L lysine + 70 mL tissue culture PBS in 560 mL water. Transfer slides to polylysine solution and shake for 15 minutes to 1 hour. Transfer the rack to a new chamber filled with ddH2O. Shake up and down 5 times to rinse. Spin the slides on a microtiter plate carrier for 5 minutes at 500 rpm. Dry slide rack in vacuum oven at 45 ° C for 10 minutes.

【0096】 110の異なる抗体または抗原を各々少なくとも3ウェル含む384ウェルのマイク
ロタイタープレート中で、抗体と抗原が調製された。アレイヤー上の16チップの
プリントヘッドが、プレートを3回スポットし、各抗体または抗原ごとに9〜12
の重複するスポットとして、合計1152スポットが作製された。スポット間の間隔
は375マイクロメートルだった。アレイは密閉容器中に密封された。短期保存(
〜1ヶ月)なら4℃で保存、それ以上の保存なら凍結保存できる。
Antibodies and antigens were prepared in 384-well microtiter plates, each containing at least 3 wells of 110 different antibodies or antigens. A 16-chip printhead on the arrayer spots the plate three times, 9-12 for each antibody or antigen
A total of 1152 spots were created as overlapping spots. The spacing between spots was 375 micrometers. The array was sealed in a closed container. Short-term storage (
11 month) if stored at 4 ℃, if stored longer than that can be stored frozen.

【0097】 スライドの裏にスポットの位置を描くように、ダイアモンドで刻みつける(di
amond scribe)か、または消えないマーカーで印をつけた。結合しなかったタン
パク質を除去するために、アレイをPBS/3%脱脂乳/0.1%Tween-20中に数回浸し
、直ちにPBS/3%脱脂乳溶液に移し、4℃で一晩ブロックした。脱脂乳溶液は、微
粒子を除去するために、最初に遠心(10000 x gで10分)した。
Inscribe the position of the spot on the back of the slide with diamonds (di
amond scribe) or marked with an indelible marker. To remove unbound proteins, arrays were soaked several times in PBS / 3% skim milk / 0.1% Tween-20, immediately transferred to a PBS / 3% skim milk solution and blocked overnight at 4 ° C. The skim milk solution was first centrifuged (10,000 xg for 10 minutes) to remove particulates.

【0098】 ブロッキング後、結合しなかった乳タンパク質を除去するために、スライドを
室温で1分ずつ3回連続して0.2 x PBSに浸し、揺り動かして洗った。タンパク質
混合物を添加するまで、アレイは最後の洗浄液に浸しておいた。
After blocking, the slides were soaked in 0.2 × PBS three times for 1 minute at room temperature and shaken to remove unbound milk protein. The array was soaked in the last wash until the protein mixture was added.

【0099】 サンプル調製:タンパク質溶液は、色素溶液(下記参照)との混合後の最終タ
ンパク質の濃度が0.2〜2 mg/mLになるような濃度で、各アレイにつきタンパク質
を最高〜15μgまで(各アレイ25μL使用の時)使用して、pH 8.0の0.1炭酸また
はリン酸緩衝液中で調製した。
Sample preparation: The protein solution was prepared at a concentration such that the final protein concentration after mixing with the dye solution (see below) was 0.2-2 mg / mL, with a maximum of ~ 15 μg of protein for each array (each (When using 25 μL of array) and prepared in 0.1 carbonate or phosphate buffer at pH 8.0.

【0100】 NHS-エステルで活性化したCy色素(Amersham社、カタログ番号PA23001 (Cy3)
およびPA25001 (Cy5))を0.1 M pH 8.0炭酸緩衝液中に溶解し、タンパク質溶液
との混合後の色素の最終濃度が100〜300μMになるようにした。(色素の各バイ
アルには200 nmolが含まれている)。色素溶液とタンパク質溶液を混合し、室温
で暗所で45分間反応させた。標準タンパク質溶液をCy3色素溶液と混合し、試験
タンパク質溶液をCy5色素溶液と混合した。少なくとも200倍の消光剤:色素濃度
が得られるように、それぞれに十分量の1 M pH8トリスまたはグリシンを添加し
て反応を消滅させた。
Cy dye activated with NHS-ester (Amersham, catalog number PA23001 (Cy3)
And PA25001 (Cy5)) were dissolved in 0.1 M pH 8.0 carbonate buffer so that the final concentration of the dye after mixing with the protein solution was 100-300 μM. (Each vial of dye contains 200 nmol). The dye solution and the protein solution were mixed and reacted at room temperature in the dark for 45 minutes. The standard protein solution was mixed with the Cy3 dye solution, and the test protein solution was mixed with the Cy5 dye solution. The reaction was quenched by the addition of sufficient 1 M each of pH 8 Tris or glycine to obtain at least a 200-fold quencher: dye concentration.

【0101】 各反応液を、適当な分子量カットオフ値を持つマイクロ濃縮器にかけた。カッ
トオフ値3000 Dで、色素を除去しつつ大部分のタンパク質が得られた。低分子量
のタンパク質が重要でない場合は、カットオフ値10000 Dの方が速い。マイクロ
濃縮器の使用方法にしたがって、反応液を遠心した。室温で10000 x gで遠心し
た場合、10000 Dなら通常20分、3000 Dなら80分かかる。遠心後、Cy5またはCy3
標識タンパク質溶液のいずれかに3%の乳ブロッカーを添加した。(微粒子を除去
するために、乳はまず遠心する必要がある:10000 x gで10分間。)タンパク質
溶液から作製する各アレイに25μLの乳を添加する。各マイクロコンに500μLに
なるようにPBSを添加して、再度遠心する。濃縮したサンプルは、乾燥および沈
殿を防ぐため、少量(〜5μL)のPBS中に採取した。
Each reaction was applied to a microconcentrator with the appropriate molecular weight cutoff. At a cutoff of 3000 D, most of the protein was obtained while removing the dye. If low molecular weight proteins are not important, a cutoff value of 10,000 D is faster. The reaction solution was centrifuged according to the method of using the microconcentrator. Centrifugation at 10,000 xg at room temperature usually takes 20 minutes at 10,000 D and 80 minutes at 3000 D. After centrifugation, Cy5 or Cy3
3% milk blocker was added to any of the labeled protein solutions. (To remove microparticles, the milk must first be centrifuged: 10,000 xg for 10 minutes.) Add 25 μL of milk to each array made from the protein solution. Add PBS to each microcon so that the concentration becomes 500 μL, and centrifuge again. The concentrated sample was taken in a small volume ((5 μL) of PBS to prevent drying and precipitation.

【0102】 Cy3標識標準タンパク質溶液は、適当なCy5標識試験タンパク質溶液に分配し、
各混合液にPBSを添加して、各アレイ25μLになるようにした。微粒子または沈殿
物は、1) 0.45μmスピンフィルターを通すか、または2) 14000 x gで10分間遠心
して、上清をピペットで採取して除去した。
The Cy3-labeled standard protein solution is partitioned into the appropriate Cy5-labeled test protein solution,
PBS was added to each mixture to make 25 μL of each array. Microparticles or precipitates were either 1) passed through a 0.45 μm spin filter or 2) centrifuged at 14000 xg for 10 minutes and the supernatant was removed by pipetting.

【0103】 検出:各アレイはPBS洗浄から、個々に取り出した。アレイが乾燥しないよう
にして、25μLの色素標識タンパク質溶液をスポット上(記載された境界内)に
載せ、タンパク質溶液上にカバースリップを載せた。カバースリップは、アレイ
の寸法よりも少なくとも1/4インチ長い。アレイの下にPBSの層を置き、アレイを
密封した加湿チェンバーに入れ、4℃で約2時間インキュベートした。各アレイ
をPBS中に軽く浸してタンパク質溶液とカバースリップを除去し、ただちにPBS/0
.1%Tween-20溶液中のスライドラックに移した。全てのラックがPBS/Tween溶液
に入ったら、室温で〜20分間、回転式シェーカー上で洗った。アレイをPBS溶液
中の新しいラックに移し(Tweenの残留を抑えるため)、5〜10分間穏やかに揺ら
し、PBS、H2O、H2Oの洗浄溶液に移して、それぞれ5分間穏やかに揺らした。その
後、アレイはスピン乾燥して、スキャンした。
Detection: Each array was individually removed from the PBS wash. To prevent the array from drying, 25 μL of the dye-labeled protein solution was placed on the spot (within the boundaries described) and a coverslip was placed on the protein solution. The coverslip is at least 1/4 inch longer than the dimensions of the array. A layer of PBS was placed under the array and the array was placed in a sealed humidified chamber and incubated at 4 ° C. for about 2 hours. Gently immerse each array in PBS to remove protein solution and coverslips, and immediately
Transferred to slide rack in .1% Tween-20 solution. Once all racks were in the PBS / Tween solution, they were washed on a rotary shaker for ~ 20 minutes at room temperature. Array was transferred to a new rack in PBS solution (to suppress the residual Tween), gently 5-10 minutes shaking, PBS, transferred to H 2 O, H 2 O wash solution and gently rocked for 5 minutes each . The arrays were then spin dried and scanned.

【0104】 分析:各スポットの蛍光強度は、その特定のタンパク質への結合レベルを反映
している。異なる色素で標識したプールのタンパク質間の相対濃度は、各スポッ
トのカラーチャネルの間の蛍光強度を比較して決定できる。以下の方法を使用し
て相対濃度が決定された。
Analysis: The fluorescence intensity of each spot reflects its level of binding to a particular protein. The relative concentration between proteins in the pools labeled with different dyes can be determined by comparing the fluorescence intensity between the color channels of each spot. Relative concentrations were determined using the following method.

【0105】 アレイ上の各分析物スポットの位置は、アレイ上の各スポットの周りに境界を
つけるジーンピックス(GenePix)またはスキャンアライズ(ScanAlyze)のよう
な「グリッド」ソフトウェアを用いて描かれた。
The location of each analyte spot on the array was plotted using “grid” software such as GenePix or ScanAlyze, which bounded each spot on the array.

【0106】 各スポットの蛍光シグナルは、グリッドソフトウェアを用いて描かれた境界内
での、ピクセル強度の平均値または中央値として決定された。各カラーチャネル
は、別々に処理された。選択的に、各円内の不良ピクセル、すなわち平均ピクセ
ル強度から有意に逸脱した強度を持つピクセルを棄却するために、統計的手法が
使用された。
The fluorescence signal of each spot was determined as the mean or median pixel intensity within the boundaries drawn using grid software. Each color channel was processed separately. Optionally, a statistical technique was used to reject bad pixels in each circle, ie, pixels with intensities that deviated significantly from the average pixel intensity.

【0107】 シグナルからバックグラウンドが差し引かれた。バックグラウンドは、1) 各
スポットの周りの局所部分のピクセル強度の中央値もしくは平均値、または 2)
非結合バックグラウンド領域と判断される特定のスポットもしくは領域内のピク
セル強度の中央値もしくは平均値として、決定できる。バックグラウンドの不良
ピクセルを棄却するために、統計的手法を使用することができる。
[0107] Background was subtracted from the signal. The background is 1) the median or average pixel intensity of the local part around each spot, or 2)
It can be determined as the median or average pixel intensity within a particular spot or area that is determined to be a non-combined background area. Statistical techniques can be used to reject bad pixels in the background.

【0108】 各スポットでの、別々に標識されたプールのタンパク質間の相対的結合は2つ
のカラーチャネルの蛍光強度の比に相当する。この比が真の相対濃度を反映する
ためには、カラーチャネルの1つのバックグラウンドを差し引いたシグナルに、
標準化係数を掛け合わせる必要がある。標準化係数は、真の濃度が既知のスポッ
トを選択し、真のカラー比を最も正確に与える係数を計算することによって、決
定できる。または、対照スポットが使用されない場合は、アレイ上の全てのスポ
ットへの平均結合は、2つのタンパク質プールについてほぼ等しいと仮定するこ
ともできる。そして、アレイ上の全てのスポットに関して、平均のカラー比を与
える標準化係数が計算される。
At each spot, the relative binding between the proteins in the separately labeled pool corresponds to the ratio of the fluorescence intensities of the two color channels. For this ratio to reflect the true relative concentration, the signal minus one background of the color channel is
It is necessary to multiply by the standardization factor. The normalization factor can be determined by selecting spots of known true density and calculating the factor that most accurately gives the true color ratio. Alternatively, if control spots are not used, the average binding to all spots on the array can be assumed to be approximately equal for the two protein pools. Then, for all spots on the array, a standardization factor that gives the average color ratio is calculated.

【0109】 全てのアレイが標準化され、カラー比が計算されると、アレイ同士の間のタン
パク質濃度の変化が比較される。各実験に同一の標準プールが使用されれば、解
釈は最も簡単になる。
Once all arrays have been normalized and the color ratios calculated, the changes in protein concentration between the arrays are compared. Interpretation is easiest if the same standard pool is used for each experiment.

【0110】結果 タンパク質アレイの特異性、定量、および検出限界を調べるために、混合液間
で各タンパク質濃度が独自に異なる抗原の6種類の混合液が作製された。例えば
、1つのタンパク質は高濃度から低濃度へ変化し、別のタンパク質は低濃度から
高濃度、さらに別のタンパク質は低濃度から高濃度さらに低濃度と変化した。セ
ット全体では、濃度は3桁変化していた。この6つの混合液のセットを、種々の
濃度と種々のレベルのウシ胎児血清(FCS)バックグラウンドで検出した。データ
から実際の濃度変化を再構成する能力は、マイクロアレイの性能レベルを示して
いた。
Results In order to examine the specificity, quantification, and detection limit of the protein array, six types of mixed solutions of antigens, each having a different protein concentration, were prepared. For example, one protein changed from a high concentration to a low concentration, another protein changed from a low concentration to a high concentration, and another changed from a low concentration to a high concentration and then to a low concentration. For the entire set, the concentration varied by three orders of magnitude. This set of six mixtures was detected at different concentrations and at different levels of fetal calf serum (FCS) background. The ability to reconstruct the actual concentration change from the data was indicative of the performance level of the microarray.

【0111】 各抗体について6〜9の重複するスポットを含むマイクロアレイが作製された
。図5は、6つの異なるタンパク質混合液(赤い蛍光色素Cy5で標識)から作製さ
れたこれらの一連のアレイを、各タンパク質を等しい量含む標準混合液(緑色の
蛍光色素Cy3で標識)と比較したものである。アレイの各スポットにつき、赤/緑
の比率が計算され、希釈の関数としてプロットされた。図6は8つの抗原に関して
、希釈に対する赤と緑の比(R/G)の対数をプロットしたものである。タンパク質
の濃度比の対数として計算される理想的な傾きは、1.5から-1.5に低下する直線
として示されている。グラフ上の他の線はアレイ上の重複するスポットを表す。
この実験データの傾きは、調べた6つの濃度に渡って理想的な傾きと非常に類似
しており、これらの抗体は関係する抗原を特異的かつ定量的に検出することを示
す。理想的な傾きからの逸脱は、重複するスポットの間で体系的に起きており、
これは定量における最大の誤差は、システム中のランダムな変動よりも、むしろ
ピペッティングまたはデータの換算で起きることを示唆している。
A microarray was generated containing 6-9 overlapping spots for each antibody. FIG. 5 compares these arrays of arrays made from six different protein mixtures (labeled with the red fluorescent dye Cy5) with a standard mixture (labeled with the green fluorescent dye Cy3) containing equal amounts of each protein. Things. The red / green ratio was calculated for each spot on the array and plotted as a function of dilution. FIG. 6 plots the log of the ratio of red to green (R / G) versus dilution for the eight antigens. The ideal slope, calculated as the log of the protein concentration ratio, is shown as a straight line falling from 1.5 to -1.5. Other lines on the graph represent overlapping spots on the array.
The slope of this experimental data is very similar to the ideal slope over the six concentrations examined, indicating that these antibodies specifically and quantitatively detect the relevant antigen. Deviations from the ideal slope occur systematically between overlapping spots,
This suggests that the largest error in quantification occurs in pipetting or data conversion rather than random fluctuations in the system.

【0112】 特異的なタンパク質の検出は、濃度のみではなく、バックグラウンドのタンパ
ク質濃度によっても制限される。タンパク質のバックグラウンドが高い場合に、
特異的タンパク質がどの程度検出できるかを決定するため、色素ラベル前に、異
なるタンパク質混合液のセットが種々の量のFCSに添加された。抗原混合液の濃
度の10倍および100倍の濃度のFCSが使用された。図7は、タンパク質であるIgGお
よびフラッグの定量におけるタンパク質バックグラウンドの効果を示す。血清の
バックグラウンドがない場合は、いずれのタンパク質についても、120 ng/mLか
ら120 pg/mLの濃度範囲全体に渡って、正確な定量が観察された。10xの血清濃度
では、フラッグタンパク質はまだ正確な定量を示しているが、IgGは上限と下限
で理想的な傾きからわずかに逸脱している。100xの血清濃度では、いずれのタン
パク質も理想的な傾きから著しい逸脱を示す。100x血清の実験では、部分濃度(
抗原濃度を総タンパク質濃度で割ったもの)は4 x 10-5から4 x 10-8の範囲だっ
た。したがって、これらの抗体を使ったときの部分濃度の検出限界は、フラッグ
では〜2 x 10-6、IgGでは〜2 x 10-7だった。これらの部分濃度は、多くの臨床
的に興味深い血清タンパク質の生理的範囲である。調べた各抗原に関するこの種
の分析の結果は、以下の表に示されている。バックグラウンドの低い全ての実験
の全濃度範囲およびバックグラウンドの高い試験の少なくとも一部における正確
な定量の存在で、抗体は分類されている(++)。低いバックグラウンドの実験の大
部分について正確な定量が示された場合、(+)と分類されている。抗体の多くは
、シグナルがないか、または非特異的なシグナルのいずれかを示した。
The detection of specific proteins is limited not only by the concentration, but also by the background protein concentration. When the protein background is high,
Different sets of protein mixtures were added to different amounts of FCS before dye labeling to determine how much specific protein could be detected. FCS concentrations of 10 and 100 times the concentration of the antigen mixture were used. FIG. 7 shows the effect of protein background on the quantification of proteins IgG and flags. In the absence of serum background, accurate quantification was observed for all proteins over the entire concentration range of 120 ng / mL to 120 pg / mL. At a serum concentration of 10x, the flag protein still shows accurate quantification, but the IgG deviates slightly from the ideal slope at the upper and lower limits. At a serum concentration of 100x, both proteins show significant deviations from the ideal slope. In experiments with 100x serum, partial concentrations (
The antigen concentration divided by the total protein concentration) ranged from 4 x 10 -5 to 4 x 10 -8 . Therefore, the detection limit of the partial concentration when using these antibodies was x2 × 10 −6 for the flag and 22 × 10 −7 for the IgG. These partial concentrations are the physiological range of many clinically interesting serum proteins. The results of this type of analysis for each antigen tested are shown in the table below. Antibodies have been classified (++) in the presence of accurate quantification in the entire concentration range of all low background experiments and at least in some of the high background tests. If the correct quantification was shown for most of the low background experiments, it was classified as (+). Many of the antibodies showed either no signal or a non-specific signal.

【0113】 第2の検出方式では、抗原をアレイ上にスポットして、標識抗体を検出した。
図7は、4つの異なる混合液中の抗体の特異的検出の例である。特異的な抗原/抗
体の結合の同定を可能にする組み合せ標識方式が使用された。上述と類似した分
析が行われ、マイクロアレイ上の抗原の結合特異性が分類された。この分析結果
は、抗体アレイの結果とともに以下の表に示されている。この分析によると、抗
原をスポットしたタンパク質アレイは、抗体をスポットしたタンパク質アレイと
比較して、少なくとも同程度またはそれ以上にうまく働く。
In a second detection format, antigen was spotted on the array to detect labeled antibodies.
FIG. 7 is an example of specific detection of antibodies in four different mixtures. A combinatorial labeling scheme was used that allowed the identification of specific antigen / antibody binding. An analysis similar to that described above was performed to classify the binding specificity of the antigen on the microarray. The results of this analysis are shown in the table below, together with the results of the antibody array. According to this analysis, protein arrays spotted with antigen perform at least as well or better than protein arrays spotted with antibodies.

【0114】 [0114]

【0115】 上述の実験データおよび説明から、本方法は、固定化ポリペプチドを含むマイ
クロアレイの作製のための有用な方法を提供することは明らかである。ポリペプ
チドは結合特異性を保持し、タンパク質およびその断片を含むポリペプチド、ペ
プチド、核酸、因子およびコファクター等に結合するリガンドの検出と定量に有
用である。
[0115] From the experimental data and description above, it is clear that the present method provides a useful method for the production of microarrays containing immobilized polypeptides. Polypeptides retain their binding specificity and are useful for detecting and quantifying ligands that bind to polypeptides, peptides, nucleic acids, factors, cofactors, etc., including proteins and fragments thereof.

【0116】 本明細書に引用するすべての論文および特許出願は、各々の論文または特許出
願が明確に個々に参照として本明細書に組み入れられると記されているように、
参照として本明細書に組み入れられる。
[0116] All articles and patent applications cited herein are, as noted, that each article or patent application is specifically and individually incorporated by reference herein.
Which is incorporated herein by reference.

【0117】 前述の発明は、明確な理解のために、図面や実施例によって詳細に記載されて
いるが、本発明の開示に照らして添付の特許請求の範囲の精神または範囲から逸
脱せずに、特定の変更および修正を加えることができるのは当業者には明らかで
あると思われる。
The foregoing invention has been described in detail by way of drawings and examples for a clearer understanding, but without departing from the spirit or scope of the appended claims in light of the present disclosure. It will be apparent to those skilled in the art that certain changes and modifications can be made.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の1つの態様で使用するために作製された開いた毛細管の
分配ヘッドを持つ試薬分配装置の側面図である。
FIG. 1 is a side view of a reagent dispensing device with an open capillary dispensing head made for use in one embodiment of the present invention.

【図2A〜2C】 本発明の方法の1つの態様に記載される、図1の分配ヘッ
ドを用いて疎水性表面に固定量の小滴を送達する段階を示す。
2A-2C illustrate the steps of delivering a fixed amount of droplets to a hydrophobic surface using the dispensing head of FIG. 1, as described in one embodiment of the method of the present invention.

【図3】 本発明の方法にしたがって作製された分析物アッセイ領域の2次
元アレイの一部を示す。
FIG. 3 shows a portion of a two-dimensional array of analyte assay areas made according to the methods of the present invention.

【図4】 本発明に記載されるアレイを作製する自動装置の部品を示す二次
元図である。
FIG. 4 is a two-dimensional view showing the components of an automatic device for producing an array according to the invention.

【図5】 110の抗原のマイクロアレイにおける濃度プロファイルを示す。FIG. 5 shows the concentration profile of 110 antigens on a microarray.

【図6】 タンパク質サンプルの希釈に対する2つの蛍光色素からのシグナ
ルの比率としてのタンパク質の検出を示す。
FIG. 6 shows detection of protein as a ratio of signal from two fluorescent dyes to dilution of the protein sample.

【図7】 血清希釈後のタンパク質の定量グラフを示す。FIG. 7 shows a quantitative graph of the protein after serum dilution.

【図8】 複数の抗体の組み合せ検出を示す。FIG. 8 shows multiple antibody combination detection.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブラウン パトリック アメリカ合衆国 カリフォルニア州 スタ ンフォード ピーター コウッツ サーク ル 76 (72)発明者 ハーブ ブライアン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 バー クレー グラント #1 1922──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Brown Patrick United States of America Stanford Peter Kouts Circle 76 (72) Inventor Herb Bryan United States of America Berkeley Grant # 1 1922

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 二次元の固体支持体1 cm2あたり100またはそれ以上の互いに
異なるポリペプチド鎖の不連続な領域を含む、ポリペプチドのマイクロアレイに
サンプルを接触させる段階; 該支持体から結合しなかったサンプルを洗い流す段階;および 結合したリガンドの存在を検出する段階 を含む、サンプル中の複数のタンパク質結合リガンドの存在を同時に検出する方
法。
Contacting a sample with a microarray of polypeptides comprising 100 or more discrete regions of different polypeptide chains per cm 2 of a two-dimensional solid support; Washing the unabsorbed sample; and detecting the presence of bound ligand. A method for simultaneously detecting the presence of a plurality of protein-bound ligands in a sample.
【請求項2】 サンプル中に存在するリガンドが、検出可能な標識で標識さ
れている、請求項1記載の方法。
2. The method of claim 1, wherein the ligand present in the sample is labeled with a detectable label.
【請求項3】 検出可能な標識が蛍光色素である、請求項2記載の方法。3. The method of claim 2, wherein the detectable label is a fluorescent dye. 【請求項4】 第2の検出可能な標識で標識されたリガンドを含む第2のサン
プルをマイクロアレイに接触させる段階をさらに含む、請求項2記載の方法。
4. The method of claim 2, further comprising contacting a second sample comprising a ligand labeled with a second detectable label with the microarray.
【請求項5】 第2の検出可能な標識が蛍光色素である、請求項4記載の方
法。
5. The method of claim 4, wherein the second detectable label is a fluorescent dye.
【請求項6】 サンプルが体液の臨床サンプルである、請求項1記載の方法
6. The method of claim 1, wherein the sample is a clinical sample of a bodily fluid.
【請求項7】 体液が血液またはその派生物である、請求項6記載の方法。7. The method of claim 6, wherein the bodily fluid is blood or a derivative thereof. 【請求項8】 サンプルが細胞培養上清である、請求項1記載の方法。8. The method of claim 1, wherein the sample is a cell culture supernatant. 【請求項9】 サンプルが細胞溶解物である、請求項1記載の方法。9. The method of claim 1, wherein the sample is a cell lysate. 【請求項10】 ポリペプチドが抗体である、請求項1記載の方法。10. The method according to claim 1, wherein said polypeptide is an antibody. 【請求項11】 ポリペプチドが抗原である、請求項1記載の方法。11. The method according to claim 1, wherein the polypeptide is an antigen. 【請求項12】 ポリペプチドが少なくとも50アミノ酸の長さである、請求
項1記載の方法。
12. The method of claim 1, wherein the polypeptide is at least 50 amino acids in length.
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