JPH09508353A - Synthesis and screening of molecular diversity - Google Patents

Synthesis and screening of molecular diversity

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JPH09508353A
JPH09508353A JP7513301A JP51330195A JPH09508353A JP H09508353 A JPH09508353 A JP H09508353A JP 7513301 A JP7513301 A JP 7513301A JP 51330195 A JP51330195 A JP 51330195A JP H09508353 A JPH09508353 A JP H09508353A
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synthesis
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ラバ,リチャード,ピー.
ケダー,ハイム
ドワー,ウイリアム,ジェイ.
バーレット,ロナルド,ダブリュ.
ギャロップ,マーク,エー.
ニーデルス,ミカエル,シー.
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Abstract

(57)【要約】 多様な分子生成物を基体上で効率的に合成するための装置及び方法。親容器(200)は、基体の懸濁液を含む。懸濁液は、アルゴンを用いて圧力がかけられ、そして、1以上の反応容器バンク中の複数の反応容器(201〜209)へと送られ、そこでモノマー付加反応が起こる。任意的に、基体はタグモノマーを用いてタグが付与されうる。ボルテックスモーター(300)は、モノマー付加反応の間反応容器の内容物を撹拌して合成を高める。所望のモノマー及び/又はタグモノマーの付加反応の後、懸濁物は、アルゴンを用いて圧力がかけられそして混合のために親容器(200)に戻される。その後、懸濁物は、アルゴンを用いて圧力がかけられ、そして、更なる合成のために反応容器(201〜209)中に再配分されうる。 (57) Summary An apparatus and method for efficiently synthesizing diverse molecular products on a substrate. The parent container (200) contains a suspension of the substrate. The suspension is pressured with argon and sent to multiple reaction vessels (201-209) in one or more reaction vessel banks where the monomer addition reaction occurs. Optionally, the substrate can be tagged with tag monomers. A vortex motor (300) agitates the contents of the reaction vessel during the monomer addition reaction to enhance synthesis. After the addition reaction of the desired monomers and / or tag monomers, the suspension is pressured with argon and returned to the parent vessel (200) for mixing. The suspension can then be pressured with argon and redistributed into the reaction vessels (201-209) for further synthesis.

Description

【発明の詳細な説明】 分子多様性の合成及びスクリーニング 関連出願 本出願は、米国特許出願シリアル番号第08/146886号明細書及び第08/149675号 明細書(これらは共に、1993年11月2日に出願された。)の一部係属出願であり 、これらは全ての目的のために引用することにより本明細書の一部を成す。 著作権に関する通知 本明細書及び請求の範囲の開示のある部分は、著作権による保護を受けるもの を含む。著作権の権利者は、特許商標庁のファイル及び記録に表れる特許書類又 は特許の開示のいずれかによる複製に対して異議を申さないが、それ以外のもの に対する全ての著作権は保有している。 発明の分野 本発明は、一般に、種々の分子の非常に大きなコレクションを合成するための 、及びこのようなコレクションから有用な及び所望の活性を有する化合物を同定 及び単離するための方法及び装置に関する。本発明はまた、所望の性質を有する 化合物の同定を容易にするためにこのようなコレクション中に同定タグを導入す ることに関する。 発明の背景 巨大分子リセプターに対するリガンドは、分子生物学又は合成化学の技術のい ずれかを通じて製造されたペプチドの多様なコレクションをスクリーニングする ことにより同定されうる。組み換えペプチドライブラリーは、変性のオリゴヌク レオチドを、フィラメント性のバクテリオファージのカプシド蛋白質及びDNA 結合蛋白質 Lac I.をエンコードする遺伝子中に挿入することにより製造 された(Cwirlaら,1990,Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87:6378-6382;Scottと Smith,1990,Science 249:386-390;Devlinら,1990,Science 249:404-406;C ullら,1992,Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:1865-1869;及びPCT公開番号 WO 91/17271,WO 91/19818,WO 93/08278号公報、これらは各々、引用すること により本明細書の一部をなす。これらのランダムなライブラリーは、109より多 くの種々のペプチドを含み得り、各々は、それをエンコードする遺伝物質に物理 的に連結された巨大な蛋白質の配列に融合されている。このようなライブラリー は、数回のアフィニティー精製により、レセプターとの相互作用について効率よ くスクリーニングされ、選択されたエクスポジション(exposition)又はディス プレイベクターがE.coli中で増幅され、そしてレセプター結合に関するペプチド 応答の同一性を明らかにするために個々のクローンのDNAが配列決定される。 また、PCT公開番号 WO 91/05058及び WO 92/02536号公報を参照。 ペプチド又は他の分子ライブラリーを製造するための化学的アプローチは、ち ょうど20の遺伝的にコードされたアミノ酸を用いた合成に限定されない。天然 にないアミノ酸及び他の分子構築ブロックを含有するために、構築ブロックセッ トを拡大することにより、利用できる配列及び構造の多様性が、劇的に増加する 。合成分子ライブラリーを創造するために記述された戦略のいくつかにおいて、 反応生成物は空間的に分離され、そして個々のライブラリーメンバーの同一性が 、合成の性質によって明白に規定される。Geysenら,1984,Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81:3998-4002;Geysenら,1986,Synthetic Peptides as Antigens;C iba Foundation Symposium 119,Porter,R.と Wheelan,J.編(Wiley,New Y ork)pp.131-146;Fodorら,1991,Science 251:767-773;米国特許第5143854号 明細書;及びPCT公開 WO 84/03564; 86/00991; 86/06487; 90/15070及び 92/ 10092 号公報参照(これらの各々、引用することにより本明細書の一部をなす) 。 3千万より多くの可溶性ペプチドのライブラリーは、マルチペプチド合成の「 ティーバッグ」法により調製される。Houghten,1985,Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82:5131-5135;及び米国特許第4631211号明細書参照(これらは各々引用す ることにより、本明細書の一部を成す)。各ライブラリーが合成され、そして、 配列内の個々のアミノ酸が明確に規定されているところの変性のペプチド混合物 としてスクリーニングされる。スクリーニング(例えば、競 合結合アッセイ)及び再合成の反復操作が、これらの混合物を分画し、そしてラ イブラリー内の最も活性なペプチドを定義するために用いられる。Houghtenら, 1991,Nature 354:84-86; Pinilla ら,1992,Peptide Research 5:351-358; Bl ake,J.と Litzi-Davis,1992,Bioconjugate Chem. 3:510-513;及びPCT公 開 WO 92/09300公報参照(これらの各々は、引用することにより本明細書の一部 である)。 Furkaら,1988,Abstr. 14th Int. Congr. Biochem.,Prague,Czech.5:47( また、Furkaら,1991,Int J.Peptide Protein Res. 37:487-493;及びSebestye nら,1993,Bioorg. Med. Chem. Lett. 3:413-418参照)のスピリット合成方法 を用いて、ラムと共同研究者らは、直径100〜200μmの樹脂ビーズに付着 された約106のペプチドを含むライブラリーを調製した。Lam ら,1991,Nature 354 :82-84;Lam ら,1993,Bioorg. Med. Chem. Lett. 3:419-424;及びPCT 公開 WO92/00091公報参照(これらは各々、引用することにより本明細書の一部 をなす)。ビーズライブラリーは、標識されたレセプターと共に温置されること によりスクリーニングされ、レセプターに結合したビーズは、視察により同定さ れ、そしてマイクロマニュピレーターを用いて選択される。各ビーズは、50〜 200pmolの単一のペプチド配列を含有しており、該配列は、エドマン分解 又は質量スペクトル分析のいずれかにより、直接的に決定されうる。原則として 、 ビーズの容積を減少することにより、このアプローチを用いて大きな多様性のラ イブラリーが作製できる。しかしながら、ペプチド配列決定技術の感受性は、約 1pmolまでに限られ、このことは、直接ペプチド配列決定分析の範囲に明ら かな限界を定めている。更に、いずれの分析方法も、ライブラリー構築セットが 、D−或いは他の天然にないアミノ酸、又は他の化学構築ブロックを含むように 拡大された場合は、直接のそして一義的な配列分析は提供できない。 化学的に合成された分子及び天然の生成物の(例えば、微生物の発酵肉汁とし ての)コレクションの高処理量のスクリーニングは、伝統的には、新たな医薬の 開発をリードする化合物の検索において中心的な役割を果たしてきた。分子多様 性を作製する及び評価するための、化学とそれに付随する技術の組み合わせにお ける興味の大きな波は、薬剤の発見のこのパラダイムの発展における意味ある試 金石である。Paviaら,1993,Bioorg. Med. Chem. Lett. 3:387-396参照(これ は引用することにより本明細書の一部をなす)。現在まで、ペプチド化学は、リ ガンド同定において、組み合わせられる方法の利用を開発するための根本の手段 であった。Jung & Beck-Sickinger,1992,Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 31:36 7-383参照(これは引用することにより本明細書の一部をなす)。このことは、 アミノ酸モノマー、関係する属の、高収率の固相カップリング化学及び組み換え ペプチドライブラリーを作製す るための生物学的アプローチを伴った共同作業の、大きなかつ構造的に多様な範 囲の有用性に帰せらるかもしれない。更に、多くの低分子量ペプチドの効力及び 特異的な生物活性は、これらの分子を、医薬発見のための開始点として魅力ある ものにする。Hirschmann,1991,Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 30:1278-1301及 びWiley と Rich,1993,Med. Res. Rev. 13:327-384参照(これらは各々、引用 することにより本明細書の一部を成す)。しかしながら、好ましくない薬力学特 性、例えば、劣等な経口での生物学的利用能及びインビボでの急なクリアランス は、薬剤としてのペプチド性化合物のより広範囲での開発を制限する。この理解 は、最近、ペプチド化学を越えた組み合わせの有機合成の概念を、ベンゾジアゼ ピンのような公知のファーマコフォア(Bunin & Ellman,1992,J. Amer. Chem. Soc. 114:10997-10998 参照、これは引用することにより本明細書の一部をなす )、並びに、ポリマー分子、例えば、オリゴマー性N−置換グリシン(「ペプト イド)」及びオリゴカルバメートのライブラリーの作製へと広げることを研究者 に促した。Simonら,1992,Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:9367-9371;Zucker mannら,1992,J. Amer. Chem. Soc. 114:10646-10647;及びChoら,1993,Scie nce 261:1303-1305参照(これらは各々引用することにより本明細書の一部を成 す)。 有用な化合物を同定すること又はリード化合物の特性を改善することに対して 分子の巨大なライブラリーが有する 大きな価値にも拘わらず、このようなライブラリー、特には巨大ライブラリーの スクリーニングの困難性は、例えば、薬剤発見及び開発のコストを減少するよう なライブラリーへ衝撃的にアクセスすることを制限している。その結果、ライブ ラリーの各メンバーが化合物の同定を容易にするために独特の同定タグを付けて いる(PCT公開 WO 93/06121参照、これは引用することにより本明細書の一部 をなす、また米国特許シリアル番号第946239号明細書(1992年9月16日出願)及 び第762522号明細書(1991年9月18日出願)参照、これらは引用することにより 本明細書の一部を成す)、分子のライブラリーを作製及びスクリーニングするた めの方法の開発が、非常に望まれている。その方法においては、化学合成方法、 典型的には樹脂ビーズ上での結合合成の製造物が、合成における各カップリング 又は他の生成物製造反応工程と同時の、ビーズへの同定タグの連結により、明確 に特定化される。各タグは、目的の反応工程中に何が起こったか、例えばどのア ミノ酸モノマーがペプチド合成反応の特定の工程においてカップリングされたか を特定する。いずれのビーズ上の化合物の構造又は同一性、例えば、ペプチド配 列も、該ビーズ上のタグのセットを読むことにより推論されうる。理想的には、 このようなタグは、多くの情報量を有して、非常に高い感受性での検出及び解読 に基づいて分析でき、そして合成において用いられる試薬に対して安定である。 オリゴヌクレオチド−エンコードされた化学合成の考えはまた、BrennerとLerne r, 1992,Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:5181-5183(これは引用することにより 本明細書の一部を成す)によって提案されている。 エンコード法は、直交的に差別をつけられたジアミンリンカーから始めて、並 列の組み合せ合成が、「結合」鎖及び「コード」鎖を含む可溶性キメラペプチド のライブラリーを作製するために用いられ得る。Kerrら,1993,J. Amer. Chem. Soc. 115:2529-2531(これは引用することにより本明細書の一部を成す)参照 。天然の又は天然にないアミノ酸モノマーの結合鎖へのカップリングは、「コー ド」鎖上の4つのL−アミノ酸からなるアミノ酸コードを構築することにより記 録される。化合物は、レセプター上のアフィニティー精製により、等モルのペプ チド混合物から選ばれ、そしてHPLCにより分析される。次いで、各精製され た分子のコード鎖の配列は、エドマン分解により決定されて、結合鎖の構造が明 らかとなる。類似のペプチド性のコード概要はまた、Nikolaievら,1993,Pepti deResearch 6:161-170によって最近報告された。 エドマン法の感度及び処理量の制約は、限定された多様性のライブラリーを分 析するための、エンコード法のこの観点の範囲を極端に制限するであろう。オリ ゴヌクレオチドタグの使用は、より大きな見込みを提供するが、オリゴヌクレオ チドのタグが付けられた分子ライブラリーを合成するための改善された方法が必 要とされている。更に、非常に大きなタグが付けられた分子ライブラリーの合成 及び スクリーニングのための他の方法論の必要性がまだ存在する。 複数の固体支持体、例えばビーズ上で多様な分子のコレクションを合成するこ とが望まれている場合は、更なる問題が提起されうる。その上で多様な分子製造 物が合成されるビーズの使用の例は、例えば、以下の出願の中に開示されており 、それらは、全ての目的において、引用することにより本明細書の一部を成す。 米国特許出願シリアル番号07/876792号明細書(1992年4月29日出願)、米国特 許出願シリアル番号第07/762522号明細書(1991年9月18日出願)及び米国特許 出願シリアル番号第07/946239号明細書(1992年9月16日出願)。 実質的な成功を得ている一方、上記の技術はまた、ある種の限定を受けている 。例えば、多様な生成物の合成がビーズ上で行われた場合、このようなビーズの 多くの手動操作が必要となる。例えば、米国特許出願シリアル番号第07/876792 号明細書(1992年4月29日出願)(これはすべての目的のために引用することに より本明細書の一部を成す)では、担体中でビーズのコレクションを懸濁し、ビ ーズを分け、ビーズの分けられたセット上でモノマーの付加反応を行い、このよ うにして合成されたビーズをときどき再分割し、そして選択的に再び組み合わせ 、再び組み合わせたビーズを混合し、そしてこの操作を繰り返す。大きな数のモ ノマーが含有されかつ反応が多くのモノマー付加工程を含む場合は、手操作が極 端に単調で退屈なものにな る。加えて、合成された多くの製造物の「集計」が、気力をそぐ作業となる。 上記より、非常に大きなタグが付けられた分子ライブラリーを合成及びスクリ ーニングするための改善された方法及び装置が望まれていることが判る。本発明 は、これらの及び他の要求を満たす。 発明の概要 本発明は、ライブラリー中の個々の分子に、特有の容易に解読される同定タグ が付けられているところの、分子ライブラリーを作製及びスクリーニングするた めの改善された方法を提供する。また、多様な分子生成物を迅速かつ効率的に合 成する装置及び方法が提供される。 一つの実施態様において、本発明は、エンコードされた合成化学ライブラリー を作製するための、組み合わせ化学プロセスの生成物にタグを付けるための方法 及び試薬を提供する。重要な実施態様において、本発明は、変更できかつ互換性 のある合成方法を通じて、微細なビーズ上でペプチド及びオリゴヌクレオチド合 成を行うための方法を提供する。この組み合わせ合成により製造された、大きな オリゴヌクレオチド−エンコードされた合成ペプチドライブラリーは、多くのビ ーズからなり、該ビーズの各々は、単一のペプチド(規定された配列を有してい る)の及び、その配列が人工的にかつ一義的に、関連するペプチドの構造をコー ドする一本鎖DNAタグの多くのコピー含む。ライブ ラリーは、フローサイトメトリーにより、蛍光標識された生物学的レセプターと の相互作用について効率的に調査されることができ、そして個々のビーズは、単 一のビーズをソートするためのFACS装置の能力を利用することにより選択さ れることができる。ソートされたビーズ上のDNAタグは、PCRにより増幅さ れ、そしてエンコードされたペプチドリガンドの構造を決定するために配列決定 される。ライブラリーは、例えば、レセプター、例えば、抗ペプチドモノクロー ナル抗体に対する高い親和性(ナノモールレベルの)のリガンドを見つけるため に用いられ得る。 本発明の合成分子ライブラリーは、複数の固体支持体の各々の上で化合物を合 成すること(化合物は、固体支持体が異なれば異なる)により製造されることが できる。化合物は、以下の工程を含むプロセスにて合成される。(a)支持体を 複数の反応容器間で、確率論的方法により配分する工程、(b)最初の化学構築 ブロックに各反応容器中の支持体をさらす工程、(c)支持体をプールする工程 、(d)支持体を確率論的方法により複数の反応容器間で配分する工程、(e) 化学構築ブロックに、各反応容器中の支持体をさらす工程、及び(f)工程(a )〜(e)を少なくとも1〜20回繰り返す。典型的には、実質上等数の固体支 持体が、各反応容器中に配分される。この方法の一つの実施態様において、化学 構築ブロックが、アミノ酸のセットから選ばれ、そして得られた化合物はペプチ ドオリゴマーである。 特には、本発明は、このような方法に関連するカップリング化学におけるある 種の改善に関する。このような改善は、このような合成において、ビーズ、リン カー又は伸長するペプチド鎖のα−アミノ基からFmoc保護基を除くために用 いられる化学に関する。好ましくは、このような除去は、5〜15%、好ましく は10%のピペリジンを用いた、5〜60分間、好ましくは5〜10分間の処理 によりもたらされるけれども、他の条件、例えば15〜30%のピペリジンで5 〜30分間も用いられ得る。他の改善は、ペプチドカップリング反応の活性化化 学に関し、そこでは、ある自動化された装置が、オリゴヌクレオチドのタグが付 けられたペプチドライブラリーの合成を行うために用いられた場合、本発明は、 試薬の供給ボトルを減らすために、HOBt/HBTUの単純な混合物を提供す る。 他の観点において、本発明は、タグが付与された分子ライブラリーを合成する 方法において、ライブラリー中の各分子が、共有結合的に固体支持体に付けられ 、そしてそれが、1以上の異なった化学的に不活性な炭化水素タグを用いてタグ が付与され、ここで、該タグは種々の炭化水素領域及び分子フックを含むところ の、分子ライブラリーの合成方法に関する。好ましくは、このようなタグは、該 タグを該固体支持体につけている切断可能なリンカー、分子フック、及び該切断 可能なリンカーに該分子フックを連結している種々の長さの炭化水素鎖を含む。 該タグが式: (ここで、nは1〜10又はそれ以上であり、Xは切断可能なリンカーでありそ してRは、分子フックである) を含む実施態様が更に好ましい。このような分子フックは、好ましくは、ビオチ ン、高度会合ペプチドペアの補足物、及び保護された活性化しうる基、例えば、 光活性化できる基からなる群より選ばれる。好ましい切断可能なリンカーは、光 で切断可能なリンカーである。 また、このような化学的に不活性である炭化水素タグの存在を検出する方法が 提供される。該方法は、1以上の異なったタグを固体支持体から切断すること、 引き続き第二の固体支持体にタグを固定化することを含む。次いで、固定化され たタグは、オリゴヌクレオチド配列を用いて処理され、それによってオリゴヌク レオチド配列は、固定化されたタグに選択的に結合する。その後、オリゴヌクレ オチド配列は増幅され、そしてその存在が検出され、ここで、オリゴヌクレオチ ド配列の存在又は非存在は、タグの存在又は非存在の指標となる。 本発明の他の実施態様は、化学的に不活性な炭化水素タグを用いてタグが付与 されたタグ付き分子ライブラリー中の、固体支持体に付けられた合成された分子 について合成工程の順序を決定する方法を提供する。該方法は、該固体支持体上 の1以上の種々のタグの存在を個々に検出することを含み、該個々のタグの存在 又は非存在は、該分子の合成における特定の合成段階の出現の指標である。 他の観点において、本発明は、慣用のフローサイトメト リー装置で分離されるにはあまりに小さいビーズ上で、エンコードされた合成化 学ライブラリーを合成するための方法及び装置に関する。このような小さなビー ズは、得られるライブラリーサイズを、ビーズに基づくライブラリーについてか なり典型的な範囲である109〜1013から、ビーズを用いないライブラリーについ て1018メンバーというサイズまで上げること可能とする。本発明はまた、このよ うなライブラリーのスクリーニング方法に関する。 本発明はまた、有用な化合物を同定するために、エンコードされた合成ライブ ラリーをスクリーニングする方法に関する。一つの重要な観点において、本発明 は、有用な活性を有する化合物を特徴付けしそして同定するために、天然の生成 物ライブラリーを作製し、タグを付与し、及びスクリーニングするための方法に 関する天然の生成物スクリーニングの分野にて重要な前進を提供する。 他の観点において、本発明は、本発明の分子ライブラリーからの化合物のプー ルを迅速かつ効率的に同定するための改善された方法に関する。この方法におい て、所望の特性(例えば、レセプターへの結合)を示すタグが付与された化合物 のプールからのオリゴヌクレオチドタグは、コンカテマー化されそして、単一の 配列決定反応において多くのタグを配列決定することを容易にするためにクロー ン化される。もしタグが付与された化合物がペプチドであり、そしてゲノムのコ ードに基づいたエンコード化機構が用いられた場合は、その時は、ペプチドの更 なる分析のた めに、コンカテマーからの個々のタグを、他の選択及び発現系、例えば、上記の 背景の章において記載した、プラスミド及びファージに基づく系へとサブクロー ン化できる。 他の実施態様において、本発明は、多様な分子生成物を迅速かつ効率的に合成 するための装置及び方法を提供する。本発明の特定の観点に従って、多様なポリ マーが、基体、例えばガラスビーズ上で合成される。任意的に、ビーズは、合成 反応の間に、分子タグで、同時にタグが付与されうる。単に例として、ビーズ上 で合成された分子はペプチドを含むことができ、一方、分子タグはオリゴヌクレ オチドを含みうる。もちろん、分子が、他の関連する分子に共通の基本的な「構 築ブロック」を有する限り、他の分子生成物もまた、本明細書中に記載の技術を 用いて合成されうる。例は、ベンゾジアザピン、プロスタグランジン及びベータ ターンミネティックスを含む。 本発明の一つの実施態様に従って、親の容器が、ビーズ懸濁物を混合するため に用いられる。混合されたビーズは、共通のマニホールドを通じて、別個の複数 の反応容器へと配分される。反応容器中において、ビーズは、種々の、選択され たモノマーにさらされ、モノマーは、それに連結されるべきビーズ上で、好まし くは共有結合的に反応する。任意的に、ビーズは、化学「タグ」にさらされ、タ グはまた、共有結合的に或いは他の様式にて、ビーズに連結する。その後、ビー ズはマニホールドを通って親容器に戻って再び一緒にされ、そして混合される。 混合された ビーズ懸濁物は、その後、複数の反応容器間で再び分けられ、そしてモノマー付 加、ビーズ混合及び再分配のプロセスが続けられる。プロセスは、その表面上で 形成された分子の多様なセットを持つビーズ又は他の基体のコレクションの形成 を結果する。 本発明の一つの観点に従って、本発明は、基体上で多様な分子を合成するため の装置及び方法を含む。基体は、親容器から、選択された反応容器へと配分され る。その後、試薬が反応容器中に導入され、分子の一部が合成される。次いで、 基体は、混合のために親容器へと移動させられる。その後、基体は、更なる合成 のために反応容器へと再配分される。サイクルは、所望の分子セットが合成され るまで続く。合成の間、シンセサイザー全体は、外部雰囲気からシールされてい る。 一般に、本発明は、ライブラリー中の個々の分子が特有の容易に解読される同 定タグを付されているところの分子ライブラリーを作製及びスクリーニングする ための装置及び改善された方法を提供する。 本発明の特徴及び利点の更なる理解は、以下の説明及び図を参照してなされる 。 図面の説明 図1は、本発明のシンセサイザーの概略図を示している。 図2は、試薬リザーバーの概略図を示している。 図3は、シンセサイザーに用いる3方バルブを示してい る。 図4は、シンセサイザーに用いる2方バルブを示している。 図6Aは、試薬リザーバーの複数のグループを保持している回転可能な円盤コン ベヤーを有する、反応容器貯蔵場所の他の配置を示している。 図7は、下方のマニホールドバルブ、インジェクションバルブ、試薬リザーバー 及び反応容器間の相互連結を示している。 図8は、同心上にない撹拌機を示している。 図9は、反応容器貯蔵場所上方部分を示している。 図10A及び10Bは、下方の反応容器ブラケットを示している。 図11A〜11Dは、本発明の一つの観点に従った、実質上半透明なチューブ内 の液の存在を検出するために光学センサーを使用するための光学配列ブロックを 示している。 図12は、本発明の一つの観点に従った反応容器を示している。 図12Aは、図12の反応容器の周りの温度調節ジャケットを示している。 図12Bは、図12Aのジャケット及び容器の断面図を示している。 図12Cは、温度調節ジャケットを有する反応容器の他の実施態様を示している 。 図12Dは、図12Cのジャケットと容器の断面図を示し ている。 図13は、親容器を示している。 図14は、シンセサイザーの制御のための電子ハードウェアの簡略化した図を示 している。 図15は、コントローラー回路の簡略化した図を示している。 図16は、反応容器から全ての液を排出するために制御コンピューターによって なされる工程を示している。 図17は、ボトムマニホールドから物質を取り除くために制御コンピューターに よってなされる工程を示している。 図18は、親容器中の内容物をかきまわすために制御コンピューターによってな される工程を示している。 図19A〜19Dは、親容器から反応容器へとビーズ懸濁物を再配分するために 制御コンピューターによってなされる工程を示している。 図20は、加圧されたデリバリー系からの試薬を反応容器中に入れるために制御 コンピューターによってなされる工程を示してる。 図21A〜21Dは、加圧されたデリバリー系からの試薬を反応容器中に入れる ために制御コンピューターによってなされる工程を概略図で説明している。 図22は、反応容器中にアミノ酸モノマーを導入するために制御コンピューター によってなされる工程を示してる。 図23A〜23Cは、反応容器中にアミノ酸モノマーを導入するために制御コン ピューターによってなされる工程を 概略図で説明している。 図24は、混合のため、ビーズ懸濁物を、反応容器から親容器へと移すための制 御コンピューターによってなされる工程を示してる。 図25は、制御ソフトウェアの主要なモジュール間のデータの流れを概略図で説 明している。 図26は、コマンドインタプリタ構造を概略的に説明している。 図27は、バルブデータにアクセスするために用いられる機構を概略的に説明し ている。 図28は、センサーデータにアクセスするために用いられる機構を概略的に説明 している。 図29は、微細なビーズ上で組み合せ化学ライブラリーを合成するための装置を 示している。装置は、化合物がそこで合成されうる反応部位の配列を有する合成 表面を持った固体基体に取り付けられた真空マニホールド又は磁器プレートから なる。仕切ブロックは、反応部位に対応するずらりと並んだ反応ウエル(well) からなり、そして各混合工程の後にライブラリーメンバーを分けるために用いら れる。装置はまた、タグが付けられた化学ライブラリーの合成を助けるために用 いられ得る。 図30は、チアゾリジノンの安定性をモニターするための13C NMRの使用を 説明している。パネルCは、支持体に結合した、環の2位及びリンカーのカルボ ニル基に対してα位にて13C原子により二重標識されているチアゾリジ ノンの13C NMRスペクトルを示している(標識された位置は、“*”で示し た)。パネルBは、95%TFAで1時間処理した後の、支持体に結合した二重 標識されたチアゾリジノンの13C NMRスペクトルを示している。パネルAは 、40サイクルのDNA合成の後の、支持体に結合した二重標識されたチアゾリ ジノンの13C NMRスペクトルを示している。 図31は更に、チアゾリジノンの安定性をモニターするための13C NMRの使 用を説明している。パネルCは、支持体に結合した、環の2位及びリンカーのカ ルボニル基に対してα位にて13C原子により二重標識されているチアゾリジノン の13C NMRスペクトルを示している(標識された位置は、“*”で示した) 。パネルBは、PBS緩衝液中で90分間光分解した後の、支持体に結合した二 重標識されたチアゾリジノンの13C NMRスペクトルを示している。パネルA は、PBS緩衝液中で3時間光分解した後の、支持体に結合した二重標識された チアゾリジノンの13C NMRスペクトルを示している。 図32は、支持体に結合したチアゾリジノンを、40サイクルのDNA合成及び PBS緩衝液中での3時間の光分解に付すことによって製造された反応混合物の HPLC微量分析を示している。 図33は、制御コンピューター上に提供されたグラフィック ユーザー インタ ーフェイス(“GUI”)を示している。示されている如く、GUIは、作業空 間1303を 伴う方形のウインドウ1301を含む。ウインドウの上部に、ユーザーコマンド チョイス1306〜1313を有するメニューバー1305がある。これらのコ マンドチョイスの各々は、シンセサイザーの操作を制御するための追加のサブメ ニューを含む。ユーザーは、マウスを用いて適当なコマンドチョイスを選択する ことにより、シンセサイザーをプログラムできる。 図34は、GUIを描いており、マクロメニュー中のサブメニューオプションを 示している。 図35は、マクロを実行するためのダイアログボックスを描いている。 図36は、GUIを描いており、グループメニュー中のサブメニューオプション を示している。 図37は、GUIを描いており、バリアブル(変数)メニュー中のサブメニュー オプションを示している。 図38は、GUIを描いており、ダイアグノスティックス(診断)メニュー中の サブメニューオプションを示している。 図39は、バルブダイアグノスティックススクリーンを描いている。 図40は、センサーダイアグノスティックススクリーンを描いている。 図41は、GUIを描いており、ファイルメニュー中のサブメニューオプション を示している。 図42〜44は、合成のセットアップに関係するダイアロ グボックスを示しており、ユーザーは、合成において用いるべき反応容器を選択 すること(図42)、スタート、ループ及びエンドマクロを選択すること(図4 3)、及び各反応容器にアミノ酸シンボル又はオリゴヌクレオチドコードを入れ ること(図44)を可能にする。 図45は、GUIを描いており、シンセシス(合成)メニュー中のサブメニュー オプションを示している。 図46は、合成又はマクロ実行中のステータス表示を描いている。 図47は、ユーザーアボート(中止)ダイアログボックスを描いている。 図48は、GUIを描いており、エディットメニュー中のサブメニューオプショ ンを示している。 図49は、ウインドウズ(商標)環境下での制御ソフトウエアの主要なモジュー ル間のデータの流れを概略図で説明している。 特定の実施態様の記述 本発明は、一般に、タグが付けられた化学ライブラリーを作製及びスクリーニ ングするための改善された方法に関する。本発明はまた、多様な分子のコレクシ ョン、例えば上記したタグが付けられた化学ライブラリーの合成において有用な 装置に関する。 改善された方法の価値を正しく認識するために、タグが付けられたライブラリ ーを作る及び使用するための基本的 な方法論ばかりでなく、種々の合成及びスクリーニング工程がどのように相互作 用しそして試薬の選択が達成された結果にどのように影響するかが理解されなけ ればならない。タグが付けられた化学ライブラリーは、しばしば、固体支持体上 で合成され、そして支持体及びリンカーの選択は成功にとって重要である。リン カーは、支持体をタグに付けそしてその支持体をライブラリーの分子に付け、又 は固体支持体がない実施態様においては、タグをライブラリーの分子に付けるた めに用いられ得る。化学構築ブロック、タグ及び合成方法に関する選択は、同様 に重要であり、また利用可能な固体支持体及びリンカーの性質によって影響され る。タグが付けられたライブラリーが意図されているところのアッセイ及び用途 はまた、これらの選択、並びに利用可能な器具の設置及び試薬に影響する。 本発明の装置及び方法は、主として、オリゴヌクレオチド及びペプチドの合成 に関して説明されるけれども、本発明はそれらに限定されない。本発明は、物質 、例えば、多糖類、リン脂質類、ポリウレタン類、ベンゾジアザピン類、プロス タグランジン類及びベータターン類似物及び他の物質の合成への適用が見いださ れよう。環状物質は、米国特許第5242974 号明細書(Holmes)に開示の如くにし て作られうる(これは引用することにより本明細書の一部を成す)。 多様な物質、例えば、オリゴヌクレオチド及びペプチドの使用及び合成は、以 下の係属中の出願中に更に詳細に開 示されており、これらは、全ての目的において、引用することにより本明細書の 一部を成す。米国特許出願シリアル番号第07/876792号明細書(1992年4月29日 出願)、米国特許出願シリアル番号第07/762522号明細書(1991年9月18日出願 )及び米国特許出願シリアル番号第07/946239号明細書(1992年9月16日出願) 。 本発明の記述は、以下の大要によって示された如くに提供される。 大要 I.タグを付けた化学ライブラリーの合成の概観 II.固体支持体 A.タイプ B.リンカー C.分子支持体 III.化学構築ブロック A.オリゴマー及びモノマー B.他の構築ブロック IV.タグ V.合成方法 A.オリゴヌクレオチドタグを付けたペプチドライブラリー B.オリゴヌクレオチドタグを付けたペプチドライブラリー合成のた めの改善された方法 C.小さな分子合成 D.可溶性ライブラリー作製のための方法 VI.アッセイ方法 A.ビーズに基づいたライブラリーのためのスクリーニングアッセイ B.可溶性分子のスクリーニング C.天然生成物のライブラリーのスクリーニング VII.器具設置及び試薬 VIII.並列カップリング合成反応のための装置 実施例 大要の終了 上記の大要に加えて、以下の用語解説が本発明の記述を容易にするために提供 され、そして多くの略号及び言葉が、本発明を記述するために本明細書中で用い られる如くの示された一般的な意味を有すると定義される。 略号:HBTU、O−(ベンゾトリアゾール−1−イル)−1,1,3,3− テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスフェート;HOBt、1−ヒドロキ シベンゾトリアゾール;HATU、[O−(7−アザベンゾトリアゾール−1− イル)−1,1,3,3,−テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスフェー ト;TFA、トリフルオロ酢酸;TCA、トリクロロ酢酸;DIEA、ジイソプ ロピルエチルアミン;DMF、ジメチルホルムアミド;Fmoc、9−フルオレ ニルメチルオキシカルボニル;DMT、ジメトキシトリチル;Trt、トリチル ;Bz、ベン ゾイル;Pmc、2,2,5,7,8−ペンタメチルクロマン−6−スルホニル ;tBoc、ターシャリー−ブチルオキシカルボニル;PBS、リン酸塩緩衝化 生理食塩水;BSA、ウシ血清アルブミン;mAb、モノクローナル抗体。 相補的又は実質的に相補的:これらの言葉は、ある化合物の他の化合物への結 合能、例えば、リガンドがその相補性リセプターに結合する能力を意味する。典 型的には、これらの言葉は、核酸のヌクレオチド間の、例えば、二本鎖DNA分 子の二本の鎖間での、又はオリゴヌクレオチドプライマーと配列決定される或い は増幅されるべき一般鎖核酸上のプライマー結合部位との間の塩基の対合の描写 と関連して用いられる。「相補的」ヌクレオチドは、一般に、AとT(又はAと U)及びCとGであるが、当業者に公知の結合特性を有する広範囲の種々の合成 又は改変ヌクレオチドがある。「実質的相補性」は、RNA又はDNA鎖が、選 択的ハイブリダイゼーション条件下で相補性核酸にハイブリダイズする場合に存 在する。典型的には、ハイブリダイゼーションは、少なくとも14〜25ヌクレ オチドの範囲にわたって少なくとも約55%の相補性が存在する場合に生じるが 、より選択的なハイブリダイゼーションは、相補性が65%、75%、90%及 び100%にまで増加した場合に生じる。Kanehisa,1984,Nucl. AcidsRes. 12 :203参照(これは引用することにより本明細書の一部を成す)。高い選択性のハ イブリダイゼーション条件 は、「ストリンジェントハイブリダイゼーション条件」として知られており、以 下に定義してある。 エピトープ:この語は、抗体として知られているレセプターのサブクラスと相 互作用する領域によって輪郭づけされている抗原分子の一部を述べるために用い られる。 同定タグ:最も一般的な意味では、この語は、それによって化学反応、例えば 、個々の固体支持体が該固体支持体上でのオリゴマーの合成において経験したモ ノマー付加反応を同定できる手段を提供する物理的属性を示すために用いられる 。この同定タグは、化学ライブラリーの合成において用いられた一連の反応中の ある工程を記録するのに役立つ。同定タグは、いずれかの認識できる特性(これ は、例えば、顕微鏡その他で区別できる形、サイズ、重量、色、光学密度等;示 差吸光度又は発光;化学的反応;磁気又は電気特性;又は要求された情報をエン コードできるいずれかの他の特有なマークを含む)を有することができ、そして 、一つの(或いはいくつかの)分子のレベルで解読できる。このような同定タグ の好ましい例は、オリゴヌクレオチドである。何故なら、オリゴヌクレオチドの ヌクレオチド配列は、確固とした形態でのエンコードされた情報であるからであ る。「同定タグ」は、固体支持体を合成において用いる又は用いないのいずれの 場合でも、合成されたオリゴマーに直接カップリング化されうる。この後者の態 様においては、同定タグは、概念的には、オリゴマー合成のための「支持体」と してもまた働くと見ること ができる。 リガンド:この語は、特定のリセプターによって、典型的には特定のレセプタ ーへの結合によって認識される分子を示すために用いられる。レセプターによっ て結合される又はリセプターと反応する試薬は、「リガンド」と呼ばれ、その語 は、その対となるレセプターとの関係においてのみ定義付けされた意味を有する 。「リガンド」なる語は、問題とされている物質がリセプターと結合する或いは 相互作用するということ以外の特定の分子の大きさ或いはその他の構造又は構成 の特徴を含意しない。また、「リガンド」は、リセプターが結合する自然のリガ ンド、又はアゴニスト或いはアンタゴニストとして作用しうる機能上の類似体の いずれとしても機能しうる。本発明によって調査されうるリガンドは、細胞膜レ セプターのアゴニスト類及びアンタゴニスト類、毒素類及び毒液類、ウイルスエ ピトープ類、ホルモン類、糖類、コファクター類、ペプチド類、酵素基質類、コ ファクター類、薬剤類(例えば、アヘン、ステロイド類等)及び蛋白質を含むが これらに限定されない。 モノマー:この語は、互に結合して他の分子又は分子のセット、例えば、オリ ゴマー又はポリマーのセットを形成しうる分子のセットの任意のメンバーを示す ために用いられる。本発明で有用なモノマーのセットは、ペプチド合成の例のた めには、L−アミノ酸、D−アミノ酸又は合成アミノ酸のセットを含むがこれに 限定されない。本明細書中 で用いられている「モノマー」は、オリゴマーの合成のための基本セットのいず れかのメンバーを意味する。例えば、L−アミノ酸のダイマーは、ポリペプチド の合成のために400「モノマー」の基本セットを形成する。モノマーの種々の 基本セットは、ポリマーの合成において一連の工程にて用いられ得る。当業者は 、「モノマー」が単純に一つのタイプの「化学構築ブロック」であり、そしてい ずれのタイプの化学構築ブロックも、オリゴマー又は小さな有機分子或いは他の 分子のいずれを合成するかに拘わらず本発明の方法において用いられ得るという ことを理解するであろう。 オリゴマー又はポリマー:これらの語は、モノマーサブユニットの化学的又は 酵素的付加を含む方法によって形成される分子を示すために用いられる。このよ うなオリゴマーは、例えば、核酸、多糖、リン脂質及び、アルファ、ベータ或い はオメガアミノ酸のいずれかを有するペプチドの直線状、環状及び分岐状のポリ マー、ヘテロポリマー、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ 尿素、ポリアミド、ポリエチレンイミン、ポリアリーレンスルフィド、ポリシロ キサン、ポリイミド、ポリアセテート又は他のポリマーを含み、それらは、この 開示を精読すれば当業者に容易に理解されるであろう。 ペプチド:この語は、モノマーが、アミド結合を通じて互いに結合しているア ルファアミノ酸であるところのオリゴマーを示すために用いられている。「ペプ チド」はま た、「ポリペプチド」をも意味しうる。本発明に関連して、アミノ酸は、L−光 学異性体又はD−光学異性体であり得るということが理解されるべきである。ペ プチドは、2より多くのアミノ酸モノマー長であるが、より頻繁には、5より大 きく10までのアミノ酸モノマー長であり、そして20アミノ酸より長い場合す らあり得る。だが、20アミノ酸より長いペプチドは、より一般には、「ポリペ プチド」と呼ばれている。アミノ酸の標準の1文字略号を用いる(例えば、プロ リンにはP)。これらの略号は、Stryer,Biochemistry,第3版(1988)(これは 引用することにより本明細書の一部を成す)中に記載されている。 オリゴヌクレオチド:この語は、典型的には合成手段によって調製される、一 本鎖DNA又はRNA分子を示すために用いられる。本発明で用いられるオリゴ ヌクレオチドは、下記とは異なった長さのオリゴヌクレオチドがある環境におい ては適しているかもしれないが、通常は、長さで、50〜150ヌクレオチド、 好ましくは80〜120ヌクレオチドである。例えば、オリゴヌクレオチドタグ は、オリゴマーを合成するために用いられるモノマー−バイ−モノマー付加工程 と同等である、ヌクレオチド−バイ−ヌクレオチドで構築され得る。更に、非常 に短い、即ち2〜10ヌクレオチドのオリゴヌクレオチドが、モノマーカップリ ング工程を同定するために、現存するオリゴヌクレオチドタグを延長するために 用いられ得る。適したオリゴヌクレオチドは、BeaucageとCarruthers,1981,Tetr. Lett. 22:1859-1862に記載されたホスホルアミダイト法によって、又はMa tteucciら,1981,J. Am. Chem. Soc. 103:3185に従ったトリエステル法(これ らは共に引用することにより本明細書の一部を成す)によって、又は他の方法に よって、例えば市販の自動化オリゴヌクレオチドシンセサイザーを用いることに よって調製されうる。 作動可能に連結された:この語は、核酸の一つのセグメントと他のセグメント 間の機能的関係を意味する。例えば、もしプロモーターが、コード配列の転写を 引き起こす又はそれに明確に影響する場合は、プロモーター(又は、エンハンサ ー)は、コード配列に「作動可能に連結されている」。一般に、作動可能に連結 しているとは、連結されている核酸セグメント又は配列が、隣接しており、また 2つの蛋白質コード領域を連結しなければならない場合には、隣接しておりかつ リーディングフレーム中にあることを意味する。 並列カップリング:この句は、基体上の区別された点を分離するために、2つ の構築ブロック化合物を同時にカップリングすることを意味する。このような基 体は、これらの構築ブロックが付着されるところの区別された基を有する固体支 持体であることができ、又は各構築ブロックが独立に付く場合には2つの区別さ れた基を有するもう一つの化学化合物を構成することもできる。同時カップリン グは、新たな構築ブロック化合物を第一のカップリングされた構築ブロックに添 加する前のこのような区別された点 への2つの化合物のカップリングを意味する。従って、これに関連して用いられ る「同時」なる語は、2つの構築ブロックがまさに同時にカップリングされると いう意味に限定されない。 レセプター:この語は、所与のリガンドに対して特異的な親和性を有する分子 を意味する。レセプターは、天然にある又は合成の分子であり得る。レセプター は、それらの変更されていない自然の又は分離された状態にて、或いは他の種と の集合体として用いられ得る。レセプターは、共有結合的に又は非共有結合的に 他の物質につきうる。本発明の方法において用いられ得るレセプターの例は、抗 体、細胞膜レセプター、モノクローナル抗体、特定の抗原決定基(例えば、ウイ ルス、細胞又は他の物質上の)と反応性の抗血清、ポリヌクレオチド、核酸、レ クチン、多糖、細胞、細胞膜及び細胞小器官を含むが、これらに限定されない。 レセプターはまた、「抗−リガンド」としても知られている。「リガンド−レセ プターペア」は、2つの分子、典型的には2つの巨大分子が、分子認識を通じて 結合し、複合体を形成するときに形成される。レセプターの他の例は、抗生物質 が必要とされる微生物の生存に必須である特定の輸送蛋白質又は酵素、いずれか の酵素の結合部位、抗体分子上のリガンド結合部位、核酸、Lernerら,1991,Sc ience 252:659(これは引用することにより本明細書の一部を成す)に記載の如 くの触媒作用を有するポリペプチド、及びホルモンレセプター、例えばインシュ リン及び成 長ホルモンのレセプターを含むがこれらに限定されない。 基体又は固体支持体:これらの語は、堅い又は半剛性の表面を有する物質を示 すために用いられる。このような物質は、好ましくは、小さなビーズ、球粒、デ ィスクの形態又は他の慣用の形態をとるが、他の形態も用いられ得る。いくつか の実施態様においては、基体の少なくとも一つの表面が実質的に平らでありうる 。おおよそ球状の形状が好ましい。 ストリンジェントハイブリダイゼーション条件:この句は、高い選択性のハイ ブリダイゼーション条件を意味し、該条件では、核酸は、結合した配列が完全に 又は大きく(即ち、80%より大きく)相補性でありさえすれば、他の核酸(又 は、同じ核酸の他のセグメント)と共同して安定に結合したままでいる。このよ うな条件は、典型的には、約1Mより低い、例えば500mMより低い塩濃度を 含み、そしてしばしば200mMより低い塩濃度を含む。オリゴマーのためのハ イブリダイゼーション温度は、典型的には、22℃より高く、例えば約30℃よ り高く、そしてしばしば約37℃を超える。より長いフラグメントが特異的ハイ ブリダイゼーションのためにより高いハイブリダイゼーション温度を要求する。 他のファクターもハイブリダイゼーションの厳重さに劇的に影響するので(この ようなファクターは、塩基組成、相補性鎖の長さ、有機溶媒の存在及び塩基のミ スマッチの程度を含む)、ファクターの組み合わせが、いずれか一つのファクタ ーのみの絶対的手 段より重要である。 合成:化合物は、インビトロでの化学的又は酵素的合成により製造された場合 に、「合成の」とされる。本発明の合成ライブラリーは、ウイルス又はプラスミ ドのベクター、例えば、バクテリア、酵母または他の生物宿主中で増殖されるこ とができるベクター中のライブラリーと対比されうる。 I.タグが付与された化学ライブラリー合成の概観 本発明は、一般に、タグが付与された化学ライブラリーを合成及びスクリーニ ングするための方法に関する。本質において、本発明の化学ライブラリーの各「 ブック」は、目的の化学物質又は分子、目的の化学物質又は分子又はその重要な 観点を同定するタグ、及び目的の化学物質或いは分子とタグとの間の連結からな る。一つの重要な実施態様において、目的の化学物質又は分子は、オリゴマー、 例えば、ペプチドであり、タグは、オリゴマー、例えば、核酸であり、そして、 連結は、固体支持体又は粒子であり、それらから、オリゴマー及びタグが、例え ば検出を容易にするために又は可溶性ライブラリー提供するために、任意的に切 断されうる。このようなライブラリーは、レセプターに結合する又はいくつかの 他の所望の特性を有する個々のオリゴマーを分離するためにスクリーニングされ うる。タグが付与された化学ライブラリーを製造するための一般の方法は、オリ ゴマーの巨大な、高度に多様なコレクションを製造することにより説明され、そ こでは、(ライブラ リーは、典型的には、重複した「ブック」を含むが、)各々の異なったライブラ リーメンバーは、他のライブラリーメンバーに対して特有のモノマー配列を有す るオリゴマーである。このようなライブラリー又はコレクションは、例えば、Xn 個の異なった化合物を生じる、長さnのオリゴマーに組み立てられたモノマー のセット中に、X個の異なったモノマーの全ての組み合せを含みうる。コレクシ ョンはまた、例えば、たった一つ又は少数の部位に、異なったモノマー単位を有 するオリゴマーを含みうる一方、全ての他の部位に同じ配列を含みうる。 このようなオリゴマーのコレクションを合成するための一般の方法は、典型的 には、ランダムな組み合せ(「確率論的」)アプローチ及び、モノマー単位の化 学的及び/又は酵素的組み立てを含む。一つのプロセスは、工程(a)複数の反 応容器中に複数の固体支持体を配分する工程、(b)各々の異なった反応容器中 の異なった第一モノマー及びタグの組み合わせを用いて、各反応容器中の支持体 に、第一モノマー及び第一タグをカップリングする工程、(c)支持体を集める 工程、(d)支持体を複数の反応容器中に配分する工程、(e)各々の異なった 反応容器中の異なった第二モノマー及び第二タグの組み合わせを用いて、第一モ ノマーに第二モノマーをカップリングさせ、そして固体支持体又は第一タグのい ずれかに第二タグをカップリングさせ、そして、任意的に、異なったタグ及び異 なったモノマーを用いてカップリング及び配分工程を、 1〜20回或いはそれ以上繰り返す工程を含む。典型的には、実質的に同数の固 体支持体が、各反応容器に配分される。同じ化学構築ブロックを異なったカップ リング工程において用いることができること、及び同じ化学構築ブロックを単一 のカップリング工程の2以上のカップリング反応(反応容器)中で用いることが できるということを、当業者は理解するであろう。 方法をより容易に明視化するために、まず、3つの異なったモノマー、A、B 及びCのモノマーセットから組み立てられる、3つの残基の長さの全てのオリゴ マーのタグが付与されていないライブラリーの確率論的な合成を考えることがで きる。ビーズを3つに分けたものを、3つの反応容器に配分し、そしてモノマー Aを、第一の反応容器中でビーズに連結し、Bを第二の容器中にて、そしてCを 第三の容器中にて連結した。その後、全ての反応容器からのビーズを集めた。集 めたプールは、おおよそ同数の3つの異なったタイプのビーズを含んでおり、各 々のタイプは、ビーズに連結されたモノマーによって特徴づけられる。プールは 混合され、そいて、連結されるべき次のモノマーとして各々A、B及びCを含む 別個のモノマー反応容器に再び分配された。 このカップリング反応に続いて、各反応容器は、ポジション1にてすべての3 つの異なったモノマーを有し、かつポジション2にて各特定の第二の反応容器中 に含まれていたモノマーを有するビーズを有する。全てのビーズを再 び集め、各々が9の可能なダイマーの一つを持つビーズの混合物を製造する。こ のプールを再び、3つの反応容器へと分配し、そして3つの異なったモノマーに 連結して、3つのモノマーの全てのトリマー(33=27)の完全なセットを製 造する。容易に認め得るように、十分に大きな数の合成ビーズの使用は、セット が、このランダムで確率論的な組み合せ合成の体系において用いられるモノマー の種々の組み合わせを完全に表すことを確実とするのに役立つ。 この完全にランダムなアプローチの改変もまた可能である。例えば、モノマー セットは、もしカップリング化学が利用できるなら、工程から工程へと拡大し又 は縮小することができ、又は、モノマーセットは、次の工程(例えば、第一工程 のアミノ酸、他の工程のヌクレオシド、他の工程の炭化水素)のために完全に変 更されうる。ペプチド合成のためのモノマー単位は、例えば、単一のアミノ酸又 はより大きなペプチド単位、或いはその両者を含みうる。一つの変更は、合成の ある工程において異なったモノマーセットの間で分配されるべき、固体支持体上 の種々の配列のいくつかのプールを形成することである。このアプローチによっ て、関係する又は関係しない配列を持つ異なった長さのオリゴマーを作ることが でき、そして、他の残基を変更する一方、いくつかのポジションにおいてある種 のモノマー残基を固定して、ある残基又は領域が多様性を提供するために変更さ れているオリゴマー骨格を構築できる。 タグが付与された化学ライブラリーの合成は、しばしば、このような組み合せ の合成工程を含む。しかしながら、同定タグは、各オリゴマーの同定を提示する ために容易に解読されうるので、タグが付与された化学ライブラリーは、タグが 付与されていないライブラリーより著しく大きい又は複雑であることができる。 事実、化合物の合成ライブラリーを合成するための本発明の方法は、複数工程の 合成によって製造された配列決定できない化合物の大きなコレクションのスクリ ーニングを可能とする。 特に、オリゴヌクレオチドタグ及びオリゴヌクレオチド暗号の使用は、組み合 せ合成を通じて製造されるつながった化合物、特にペプチドの広大なライブラリ ーの各メンバーの構造的な同一性を記録するための強力な機構を提供する。本方 法は、他の非ペプチド性の構造物の組み合せ集成体のエンコードに広く適用でき 、但し、並列合成スキームが直交性及び互換性を残すことを条件とする。組み合 せ合成の正味の結果は、単一の生成物を産出するために非常に高収率で、各々が 進行する反応順序についてのみ明白に定義される。この状況は、標準のペプチド 及びDNA合成化学によりほぼ得られ、そして得られる生成物の構造は、合成に 用いられる結合ブロック及び/又は連結反応の順序によって明確に特定化される 。 しかしながら、殆どの合成有機反応は、より特異性であり、変化しやすい収率 及び度々の多様な生成物(例えば、レジオ及びステレオ異性体構造)を与える。 固体支持体上 での組み合せライブラリー合成のためのこのような化学物質の使用は、ライブラ リー中の各ビーズ上に生成物の混合物を生じる。多くの一般の場合において、合 成の暗号は、関連する物体の化学構造をユニークには特定化できないかもしれな い。むしろ、暗号プロセスは、ライブラリーのメンバーがそれにより構築される 正確な合成方法(例えば、試薬、反応条件等)をエンコードするために、より正 確に考察されうる。ライブラリーは、「活性処方」を同定するためにスクリーニ ングされ、それは、その後、予備スケールにて再製造され、そして(必要なら) 生物活性成分を単離するために分画されうる。エンコードされたライブラリー技 術は、組み合せ化学の範囲及びその用途を、薬剤発見及び広範囲の種々の有用な 化合物の開発及び単離にまで広げるために、相当な潜在性を有する。タグが付与 された分子ライブラリーの合成のこの概観を以て、本発明の重要な観点、例えば ライブラリー合成における固体支持体の使用及び選択がより認識される。 II.固体支持体 A.タイプ 典型的には、本発明のタグが付与された化学ライブラリーは、「固体支持体」 、例えば、ビーズ又は粒子のコレクションからなる。このような固体支持体は、 いずれの形でもよいが、好ましくはおおよそ球形である。支持体は、サイズ、形 又は組成において均一である必要はないが、支 持体は通常、そして好ましくは均一である。しかしながら、いくつかの実施態様 において、大きさが非常に均一な支体が特に好ましい。別の実施態様において、 2つ以上の明白に異なった固体支持体の集団が、ある種の目的のために用いられ 得る。つまり、固体支持体が単一の粒子、又は2以上の連結された粒子からなり うる。 固体支持体は、多くの物質からなることができるが、多くの化学反応基のいず れかを結合するための誘導化及びオリゴマー又は他の分子合成の化学及びタグの 結合との適合性のための能力によって主として限定される。適した支持体物質は 、ガラス、ラテックス、著しく架橋されたポリスチレン又は類似のポリマー、金 又は他のコロイド性の物質粒子、及び当業者に公知の他の物質を含む。特に記載 がなければ、このような固体支持体がそれにより誘導体化されうる化学反応基は 、各々の分子又はオリゴマーの固体状態での合成のために通常用いられるもので あり、従って、当業者に公知である。本明細書中で用いられる「固体支持体」な る語は、オリゴマー合成、及びいくつかの実施態様においてはタグの付着及び/ 又は合成に対して適した部位を有する粒子を包含する。本発明の合成オリゴマー ライブラリーの調製において有用な種々の固体支持体がある。固体支持体は、通 常、例えば、ペプチド及び核酸、及び既に列記した他のオリゴマーの固相合成の ために用いられ、従って、当業者に良く知られている。本発明の固体支持体は、 生細胞、ウイルス又はクローニングベクター、例えば ファージベクター又はプラスミドを包含しない。Monobeads(商標)( ファルマシア ファイン ケミカル AB、ウプサラ、スェーデンより市販され ている)又はそれらの同等物が、本発明の種々の観点のために、固体支持体とし て特に有用である。Monobeads(商標)は、良好なサイズ均質性及び小 さなサイズ、即ち10μmを提供する。更に、これらのMonobeads(商 標)は、有機又は無機の溶媒のいずれの中でも凝集せず、オリゴヌクレオチド及 びペプチド合成のために適した支持体を提供する。最後に、Monobeads (商標)は、第一級アミンの非常に大きな負荷を提供する(100nmole/ mg)。 本発明の実施のために選ばれた特定の固体支持体の一つの重要な観点は、支持 体のサイズである。十分なる固体支持体及び効率のよいカップリングをもって、 所望により、ある種のオリゴマーの完全なセットが製造できる。一般に、固体支 持体のサイズは、1nm〜100μmであるが、1mmのサイズまでのより大き い固体支持体もときどき用いられ得る。固体支持体の適したサイズは、(1)オ リゴマー合成部位及び同定タグの所望の付着部位の数、(2)合成されるべき異 なった化合物の数(及びスクリーニングが必要とされる各オリゴマーを運ぶ固体 支持体の数)、及び(3)用いられるべき特定のスクリーニング戦略(例えば、 蛍光活性化細胞ソート(FACS))における固体支持体の大きさの効果に依存 する。 特定の例として、直径1μmの固体支持体が、本発明の方法において用いられ 得る。もし各反応容器が約0.2mLの固体支持体を含み、そしてオリゴマーが 50モノマーのセットから合成される(50の並列反応)場合は、すると、全量 で10mLの固体支持体又は約1013の固体支持体が要求される。もし、これら の50モノマーを用いてヘキサマーを作ることが望まれた場合は、その時は、1 .5×1010を超える可能な配列があり、そして各特定の配列は、約103の固 体支持体上で表れうる。各ビーズの概算された能力は、通常用いられるペプチド 合成樹脂の能力に基づいて、ビーズ当たり約0.1pgのペプチドである。次い で、この概算により、各固体支持体は、約100amol又は108オリゴマー 鎖を有する。 洗浄効率を改善するために、非孔性のビーズ又は典型的なペプチド合成よりも 低い孔性の他の固体支持体を用いることができ、しかし、本発明のある種の用途 において、かなり孔性のビーズ又は樹脂が良く作用しそしてしばしば好ましい。 非孔性の支持体は、低い密度の成長鎖を有するが、数オーダーでの能力の減少を 伴った場合でさえ、十分なオリゴマー密度が十分なスクリーニングのために製造 されうる。より低い孔性の支持体では、より大きい割合のオリゴマー部分が、ス クリーニングプロセスの間、レセプターへの結合のためにアクセスできる。また 、低い孔性の支持体は、ある反応から次への反応への繰越を減少 し、従って、優勢の(正しい)タグの解読の正確性を改善する。 上記した如く、他の実施態様は、互いに物理的に連結された2つの固体支持体 、例えばビーズの使用を含み、一つは、分子又はオリゴマーのための合成部位( 又はリンカー)であり、そしてもう一つは、一つ又は複数の同定タグのための付 着部位(又はリンカー)である。この配置は、分子又はオリゴマーと同定タグの 、別々の「ゾーン」中への分離を可能とし、そして、付着のための大きく異なっ た化学反応基及び化学の使用を可能とする。固体支持体は、別々に誘導体化され 、次いで、全ての又は殆ど全ての合成固体支持体が、つながったタグ付着固体支 持体を有する条件下で連結される。固体支持体は、異なったサイズ、例えば、連 結されたいくつかの(又は多くの)より小さなタグ付着ビーズを伴う大きな合成 ビーズであり得る。一つの実施態様において、第一の固体支持体は、少なくとも 一つの付着されたアミノ酸を有し、そして第二の固体支持体は、少なくとも一つ の付着されたヌクレオチドを有する。 2つのビーズを連結する方法は、オリゴマー合成化学によってなされる。最も 明らかなビーズの連結手段は、固体支持体の各々の種上で優勢な化学反応基と相 互作用する、ヘテロ二価官能性の架橋剤(例えば、Pierce ImmunoTechnology Ca talog and Handbook pp.E10-E18(1991)で参照されるような試薬)を用いている 。このような架橋剤は、以下の章で示すような種々の目的に役立つ。 B.リンカー 固体支持体に結合されるとき、オリゴマー及びそれに付随するタグは、通常、 1以上の分子リンカーによって支持体に付着される。リンカー分子は、付着に先 だって、各末端に適当な官能基を有し、一つの基は支持体への付着に適しており 、そしてもう一つの基はオリゴマー又はタグへの付着に適している。いくつかの 実施態様において、切断可能なリンカーは、アッセイ又は検出工程を容易にする ために用いられる。 多様な連結試薬の広い入手性が与えられると、同定タグを、目的のオリゴマー 又は他のライブラリー化合物のいずれか、又は固体支持体、又は前もって存在し ているタグに連結できる。例えば、同定タグは、オリゴマー中に取り込まれたモ ノマー、又は非オリゴマー性化合物中に取り込まれた構築ブロックに付着され得 る。ペプチドオリゴマーに関し、システイン残基の側鎖は、タグ付着のための便 利な部位を提供する。他の例において、タグは、少数のオリゴマー鎖を覆う(キ ャップする)ために付着されることさえでき、但し、所望のオリゴマーの正味の 合成量の減少が、容易に許容されうることを条件とする。固体支持体にオリゴマ ー(又は目的の他の化合物)を結合するリンカーに直接タグを付着できる。この 実施態様において、リンカーは、付着に先だって、同定タグの付着のために適し た第三の官能基を有する。 もちろん、所望の用途及び効果に応じて、広範囲の種々 のリンカーを結合することができる。例えば、カップリング又は結合効率等の特 性において、所望の効果を達成するために、疎水性、親水性、又は立体配置の容 積を与えるリンカーを選択できる。本発明の一つの観点において、分岐したリン カー、すなわちかさばった側鎖を有するリンカー、例えばリンカー Fmoc− Thr(tBu)が、硬さを与えるために、又はライブラリー中の固体支持体上 の分子間の間隔又はライブラリー中の分子とタグの間の分子の間隔を調節するた めに用いられる。 上記したように、切断可能なリンカーは、有用な効果のために用いられ得る。 本発明の好ましい光切断可能なリンカーは、6−ニトロベラトリルオキシカルボ ニル(NVOC)及び他のNVOC関連リンカー化合物(PCT公開番号第 WO 90/15070及び WO 92/10092号公報参照、また米国特許出願シリアル番号第971181 号明細書(1992年11月2日出願)参照、これらは引用することにより本明細書の 一部となる)を含む。他の実施態様において、リンカーは、1以上の制限部位を 有する核酸であり、従ってライブラリーメンバーの一部分(タグ、オリゴマー又 は目的の他の化合物、又はそれらの両者、或いは固体支持体)は、適した制限酵 素によって他から選択的に切断されうる。この新規な核酸リンカーは、本発明の 目的のために有用な効果で用いられることができる広範囲の種々のリンカーを例 証している。 C.分子支持体 上記した如く、本発明はまた、固体支持体がなく、そしてタグが、合成される オリゴマー又は他の分子に直接(典型的にはリンカーを通じて)付着される方法 により行われうる。或いは、オリゴマー又は他の分子及びその付随するタグは、 固体支持体上で合成されることができ、次いで、スクリーニング又は他の使用に 先だって固体支持体から切断されるうる又は除去されうる。このような方法は、 以下で更に十分に記載する。固体支持体が存在するか否かに拘わらず、ライブラ リーのサイズ及び組成は、合成の間に用いられたカップリング及び混合工程の数 、及びモノマー又は他の構築ブロックによって決定される。 III.化学構築ブロック A.オリゴマー及びモノマー 本発明の広範囲の適用性は、多様なオリゴマー及びポリマーの巨大なライブラ リーを合成及びスクリーニングすることにより、恐らく、最も容易に理解される 。オリゴマーは、モノマーからなるポリマー性の化合物、例えば、生物ポリマー であり、オリゴマー中のモノマーの配列は、しばしば、重要な生物学的特性を特 定する。好ましい目的のオリゴマーは、ペプチド、オリゴヌクレオチド、オリゴ N−置換グリシン及びポリカルバメートを含む。上記した如く、本発明の目的 のために、モノマーは、互いに連結してオリゴマー又はポリマーを形成すること ができ るモノマーのセットの任意のメンバー、例えばアミノ酸、カルバメート、スルホ ン、スルホキシド、ヌクレオシド、炭化水素、尿素、ホスホネート、脂質、エス テル、上記の組み合わせ等である。従って、モノマーは、化学カップリングのた めに適当に活性化されうる又は酵素的カップリングのために許容されうるいずれ のタイプでもよい。 多くのモノマーのタイプからオリゴマーを組み立てる方法は、モノマー単位又 は構築ブロックの所与のセットのために、適当なカップリング化学を用いること を要求する。逐次的な様式において互いに付着されうる構築ブロックのいずれの セットも、モノマーセットとして作用しうる。付着は、化学的、酵素的或いは他 の手段により、又はこれらの手段のいずれかの組み合わせにより仲介されうる。 得られたオリゴマーは、直線状、環状、分枝状又は想定される種々の他の構造で あり得、これらは、当業者に明らかである。 B.他の構築ブロック 本発明は、本明細書中に、主としてアミノ酸の配列を含む分子の調製に関して 記載されているが、本発明は、他のオリゴマーの調製、及び成分毎の逐次的様式 により合成されうる化合物のセットに容易に適用することができ、このことは当 業者によって理解されるべきである。例えば、ベンゾジアゼピン、ヒダントイン 及びペプチジルホスホネート等の化合物は、本発明の方法を用いて調製されうる (米国特許出願シリアル番号第08/119700号明細書(1993年9月9日出願)参照 、これは、現在は放棄された米国特許出願シリアル番号第081577号明細書(1993 年6月21日出願)の一部係属出願であり、米国特許第5339115号明細書の一部係 属出願である、これらは各々引用することにより本明細書の一部である)。 一つの実施態様において、本発明の方法は、分枝状のポリマーのライブラリー を製造するために用いられ得る。多くの例において、直線状のポリマー、例えば 、ペプチドのライブラリーは、かなり有用である一方、3〜4より大きい残基で は、これらの直線状の分子の形は、長くかつ狭くなる。殆どの薬剤は、恐らく、 幾分は分子の高程度の柔軟性故に、このような長い形を有さない。分枝状の骨格 ポリマーは、公知の薬剤に類似の分子の形を結果しうる。従って、一つの実施態 様において、本発明は、他のモノマーがそこに付着され得る少なくとも3つの官 能基を有するモノマーの取り込みに関する。 しかしながら、もしこのようなモノマーが専ら用いられる場合は、その時は、 完全に分枝状の合成は、いつも、連結された最後のモノマーの(合成に用いられ た他のモノマーに対して)高い比率を結果する。もちろん、この比率を変えるた めに、異なった分枝しているモノマーの混合物を取り入れることができるが、そ の時は、目的の化合物の構造の同定がより困難になろう。即ち、分枝状のモノマ ー混合物がより複雑になればなるほど、タグは、合成された 特定の化合物についてより少ない情報しか提供できない。本発明の改善された方 法において、2つのモノマーの混合物が取り入れられ、各モノマー連結段階にて 、一つは分枝できるがもう一つはできない、そしてこのことは、多い情報を与え るタグを有した、形の大きな多様性を含むライブラリーを製造する。この場合に は、タグは、各カップリング工程にて存在するモノマーを特定化するが、それは 、モノマーが分枝できるかどうかということを特定しない。しかしながら、第一 のライブラリーから選択された化合物のセット中に含まれるそれらのモノマーの みを用いる単純な再合成は、それらの化合物の構造を容易に同定する。 IV.タグ 同定タグは、例えば、顕微鏡的に又は他の方法で、形、サイズ、重量、荷電又 は色において区別できる認識可能な特性を有する。この認識可能な特性は、タグ の光学的、化学的、電気的又は磁気的特性から、又はこれらの特性のいくつかの 組み合わせから生じうる。本質において、タグは、分子を標識し、そして一つの (或いは複数の)分子又は固体支持体のレベルにて、解読可能な情報をエンコー ドするために機能する。化学ライブラリーの各メンバーが受けた合成経路を追跡 するために同定タグを用いることによって、ライブラリー中の任意の化学物質の 構造(即ち、任意のオリゴマーのモノマー配列)を、同定タグを読むことによっ て演繹できる。 認識できる異なった大きさ、形或いは色の、又はバーコードで標識された小さ なビーズの如くの、顕微鏡的に同定可能なタグを構成できる。タグは、「機械的 に解読可能な」発光又は放射線標識でありうる。同定タグはまた、エンコード可 能な分子構造でありうる。情報は、分子のサイズ(ポリマーの長さ)又は組成中 にエンコードされうる。恐らく、後者のタイプの最もよい例は、核酸配列、即ち 、天然の或いは改変された塩基から組み立てられたRNA又はDNAである。 化学ライブラリーの合成及びスクリーニングにおいてタグによって演じられる 役割を説明することは、例えば、オリゴマー合成において各ビーズに付着り付け られた、顕微鏡的に認識可能な文字と数字が組み合わされたタグの使用を考える ことである。例えば、タグ「A1」は、ビーズが工程1にてAモノマー反応に参 加したこと意味し、「C2」は、ビーズが工程2にてCモノマー反応に参加した こと意味し、そして「B3」は、Bモノマーが工程3にて添加されたことを意味 する。3工程合成の終わりでは、ビーズは、付着り付けられた3つのタグ、例え ば、A1、C2及びB3を有し、このことは、ビーズ上でのペプチド配列がAC Bであることを示す。このスキームは、異なったモノマーの数と合成工程の数の 積(この例では9)に最大でも等しい、多数の異なった同定タグを要求する。も し、符号がA、A−C、A−C−Bの工程順にて互いに付着された場合は、同定 タグの数は減少される。この場合 は、モノマーと同数のみの同定タグが要求され、そして同定タグは、どのモノマ ーが付加されたか及びどの付加工程においてかという記録が保存される方法にて 組み立てられる。 他の例において、タグは、種々の光でアドレスされる分子、例えば、蛍光性又 は燐光性の化合物からなり、そのスペクトル特性は、変化し得り(たとえば、光 退色)、そしてそれ故、情報を蓄えるために用いられ、このことは、ライブラリ ー中の各ビーズ又は他の固体支持体をマークするために用いられる。一つのこの ような方法において、ビーズは、種々のフロロフォアを取り込み、その各々は、 選択的に光退色され、そして蛍光又は減少した蛍光が利用できないようにされる 。各カップリング又は化学反応工程の間、ビーズは、1以上の特定のタイプのフ ロロフォアを光退色する(又はしない)ように照射され(されず)、従って、合 成されたオリゴマー中にモノマー同定が記録される。Science 255: 1213(1992 年3月6日)参照(これは引用することにより本明細書の一部である。) それ故、同定タグは、各モノマーカップリング、又は個々のライブラリーメン バー又は固体支持体が経験した他の反応工程を同定し、そして、各モノマーが付 加された又は他の化学反応が行われた合成シリーズの工程を記録する。タグは、 モノマー付加又は他の反応の直前、間又は後に、便宜なようにかつ同定タグのタ イプ、付着様式及びオリゴマー又は他の分子合成の化学と相容なように付着され う る。上記した如く、同定タグは、種々の機構を通じて、直接的に、連結分子を通 じて又はオリゴマーがその上で合成される固体支持体を通じて、オリゴマーと関 連させられ得る。後者の様式では、タグをもう一つの固体支持体に付けることが でき、そして該もう一つの固体支持体は、オリゴマーがその上で合成される固体 支持体に結合されうる。特定のモノマー付加又は他の化学反応工程を受ける固体 支持体が物理的に一緒になったとき、同定タグが付加され、そしてそのようにし て、一群として、即ち次のプール化工程に先だって、タグが付与されうる。 もちろんいくつかの場合において、オリゴマーのモノマー単位の少数のみが変 えられる場合は、オリゴマーのうちで変化するモノマーのみを同定することが必 要となり得り、例えば、ペプチド中の数種のアミノ酸のみを変化したい場合であ る。例えば、6〜12アミノ酸長のペプチド中の3〜6のアミノ酸のみを変えた い、又は、50アミノ酸長までのペプチド中の5という少ないアミノ酸を変えた い場合である。各固体支持体に、各配列中で変化されるアミノ酸のみを特定化す る同定タグを提供することによって、各ペプチドの配列を、唯一に同定すること ができ、これは、当業者によって容易に認識される。このような場合、全ての固 体支持体は、共通のモノマー単位を付加するために同じ反応容器中に残りうるが 、区別されるモノマー単位の付加のためには、異なった反応容器間に分配される 。 合成オリゴデオキシリボヌクレオチドは、特に好ましい 情報伝達同定タグである。オリゴヌクレオチドは、天然の、高密度の情報貯蔵媒 体である。モノマータイプの同定及び付加の工程、又は化学合成方法に関係する 他の情報は、短いオリゴヌクレオチド配列中に容易にエンコードされる。次に、 オリゴヌクレオチドは、広範囲の種々の固体支持体、オリゴマー、リンカー及び 他の分子への付着について容易に従う。例えば、オリゴヌクレオチドは、ペプチ ド合成ビーズに対して容易に付着され得る。 オリゴヌクレオチドに基づいたコード体系の使用において、固有の顕著な利点 は、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR、PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications (Innis,M.,Gelfand,D.,Sninsky,J.and White,T.,Academic Press,San Diego 1990)参照、また米国特許第4683202号及び第4965188号明細 書参照、これらは各々引用することにより本明細書の一部である)及び他の核酸 複製及び増幅技術を通じて標的の増幅が非常な高いレベルで達成できる能力であ る。殆ど通常に用いられるインビトロDNA増幅法はPCRであるが、適した代 わりの増幅法は、例えば、核酸配列に基づいた増幅(Compton,1991,Nature 35 0:91-92、引用することにより本明細書の一部である)及び増幅アンチセンスR NA(Van Gelderら、1988,Proc.Nat.Acad.Sci.USA 85:7652-7656、引用す ることにより本明細書の一部である)、及びセルフ−サステインド シークエン ス レプリケーション システム(3SR、Guatelliら,1990,Proc.Natl.Ac ad.Sci. USA 87:1874-1878、引用することにより本明細書の一部である)を含む。ほんの 小さな量(高い選択性及び効率の方法をもってすれば、単一のコピーでも十分で ある)のDNAテンプレートが、PCRに要求され、顕微鏡的な直径の固体支持 体を用いて、巨大なライブラリーを得ることができる。 核酸タグの使用は、他の束縛されたライブラリー技術を通じて入手できる多様 性をはるかに超える合成ライブラリーの構築及びスクリーニングを容易にする。 更に、これらのライブラリーは、管理しうる量のビーズ物質を用い、そしてそれ 故、生物試薬の実験的な量を用いてレセプター結合についてアッセイされうる。 本発明の改善された方法は、オリゴヌクレオチドタグを用いたESLライブラリ ーの加工における制限的な工程・・・増幅、鎖分離及び個々のビーズからのタグ の配列決定に関係する。方法は、少なくとも1オーダーだけ配列決定効率を増加 し、そして、タグの連鎖工程の取り込みに関係し、そこでは、典型的には、ライ ブラリーメンバーの選択されたセットから典型的に増幅された多くの異なったタ グが、オリゴヌクレオチドタグのクローニング又は配列決定に先だって互いに連 結される。 方法の一つの実施態様において、増幅されたタグは、連鎖され、そして、その 後、慣用の配列決定ベクター中で10〜20(又はそれ以上)のタグの直線状の 配列としてクローン化される。好ましくは、適した制限部位は、オリ ゴヌクレオチドタグの「コーディング領域」(情報内容を持つ配列)に隣接して 設置され、一群のビーズ上でのタグの増幅後に、制限部位は切断され、そしてフ ラグメントは連結されて連鎖を形成する。その後、連鎖は、適当な配列決定ベク ター中にクローン化される。その後、各テンプレートが、例えば500〜800 塩基の全体を二方向に配列決定するために用いられ、テンプレート当たり少なく とも10より多いタグの同定が可能とされる。このアプローチはまた、FACS を用いて個々のビーズの単離を避けるという選択を提供する。ビーズ及びタグが 付与された化合物は、プール中に分類され、タグのプールは増幅され、連鎖され 、そして配列決定のためにクローン化される。更に、個々のビーズを取り扱うた めの要求は軽減されているので、ライブラリー構築及びスクリーニングのために 、1μmより小さいビーズ(典型的には、この大きさは、慣用のFACS分析の ためには小さすぎる)が使用できる。選択は、便利には、アフィニティー精製法 (パニング(panning)、マグネチックビーズ等)によって成し遂げられ、そし てビーズの富化されたプールは、次いで、上記の如く増幅されそしてクローン化 される。 オリゴヌクレオチドの同定タグは、(オリゴマー合成のための)対応するモノ マーカップリングまたは他の化学反応工程の前、間又は後に、一塩基づつ組み立 てられる。オリゴヌクレオチドタグの一塩基ごとの合成の場合は、各工程のタグ は、単一のヌクレオチドであるか又は多くも非常 に少数のヌクレオチド(即ち、2〜5ヌクレオチドのブロック)である。ブロッ クごとの逐次的なアプローチにおいては、2〜5から10又はそれ以上の塩基の ヌクレオチドのエンコードされたセット(「コドン」)が、保護されかつ活性化 されたブロックとして加えられる。各ブロックは、モノマータイプ又は他の情報 を運び、そしてあるタグブロックの次への付加の順序は、モノマー付加又は他の 反応の順序を表す。或いは、ブロックは、オリゴマー合成又は他の反応工程数、 並びにモノマータイプ又は他の構築ブロック情報をエンコードしうる。この計略 は、オリゴマーを用いて並列で成長させたオリゴヌクレオチド鎖の直線状の配列 中に工程の順序を保存する。並列合成段階(例えば、オリゴヌクレオチド及びペ プチド)の化学的相容性を保存するために、標準の合成化学を改変することがで き、本発明の重要な観点は、以下に更に詳細に議論する。 増幅プライマー部位、モノマー特異的情報及び反応順情報を含有する、50〜 150塩基(ヌクレオチド)長の保護された(又は保護されていない)オリゴヌ クレオチドが、各工程にて付着り付けられうる。一連のオリゴマー合成(モノマ ーカップリング)又は他の化学合成工程の最後に、ライブラリー中の各オリゴマ ー配列又は他の化学物質と関連したオリゴヌクレオチド同定タグの異なったnの エンコードされたセットがある。リガンド活性を用いてオリゴマーを同定した後 、関連したオリゴヌクレオチドは、PCRにより増幅され、そしてオリゴマー又 は他の化合物 の同定を解読するために配列決定される。 以下でより完全に議論するように、オリゴヌクレオチド同定タグ中で用いられ る塩基の選択は、オリゴマー合成の化学又はタグが露出される他の化学反応条件 によって指示される。例えば、強酸の使用は核酸を脱プリン(depurinate)する 。従って、強酸の使用を要求する化学物質を用いる場合は、ピリミジンC及びT のみからなるオリゴヌクレオチド及びバイナリーコードの使用が、重要であると 証明できる。同様の様式にて、強酸に対するプリンヌクレオチドの不安定性は、 プリンヌクレオシド類似体アナログ、例えば、7−デアザ−2’−デオキシアデ ノシン及び7−デアザ−2’−デオキシグアノシン(Barrら,1986,BioTechniq ues 4:428-432及びScheit,Nucleotide Analogs: Synthesis and Biological Fu nction pp.64-65(John Wiley and Sons,New York)参照、これらは共に引用する ことにより本明細書の一部である)の使用を通じて克服されうる。これらの又は 他の類似体の使用は、バイナリーなエンコードスキームとは反対に、四要素又は 他の使用を可能とする。従って、好ましい実施態様においては、同定タグは、約 50〜150のヌクレオチド長のオリゴヌクレオチドであり、オリゴマーライブ ラリーを組み立てるために用いられるカップリング条件下で分解しない、ピリミ ジン又は、ピリミジン及びプリン類似体、又はいずれかのタイプのヌクレオシド からなる。オリゴヌクレオチド同定タグは、5’及び3’増幅部位を含み、任意 的に、DNA配列決定 プライマー部位を含むことができ、それらは、オリゴマー合成の各工程に特異的 であり得る。 オリゴヌクレオチドを用いる組み合せ合成手順をエンコードすることは、巨大 なライブラリーから分離される微量のリガンドの直接の構造分析において出会う 曖昧さ及び感度という主要な限界に向けられた機構を提供する。情報貯蔵のため のDNAの有する高い能力は、ライブラリーの構築の正確な詳細を保管するため に活用されうる。以下の実施例1において、3つの塩基(c7dA、dC、T)を含 む2つの隣接するヌクレオチドの「コドン」構造が、32=9までのアミノ酸構 築ブロックを取り込む合成をエンコードでき、用いられた(たったの7の構築ブ ロックがこのライブラリーの合成において用いられた)。もし、c7dGがまた、 コーディングテンプレート中に含まれる場合は、その時は、1000の異なった モノマーを用いる組み合せ合成が、わずか5つのヌクレオチドの「コドン」サイ ズ(45=1024)を用いて提供されうる。 情報は、オリゴヌクレオチドの配列或いはそれについて他のポリマー性又はオ リゴマー性のタグの配列よりは、又はそれに加えて長さにおいてエンコードされ うる。もし、オリゴマーに対する各特定のモノマー付加を表すために、長さのみ が用いられる場合は、そのときは、オリゴマーの同定が、例えば、上記の如くオ リゴヌクレオチドタグを増幅し、そして種々のサイズ分離技術(ポリアクリルア ミドゲル又はキャピラリーゲル電気泳動を含む)を通じてタグを同定することに より、解読されうる。オリゴマー合成の所与の工程又は各異なった化学反応工程 で付加される各異なったモノマーは、独特の長さのヌクレオチドタグによって表 される。オリゴヌクレオチドタグは、増幅部位、例えば、PCRプライミング配 列を含み、該配列は、オリゴマー又は他の化学合成における所与の工程数を特徴 付けるように設計される。その後、配列中のいずれかの所与の場所におけるオリ ゴマー組成の決定は、合成における該工程のためのPCRプライミング配列特徴 を用いたタグの増幅、及び本技術分野で公知の技術、例えば、(標準としてタグ を付与するオリゴヌクレオチドを用いた)ゲル又はキャピラリー電気泳動を用い た増幅生成物のサイズでの分離を含む。この実施態様は、リード配列に関する化 合物のライブラリーを作ることを望む場合に特に有用である。類似である部位が 合成される工程の間にタグのみが必要である。 長さに加えて、オリゴマー配列情報はまた、オリゴヌク レオチドタグを含む塩基配列中にエンコードされうる。このタイプの暗号は、異 なったオリゴヌクレオチドタグを各カップリング工程で付着する実施態様におい てばかりでなく、前もって存在するオリゴヌクレオチドタグを各カップリング工 程にて延長する実施態様においても価値がある。例えば、以下に記すように、各 々が7つ(又はそれ以上)の領域を有する、約100塩基(又はそれより幾分長 いもの)までのオリゴヌクレオチドを使用しうる。 領域1は、3’−PCRプライマー部位(20から25塩基)である。この部 位は、PCRによる増幅をプライムするために、他のPCR部位と(オリゴヌク レオチドの5’末端において)連結されて用いられる。他の増幅法もまた、用い られ得る。 領域2は、「工程特異的」DNA配列決定プライマー部位(15〜20塩基) である。この部位は、合成シリーズにおける特定の番号が与えられた工程に対し て特異的である。特定の工程にてすべてのビーズに付加された全てのオリゴヌク レオチドは、通常、この配列を共通に有する。各番号が与えられた工程は、該工 程を表す非常に特異的なプライマー部位を有する。 領域3は、スペーサー(20〜30塩基)である。種々の長さの、好ましくは 20〜30塩基長のスペーサーは、モノマーエンコーディング又は同定領域を通 じて良好な「読みとり」を与えるべく、配列決定プライマー部位から十分離して コード部位を置く。 領域4は、モノマー同定領域(8塩基)である。この例示的な実施態様におい て、8ビットの記号列中の各塩基は、1ビットのバイナリーコードを表し、そこ では、例えば、T=0及びC=1である。工程特異的な同定タグの各セットは、 8個の位置の夫々において、1(C)又は0(T)を有する8塩基からなる。こ れらは、異なった場所での、「オン」又は「オフ」にセットされるスイッチとし て考えられる。各モノマータイプは、これらの「スイッチ」の1〜8の混合物に よってエンコードされる。 領域5は、工程数情報領域(4塩基プラス領域区別のための両側における2塩 基)である。この短い長さ中の4ビットは、工程数をエンコードする。これは、 配列決定プライマーのためには冗長であるが、適当なプライマーが用いられてい ること及び正しい工程が解読されていることを確認するために用いられうる。 領域6は、モノマー同定領域(8塩基)の繰り返しである。この領域は、領域 4と同じ情報を持ち、そしてモノマー同定を確認するために用いられる。この第 二のモノマーエンコーディング領域を設定することはまた、良好な配列決定の「 読みとり」を獲得する蓋然性を増加する。 領域7は、5’−PCRプライマー部位(20又は25塩基)である。この部 位は、配列増幅のために、第二のPCRプライマーをアニーリングするための部 位として働く。これらの特徴の7つ全て(そのいくつかは任意的である)を有す るオリゴヌクレオチドの長さは、通常、75〜 125塩基である。 8ビット形式は、256の異なったモノマータイプをエンコードできる。エン コードされうる工程数は、手元にあるオリゴヌクレオチドの工程特異的セットの 数(セット当たり8)によって決定される。10セット(80オリゴヌクレオチ ド)を用いて、10単位長までのオリゴヌクレオチド中に組み立てられた256 の異なったモノマーをエンコードできる(従って、25610=1.2×1024ま でのオリゴマー配列のためのエンコード能力が提供される)。コードされた同定 タグは、各モノマーが特異的なバイナリー数を割り当てられる(例えば、Ala =00000001、Gly=00000110等)ように用いられ得る。適したオリゴヌクレオ チドは、正しいバイナリーコードを与えるために組合わされる。 オリゴヌクレオチドタグ同定を容易とするために、種々の選択肢がある。例え ば、配列決定又はハイブリダイゼーションによってビーズから直接にタグを読む ことができる。また、タグ同定を容易にするために、オリゴヌクレオチドタグを 増幅できる。単一の固体支持体又はオリゴマーによって運ばれるオリゴヌクレオ チド同定タグは、クローニングによりインビボで、又は例えばPCRによりイン ビトロで増幅されうる。もし、検出の限界が、100分子のオーダーであれば、 その時は、ビーズ上での各オリゴヌクレオチドタグの少なくとも100或いはそ れ以上のコピーが要求される。タグのコピー、つまり、一本鎖のオリゴヌ クレオチド、二本鎖の核酸、又は一本鎖及び二本鎖の核酸の混合物のいずれかが 、種々の方法のいずれか(その内のいくつかは以下に記す)により製造され、そ して増幅された物質が配列決定される。別個でかつ区別されるオリゴヌクレオチ ドタグが、(各工程にて存在するタグを延長するのではなく)、各モノマー付加 工程にて加えられる本発明の実施態様において、全てのタグを一度に増幅でき、 そしてその後、(各タイプのタグのために異なった配列決定プライマーを用いる )オリゴマー合成工程があれば、増幅された物質を多くの別々の配列決定反応に 分けることができる。この実施態様において、また、プライマー配列を適当に選 択することにより、各タグを他のタグとは別に増幅できるようにタグを設計でき る。配列決定反応が行われ、そして標準配列決定ゲル上を泳動され、オリゴマー 配列が、得られた配列情報中に明らかにされたコードから導き出される。 他の戦略は、通常のPCRプライマー及び通常の配列決定プライマー(配列決 定プライマーは、PCRプライマー部位と完全に又は部分的にオーバーラップし ていてもよい)を用い、そしてビーズからのオリゴヌクレオチド中の各工程特異 的な配列に相補的であるオリゴヌクレオチドプローブにハイブリダイゼーション することによって工程を同定することである。単一のセットの配列決定反応は、 単一のビーズからの全ての増幅されたオリゴヌクレオチド上で成され、そして反 応生成物は、ゲル上で単一セットの レーン中で泳動される。その後、反応生成物は、適当なハイブリダイゼーション 膜に転写され、そして単一の工程特異的プローブにハイブリダイズされる(Mani atisら、Cold Spring Harbor Laboratory,Cold Spring Habor,NY(1980)参照、 これは引用することにより本明細書の一部である)。得られた信号の検出後、プ ローブは膜から洗浄されそして他の工程特異的プローブがハイブリダイズされる 。ヨーロッパ特許出願公開第237362号公報及びPCT公開第 89/11548号公報( これらは各々引用することにより本明細書の一部である)に記載の方法を用いる こともできる。 並列ハイブリダイゼーションは、連続したハイブリダイゼーションの代わりを 提供する。配列決定反応物は、ペプチド合成工程の数と等しい数に等分され、そ して、配列決定ゲル上にて、各々について1つの別々のセットのレーン中で泳動 される。反応生成物を適当な膜へ移した後に、膜は切られて、レーンのセットを 分離する。その後、各レーンセットは、複数の工程特異的なオリゴヌクレオチド プローブの一つにハイブリダイズされる(Plex Luminescent Kits Product Cata log, Bedford,MA,1990中の「ユニプレックス DNA シークエンシング」及 び「マルチプレックス DNA シークエンシング」参照)。 上記した如く、単一合成固体支持体(又は、タグを運ぶ取り付けられたビーズ 、又は「ウェル」中の溶液中の)は、各オリゴヌクレオチドタグの2、3百のコ ピーを含む のみである。これらのタグは、例えば、PCR又は当業者に公知の他の手段によ って増幅され、正確に配列決定されるのに十分なDNAを提供しうる。オリゴマ ーを解読する能力は、利用可能なオリゴヌクレオチド同定タグの数、利用可能な タグから達成されうる増幅レベル、及びDNAを増幅した配列決定の正確性に依 存する。 もしオリゴヌクレオチド同定タグのPCR増幅が用いられる場合は、「PCR 生成物汚染」と遭遇しうり、それは、あるPCR反応の生成物が同じPCRプラ イマー結合部位を有する他のタグを増幅するように設計された次のPCR反応混 合物を汚染するによって起こる。生成物配列中に不安定性を導入し、そして前の 反応から持ち込まれた潜在的な汚染物を破壊するように、次の反応を処理するこ とによってこの問題を防止できる。この戦略の特定の例は(そのための市販キッ トがPECI and Life Technologyによって販売されている)、dUMPを生 成物中に導入する。各々の新しいPCR反応物をウラシル−N−グリコシダーゼ を用いて処理することは、存在しうるdU含有DNAを分解し、汚染物の増幅を 防ぐ。dUを含有しない(dTのみ)テンプレートDNAは影響されない。もち ろん、グリコシダーゼは、増幅が始まる前に除かれ又は不活性化される。 ペプチド合成のために上記したタグのいくつかは、ピリミジンのみを含むとい う普通でない特徴を有する。このことは、ウラシルグリコシダーゼ戦略(Perkin Elmer Cetus Instruments(PECI)Catalog,Alameda(1991)、これは引用することにより本明細 書の一部である)が製造された鎖(それらは、T(又はU)を含む)の半分のみ に作用する。しかしながら、dUMPを、相補的な、プリンのみの鎖中に導入す ることはできないので、プリン鎖は、酸脱プリン化及び骨格のアルカリ仲介され る切断に対して、非常に敏感である。これらの処理の組み合わせは、生成物汚染 の問題を大きく減少しうる。汚染の持ち込みを防ぐ他のアプローチは、制限部位 (EarIは、ポリピリミジンタグのために用いられ得る)の、オリゴヌクレオ チドタグへの導入、及びタグで汚染されることが疑われる増幅反応に先立つ対応 する制限酵素での消化を含む。もし増幅されるべきタグが酵素によって切断され ない場合にのみ、この方法が実施され、一般に一本鎖のオリゴヌクレオチドタグ の場合である。 増幅されたDNAの配列決定のために、通常、一本鎖のテンプレートを製造す ることが望まれる。この製造は、いくつかの手段のいずれかによって達成されう る。一つのこのような手段は、非対称PCRであり、そこでは、過剰な一つのプ ライマーが、一つの鎖を、他より10〜100倍高いレベルまで増幅するために 用いられる(例えば、米国特許第5066584号明細書、これは引用することにより 本明細書の一部である)。一本鎖のテンプレートを提供するための他の手段は、 プライマーの一つをビオチン化し、そして固定化したストレプトアビジンへの吸 着によって、 得られた鎖を精製又は除去することである(Pierce Immunotechnology Catalog and Handbook, 1991,これらは引用することにより本明細書の一部である)。ま た他の手段は、RNAポリメラーゼプロモーターからのRNA転写物(鎖の一つ のみを表現する)の製造及び逆転写酵素を用いた転写物の配列決定を含む(Somm erら,25章,PCR Protocol: A Guide to Methods and Applications, 前掲、こ れは引用することにより本明細書の一部である)。もしタグがピリミジンヌクレ オチドのみからなる場合は、その時は、全てのプリン鎖は、酸/塩基処理によっ て除去され、配列決定のためにピリミジン鎖を残すことができる。 各工程特異的なオリゴヌクレオチドのために別個の配列決定プライマーを用い ることは、各工程特異的プライマーのために、別個の、慣用の配列決定反応を要 求する。異なった標識がされたプライマーの使用は、単一の固体支持体からの同 定タグが単一の反応で配列決定され、そしてゲル上で単一のレーンセットで泳動 されることを可能とする(もしポリピリミジンのみが用いられた場合は2レーン 、もし4つの異なる塩基が用いられたなら4レーン)。現在、この目的に適した 区別できるフルオロフォアで標識されたプライマーが市販されている(ABIカタ ログ、これは引用することにより本明細書の一部である)。現在市販されている 化学ルミネセンス標識のセットがまた用いられ得る(Bronsteinら,BioTechniqu es 8:310-314(1990)、 これは引用することにより本明細書の一部である)。 増幅された生成物は、容易に配列決定又はさもなければ同定されて、ビーズ上 の又はさもなければオリゴヌクレオチドタグに付着されたペプチド又は他の分子 の同定を解読する。この目的のために、種々の配列決定法(これは、配列特異的 プローブハイブリダイゼーションによる配列決定を含む)のいずれかが用いられ 得る。本発明において用いられ得るDNA配列決定酵素は、Taq DNAポリ メラーゼ、E.coli DNAポリメラーゼI(又はクレノウフラグメント) 、T7ポリメラーゼ、シークエナーゼ(商標)及びシークエナーゼII(商標)( 改変T7DNAポリメラーゼ)、Bst DNAポリメラーゼ、及び逆転写酵素 (AMV、MMLV、RSV等からのもの、USB Enzymes for DNA Sequencing, U.S.Biochemical Corp,1991,Cleveland OH参照、これは引用することにより 本明細書の一部である)を含む。オリゴヌクレオチドタグの配列はまた、高い忠 実性のDNAハイブリダイゼーション技術によって同定されうる。この目的のた め、オリゴヌクレオチドを用いる非常に大きなスケールの固定化ポリマー合成が 有用であり得る(PCT特許公開第92/10587号及び第92/10588号公報参照、これ らは引用することにより本明細書の一部である)。 タグの選択は、タグがオリゴヌクレオチド又は他の分子構造物のいずれであっ ても、ライブラリーを構成する分子の性質及び前の章で記載したようなそれらの 分子が合成さ れる方法に依存する。 合成化学が、上記のオリゴヌクレオチドタグと非相容性の試薬及び反応条件の 使用を含む場合には、代わりのタグ付与方法を用いることが望まれるかもしれな い。従って、本発明のタグが付与された分子ライブラリーを合成する方法はまた 、種々の方法、例えばクロマトグラフィー的方法によって別個に解決できる、化 学的に不活性な炭化水素タグ付与分子を用いることを構想とする。 分子ライブラリー中でのこのような不活性な炭化水素タグの使用は報告されて いる。Michael H.J.Ohlmeyerら,Proc.Nat′l.Acad.Sci. 90:10922-26(1993 年12月)、及びPCT出願番号 WO 94/08051参照、これらは共に、全ての目的の ために、引用することにより本明細書の一部である)。 記載されたタグは、本明細書中に記載のバイナリーコード機構を用いる。特に 、バイナリーコードは、合成において付加されるべき、各化学構築ブロック、例 えば、アミノ酸に割り当てられている。コードの長さは、付加されるべき構築ブ ロックの全数に依存しうる。例えば、たった7つの全構築ブロックが付加される 場合は、3ビットのバイナリーコードが用いられ得る。このことは、7つの別個 の特異的なコード、001〜111が、7つの構築ブロックの一つに割り当てら れる、たとえば、リジン=001とすることを可能とする。構築ブロックの数が より大きい場合は、本明細書中に記載の如く、より大きなコード、例え ば、8ビットのバイナリーコードが用いられ得る。 クロマトグラフィー的方法を用いると各々が他と異なった溶離又は分離パター ンを有する多くのタグが調製される。もし、特定のタグが存在する場合は、それ は、所与の合成された分子のための最終タグコードの各場所にて「1」を表す。 従って、分子が4つの構築ブロックを有しそして3つのビットコード系にてコー ドされる場合は、12の可能なコードディジットが存在し、各々の構築ブロック は3ビットを有する。合成の各工程に関し、分子がその上で合成されるべき固体 支持体は、タグが付与されて、付加された構築ブロックばかりでなくそれが付加 された工程をも示す。例えば、1番又は「T1]のタグの存在は、第一工程で付 加された構築ブロックについて、バイナリータグコードの第一の場所に「1」が 存在していることを示している。同様に、T7の存在は、全コードの第7番の場 所に「1」が存在していることを示し、このことはまた、3ディジットコードに おいて、第三の付加された構築ブロックの最初の場所に対応する。従って、コー ド111が割り当てられた構築ブロックは、もし場所1にて付加されたならば、 タグT1、T2及びT3の存在によってエンコードされる。或いは、もし工程2 にて付加されたならば、同じ構築ブロックが、T4、T5及びT6の存在によっ てエンコードされる。 Ohlmeyerによって報告された特定の炭化水素タグは、以下の構造を有する (ここで、nは1〜10である) 炭化水素鎖の種々の長さ及び種々のハロゲン化基は、クロマトグラフィー的方法 、特に電子捕獲ガスクロマトグラフィーによってタグの物理的分離及び分析を可 能とする。 しかしながら、これらの炭化水素タグの検出は、検出方法の感度によって限定 される。従って、タグの検出を保証するため、より大きな量のタグが用いられな ければならない。このことは、より大きなサイズのビーズを要求し、従って、合 成されうる全ライブラリーのサイズを減少し、また固体支持体へのタグの最大の カップリングを保証するための増加した時間を増大する。最後に、より大きな分 子がスクリーニングされる場合は、より多くの炭化水素タグが固体支持体に付加 される。たとえば、非常に多くのタグ を有する大きな合成化合物のための、固体支持体上への大きな量の炭化水素の結 合は、固体支持体上の化合物の連続する合成及び/又はスクリーニングにおいて 悪影響を有するようである。これは、立体の、疎水性又はイオン性相互作用のた めである。 これらの炭化水素タグに関連する、検出能、タグの付与化時間及び合成の妨害 の問題は、本発明の方法を用いて回避されうる。特に、本発明は、一つの実施態 様において、炭化水素タグを用いたタグを付与する方法を提供し、そこでは、こ のようなタグは、Ohlmeyerらに記載された検出可能なエレクトフォアの代わりに 「分子フック」を有する。この「分子フック」は、本明細書中では、増幅可能で 、検出可能な基の付着を可能とするタグ上の官能基として定義され、従って、固 体支持体上のより小さい量のタグの検出を可能とする。フックは、一般に、増幅 可能で、検出可能な基と共有結合的な連結を形成する又は該基の一部に高親和性 を有する、安定な官能基又は分子を含む。このようなフックの例は、例えば、ス トレプトアビジンが連結された増幅可能で検出可能な基がそれに結合されうるビ オチン又は高会合ペプチドのある補体を含む。このような高会合ペプチドは、一 般に、各々が他と高親和性を有するペプチドの相補性ペアを含む。従って、一つ の補体は、このようなペアの一つのペプチドを示す。高会合ペプチドは、一般に 、米国特許出願シリアル番号第08/321933号明細書(1994年10月12日出願)に記 載されており、これは米国特 許出願シリアル番号第08/067387号明細書(1993年5月24日出願)の一部継続出 願であり、これらは引用することにより本明細書の一部である。或いは、このフ ックは、保護された活性化可能な基を含み、その基は、増幅可能で検出可能な基 をタグに共有結合的に付着するために活性化されうる。光保護され活性化された 基は、特に、この用途に有用である。活性化された基は、一般に、本技術分野に て良く知られており、そして、カルボキシル、ヒドロキシル、アミノ、チオール 等の基を含む。これらの基は、光に不安定な保護基、例えばPCT出願 WO 93/2 2680号公報(これは引用することにより本明細書の一部である)に記載されたも のを用いて保護されうる。得られた基は、光で活性化できる。 上記に加えて、分子フックは、多官能性の基を含みうる。例えば、分子フック は、2つの別個のものへ連結されうる2以上の異なった官能基を含みうる。これ は、例えば、検出目的で他の固体支持体、例えばマイクロタイタープレート中の 反応ウェルにタグを再連結することが望まれる場合でありうる。第一の官能基は 、固体支持体上に相補性基を選択的に結合するために用いられうる。いったん連 結されると、第二の官能基は、増幅可能な検出可能な基の選択的な連結のために 用いられ得る。このようなフックは、一般に、本明細書中に記載された官能基、 又は他のこのような基に選択的に結合されうる他の基の組み合わせを含みうる。 例として、このようなフックは、炭化水素タグ に直交的に連結された、ビオチン及びジゴキンの両者を含みうる。いったん分離 されると、これらのタグは、タグ上の官能基の一つ、例えば、抗ジゴキン抗体と 結合しうる基でコートされた固体支持体、例えばマイクロタイターウェルと接触 させられ、そしてそれに結合される。繰り返された洗浄工程の後、固体支持体は 、第二の官能基、例えば、前記した如くのオリゴヌクレオチドに連結されたスト レプトアビジンに結合しうる基に連結されたオリゴヌクレオチドと接触させられ る。その後、結合されたオリゴヌクレオチドは、前記したようにして検出される 。本発明の炭化水素タグの合成は、本技術分野において良く知られた方法によっ て行われうる。例えば、March,Advanced Organic Chemistry(Jhon Wiley & Son s,第3版,1985)、Larock,Comprehensive Organic Transformations(VCH Publ ishers,1989)参照。 本発明の不活性な炭化水素タグは、炭化水素タグのより感度の高い検出を提供 するので、固体支持体上の特定のタグの量は、その検出性に影響することなく減 少されうる。更に、固体支持体上のタグの量を減少することにより、支持体にタ グを連結するために要求される時間が減少されうる。 本発明で有用なタグは、一般に、種々の炭化水素領域及び分子フックを含む。 特には、このようなタグは、タグを固体支持体に付着する切断可能なリンカー、 記載した分子フック、及び分子フックをリンカーに連結する種々の長さ の炭化水素鎖を含む。種々のタグは、それらの物理的分離及び検出を可能とする ために、種々の長さの炭化水素鎖、又は種々の分子フックを有する。 以下の一般構造を有するタグが好ましい: (ここで、nは1〜10又はそれ以上であり、Xは切断可能なリンカーであり、 そしてRは、分子フックである)。好ましい分子フックは、例えば、ビオチン、 高会合ペプチド、及び活性化可能な基例えば光で活性化可能な基、又はそれらの 組み合わせを含む。 本発明で有用な切断可能なリンカーの例は、例えば、米国特許出願シリアル番 号第 08/265090号明細書(1994年6月23日出願)に記載された光で切断可能なリ ンカーを含み、これは、全ての目的のために、引用することにより本明細書の一 部である。このような光で切断可能なリンカーの例は、以下の構造を有するもの を含む: 合成及びタグの付与に続いて、タグが、例えば、リンカーの光分解によって、 固体支持体から除かれる。その後、タグは、タグの分離パターンを保つ方法、例 えば、フラクションコレクションを用いたHPLC、又は他のクロマトグラフィ ー法例えば、ゲルまたはキャピラリー電気泳動を用いて、互いに分離される。タ グは一般に通常の手段、たとえば、吸収等では検出できない量で存在するので、 それらは、引き続く検出及びそれらの分離パターンとの対比を可能とする方法に て分離されなければならない。一例として、固体支持体から切断されたタグは、 HPLCカラム上で分離され、そしてフラクションコレクター中に回収される。 タグが、以下の更なる詳細な記載のようにして最終的に検出された場合は、タグ の存在を示すフラクションは、タグの付与/合成において用いられた全てのタグ に関して、公知の溶出プロファイル又は分離パターンに対して対比される。 分離されたタグは、次いで、それらの分離パターンに従って固定化される。こ のような固定化は、個々のフラクションをスポットする、ゲルを用いた分離のた めにブロットする、又は反応ウェル、即ちマイクロタイタープレート上に固定化 する様式をとりうる。 いったん固定化されると、タグは、増幅可能で、検出可能な基に「フック」さ れうる。増幅可能な/検出可能な基は、一般に、増幅されうる、又は増幅されう る信号を生じる化合物又は構造を含む。特に有用な増幅可能で、検出可 能な基は、オリゴヌクレオチド配列である。増幅可能で検出可能な基のフック化 は、種々の形式をとりうる。例えば、フックがビオチン基を含む場合は、オリゴ ヌクレオチドは、ビオチンにしっかりと結合するストレプトアビジンに連結され うる。或いは、ストレプトアビジンは、中間工程にて添加され、次いでビオチン 化オリゴヌクレオチドの添加が行われうる。他の実施態様において、タグは、高 会合ペプチドの補体を含みうる。この場合は、オリゴヌクレオチドは、該ペプチ ドに対する他の補体に連結して、タグにしっかりと結合しうる。また、他の実施 態様においては、タグが、光に不安定な保護基、例えば、PCT出願第 WO 93/2 2680号公報(これは既に引用して本明細書の一部となっている)に記載の保護基 によって保護される活性化された基を含む場合は、この基は、例えば、光に不安 定な基の光分解によって活性化され、その後、オリゴヌクレオチドは本技術分野 で良く知られた方法によりタグに連結されうる。この場合に、もし光に不安定な 保護基が用いられる場合は、種々の光分解特性を有する光に不安定な保護基を、 光で切断可能なリンカーから選択することが望まれうる。これは、分子フックを 活性化することなしに、固体支持体からタグを選択的に切断することを可能とす る。 いったんオリゴヌクレオチド配列がタグにフックされると、オリゴヌクレオチ ド配列は、本明細書中に記載のPCR技術を用いて増幅されうる。固定化がブロ ッティング形式である場合は、増幅は、局所的濃度を保持しかつ増 幅されたオリゴヌクレオチドの拡散を避け、その結果、その検出及び分離パター ンとの対比を可能とするように行われなければならない。このことは、増幅反応 を、例えば、ブロットのゲル上掛け中で行うことにより達成されうる。 フックされたオリゴヌクレオチド、そして従ってタグの検出は、標識を増幅さ れたオリゴヌクレオチド中に導入することにより、又はこのような配列が公知で ある場合は増幅されたオリゴヌクレオチド配列を調べることによって成されうる 。タグの検出は、タグのための公知の分離パターンと相関づけられる。次いで、 そのように同定されたタグは、合成された分子のための全タグコード中に編入さ れる。単に例示目的のために、もし、HPLC分離、フック化、増幅及びプロー ビングに続いて、画分#17が、タグの存在を示す場合は、このことは、画分# 17中に分離すると知られているタグと相関づけられる。もし、例えば、このタ グが#5の場合は、そのときは、特定の支持体上で合成された分子について、「 1」が全バイナリーコードの場所#5に割り当てられてうる。本明細書中に記載 されたコード機構は例示のためであり、そして当業者は、種々のコード機構が、 本発明の方法に適用しうるということを認識するであろう。 当業者はまた、合成された分子の配列を示すコードが個々のタグの単一のポリ マー配列中に含まれるということは要求されないということを認識するであろう 。その代わ りに、コードは、固体支持体上の個々の異なったタグの存在又は非存在によって 具現化されうる。これらのタグは、潜在的に、互いに連続的に連結されうるけれ ども、当業者は、支持体に個々に付着された各々の異なったタグを有することの 利点を認識するであろう。特に、たった一つのカップリング化学が、任意の又は 全てのタグ付加工程に要求されうる。更に、異なった反応性基を有するタグのた めの保護/脱保護反応の複雑なプロトコルが、避けられ得る。 V.合成方法 本発明の方法は、多様な化合物を製造するために、逐次的に行なわれる合成化 学反応の任意のセットに適用されうる。本発明は、典型的には、化学構築ブロッ ク、より典型的にはモノマー構築ブロックを用いて説明されるけれども、本発明 の一般的性質が理解されるべきである。大多数の合成化学反応は、典型的なモノ マーカップリング反応とかなり異なって進められ、典型的な有機化学反応は、種 々の収率を与え、そして複数の生成物、たとえば、レジオ及びステレオ異性体構 造物をもたらす。本発明は、化学反応のこのようなシリーズの有用な生成物を同 定するために用いられ得る。なぜなら、タグが、反応生成物の構造を明確に特定 化する代わりに、化合物の合成のプロトコルをエンコードするように本発明の方 法を行えるからである。 しかしながら、議論を単純化するために、本発明を、モノマーカップリング工 程のシリーズとして最も判りやすく示した。本発明の方法の種々のカップリング 反応は、別々の時刻に、別々の反応容器中で行われうるので、非常に異なったカ ップリング性質を有する構築ブロック、例えばモノマーでさえ、ライブラリー中 の目的の化合物を組み立てるために用いられ得る。本発明は、固体支持体を、構 築ブロック及び同定タグに、同時に又は逐次に(構築ブロック次いでタグ、又は タグ次いで構築ブロックのいずれかにて)曝すことにより行われ、逐次的アプロ ーチは、カップリング化学に関して更に一つ追加の柔軟性を与えうる。とにかく 、カップリング反応を行うための好ましい配置は、多様なカップリング反応が並 列で行われる配置である。 カップリング工程の各並列のシリーズを行った後に、ライブラリーのオリゴマ ー又は他の化合物がその上で合成される固体支持体をプールし、そして、次のカ ップリング工程のために、個々の容器への再配分に先だって混合される。この混 合する工程は、別個の固体支持体上に、ライブラリーの各々の別個のメンバーを 有する化合物の巨大なライブラリーを製造することである。もし各々の合成工程 が、高いカップリング効率を有する場合は、その時は、単一の固体支持体上の実 質的に全ての化合物が、同じ構造を有するか、又はもし、化合物がオリゴマーで あるならば、同じモノマー配列を有する。該構造及び配列は、合成の 最後の、任意の所与の固体支持体のための合成経路(モノマータイプ及び配列、 又は他の構築ブロックカップリング反応)によって決定される。オリゴマーの最 大の長さは、典型的には、約20未満であり、通常は、3〜15モノマー長であ るが、いくつかの場合には、8〜12モノマー(残基)の長さが好ましい。 本発明と共に用いるのに適した多数のタグ及び構築ブロックが与えられると、 それによって本発明の化学ライブラリーを調製できるところの多くの化学方法が 存在する。しかしながら、各カップリング工程は、タグ又はオリゴマーのいずれ でも、許容できないレベルの欲しない反応を製造せず、また支持体上に既に存在 するタグ又はオリゴマーを破壊しないことが保証されなければならない。一つの 実施態様において、所望の反応のみが、2つの異なった又は「直交した」タイプ の保護基を用いて保護されたタグ及びオリゴマー付着のために、化学的反応性基 を有する固体支持体を用いることによって起こることが保証される。固体支持体 は、第一の脱保護試薬又は活性化剤に曝され、第一のタイプの保護基が、例えば 、オリゴマー合成部位として機能する化学的反応性基から除かれる。第一モノマ ーを用いた反応の後、そして任意的なブロック化工程の後、固体支持体は、第二 のタイプの保護基を除去する第二の活性化剤に曝されて、例えば、同定タグ付着 部位として機能する化学的反応性基を曝す。その後、タグは連結され、そしてこ れらの工程が、典型的には1〜約20回繰り返され る。 A.オリゴヌクレオチドタグが付与されたペプチドライブラリー 一つの重要な実施態様において、本発明は、多様なペプチドの巨大なライブラ リーの合成に関する。多くの他の化合物及びオリゴマーが、方法(Gait,Oligon ucleotide Synthesis: A Practical Approach, IRL Press,Oxford(1984); Frie senとDanishefsky,11989,J. Amer. Chem. Soc. 111:6656; 及びPaulsen,1986 ,Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 25:212参照、これらは引用することにより本明 細書の一部である)によって作られる一方、ペプチドの固体状態での合成技術は 特に重要であり良く知られており(Merrifield,1963,J. Am. Chem. Soc. 85:2 149-2154参照、これは引用することにより本明細書の一部である)、そしてペプ チドライブラリーは種々の目的にとって非常に有用である。Merrifield法におい ては、アミノ酸は、不溶性ポリマーで作られた支持体に共有結合的に結合される 。アルファ−アミノ保護基を有する他のアミノ酸は、共有結合的に結合されたア ミノ酸と反応してジペプチドを形成する。保護基が除かれ、そしてアルファ保護 基を有する第三のアミノ酸がジペプチドに付加される。この手順は、所望の長さ 及び配列のペプチドが得られるまで続けられる。当業者に公知の保護基は、疑似 カップリングを防ぐために(The Peptides, Vols.1&3(eds.Gross,E.,and J .Meinhofer,Academic Press,Orlando(1979& 1981)参照、これらは引用することにより本明細書の一部である)、又はカップ リングを制御するために用いられ得る。光に不安定で、塩基に不安定で、かつ酸 に不安定な保護基、及びそれらの組み合わせがすべて、本発明の種々の目的のた めに用いられ得る。 更に、アミノ酸のL及びD体が、本明細書中に記載のペプチド合成において用 いられ得る。Dアミノ酸を用いることは、米国特許出願シリアル番号第 08/3094 51号明細書(1994年9月21日出願、これは引用することにより本明細書の一部で ある)に記載の「レトロ−インベルソ ペプチド(retro-inverso peptides)」 の合成において有用である。このようなレトロ−インベルソペプチドは、同じア ミノ酸配列を含むが、L−アミノ酸を用いて合成されたペプチドからの逆の立体 化学を有する。 本発明が、ペプチドライブラリーを製造及びスクリーニングするために用いら れた場合は、選択されたタグは、核酸である。ペプチド合成のための種々の互換 性の化学及びオリゴヌクレオチド同定タグの順次の付着による一連の連続工程が 存在する。しかしながら、ペプチド合成の間、オリゴヌクレオチドタグの完全性 を維持するために、合成されたタグ又はオリゴマーの分解を避けるべく、種々の 組み合わせの保護基及び/又は合成ヌクレオチドを用いることが必要かもしれな い。一般に、ポリピリミジンオリゴヌクレオチドタグは、天然のプリンヌクレオ チドを含有するオリゴヌクレオチドタグとは異なり、典型的なペプチド合成 条件下で比較的安定であるが、ポリピリミジンヌクレオチドタグは、幾分かは、 PCRによる増幅で処理しがたいかもしれない。所望の増幅効率を達成するため に、プリン塩基、又は類似体、例えば、7−デアザ−デオキシアデノシン及び7 −デアザ−デオキシグアノシン(これらは、ペプチドカップリング(及び脱保護 )条件に耐える能力について試験された)をタグ中に取り込む必要があるかもし れない。本発明の目的のために、タグは任意的に、10〜90%、より好ましく は35〜50%、最も好ましくは33〜35%のプリン又はプリンアナログヌク レオチドを含みうる。オリゴヌクレオチドタグは、精製、ハイブリダイゼーショ ン、増幅又は検出を容易にするために、任意的に、ビオチン又は他の記録基を取 り込みうる(Pierce Immuno Technology Catalog and Handbook, 1991参照、こ れは引用することにより本明細書の一部である)。 従って、本発明のオリゴヌクレオチドタグが付与されたペプチドライブラリー を製造するために用いられる化学の選択において、(1)適した官能基を有する 固体支持体の選択、(2)アミノ酸カップリング化学の選択、(3)オリゴヌク レオチドタグカップリング化学の選択、(4)種々のタグ、モノマー及びオリゴ マーのための保護基の選択、及び(5)脱保護の選択、そしていくつかの実施態 様においては(タグ又はペプチドのいずれかのための)切断化学の選択な成され なければならない。当業者は、いくつかの適用が、その他と同じ結果を与えない のと同様に、上 記選択の全てが全ての場合に成される必要はないということを認識している。た とえば、1以上の保護基は、全ての適用には要求されないかもしれない。しかし ながら、一般の場合には、これらの選択の各々が重要である。 カップリング化学及びオリゴヌクレオチドタグが付与されたペプチドライブラ リーの合成のための保護基の選択に関する要素を考えるために、市販のFmoc で保護されたアミノ酸は標準のMerrifield化学を用いて連結され、そしてオリゴ ヌクレオチドタグは標準ホスホラミダイト化学を用いて連結されるという合成を 考える。手順は、以下の工程を有するとして考察されうる、(1)ビーズに付着 されたリンカー又はペプチドからのアミノ末端Fmoc保護基の除去工程、(2 )Fmoc保護された(側鎖も同様に保護されうる)アミノ酸を工程(1)で製 造された遊離のアミノ酸にカップリングする工程、(3)未反応の遊離のアミノ 酸の任意的なキャッピング工程、(4)ヌクレオチドタグが付着されるべきビー ズ又はタグ上のヒドロキシル基からのDMT保護基の除去工程、(5)5’−D MT保護基、並びにビーズのホスフェート及び環外アミン上の保護基とヌクレオ チドホスホラミダイトをカップリングする工程、(6)任意的に、任意の未反応 の遊離のヒドロキシル基をキャッピングする工程、(7)オリゴヌクレオチドタ グのリンの酸化工程、及び(8)ペプチド及びオリゴヌクレオチドタグの脱保護 工程。これらの各工程を、以下で議論する。 (1)ビーズに付着されたリンカー又はペプチドからのアミノ末端Fmoc保 護基の除去は、その次のアミノ酸モノマーの付着の前に要求される。典型的には 、DMF中の30%ピペリジンを用いた、約1時間の処理が、この脱保護(工程 8もまた参照)を達成するために用いられるが、本発明の一つの観点は、オリゴ ヌクレオチドタグが付与されたペプチドライブラリーの合成のためのピペリジン の減少した濃度又は減少した脱保護時間の使用に関する。ピペリジンは、メチル トリエステルで保護されたオリゴヌクレオチドタグの脱保護を起こすことができ 、そしてO−メチルホスフェート保護基は、ピペリジン切断を受けやすいとして 知られた標準のベータ−シアノエチル基より大きい塩基安定性を有する。好まし い本発明のFmoc脱保護条件は、5〜15%好ましくは10%のピペリジンで 、5〜60分間好ましくは10〜20分間、及び15〜30%のピペリジンで1 5〜30分間である。Fmoc除去をもたらす他の公知の処理は、DBU(1,8- ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデク−7−エン)を用いた処理(例えば、5%DB Uで5分間)である。しかしながら、Palomら,Tetr. Lett. 34:2195-2198(こ れは引用することにより本明細書の一部である)による報告は、このような処理 が、チミジンのN−3でのメチル化を結果しうると示唆している。DBUで仲介 されるFmoc除去は、いくつかの用途において有効であり得るが、塩基改変の 可能性も認識されている。 (2)Fmoc保護されたアミノ酸を、ビーズ又はペプチド上の遊離のアミノ 基にカップリングすることは、標準BOPカップリング化学(The Peptides、前 掲、参照)を用いて達成されうる。典型的には、1:1のDMF/DCMからな る溶液中のFmoc保護されたアミノ酸の混合物(110mM)、HBTU(1 00mM)、HOBt(100mM)及びDIEA(300mM)の混合物が、 アミノ酸カップリングを果たすために用いられる。他の活性化化学が、この例で 適用されることができ、例えば、HATUを用いたHBTU/HOBtの置換で ある。しかしながら、本発明の一つの実施態様において、反応混合物は、3:1 のDMF/DCMからなる溶液中の55mMのFmoc保護されたアミノ酸、5 0mM HBTU及び150mM DIEAからなり、この実施態様は、試薬デ リバリ−ボトルが限定されうる装置を用いた使用にとって好ましい。側鎖は、同 様に保護されることができ、Fmoc/tBu保護が、構築ブロックの市販入手 性の故に、殆どの目的にとって好ましい。側鎖保護を有した他の有用なアミノ酸 構築ブロックは、Arg(Pmc)、Gln(Trt)、His(Trt)、A sn(Trt)、Asp(OtBu)、Glu(OtBu)及びLys(tBoc )、及び光に不安定な保護基によって提供される側鎖保護を有するアミノ酸を含 む。 (3)未反応の遊離のアミノ基の任意的なキャッピングは、無水酢酸及び1− メチルイミダゾールを用いた処理、 又は本技術分野において知られている他の方法によって達成されうる。 (4)ヌクレオチドタグがそれに付着されるべきビーズ又はタグ上のヒドロキ シル基からのDMT保護基の除去は、トリクロロ酢酸(TCA)、即ちCH2C l2中の1%TCAを用いた処理によって達成されうる。もし、ホスフェート及 びヌクレオチド(即ち、デオキシシチジン、7−デアザ−デオキシアデノシン及 び7−デアザ−デオキシグアノシン)の環外アミン上で酸不安定な保護基を用い る場合は、その時は、それらの基は、5’−O−脱トリチル化において用いられ るTCA(典型的には1〜3%)に十分に強い耐性であるべきである。 (5)ホスフェート酸素上の並びにオリゴヌクレオチドタグの塩基の環外アミ ン上の保護基の必要性について考慮しなければならないけれども、5’−DMT 保護基とヌクレオチドホスホルアミダイトをカップリングすることは、標準ホス ホルアミダイト化学を用いて達成されうる。核酸に関する光で不安定な保護基に ついては、PCT特許公開第 WO 92/100092号公報、及びBaldwinら,1990,Tetr . Lett. 46:6879-6884参照(これらは引用することにより本明細書の一部である )。上記した如く、適したホスフェート保護基は、O−メチル及びベータ−シア ノエチル基を含むが、O−アリル及び/又はN−アリルオキシカルボニル基(即 ち、3−(アリルN,N’−ジイソプロピル)ホスホルアミダイトの取り込みに よる)もまた、それぞれ、ホ スフェート酸素及びヌクレオチド塩基の環外アミンを保護するために用いられ得 る(Hayakawaら,1990,J. Amer. Chem. Soc.112:1691-1696参照、これらは引用 することにより本明細書の一部である)。アリル基保護基は、トリス(ジベンジ リデンアセトン)ジパラジウム−クロロホルム錯体、トリフェニルホスフィン及 びn−ブチルアミン/ギ酸を含有するTHFを用い、次いでTHF洗浄、水性N ,N−ジエチルジチオカルバメートナトリウム洗浄及び水洗浄を行うことにより 除かれうる。ホスホルアミダイトカップリングは、試薬、たとえば、1H−テト ラゾール、4−ニトロフェニルテトラゾール、ピリジニウムヒドロクロリド/イ ミダゾールを用いて仲介される。後者のホスホルアミダイト活性化剤は、ペプチ ド又はオリゴヌクレオチド上の、窒素での疑似の反応が低いレベルにて起こる代 価を払って、選択的5’−O−亜リン酸化をもたらす(GryaznovとLetsinger,19 92,Nucleic Acids Research 20:1879-1882参照、これは引用することにより本 明細書の一部である)。 (6)未反応の遊離のヒドロキシル基の任意的なキャッピングは、無水酢酸及 び1−メチルテトラゾールでの処理により、又は無水酢酸/ルチジン/DMAP での処理により達成されうる。 (7)オリゴヌクレオチドタグのリンの酸化は、ヨウ素及びピリジンでの処理 により、又はI2、コリジン、H2O中のMeCNでの処理により達成されうる。 或いは、リン での酸化のために穏和な酸化剤、tBuOOH を用いることにより、アミノ酸 、即ち、メチオニン、トリプトファン及びヒスチジンの酸化を最少にできる(Ha yakawaら,1990,Tert. Lett. 27:4191-4194参照、これは引用することにより本 明細書の一部である)。 ペプチド及びオリゴヌクレオチドタグの脱保護は、ジクロロメタン中の1%T CAを用い、次いでチオフェノール/NEt3/ジオキサン(1:2:2)を用 い、次いでエチレンジアミン/EtOH(1:1)を用い、55℃にて行う逐次 処理にて達成されて、タグから保護基が除かれ、そして次いで、トリフロロ酢酸 (95:5TFA/水、カチオンスカベンジャー併用)が、酸に不安定なアミノ 酸保護基を除くために用いられる。強酸(例えば、TFA)に対するプリンヌク レオチドの不安定性は、プリンヌクレオチドアナログのホスホルアミダイト、7 −デアザ−2’−デオキシアデノシン及び7−デアザ−2’−デオキシグアノシ ンを用いることにより回避されうる(Barrら,1986,BioTechniques 4:28-432、 及びScheit,Nucleotide Analogs: Synthetic and Biological Function pp.64- 65(John Wiley and Sons,New York)参照、これらは共に引用することにより本 明細書の一部である)。 次の章は、オリゴヌクレオチドタグが付与されたペプチドライブラリーの合成 のための一つの好ましい実施態様を説明する。 B.オリゴヌクレオチドタグが付与されたペプチドライブラリーの改善された合 成方法 実際的なビーズに基づいたオリゴヌクレオチドエンコードされたペプチドライ ブラリーの確立は、いくつかの重要な技術の基準を満すことを要求する。これら は、(i)ペプチド及びオリゴヌクレオチドの並列での組立のための相互に相容 性である化学の開発、(ii)適当な物理的特徴を有するビーズ物質の選択、(ii i)標的レセプターに結合するリガンドを担う小さなビーズの簡単な単離、及び (iv)例えば、PCR増幅及び単一ビーズからのテンプレートタグDNAの配列 決定による単一ビーズからのタグの成功した解読を含む。本発明は、このような ライブラリーの改善された合成方法を提供することであり、そしてこの章及び実 施例1中で説明されている如く、このことは、直径10μmのポリスチレンビー ズ上で、組み合せペプチド合成をエンコードするために、一本鎖オリゴヌクレオ チドタグをどのように用いるかを示した。 この改善された方法においては、ペプチド及びヌクレオチドは、並列で組み立 てられ、各ビーズが、単一のペプチド配列及び独特のオリゴヌクレオチド同定タ グの両者の多数のコピーを担うように合成を変える。オリゴヌクレオチドは、共 通の5’及び3’−PCRプライミング部位を共有し、それ故、ビーズは、PC Rのためにテンプレートとして働きうる。その方法を説明するために、約8.2 × 105のヘプタ−ペプチドのエンコードされた合成ライブラリーが作られ、抗ダ イノルフィンBモノクローナル抗体D32.39(Cullら,1992,Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:1865-1869、これは引用することにより本明細書の一部であ る)への結合について、抗体に強く結合する個々のビーズを選択すべく蛍光活性 化細胞ソーティング(FACS)装置を用いてスクリーニングされる。選び出し たビーズ上でのオリゴヌクレオチドタグのPCR増幅の後、ペプチドリガンドの 同定を決定するために、DNAは、以下により詳しく記載されるように、配列決 定される。 本発明の方法の一つの重要な観点(これは、以下の実施例1中に更に詳細に記 載されている)は、ペプチド及びタグの合成のために選択された個体支持体であ る。固体支持体、即ち直径10μmのビーズは、マクロ孔性のスチレン−ジビニ ルベンゼンコポリマーから形作られ、そしてドデシルアミンリンカーを用いて誘 導体化されたものであるのが好ましい。これらのビーズに装填されたアミノ基は 、Fmoc−グリシンを用いた徹底的なアシル化、それに続くFmoc基のピペ リジン切断及び遊離されたピペリジン−ジベンゾフルベン付加物の分光光度的定 量(e302=7800 l mol-1cm-1)によって、約100μモル/gであると概算さ れた。5×109ビーズ/gを用いると、これは、約20fmol/ビーズの最 大ペプチド荷重に相応する。適当に保護されたアミノ酸とオメガヒドロキシ酸の 混 合物を用いたビーズのアシル化は、そこからペプチド及びヌクレオチド鎖がそれ ぞれ延長されうる、直交的に異なったアミノ及びヒドロキシル基を提供する。ビ ーズ当たりのオリゴヌクレオチドに対するペプチドの平均化学量論量は、開始の ビーズに連結されているアミノ及びヒドロキシル酸の比を変えることにより制御 される(下記参照)。標準Fmoc化学を用いた、トリフロロ酢酸で切断可能な クノールリンカー(Bernatowiczら,1989,Tetr. Let. 30:4645-4648、これは引 用することにより本明細書の一部である)を備えたこれらのビーズ上のテストペ プチド合成(5量体〜12量体)は、高い精度で進行すると判り、該高い精度は 、粗製の切断されたペプチドカルボキサミドのHPLC分析による測定では、慣 用のペプチド合成樹脂上で行われる合成とは区別されない。 並列の合成戦略は、互いに直交しており、そしてポリマー鎖の各々が第二鎖の 合成及び脱保護において用いられる試薬に対して安定である、アミノ酸及びヌク レオチド構築ブロック上の一セットの保護基の使用を要求する。原則として、種 々の保護/脱保護機構が用いられ得る(上記したように)けれども、ペプチド構 築ブロック上のFmoc/tBu保護が好ましい。なぜなら、広範囲の市販の天 然の及び非天然のアミノ酸がこの方法にて保護されるからである。しかしながら 、tBuに基づいたペプチド側鎖保護基は、除去のために強酸(典型的には、ト リフルオロ酢酸)での処理、2’−デオキシアデノシン(dA)又は 2’−デオキシグアノシン(dG)のいずれかを含有するオリゴヌクレオチドの 迅速な脱プリン化(depurination)をもたらしうる条件(Capon,1969,Chem. Rev . 69:407-409、これら引用することにより本明細書の一部である)を要求する。 この問題は、テンプレートオリゴヌクレオチドタグ中の、dAの代わりに7−デ アザ−2’−デオキシアデノシン(c7dA)を用いることによって、回避され る。デアザプリンヌクレオシドのグリコシド結合は、酸触媒加水分解に対して耐 性であり(Scheit,1980,Nucleotide Analogs: Synthesis and Biological Fun ction (John Wiley and Sons,New York)pp.64-65参照、これは引用することによ り本明細書の一部である)、そしてこれらのモノマーを含むオリゴヌクレオチド は、PCRにおいて用いられる温度安定性のポリマーによって、正確に複製され る(McConlogueら,1988,Nucl. Acid.,Res. 16:9869、及びBarrら,1986,BioT echniques 4:28-432参照、これらは引用することにより本明細書の一部である) 。酸耐性グアノシンアナログはまた、テンプレートDNA中に取り込まれうる。 5’−O−ジメトキシトリチル2’−デオキシヌクレオシド3’−(O−メチ ル−N.N’−ジイソプロピル)ホスホルアミダイトは、全ての並列合成にて用 いられた。DNA合成プロトコルにおいて、ヌクレオチドホスファイト中間体を ホスホトリエステルに転化するために用いる試薬(I2/コリジン/アセトニト リル)は、容易に酸化され る残基、Trp及びMetのいずれか、又は他の保護されたアミノ酸のいずれか に悪影響するとは見い出されなかった。成長しているオリゴヌクレオチド鎖から の5’−O−DMT基の完全な除去は、ジクロロメタン中の1%トリクロロ酢酸 (TCA)を用いて約40秒で達成されたが、一方、チロシノのtBuエーテル 誘導体を除くFmoc/tBu化学で慣用的に用いられる全ての酸に不安定な側 鎖保護基は、1%TCAで1時間の処理に対して不活性である。Fmoc−Ty r(O−Bz)は、チロシン含有ペプチドの合成における適した代りを証明し、 O−ベンゾイルエステルは、ペプチド合成においてアルファ−N−Fmoc保護 基に除去のために用いられたTCA及びピペリジンの両者に対して抵抗する。ア ルファアミノ酸残基の定量的な脱保護は、ピペリジン/DMF(10% v/v )を用いた5〜10分間の処理を要求し、そしてまた、保護されたポリヌクレオ チドホスホトリエステルの部分的脱メチル化を結果した(t1/2 約45分)。対 照実験は、得られたホスホジエステル種の、引き続くヌクレオチド鎖延長の間の 、異常なホスファイト化が、最終のオリゴヌクレオチド脱保護工程によって逆転 されることを示している(Lehmannら,1989,Nucl. Acids Res. 17:2379-2390参 照、これは引用することにより本明細書の一部である)。並列合成の完成におい ては、DNAは、チオフェノレートによる処理(ホスフェート O−脱メチル化 )次いでエタノール性エチレンジアミン’による処理(保護されたシチ ジン及び7−デアザ−アデニン残基の脱ベンゾイル化)によって完全に脱保護化 される。これらの穏和な、無水のアミノリシス条件は、標準条件下でTFAを用 いて脱ブロックされた保護されたペプチド配列に悪影響しない(Jubyら,1991,Tetr. Lett. 3:79-882参照、これは引用することにより本明細書の一部である) 。 オピオイドペプチドダイノルフィンBのカルボキシ末端領域(YGGFLRR QFKVVT)(配列番号1)は、抗ダイノルフィンBモノクローナル抗体D3 2.39のエピトープを表すことは既に示されている(Cullら参照、前掲)。可 溶性ヘプタペプチド、RQFKVVT(配列番号2)は、高親和性(Kdは、約 1nM)にてD32.39に結合する。このペプチドの及び69塩基オリゴデオ キシヌクレオチドの並列合成は、酸で切断可能なFmoc保護されたカルボキサ ミド(Knorr)リンカーを担う直交的に区別されたビーズ上にて成された。 最初の20ヌクレオチドの付加の後、ビーズは、ピペリジン/DMFで処理され 、そして最初のペプチド残基(Fmoc−Thr(tBu)−OH)は遊離のア ミンに連結した。その後、ビーズを2サイクルのホスホルアミダイト化学及び次 のアミノ酸(Fmoc−Val−OH)のカップリングに付した。この手順を、 ヘプタペプチド配列及びヌクレオチドコード領域が完全に作られるまで繰り返し 、その後、DNAは、更に35ヌクレオチド延ばされて、PCRのためのスペー サー領域及び5’−プライミング部位を提供する。 ビーズは最後に、完全なオリゴヌクレオチド及びその後、ペプチド脱保護条件に 曝され、そして切断されたペプチドを含有するTFA上澄み液を逆相HPLCに よって分析した。HPLCの結果は、並行含成からの粗製ペプチドが単一の主要 な成分(真正のRQFKVVT(配列番号2)とともに溶出)からなること、そ してこの粗製の生成物は、オリゴヌクレオチド化学が生じない対照のみペプチド 合成にて生じるものから著しく異なっていないことを示した。 T、dC及びc7dAを含有するテンプレートDNAの並列合成化学に対する 安定性を、標準のプリンヌクレオチドdAを含有するアナログ標的と比較した。 FACStar Plus サイトメーターの単一ビーズクローニング能力を用 いて、2つの合成からの個々の脱保護されたビーズを、マイクロフュージチュー ブ中に分類し、そして45サイクルのPCRを通じて増幅されたオリゴヌクレオ チドテンプレートにつないだ。予期されたサイズ及び配列の「きれいな」増幅生 成物が、デアザプリンを含むテンプレートのみから得られた。従って、このオリ ゴヌクレオチドの完全性は、並列ペプチド合成の過程を通じて維持され、単一の ビーズからのテンプレートが容易に増幅されそして配列決定されうるということ が示された。 10μmのビーズに付着された823543(77)の異なったヘプタペプチ ドを含むように設計されたエンコードされたライブラリーは、7つのアミノ酸構 築ブロック、 Arg、Gln、Phe、Lys、Val、D−Val及びThrを用いた組み 合せ合成により構築された。アルファ−N−Fmoc−Thr(ターシャリーブ チル)−オキシベンゾトリアゾール(保護されたスレオニン)及びスクシニミジ ル4−O−DMT−オキシブチレート残基が、最初に、全てのビーズに連結され て、この合成のための直交的に区別されたアミノ酸及びヒドロキシル基を提供し た。平均して、各ビーズは、DNAタグの分子当たり、20分子の単一のペプチ ド配列を担う。各アミノ酸付加は、特徴的なジヌクレオチド単位を構築すること によってエンコードされ、そして7サイクルのペプチドカップリングの後、ビー ズは集められ、そしてDNA合成が完成した。35mgの全ビーズ重量(1.7 5×108個のビーズ)からの開始は、各ペプチド配列がライブラリー中の約2 00の異なったビーズ上に出現することを保証した。ライブラリーを均等に分け たものの一つのペプチドのミクロ配列決定分析は、7アミノ酸が、変性したヘプ タペプチド混合物の各位置間に、確率論的に分配されたということを確認した( L−バリン及びD−バリンは、エドマン分解法では区別されないということを注 意すべきである)。 対照ビーズ及びビーズライブラリーへのモノクローナル抗体D32.39の結 合は、フローサイトメトリーにより分析した。ポジティブな対照配列RQFKV VT(配列番号2)及び69マーのオリゴヌクレオチドタグを運ぶビーズは、抗 体により強く染色されたが、一方、ブランクの ビーズは染色されなかった。対照的に、エンコードされたライブラリーの少ない 画分のみがD32.39に結合した。105の事象(イベント)の分析はバック グランドより上に染色された、ライブラリーの約2%を示した。重要なことに、 D32.39へのこの結合は、可溶性のRQFKVVTペプチド(配列番号2) を用いたモノクローナル抗体の予備温置によって完全にブロックされるので、組 み合わせ部位に特異的である。ポジティブ対照ビーズと比べて蛍光強度を有する ライブラリーからの個々のビーズは、PCRによるタグ増幅のためにマイクロフ ュージチューブ中に分けられた(集団の上位0.17%中の蛍光を有するビーズ が集められた)。増幅反応は、前の増幅からの可溶性生成物の持ち込みを防止す るために、dUTP及びウラシルDNAグリコシダーゼを含んだ(Longoら,199 0,Gene 93:125-128参照、これは引用することにより本明細書の一部である)。 ヌクレオチド配列が12の分類されたビーズから得られた。演繹されたペプチド 配列を表1に示す。バックグランドを著しく超えない蛍光を有する単一のビーズ から得られた代表的なペプチド配列もまた比較のために表にした。 表1のデータは、D32.39の好ましい認識配列が、ダイノルフィンBの6 アミノ酸フラグメントRQFKVVに局在されているということを示す以前の研 究(Cullら、前掲参照)と一致する。正に荷電した残基アルギニン及びリジンは 、エピトープの第一及び第四の位置に強く好まれ、そしてフェニルアラニンは、 この主題の第三の残基として専ら表れる。第二の位置では、グルタミンが、この ライブラリーの好ましい残基であり、一方、脂肪族のb−分岐したアミノ酸バリ ン(L−エナンチオマーのみ)及びスレオニンは、明らかに第5及び第6残基と して好ましい。D−バリンは、一致する主題の外の位置にて最も許容されるよう である。選択されたペブチドの親和性の範囲(Kd 約0.3〜1400nM) は、結合アッセイ:標識された第二抗体を用いた二価の一次抗体検出の設計を仮 定して、予期されなかった。結合価の操作(たとえば、直接標識された一価のレ セプターを用いることによる)及び洗浄条件の厳重性は、最も高い親和性のリガ ンドのみを単離する能力を改善する。 3.小さな分子合成 前記した如く、主として、ペプチド及び他の大きなポリマーライブラリーの合 成に関して記したけれども、本発明の種々の観点は、他の化学合成にも同様に適 用できる。特に、本発明の装置及び方法は、多くの合成プロトコル、例えば、小 さな分子合成において、種々の化学合成工程を行 うために用いられ得る。装置は、特定の分子のための合成プロトコルに適合した 試薬を選択的に添加するための、化学合成計画にて用いられ得る。 更に、異なった合成プロトコルが、上記したペプチド合成と同様に並列で行わ れることができ、そこでは、異なった試薬が異なった工程にて加えられて、固体 支持体上に小さな分子の多様なライブラリーを製造する。これらの多様なライブ ラリーは、本明細書中で記した方法により、所望の特徴についてスクリーニング されうる。更に、このような小さな分子の多様なライブラリーが望まれる場合は 、ライブラリーは、分子のライブラリーの各々の別々のメンバーの合成に関与す る合成工程をエンコードするようにタグが付与されうる。 固体支持体上でのこのような小さな分子の合成の例は、たとえば、チアゾリジ ノン、メタチアゾリジノン、及びそれらの誘導体を含み、それらは、本明細書中 の実施例2、及び米国特許出願シリアル番号 08/265090号明細書(1994年6月23 日出願)(これは引用することにより本明細書の一部である)に記してある。 D.可溶性ライブラリーの製造方法 いくつかの用途にとっては、「ビーズフリーの」又は「可溶性の」分子ライブ ラリーが望まれる。可溶性分子は、タグが付与された及びタグが付与されていな いものの両者とも、種々の目的(化合物の活性の測定(第VI.B章参 照、下記)及びタグの増幅を含む)のために有用である。タグが付与された及び タグが付与されていな可溶性の分子ライブラリーを製造する、及び固体支持体上 で合成されたタグが付与された及びタグが付与されていない化合物を可溶化する ための種々の方法がある。典型的には、切断可能なリンカーがこのような方法に て用いられる。 たとえば、そしてII.B章で記したように、切断可能なリンカーが、タグが付与 された又はタグが付与されていない分子をビーズ又は他の固体支持体から切断す るために用いられることができ、従って、目的の分子が可溶化される。可溶性の タグが付与された分子を製造するために、切断可能なリンカーが、ビーズ又は他 の固体支持体に付着され、少なくとも二つの官能性基(その一つは、目的の分子 を合成するためのもので、他の一つはタグを合成するためのものである)を有す るであろう。このようにして、分子及びタグが共通のリンカーに付着されて合成 され、次に、それは固体支持体に結合される。いったん分子及びタグが合成され ると、リンカーは切断されて可溶性のタグが付与された分子を提供する。 単一の、平面の固体支持体が、ライブラリーを合成するために用いられること ができ、そしてメンバーは、スクリーニングに先立ち、非常に大きなスケールの 固定化ポリマー合成(VLSIPS(商標))技術を用いて、固体支持体から切 断されうる。米国特許第5143854号明細書及びPCT特許公開第 92/19982号公報 参照(これらは引用す ることにより本明細書の一部である)。一つの実施態様において、オリゴヌクレ オチドの配列が、VLSIPS(商標)上に合成され、そして各オリゴヌクレオ チドは、切断可能なリンカーによって、例えばジスルフィド結合でその小片に連 結される(米国特許出願シリアル番号第874849号明細書(1992年4月24日出願) 参照、これは引用することにより本明細書の一部である)。オリゴヌクレオチド タグは、タグが付与されされるべき分子(これは典型的にはオリゴマー及び好ま しくはペプチドである)の付着のために、遊離の官能基、たとえばアミンを有す る。タグは、任意的に、ピリミジン塩基、又はピリミジン及びプリンアナログ塩 基のみを含みうる。タグはまた、増幅のための結合部位、即ち、PCRプライマ ー部位、任意的に配列決定プライマー部位、及びタグが付与されるべきオリゴマ ーのモノマー配列を特有にコードする短い部分を含む。その後、オリゴマーが合 成される、即ち、タグ上の遊離の末端アミノ基又はタグに連結されたリンカーか ら、各オリゴマーがタグに連結されるようにしてオリゴマーが合成される。タグ が付与されたオリゴマーのコレクションは、リンカーを切断することにより小片 から解放することができ、可溶性のタグが付与されたオリゴマーを製造すること ができる。 他の利点は、可溶性の分子ライブラリーを製造することにより認識されうる。 いずれのビーズに基づいたライブラリーにおいても、ビーズのサーイズ(量)は 、組み立てられ うるライブラリーの大きさに実質的な限定を負わせる。例えば、数グラムのビー ズが、109の、異なったタグが付与された分子を含有するライブラリーを組み 立てるために要求されうる。本発明は、はるかにより巨大なライブラリーをより 実用的に得ることを可能とする、タグが付与された分子ライブラリーを合成する ための改善された方法を提供する。この改善された方法は、ある手段を提供し、 それによって、化合物は、混合工程に先だって固体支持体から解放されるが、各 カップリング工程に先だって固体支持体に付着される。 この方法において、タグが付与された分子は、可逆的な手段によって固体支持 体上に固定化され、方法の各混合工程の間、支持体からタグが付与された分子を 解放できる。一つの実施態様において、この可逆的結合は、限外ろ過膜(適した 膜としては、Millipore Catalogue中の「Commercial Compatibility Chart」参 照、これは、合成方法において用いられる種々の溶媒及び化学物質に対して不活 性な膜を示している)によって提供される。約2000〜10000ダルトンの 分子量カットオフを有する膜(例えば、Amicon YM5膜)が、殆どのライブラリー のために適している。カップリング工程の間、ライブラリーの分子は、膜によっ て保持され、一方、カップリング試薬及び他の試薬は、真空吸引により膜を通じ て引出される。真空は、分子が混合工程の間混合されるように解放される。 方法の他の実施態様において、可逆的な共有結合連結は、カップリング工程の 間、タグが付与された分子を支持体に付着するために用いいられる。適した可逆 的化学連結は、(1)たとえば、チオール化されたタグが付与された分子及びN −ヒドロキシスクシニミジル支持体によって提供される、スルホエステル連結( この連結は、NH2OH濃度によって制御されうる)、及び(2)たとえば、チ オール化されたタグが付与された分子及び2−ピリジルジスルフィド支持体(例 えば、Sigmaから出ているチオールセファロース)によって提供されるジスルフ ィド連結(この連結は、DTT(ジチオスレイトール)濃度によって制御されう る)を含む。 VI.アッセイ法 リガンド開発のための大きな組み合せライブラリーの利用は、強力なそして親 和性に敏感なアッセイ方法論の利用性に著しく依存する。本発明は、エンコード された合成分子ライブラリーと共に用いるための多くの新規なアッセイを提供し 、それは、広範囲の種々の用途を有する。例として、このようなライブラリーは 、レセプターに結合するリガンド、たとえば、蛋白質に結合するペプチド及び核 酸、治療的な標的レセプターに結合する薬剤、及び抗体によって認識される(天 然の及び合成の)エピトープを同定するため、並びに、医療、農業及び医療診断 用途にて種々の化合物を同定するためにアッセイにおいて用いられ得 る。これらの多様な用途が与えられると、広範囲の種々のアッセイ方法が本発明 に関係してある。2つの重要なタイプのアッセイは(いくつかはオーバーラップ しているが)、ビーズに基づいたアッセイ及び可溶性分子のアッセイを含む。 しかしながら、一般に、このようなアッセイは、典型的には以下の工程を含む 。ライブラリーは、ライブラリー中の各々の異なった分子が目的のレセプターに 対する結合能力についてアッセイされることによってスクリーニングされる。レ セプターは、合成分子のライブラリーと接触されて、レセプターと、アッセイ条 件下でレセプターに結合できるライブラリー中のいずれかの分子との間の結合さ れたメンバーを形成する。結合された分子は、次いで、該分子に関連するタグを 調査することにより同定される。一つの実施態様において、結合条件下でライブ ラリーがそれに曝されるところのレセプターは、レセプターの混合物であり、そ の各々は、レセプタータイプを特定化する同定タグと関連しており、従って、2 のタグが、結合アッセイの後に調査される。 A.ビーズに基づいたライブラリーのスクリーニングアッセイ 特定のビーズがレセプタースクリーニングにおいて単離される場合は、ビーズ は、無限希釈、マイクロマニュピレーション、又は好ましくはフローサイトメト リーを含む 多くの手段によって、個々に分離されうる。束縛されたリガンドのライブラリー は、可溶性の標識されたレセプターを用いて結合アッセイにおいて最も効率的に 評価される。細胞の大きさの固体支持体又はビーズを採用することにより、高感 度のレセプター結合分析及び容易なビーズ取り扱いのためにフローサイトメトリ ーを用いることができる。 フローサイトメトリーは(これは通常は、蛍光活性化細胞ソーティング又はF ACSと言われる)、本発明の目的のために「蛍光活性化分子ソーティング」又 は「蛍光活性化ビーズソーティング」と同じとしてみなされるべきである。細胞 表面抗原又はレセプターを発現する哺乳動物細胞をクローニングするためのFA CS法における当業者は、本発明のアッセイ方法を容易に実行できる。一般に、 これらのアッセイは、分子ライブラリーの多様な分子を表すビーズの混合物に対 する蛍光タグで標識されたレセプターの結合を含む。非結合の又は非特異的に結 合したレセプターを洗浄して除いた後、FACS装置を用いてビーズをソートし 、そして、同定し、高い蛍光を示す個々のビーズに物理的に単離する。Methods in Cell Biology,Vol.33(Darzynkiewicz,Z,とCrissman,H.A.編,Academic P ress)及びDanglとHerzenberg,1982,J.Immunol.Meth.52:1-14参照(これらは 引用することにより本明細書の一部である)。いったん所望のビーズが単離され ると、ビーズ上の目的の分子の同定(又は分子構造、組成、 又は合成状態)を確認するためにタグを同定する。 標準FACS装置は、約104事象/秒の速度にてビーズ(細胞)の蛍光分析 を可能とし、そして、単一のビーズクローニングモードで操作された場合は、ソ ート速度は、5〜10倍遅い。非常に巨大なライブラリー(例えば、107ビー ズよりはるかに多い場合)のアッセイにおいては、親和性選択性予備スクリーニ ングのいくつかの様式が、セル−ソーターを用いた個々のビーズの単離に先だっ て用いられ得る。例えば、レセプターコートされたサブミクロンのサイズの超常 磁性粒子は、磁気活性化ソーティングを用いて、巨大な混合された集団から特定 の細胞をアフィニティ精製するためにしばしば用いられる(Miltenyiら,1990, Cytometry 11:231-238、これは引用することにより本明細書の一部である)。非 常に稀な結合事象を検出する高い可能性を得るために、ライブラリー中のおのお のの異なった化合物が、ライブラリー中で多くのビーズ上に存在しなければなら ない。10μmの粒子から構築されたエンコードされたライブラリーの大きさの 実際的な上限は、百倍の冗長性を考えると、恐らく、1010〜1011ビーズ上で 合成された化合物が108〜109の化合物であろう。より大きなライブラリーが 、より小さなビーズを用いて調製されうるが、慣用のサイトメトリーは、約1μ mの直径よりもかなり小さい粒子を検出又は操作するのは成功しそうもない。も ちろん、本明細書中の他の場所に記した如く、本発明は、分子ライブラリーの合 成及びス クリーニングにおけるこのような小さいビーズの種々の用途を提供する。たとえ ば、本発明のオリゴヌクレオチドタグ連鎖法を用いることにより、ライブラリー の分子をソートするためにFACS方法論を用いる必要がない。 それにも拘わらず、本発明の目的のためのFACS装置の力は過小評価すべき でない。本発明の一つのアッセイ法において、タグが付与された分子ライブラリ ーが、蛍光ビーズ上で合成される。ビーズは、細胞より小さく、そして蛍光物質 からなる。ライブラリーは、目的の細胞表面レセプター、例えばG蛋白質連結レ セプターを高レベルでの発現する細胞の懸濁液と共に温置される。もちろん、種 々の対照、例えば、全行程を、細胞表面蛋白質を高レベルで発現しない細胞を用 いて行い、そして偽の陽性を同定するためにそれらの対照を用いることもできる 。 とにかく、レセプターを発現する細胞は、レセプターのためのリガンドを表す 何らかのライブラリーメンバーに結合できる。蛍光標識された細胞は、蛍光が結 合していないライブラリービーズ及び非標識の細胞から、光分散、又はたとえば 細胞核からの他の蛍光シグナルに基づくFACS装置を用いて、容易に区別及び 分離されうる。ソート後、細胞に付着されたビーズからのタグは、レセプターに 対して特異的なリガンドを同定するために試験される。用途に依存して、所望の レセプターを最も高いレベルで発現する細胞を、例えば、最も輝いている細胞の みを選択することによりソートし、そして、特異的結合事象を最大化するた めに結合条件を調節する。目的のレセプターに特異的なリガンドと他の細胞表面 レセプターに特異的なリガンドを区別するために、目的のレセプターを高いレベ ルで発現している細胞及び発現していない細胞に結合するビーズに付随するタグ を試験できる。 本発明の方法はまた、現在のFACS装置がソートできる最も小さいビーズよ りも小さいビーズ上に合成されたタグが付与された分子ライブラリーをソートす るために、FACS装置を用いることができるようにする。この方法において、 エンコードされた合成ライブラリーは、単一の変換経路上でのエフェクター活性 についてスクリーニングされる。合成ライブラリーは、以下のいくつかの改変を 用いて構築される;(1)ビーズは、1μm又はそれより小さく、そしてFAC Sにてソートできる必要はなく、いくつかの場合には、かなり小さいビーズを用 いることが可能である、(b)タグは、細胞内環境に耐性(特には、ヌクレアー ゼ耐性)であるオリゴヌクレオチドであり、ホスホロチオエートが、この目的の ために好ましい;及び(c)ペプチド(又は他の多様な化学物)は、細胞内環境 内で切れるリンカーを介してビーズ支持体に付着される。このようなリンカーは 、細胞に害でない外部要因、例えば光の適用によって切断されうるリンカー、及 び、細胞内環境に不安定なリンカー、例えばホスホジエステル結合又はジスルフ ィド結合を含みうるが、いずれの場合でも、切断可能なリンカーは、並列の合成 プロセスに対して安定でなければな らない。 ライブラリービーズは、好ましくは機械的プロセス、例えば、バイオリスティ ック ブロジェクション(biolistic projection)によってレセプター細胞内に 導入される。いくつかの場合には、内部化をもたらす生物化学的に仲介されるプ ロセスが用いられ得るが、このルートは、通常、望まない細胞内区画中への取り 込み(即ち、リゾソーム局在)を結果する。いったんビーズが細胞内に存在する と、目的のペプチド又は他の成分は放出される。10μmのビーズが、1010ペ プチドの(又は他の)合成部位の示された能力を有するなら、その時は、もしそ の能力が容量で計られた場合は、該物質の1μmのビーズが、合成されたペプチ ドの107分子を含む。もし全ての合成されたペプチドが、直径約10μmの単 一の(球状)細胞(約0.5pLの容量)中に放出された場合は、そのときは、 約30μMの遊離のペプチド濃度を結果する。この濃度は、ビーズ上での合成密 度によって制御されるが、より低い負荷密度は、より厳重なスクリーニング様式 (即ち、より活性な化合物のためのスクリーニング)を提供する。受容体細胞は 目的の経路の活性化又は不活性化により蛍光シグナルを製造するように設計され ている。所望の結果を生じる個々の細胞は、FACS装置によって選択され、そ して、ビーズにまだ付着されておりかつ細胞内に含まれているタグが、活性合成 化合物を同定するために増幅されて配列決定される。 他の実施態様において、大きなビーズが採用され、そして、検出可能な化合物 を生じるために基質を切断することにより、蛍光又は他の検出可能なシグナルを 生じることができるレセプター(即ち、酵素ベータガラクトシダーゼ)を発現す る細胞の集団をスクリーニングするために用いられる。その後、ビーズは、細胞 の集団と混合されて、それはビーズに付着することを許される。もし、細胞表面 上のレセプターが、ビーズ上の化合物によって刺激された場合は、その時は、検 出可能な化合物が製造され、ビーズに付着した活性化された細胞を活性化されて いない細胞と分類するための基礎が提供される。適当な試薬(即ち、遊離の標識 された又はされていないレセプター)を、高親和性リガンドの選択を最大とする ために採用できる。 もちろん、目的のライブラリー分子をスクリーニング及び選択するためのフロ ーサイトメトリーについて、種々の代替法がある。一つの実施態様において、エ ンコードされた合成ライブラリーは、抗微生物活性についてスクリーニングされ て、2次元でプレートされうるバクテリア又は他の微生物、例えば、ウイルスに 感染した細胞、ガンを含む多くの真核細胞及びいくつかの原生動物の成長を阻害 する又はそれらを殺す化合物を発見できる。関係する又は関係ない化学構造の巨 大なライブラリーは、ビーズ上で合成されたペプチド又は化合物のビーズからの 放出を制御することにより、寒天培地中の細胞に対してスクリーニングされうる 。 方法の工程は以下の通りである。(1)目的の細胞を寒天プレートの上にまく 。(2)細胞を寒天の他の層で覆う。ここで他の層中では、合成されたペプチド /薬剤を担うビーズが、個々のビーズが、例えばキャピラリーチューブを用いて 、固体寒天から引き上げられ得るような分散を提供する希釈度で懸濁されている 。(3)ビーズからのペプチド/薬剤の放出を開始する。(4)プレートを培養 して、寒天中で固定化されたビーズから、周りの寒天中及び指示細胞を含有する 下の寒天中へのペプチド/薬剤の拡散を行う。(5)個々のビーズから拡散され たテスト化合物が、指示細胞の成長/形態/表現型に影響した程度を読む。(6 )指示細胞が所望の応答(たとえば、バクテリア繁殖の深さ)を示すゾーンを選 択し、そしてキャピラリーチューブ又は類似物を用いて、テスト薬剤がそれから 拡散されたところの元のビーズを含む寒天のゾーンを拾い上げる。(7)タグを 、例えば、個々のビーズ上のエンコードされた物質のPCR増幅により読み、所 望の応答を導き出したペプチド/薬剤の構造を決定する。そして(8)任意的に 、適当な薬剤/ペプチドを化学合成し、所望の効果を確認する。 テスト化合物をビーズから放出する種々の方法がある。例えば、TFAを用い てペプチド/薬剤をビーズから部分的に切断し、そして切断されたペプチドをビ ーズ表面上で、引き続く水(寒天)中への再懸濁が、ペプチド/薬剤の放出及び 、特定のビーズの周りの寒天のゾーンへの、放 出された化合物の局在化を可能とするような形態で乾燥させる。ビーズ環境にお ける特定の変化に感受性である化学を用いて、ビーズにペプチド/薬剤を連結す ることができ、該ビーズ環境は、寒天及び指示細胞上への被覆、又は、被覆及び 寒天の固形化後に始められ、該化学は、たとえば、光感受性連結、チオール感受 性連結、パーヨーデート連結等である。これらの化学試薬は、必要ならば、それ 自身で、他の薄い寒天上掛けを通じて拡散することができる。このような放出化 学は、テスト物質の完全性、ビーズ上の暗号の完全性及び下に敷かれた指示細胞 の健康と両立しなければならない。用いられる特定の放出化学は、もちろん、ラ イブラリーの合成のために用いられた化学のタイプ及び指示細胞の性質に依存す る。方法は、存在するベータラクタムに耐性である新しく進化したバクテリア株 を殺す新しい抗生物質の同定のためのベータラクタム抗生物質のライブラリーの スクリーニングのために、そして公知の抗バクテリアペプチド、例えばマガイニ ン(magainin)のアナログのペプチドライブラリーのスクリーニングのために特 に好ましい。 他の方法はまた、ビーズに基づいた分子ライブラリーをスクリーニングするた めに用いられうる。親和性吸着技術は、本発明のライブラリーと一緒に用いられ 得る。例えば、ビーズの混合物は、レセプターが固定化されている表面に曝され うる(PCT特許公開第 91/07087号公報、これは引用することにより本明細書 の一部である)。基質を 洗浄して結合していないビーズを除去した後、表面に結合したビーズを、オリゴ マー/レセプター相互作用の強度を減少する条件(たとえば、低いpH)酸処理 又は塩基処理)を用いて溶出する。親和性吸着のプロセスは、所望により、溶出 されたビーズを用いて繰り返されうる。これらの方法及び関連する変法、たとえ ば、上記した磁気選択の使用は、多様な様式にて行われることができ、例えば、 固体支持体は、クロマトグラフィーカラム中に充填された樹脂であり得る。 本発明の他の方法において、「つながれた」化合物のライブラリーが、関連す る分子のファミリー、例えば、薬理学的目的のレセプターのファミリーのアフィ ニティー精製のために適した形態における構造的な多様性の源として用いられる 。一般に、この方法は、タグが付与されたかつつながれた分子ライブラリーを、 タグが付与されていない分子の第二のライブラリーをスクリーニングするために 用いることに関する。タグが付与され、つながれたライブラリー分子は、アフィ ニティ精製試薬として働き、可溶性蛋白質、オリゴヌクレオチド、炭水化物、抗 体等の複雑な混合物をスクリーニングする。アフィニティ精製に引き続いて、組 み合せライブラリーメンバーに結合する分子が、溶出及び適当な分離及び同定方 法を用いて同定される。その後、組み合せライブラリーは、組み合せ的に合成さ れた化合物のより小さな画分に分けられ、必要ならば繰り返しサイクルを通じて 、どの化合物が結合プロセスを仲介したか を、還元的にそして正確に決定する。 同様の様式において、組み合せ化学ライブラリーが、新しいレセプターを同定 しそしてクローニングするために用いられ得る。多くのレセプターは、配列相同 性を共有する(通常は、先祖からの分岐した進化を反映している)蛋白質のファ ミリーのメンバーであるが、構造的に関係するリガンド/コグネートレセプター のセットについて、それらの特異性/親和性において相違を示す。レセプターフ ァミリー(Rn)の各メンバーは、それらの異なった特性、即ち、体内での局在 、特異性、リガンドに対する親和性等の故に、特定の薬学的作用及び従って薬剤 の発見及び開発について別々の標的を表しうる。もし、同じファミリーの他のレ セプターの同定が有益であるように十分に重要である結合特性を有するレセプタ ーを同定するなら、その時は、以下の方法を採用して、それらの結合部位特性に おけるR1に関係するレセプターを同定できる。まず、R1に結合するリガンドを 同定し、次いで、該リガンドに構造的に密に関係する分子のタグが付与された組 み合せ化合物ライブラリーを創造する。 次いで、レセプターファミリーの追加のメンバーを発現するであろうと信じら れている細胞からのポリソーム調製物を準備する。このようなポリソームは、発 生しつつあるペプチドから殆ど完全に合成された蛋白質までの、蛋白質合成の種 々の段階においてペンダント型レセプターを用いてmRNAに付着したリボソー ムを含む。合成の完了に近 ずいたレセプター蛋白質は、組み合せライブラリーの1以上のメンバーへの結合 の特異的なレセプター特性を示す。固体支持体につながれた組み合せライブラリ ーを用いて、組み合せライブラリーの任意のメンバーへの親和性を有したレセプ ターを担うポリソームのアフィニティ精製が成される。このようなアフィニティ 精製は、非付着性のポリソームから付着されたレセプター及びレセプターをエン コードする関連するmRNAを担う固相の分離を達成するために、カラムクロマ トグラフィ法、液相からの固定化された成分のバッチワイズ分離法、又は水性の 2相分離法を含む。 次いで、標準技術(逆転写酵素等)を用いて同起源のレセプター集団をエンコ ードするmRNAからcDNA合成を行い、そしてcDNA集団を、迅速な配列 分析のために、適したベクター中にクローニングされる。ありそうなレセプター 配列の従来の知識及び予期されうる配列保存の程度に依存して、この方法によっ て豊富となったDNAを増幅するために、PCR又は他の増幅の使用が試みられ 得る。適した数のcDNAクローンの配列分析によって、既に公知のレセプター R1の配列との十分な配列相同性を示すcDNA(完全長でもそうでなくても) を同定し、同じレセプターファミリー(Rn)の推定の追加のメンバーを表す。 任意的に、これらの新しいcDNA(又はその問題の部分、例えば、リガンド結 合に関係する細胞外ドメインをエンコードする部分)の完全長のcDNAクロー ンを、 標準クローニング方法により調製し、そしてこれらのcDNAを標準法(即ち、 適しているように、可溶性又は膜結合蛋白質として真核生物発現系において)に よって発現する。レセプターリガンド相互作用をテストするための標準様式を用 いて、組み合せライブラリーからの混合された化合物の集団又は個々の化合物の 結合についてテストする。このようにして、新しく同定されたレセプターに、ラ イブラリーからのどの化合物が結合するかを正確に同定できる。 個々のビーズは、例えば、限界希釈によって、又は細胞が、小さな超常磁性の ビーズに連結されたレセプターと温置され、そしてその後、レセプターのための リガンドを発現する細胞が、大きい磁力の磁石を用いて抜き取られる方法(Milt enyiら,1990,Cytometry 11:231-238、これは引用することにより本明細書の一 部である)と同様の方法により物理的に分離されうる。上記したように、磁気的 に選択された細胞は、更に分析され、そして、FACSを用いてソートされうる 。放射性ヌクレオチドはまた、レセプターを標識するために役に立ち、放射性標 識されたビーズを選択することによりビーズを同定及び単離できる。 B.可溶性分子のスクリーニング また、リガンドが、目的のレセプターへの結合に先だって、タグが付与された 又はタグが付与されていない形態にて可溶化されるところの本発明の新しいアッ セイにおいて 有用を成すために、タグが付与された分子ライブラリーを採用できる。可溶性の (ビーズを有さない)タグが付与された分子の非常に巨大なライブラリーをスク リーニングするために、弱い親和性の条件下でアフィニティクロマトグラフィを 用いるのが好ましい。例えば、1018子のライブラリ−30mgは、数百μgの 目的のレセプターを含有する単一の10mLのアフィニティクロマトグラフイカ ラムを用いてスクリーニングされうる。オリゴヌクレオチドは、このようなライ ブラリーのための好ましいタグであり、容易にPCR増幅され、そして、DNA 配列決定による分析に先だってタグ情報をソートするために便利な形態である市 販のTAクローニングベクター(Invitrigen,Inc.)中にクローニングされる。 更に、オリゴヌクレオチドタグは、上記したように連鎖され、可溶性のタグが付 与された分子のプールを集め、連鎖されたタグを選択されたプールからクローニ ングし、その後所望の化合物を同定するためにタグを配列決定しうる。 可溶性のタグが付与された分子はまた、固定化されたレセプターを用いてスク リーニングされうる。タグが付与された分子を固定化されたレセプターに接触さ せそして洗浄して非特異的に結合した分子を除去した後、結合したタグが付与さ れた分子を、広範囲の種々の方法のいずれかにてレセプターから解放する。タグ は、任意的に増幅され、その後、試験されそして、レセプターに特異的に結合す る分子の構造を同定するために解読される。溶液中のタグが付 与されたオリゴマーは、ビーズへの付着により固定されたレセプターを用いて、 例えば、蛍光的に標識されたリガンドを用いた競合アッセイにより、アッセイさ れうる。固定化されたレセプターを担うビーズを回収し、そして、陽性(標識さ れたリガンドと競合するライブラリー分子によって生じた蛍光の減少)を同定す るためにFACSを用いてビーズをソートできる。その後、関連する同定タグは 、増幅されそして解読される。 ライブラリーの可溶性分子は、ビーズ上で合成されて、次いで、アッセイに先 だって切断されうる。一つの実施態様において、分子ライブラリーの微細なビー ズは、ケイ素又は他の適した表面中に「微小の組み立てられた」、非常に小さい 個々の区画又はウェル中におかれる。ビーズは、ウェル当たり平均一つのビーズ を生じるのに十分な充填緩衝液の容量中にそれらを分散することにより、ウェル 中に充填される。一つの実施態様において、ビーズの溶液は、ウェルの上のリザ ーバー中におかれ、そしてビーズは、ウェル中に移される。ビーズからのオリゴ マーの切断は、化学の又は熱の系を用いて達成されうるが、光切断可能な系が好 ましい。目的の分子は、溶液中のタグが付与されていない分子(タグはビーズに 付着されたままである)又は溶液中のタグが付与された分子のいずれかを製造す るために、ビーズから決断されうる。いずれの事象においても、目的の分子は、 ビーズから切断されるが、ビーズ及び同定タグと共に区画内に含まれたままであ る。 一つの実施態様において、ウェルの表面又は表面の一部は、レセプターでコー トされている。結合緩衝液、及びレセプターのための蛍光的に標識された公知の リガンドが、ウェルに加えられて、レセプターに特異的なリガンドの、溶液相競 合アッセイを提供する。蛍光的に標識されたリガンドのレセプターへの結合は、 一つの実施態様中で、単層の固定化されたレセプターの共焦イメージ化により評 価されうる。レセプター表面上に減少した蛍光を有するウェルは、解放されたリ ガンドが、標識されたリガンドと競合することを示している。競合を示すウェル 中のタグ上のビーズは、競合性のリガンドの同定を明らかにするために調べられ る。 陽性のウェルからの同定タグが付与されたビーズの回収は、任意的に、個々の ビーズをウェルの外に引き抜くためにマイクロマニュピュレーターにより実施さ れうる。他の様式は、ビーズ製造の間又は標識付与を通じてのいずれかにおいて 、蛍光分子を取り込んだビーズの使用を含む。適した波長のレーザーは、陽性の みのウェル中にあるビーズを漂白するために用いられる。その後、全てのビーズ がひとまとめに取出され、そして漂白された陽性を同定するためにFACSによ ってソートされる。その後、関連したタグは増幅され、そしてレセプターに特異 的に結合する分子を同定するために解読される。 本発明の他の実施態様において、比較的大きなタグが付与されたビーズが用い られ、そこから目的の分子が、一連 の反応において切断される。この方法において、ビーズは、50〜500μmの 直径であり、ビーズ当たり100〜500pmolのペプチドと同等の容量を有 し、好ましくは、もしペプチドライブラリーを構築する場合は、約200pmo lの容量を有した100μmのビーズを用いる。このようなライブラリーの典型 的なサイズは、約106〜108、好ましくは107の異なった分子からのもので ある。ライブラリーは、約100プールに分けられ、各々は、約100000ビ ーズを含む。目的の分子のあるパーセンテージ、約25%が、プールから分けら れて、ペプチドライブラリーの場合に、例えば、1mLの容量中に50nMにて 各ペプチドを製造する。 次いで、分けられたプールは、競合性又は機能性アッセイにて試験される。最 も高い活性を持ったプールを同定し、その後、元のプールの残りを回収し、そし てその残りを、プール当たり1000ビーズの100のプールに均等に分ける。 その手順を、一つがたった一つのビーズを有するまで繰り返し、そこから、タグ を読みそして目的の化合物を同定する。この方法は、Houghten法の再合成及び構 成限界を避け、そしてプールが、相関されていないランダムな化合物であるとい う利点を有する。多くの低親和性の相関する分子の累積する潜在性故に活性であ る混合物のチャンスが減少する。 C.天然の生成物ライブラリーのスクリーニング 現在利用可能な自動化された高流量アッセイを用いた、天然生成物スクリーニ ングの存在する限界は、第一は、試料を得そして取り扱う能力(分配、溶解、標 識等)であり、そして第二は、陽性の試料の活性成分を特徴づけるために要求さ れるかなりの労力である。本発明は、容易にスクリーニングされる形態にて非常 に多くの試料を提供し、そして試料中の活性成分を同定する、天然の生成物ライ ブラリーを製造及びスクリーニングするための方法を提供する。方法の基礎は、 「天然生成物」、即ち天然からの代謝的多様性を有する生物化学的及び化学的多 様性の組み合わせである。最も単純な例は、ペプチドのコレクションを微生物の 培養物に与えることを含む。各微生物株は、多くの改変されたペプチド(代謝ラ イブラリー)を製造しうる。各培養物は、(潜在的に)、代謝物の非常に複雑な 混合物を含み、スクリーニングの効率の良い方法が要求される。 いくつかのアプローチが、可能でありそして、要素ごとに分類された又はタグ が付与された、そして可溶性の又はつながれたとして、直交的に分類されうる。 説明のために、「フィードバック」として可溶性ペプチドのライブラリーが考え られる。ライブラリーの均等分配の一つを、微生物発酵スクリーニングプログラ ムに典型的な多くの株の各々と共に培養し、そして培地を典型的な様式にてスク リーニングした。陽性の培養物は、次いで、ライブラリーのサブセットと温置さ れ、そして再スクリーニングされ る。要素毎に分類する(ファクターリング)このプロセスは、殆どの活性代謝物 を生じるインプット ペプチドが同定されるまで続く。その後、活性代謝物の特 徴付けは、同様の前駆体分子の知識を助けとして進められる。従って、第一のス クリーニングは、活性生物を同定し、次の工程は、活性前駆体を同定し、そして 最後は、活性代謝物が標準分析手段により同定される。 しかしながら、全てのその様式においてファクターリングが煩雑なプロセスで ある。別れた合成により製造され、切断されて樹脂を含まないライブラリーは、 無傷の生物による細胞内取り込み及び代謝に敏感に反応する可溶性の化合物を生 じる。しかしながら、個々の化合物の濃度は、かなり低く(コレクションの多様 性に逆相関する)、不十分な酵素的転換及び非常に低い濃度の得られる代謝産物 をもたらす。化合物の濃度は、ライブラリーのサブセットを製造すること及び各 サブセットを、各微生物毎に分離して、別個に発酵することにより増加されうる 。サブライブラリーは、1以上の位置を固定しそして残った位置をランダム化す ることにより構築される。例えば、50の構築ブロックを用いて2の固定位置の 全ての順列を含む500のペンタペプチドサブライブラリーがある。これらのサ ブライブラリーの各々は、125000の化合物を含む。タグが付与されたライ ブラリーの使用は、容易性及び感度にて、主要な利点を提供するが、化合物コレ クションを代謝活性に曝す方法においての改変を要求する。組み合せフィード バックは、ペプチドのみであることを必要とせず、組み合せ化学コレクションの 任意のタイプより成ることができる。 オリゴマー及び他の分子ライブラリーは、組み合せプロセス及び同定タグを用 いてエンコードされた各工程において構築されうる。このことは、オリゴマーの タグへの直接の連結及び並列合成を介して成されうる。もしオリゴヌクレオチド が、タグとして用いられれば、その時は、複合体は、比較的大きいが、リポソー ム融合、エレクトロポレーション、溶媒透過等を介して細胞内に積極的に入り込 むには十分に小さい。いったん中に入ると、複合体は、細胞の代謝機構にさらさ れる。改変されたヌクレオチド及びヌクレオチド連結を使用して分解に対するオ リゴヌクレオチドタグの攻撃され易さを避ける。溶解した細胞からの培養物から の活性な代謝産物を回収し、試料をスクリーニングし、そして、前駆体化合物を 明らかにするためにタグを解読する。スケールアップした、活性前駆体を用いた 活性生物の発酵は、特徴付けするために十分な量の活性代謝産物を製造する。ビ ーズ上のエンコードされた組み合せプロセスによって作られた化合物のライブラ リーは、バクテリア、酵母、植物細胞等の溶解物に曝されうる。この様式にて、 タグが付与された複合体を無傷の細胞中に挿入する必要性が避けられ、そして、 ビーズ上の多くの分子の内の比較的少ないものが、検出される(例えば、蛍光活 性化結合アッセイにおいて)ために加工される必要がある。 本発明の他の有用な方法は、他の培養のための原料としての微生物培養の生成 物の利用を含む。説明のために、大きなスケールの培養物(約1L)からの10 0の異なった微生物分離物のコレクションを考える。各培養の上清は、ろ過によ り回収され、そして百の10mLの等分に分けられる。各々の等分したものを、 100の株の一つに接種し、温置した。10000の試料(代謝の代謝産物)を 、それにより、100の微生物分離物から製造した。組み合せ代謝のこの方法は 、多くの異なった種により、逐次的な代謝にまで拡張されることができ、たとえ ば、微生物発酵の生成物を外来の植物溶解物と共に温置させる又は植物組織の抽 出画分を酵母の培養物と共に温置する。これらの方法は、組み合わせて用いるこ とができ、化学多様性製造法の任意の生成物は、これらの逐次の代謝生成物暴露 工程に付されうる。 本発明の他の観点において、天然生成物多様性は、組み合せ的にタグが付与さ れたリポソームの混合物を創造することによりスクリーニングされ、各リポソー ムは、好ましくは、天然生成物化合物ライブラリーのたった一つのメンバー又は 単一の混合物をカプセルに包み込む。本発明は、化学化合物又は天然生成物抽出 物の1000〜10000個の同時アッセイを可能とし、天然生成物抽出物に由 来する、クロマトグラフィ的に分離された画分の100個のアッセイが、シグナ ル陽性である。この関連で、「同時」は、読み出し系の細胞を用いて、同じチュ ー ブ中で互いにアッセイされたことを意味する。 組み合せ的にタグが付与されたリポソームの混合物は、以下の如くに調製され る。各個々の天然生成物抽出物又は在庫からの化学物質のために、水性相中にテ スト物質をカプセル化するバラバラのリポソームを調製する。独特なリポソーム タグは、カプセル化と同時にリポソーム調製物中に取り込まれる。リポソームは 、低温での長期間の保存ため、コレクションに対して著しく有利なため、及びコ レクションの場所の近くでの天然生成物試料の保存のために、並びに、引き続く 組み合せ実験のために適した形態にて天然生成物抽出物を長期保存するために凍 結乾燥されうる。リポソーム調製物中の脂質は、好ましくは、全ての試料におい て同一であり、そして、所望のサイズ及び完全性の一層のリポソームを製造する ために、タイプ及び組成の点で選ばれる。試薬、例えば、トレハロースは、リポ ソーム形成のときに含められることができて、凍結乾燥及びそれに引き続く水の 添加による無傷のリポソームの再構成を可能としうる。抽出物/化学物質をカプ セル化するタグが付与されたリポソームの製造/再製造のときにまた、高圧技術 を用いて、リポソームによって囲まれる計算された値より大きな量の水性相をカ プセル化できる。容量当量で3〜5倍の増加が、この圧力法によってカプセル化 されることができ、より大きな容量のテスト物質、その結果、細胞に基づいた読 みとりにおけるより大きなシグナルを可能とする。 現在のリポソーム技術は、(各テスト物質の使用の効率に関して)高いパーセ ンテージ(>80%)の水性相を取り込むリポソームの創造を可能とする。取り 込まれない水性相は、多様な「洗浄」法によって除かれうる。更に、(タグの付 与の特異性及び包まれた水性相の混合の欠如に関して)カプセル化された水性相 を漏らさない又は交換しないリポソーム、並びに、それらの脂質の一層中に挿入 された化合物を交換しない(タグとして挿入された糖脂質/蛋白質抗原は交換さ れえない)リポソームを創造することが可能である。 広範囲の種々のタグが、本発明の方法で用いられ得る。たとえば、タグは、以 下のものであり得る:(a)互いの又はその組み合わせの存在下で各々のフルオ ロフォアの測定を可能とする励起及び放出特性を有する異なったフルオロフォア :フルロフォアは、カプセル化された水性相中又は再構成されたリポソームの膜 相中で、外側に向って仕切るために選択されうる。(b)原子吸光分析により個 々に区別されうる希土類元素の種々の金属カチオン:希金属原子は、再構築され たリポソームのカプセル化された水性相中で塩として仕切るために設計される。 (c)異なった抗原、該抗原は、必要に応じ、適当なモノクローナル抗体、及び 抗体/フルオロフォアを検出する一次/二次蛍光を用いて、それらの特異的反応 により区別されうる:蛋白質、糖蛋白質及び/又は糖脂質上で担われている抗原 は、外側に向かって、再構築されたリポソームの膜相中で仕切るた めに選択されうる。及び(d)抗原、フルオロフォア及び/又は金属イオンの組 み合わせは、同時のスクリーニングのために可能なサインの数を大きく増加させ ることができる、またサイン混合物中の各成分の異なった「量」が同定されうる ような、フルオロフォア/金属イオン/抗原の種々のレベルを用いて、異なった リポソームのタグ付与の追加レベル(増加した数)がもたらされうる。 全てのリポソームによって共有される一般の蛍光タグを用いることができ、該 リポソームは、リポソームと融合されていない細胞からのリポソームと融合され た細胞の素早い選択を可能とする。このタグは、個々のリポソーム調製の組み合 せ標識において用いられた任意のタグとは異なり、リポソーム産生脂質、サイン タグ及びリポソーム産生のときの薬剤/天然生成物の水性試料と混合される。高 密度にて自己消失する(即ち、リポソーム膜中にて)が、リポソーム融合及び細 胞膜中でのフルオロフォアの横への拡散の後に、細胞の外側の細胞膜中で蛍光を 表す蛍光タグをまた用いることができる。細胞とのリポソーム融合の様式に依存 して、ウイルス起源のフソゲニックな(fusogenic)蛋白質、又は糖脂質、例え ば、(読み出しのために用いられたセルライン中に、必要に応じ取り込まれた適 当なレセプターによって仲介されるレクチン様接着プロセスに依存して)細胞へ のリポソームの強い接着を仲介するものを取り込むこともできる。このような要 素は、リポソーム−リポソーム相互作用(避けられるべきことで ある)に影響しないが、リポソーム−細胞融合の効率を高めうる。 方法は、プロモーターの下流に、レポーター遺伝子(例えば、ルシフェラーゼ 、ベータ−ガラクトシダーゼ)を含むセルラインを用いた読み出しシステムを用 いることができ、該プロモータは、外因性ホルモン又はリガンド、例えばステロ イド、サイトカイン、プロスタグランジン、抗体、抗原等の細胞に対する添加に 応答して活性化される。活性化リガンドの、細胞表面レセプター又は細胞内レセ プターのいずれかへの結合は、シグナルカスケードを活性化し、該シグナルカス ケードは、最終的には、応答性のプロモーターの活性化及びシグナル遺伝子の転 写をもたらす。シグナル蛋白質の発現は、定量的に検出される個々の活性化され た細胞からのシグナルの発生をもたらす。アンタゴニストとして細胞内シグナル 変換カスケードのいずれかの部分に作用する化合物に関する研究において、細胞 の全体集団が、外因性のシグナルアゴニスト(サイトカイン、ホルモン等)を添 加することにより予備処理されることができ、そして、リポソーム融合後、個々 の細胞上へのシグナル出力における減少を測定する。アゴニストとして細胞内シ グナル変換カスケードのいずれかの部分に作用する化合物に関する研究において 、外因性のシグナルを細胞に加える必要はなく、そして、リポソーム融合後、個 々の細胞上へのシグナルの出現を測定できる。 タグが付与されたリポソームの混合物は、読みとり細胞 を超える非常に大きな数と混合される。細胞数の過剰は、リポソーム細胞融合後 に、下記の生成物のみが生じるように、重要である:(i)リポソームと融合さ れなかった細胞、及び(ii)一つのリポソームと融合された細胞(アクセプタ ー細胞)。効率的な混合が、この工程で必須であり、そして連続的に撹拌された 又は線流の細胞懸濁(そこに、リポソーム混合物が遅い速度にて添加されうる) を用いて成される。融合は、標準法、例えば、PEGの添加又は高電圧の適用に よって起こされる。融合は、もし必要なら、フソゲン(fusogen)又はリガンド −レセプター認識ペアを細胞−リポソーム膜中に含めることにより高められ得る 。この融合工程は、効率的に、単一のリポソームの水性相区画をアクセプター細 胞中に添加する。従って、水性の天然生成物抽出物、化学インベントリー(inve ntory)からのテスト化合物、又は天然生成物抽出物のクロマトグラフィ分離か らの画分は、細胞内シグナル伝達経路中の任意の点において作用することが今や できる。融合工程はまた、特定のテスト化合物試料のサインを与える特異的なタ グを個々のレセプター細胞に加える。もしそれらのタグが、リポソームの脂質膜 中にあったならば、そのときは、タグは、アクセプター細胞の外側の細胞膜中に 分配される。この位置での抗原は、特異的なモノクローナル抗体のパネルにアク セス可能である。特定のリポソームの水性相中にあった希土類金属イオンは、ア クセプター細胞の細胞質中にある。融合工程はまた、共通のリポソームタグを添 加し、該タグは、リポソーム融合を受けなかった過剰の細胞から、アクセプター として作用した細胞を同定する。タグは、リポソーム膜からアクセプター細胞膜 に移動するフルオロフォアでありうる。 細胞の混合物、個々のリポソームに融合された細胞、及び融合されていないリ ポソームは、次いで、外因性のリガンドと(たとえば、アンタゴニストに関して テストされる場合において)温置され、又は(例えば、アゴニストに関してテス トされる場合においては)いずれの追加もなしに温置される。この温置の時間は 、規定された濃度及び温置時間にて、対照化合物を用いて決定される。 好ましくは、目的の化合物(細胞)を選択するためにFACSを用いる。例え ば、細胞(アクセプターであっても、そうでなくても)を任意の融合されていな いリポソームからソートするために、前面への又は側面への光散乱がまず用いら れ得る。大きな細胞は、小さなリポソームから容易に分離されうる。次いで、リ ポソームアクセプターであった細胞を、リポソームアクセプターでなかった過剰 の細胞からソートできる。アクセプターであった細胞は、共通のリポソーム由来 の蛍光標識を担い、それに対し、非アクセプター細胞は、この標識に関して非蛍 光である。もちろん、この工程は、任意的であるが、もし、予備ソートとして行 われるなら、後の分析に関係しない(典型的に)主要な細胞を、アクセプターで あった少数のものから分離すること可能とする。アンタゴニストの同定のために 、レセ プター蛋白質(例えば、ベータ−ガラクトシダーゼ又はルシフェラーゼ)からの 光放出に基づいてソートでき、主要な蛍光陽性の細胞(より早期の外因性のリガ ンドの添加によりこのようになる)を、少数の蛍光陰性の又は小さい蛍光の細胞 から分離できる。後者の2つの細胞のカテゴリーは、これらの個々の細胞と融合 された特定のリポソーム中にカプセル化されていた化合物の仮定されたアンタゴ ニスト効果からの結果である。アゴニストの同定のために、レセプター蛋白質か らの光放出に基づいてソートでき、主要な蛍光陰性の細胞が、少数の蛍光陽性の 細胞から分離できる。後者の細胞は、リポソーム由来の化合物の仮定されたアゴ ニスト効果からの結果である。 いくつかの実施態様において、全ての目的の細胞を上記の基準に従って集団と してソートし、そして、標準FACS法を用いて、クローン化された個々として その時々の細胞を集めることができる。これらの個々の細胞は、それらが担う特 定のタグのための単一の細胞として分析され、そして所望の効果を仲介する特定 のリポソームの正確な同定を可能とする。他の用途において、ソートしたイベン ト‐陽性の集団中のタグの分布を分析でき、そして、実験の設計及び、異なった 時間/場所/インベントリーからの試料中に取り込まれた特定のタグに依存して 、全イベント‐陽性集団中のタグのタイプの多様性を決定することが第一にでき る。 集められた単一の細胞又は細胞の集団は、用いられた特 定のタグの組み合わせに適当な方法により分析されうる。蛍光タグは、FACS 及び/又は伝統的な分光測定法により分析されうる。抗原タグは、適当に標識し たモノクローナル抗体の添加、及びELISA、FACS、放射性同位元素又は 蛍光分析により分析されうる。金属イオンタグは、最後に、原子吸光分析により 分析されうる。タグの解読後、テストは、第一の経過において陽性を生じたリポ ソームのみの混合物を用いて、又は細胞サンプルを分けるために添加された目的 の各メンバーの純粋なリポソームのいずれかをを用いて、繰り返されうる。 本発明のこれらの及び他の方法は、以下の章で議論するように、本発明の実施 を容易にするために自動化されうる。 VII.装置 モノマーセット(例えば、アミノ酸)のいくつかのためのカップリング工程は 、いくつかの実施態様において、比較的長い温置時間を要求し、そしてこのこと 及び他の理由のため、並列にて多くのモノマー付加を行うための系が望まれる。 本発明は、エンコードされた合成分子ライブラリーの製造及びスクリーニングに 用いる自動化された装置に関する。一つの好ましい装置(これは、50〜100 又はそれ以上の並列反応を同時に行える)は、米国特許シリアル番号第08/14967 5号明細書(1993年11月2日出願、これは引用することにより本明細書の一部で ある)に記載されている。このような装置は、反応混合物又は合成固体支持体の スラリーを、プログラム制御下で、プール化、混合及び再配分のための種々のチ ャンネルに分配できる。 しかしながら、一般に、タグが付与された分子の合成ライブラリーを製造する ための装置は、典型的なペプチドシンセサイザーを、モノマーの多様性及び用い るタグの数及び望まれる同時のカップリング反応の数のための多数のリザーバー と共に配管することを要求する。タグ分配性能力は、単純な指令を、適したタグ の混合物に翻訳し、そして該混合物を分配する。モノマー構築ブロックは、所望 により、特定化された混合物として分配される。反応の撹拌、温度及び時間の制 御が提供される。適当に設計された装置はまた、アッセイ目的のために1〜50 mg(粗製の)の100までの特異的ペプチドを製造するマルチチャンネル ペプチドシンセサイザーとして働く。PCT特許公開91/17823号公報(これは引 用することにより本明細書の一部である)参照。 典型的な装置は、(1)合成試薬、例えば、ペプチド及びオリゴヌクレオチド 合成試薬の蓄積、混合及びデリバリー手段、(2)種々の試薬がデリバリーされ 、そしてその中で種々の反応が不活性な雰囲気下で進行しうるシールされたチャ ンバー、(3)シールされた反応容器のマトリックス、(4)試薬の流れを適当 な反応容器に向ける手段、(5)小さなビーズ(0.1〜100μm)を合わせ そして分割するための手段、及び(6)各反応容器中のビーズを各化学反応の終 わりにて洗浄する手段を含む。反応容器のマトリックスは、いくつかの設計の内 の任意の一つを含む。例えば、容器は環状に配置されて、容器が中心軸に関して 回転させられうる(即ち、遠心機)。或いは、容器は、12x8マトリックス( 96ウェルのマイクロタイタープレート様式)に配列されうる。自動装置のデリ バリー、吸引、及び移動機能によって、アクセス性に敏感に反応するいずれの配 置もいくつかの用途にとって有用である。 粒子の組み合わせ及び再分配のために用いられる系は、いくつかの設計の内の 一つを有する。例えば、ビーズは、自動ピペティング装置が、ビーズを組み合わ せ容器に移すために用いられ得るように、適当な表面張力及び密度の溶媒に懸濁 されうる。混合後、ビーズは、同じ自動ピペティ ング装置により反応容器に再分配されうる。或いは、ビーズは、特にバルブを付 けられた反応チャンバーを用いることによって組み合わせられ得る。バルブが開 けられて、溶媒の流れが、ビーズを組み合わせ容器に移送できる。混合後、ビー ズは、流れを各反応容器に戻すことによって再分割される。 他の実施態様において、ビーズは、近接して間隔が開けられた、上部と下部が 開口した反応容器を用いて組み合わせられる。容器に多量の流れを流すことは、 ビーズの混合を可能とする。もしビーズが磁性を有していれば、その時は、ビー ズは、磁場を適用して、容器の底にビーズを引くことにより再分割される。非磁 性のビーズは、反応容器の底を通じての真空吸引により、再分割される。また他 の実施態様において、ビーズは、それらを平らな表面上に分配し、次いで、それ らを「クッキーカッター」の形状をした装置を用いて覆ってそれらをある種の区 域に限定することにより、分割される。このことは、以下に更に完全に記す。 ビーズ洗浄のための系はまた、いくつかの設計の内の一つを有しうる。ビーズ は、液デリバリーと吸引チューブの組み合わせにより洗浄されうる。各反応容器 は、それ自身のチューブのセットを有するか、又は単一のセットが全ての反応容 器のために用いられ得る。後者の場合においては、液デリバリーと吸引ラインは 、ロボットアーム上で取り付けられて、別個に各容器に向かうようにされうる。 各 容器中のビーズは、遠心分離又は、磁気ビーズの使用及び磁場の適用のいずれか により、単一のペレットを形成させられうる。また、試薬が真空の適用により容 器から除かれうるように、底壁が化学的に不活性な膜からなる反応容器を用いる こともできる。試薬はまた、試薬及び洗浄溶液の連続流を提供できる容器、即ち 、各端にルアーフィッティング及び膜を有する容器を用いて、各容器から除かれ うる。 個々の反応チャンバーをあてにしている任意の自動化された結び合い装置は、 非常に重要な実際的な限界に直面している。ここで、各々のチャンバーは、試薬 デリバリー系及び「マザーポット」に連結されており、ビーズはプール化のため にポンプで「マザーポット」に送られ、そしてそこからビーズがモノマー付加の 連続的な繰り返しのために反応チャンバー間に再配分される。多量のモノマー又 は他の構築ブロック単位があり、そして、潜在的に大きな反応数の中で、ビーズ 及び試薬を分割することの困難性は、このような装置を、100未満の別個の並 列反応に限定しうる。 本発明は、チャンバー間でビーズをポンプで運んで混合及び再配分することの 必要性を回避し、試薬デリバリーを単純化し、そして非常に少数の小さなビーズ の単純かつ正確な分割を可能とする装置を提供する。基本設計は、表面に配置さ れた反応「部位」の配列を有するプレートからなり、表面は、平面あり得るかま たは、反応部位を形成する 浅いウェルの配列からなりうる。一つの実施態様において、16x16の配列で 、256部位ある。各反応部位は、スポット又はウェルであり、その表面上に一 群の合成ビーズが付着されている。引力は、磁力、真空ろ過、正の機械的ソーテ ィングを伴う重力、又は種々の他の単純な手段である。ビーズは、最初は、希釈 スラリーとして浅いリザーバー中に均等に入れられて、反応部位の配列を覆う。 引力を与えると、ビーズは各部位にて濃縮される。 全てのビーズを反応部位上に配置した後、部位を機械的な分割により分離して 、図29に示される如くの(一時的な)個々の反応チャンバーを作る。変更は、 永久的に表面に付着されて浅いウェルを形成する区画を提供する。反応成分は、 各チャンバーに分けられ、ビーズは懸濁物中に解放され、そして反応が開始する 。望むなら、ビーズは、表面に再び付着され、そして試薬が除かれうる。カップ リングサイクルの全工程が完了した後、チャンバーの区画が除かれ、そしてビー ズは、部位の配列の上の共通のリザーバー中に解放される。 ビーズの混合は、リザーバー液の対流を誘発することにより起こされ、そして 、次いで、ビーズは、次回のカップリングのために表面部位に再び引き寄せられ る。洗浄工程を含む次の工程は、同様の様式にてなされる。試薬の添加及び除去 は、プラミングと自動化されたピペッティングの組み合わせを用いて成される。 反応特異的な試薬(例えば、モノマー)の付加は、自動化されたマルチピペッタ ー を用いて成されうる。共通の試薬の追加及び全ての試薬の除去は、各反応チャン バーにバルブ操作を要求しない固定化されたプラミング系を用いて成されうる。 いくつかの共通の工程、例えば、洗浄は、チャンバー区画の設置前又は除去後に 、全部一緒にビーズ上で成されうる。 多数のモノマー又は他の構築ブロックの使用は、エンコードプロセスに追加の 負担を与える。一つの、オリゴヌクレオチドのタグのエンコード概要において、 1000モノマーの基本セットは、各反応工程にタグを付けるために5塩基配列 を要求し、1024モノマーのより多いセットは、エンコードのために6塩基を 要求しうる。合成装置のプラミングの複雑さを減少するために(即ち、特異的な 反応付加の数を減少するために)、特定のエンコード戦略が、本発明によって提 供される。この方法を説明するために、256の異なった反応を当時に行うこと ができる、16x16反応部位の配列を考える。多数の塩基カップリングを用い て各反応を個々にエンコードすることは、困難な作業である。 配列は、16列及び16行からなり、配列の各部位は唯一の地理的なアドレス をもつ。部位の各列は、基としてタグが付与されることができ、そして全ての1 6列が、2塩基コドン(「サブコドン」)を用いて唯一にエンコードされうる。 ストリップ状のテンプレート又はチャンネルブロックは、これらの2塩基付加の ために16の反応チャンバーを形成するために役立ちうる(塩基は、ダイマーと し てではなく、モノマー性ホスホルアミダイトとしてカップリングされるというこ とを記しておく)。PCT特許公開第 WO 93/09668号公報参照。反応部位のアド レス化のこの様式は、他の類似体であり、例えば、光学的方法は、ビーズを標識 するために用いられ、米国特許第5143854号明細書に記載のストリップ状のマス キングプロセスにおける如くである(これは引用することにより本明細書の一部 である)。もし、テンプレート又はチャンネルブロックが用いられた場合は、そ のときは、テンプレートは、ちょうどライブラリー分子の合成中に個々の反応を 単離するグリッドテンプレートであるときに合成表面上に下げられる。 しかしながら、ビーズは、タグを付与する反応中は、それらの空間的な分離が 、次の工程を通じて維持されなければならないので、解放されない。列が、サブ コドンを用いてタグが付与されたときは、テンプレートは持ち上げられ、90° 回転され、そして行を覆うストリップを形成するように下げられる。その後、1 6の行が、2塩基サブコドンを用いて標識され、唯一のタグが付与された、4塩 基「スーパーコドン」を有する256反応アドレスの各々を結果する。反応アド レスを同定することにより、スーパーコドンはまた、各反応中に添加されたモノ マーを特定する。 VIII.並列のカップリング合成反応の装置 一般に、本発明の装置は、固体支持体上に多様な物質の 合成を提供する。例として、本発明は、ビーズ、例えば本明細書中に記したもの を利用する。多様なペプチド合成の例を以下に議論して、シンセサイザーの議論 のための骨子を提供する。 本発明は、そこで合成反応がおこる多くの基質(これは、「S」と表す)を利 用する。基質は、任意的に、そこでカップリング反応がおこるリンカー分子「L 」を提供する。基質は、分配され、そして多様なモノマー、例えば、「A」及び 「B」と反応して、たとえば、以下の基質のコレクションを形成する: S−A 及び S−B その後、基質は再び組み合わされ、混合されそして再び分配される。このような 、混合及び分配工程の後、2以上の基質のコレクションが形成され、その各々は 、S−A及びS−Bの両方を含む。 その後、追加のカップリング反応が起こる。例えば、上記のプールされた生成 物は、モノマーC及びDと反応して以下の生成物のコレクションを形成する: 1. S−A−C S−A−D 2. S−B−C S−B−D 上記の単純な例からでさえ、このような合成技術が、すみやかに多様な生成物の 巨大なコレクションを製造するということが明らかとなる。このような多様な分 子コレクションを合成することを注意深く計画することによって、及び/又はこ のような基質上のタグの並列合成を提供すること によって、基質は、上記の如く、種々の用途において有用であると判る。特定の 実施態様において、本発明は、これらの及び他の用途のための基質を効率よく製 造しうる装置及び方法を提供する。 A.一般事項 図1は、分子の多様なコレクションを合成するために用いる装置を説明してい る。装置は、上部(頂上)の共通のマニホールド212及びチューブ215及び 221〜229によって、複数の反応容器201〜209に連結された親混合容 器200を含む。上部の共通のマニホールド212は、チューブ221〜229 及び215に連結している。反応容器201〜209はまた、バルブ111〜1 19及びチューブ241〜299を介して、選択的に、モノマー付加試薬供給リ ザーバー(貯蔵器)231〜239に連結している。圧力がかけられたデリバリ ー系(PDS)265は、親容器200及び反応容器201〜209の両者に、 それぞれ、チューブ260及び256を介して連結されている。 合成反応は、ビーズ懸濁液が、親容器200から反応チューブ201〜209 に移動されたときに始まる。バルブ129は開口し(全てのバルブは、デフォル ト(すなわち、不履行)では閉じている)、そしてビーズ懸濁液は、親容器20 0から、チューブ215を通じて、上部の共通のマニホールド212に入る。そ の後、ビーズ懸濁液は、 チューブ221〜229を通じて、反応容器201〜209間に分配される。そ の後、モノマーリザーバー231〜239から選択された試薬が、それぞれのチ ューブ241〜249を通じて、それぞれの反応容器201〜209に入る。次 いで、カップリング反応が、反応容器201〜209の中で、その中に含まれる ビーズ上でおこる。 図1は、チューブ260を介して親容器200に連結された、圧力がかけられ たデリバリー系265を示している。圧力がかけられたデリバリー系265は、 バルブ10及びベントバルブ90が開いたとき、チューブ260を介して、圧力 がかけられた試薬を、デリバリー系265から親容器200へとデリバリーする 。 圧力がかけられたデリバリー系(PDS)265はまた、チューブ256、分 離バルブ100、下部のマニホールドバルブ101〜109、下部のチューブ2 71〜279、インジェクションバルブ111〜119及びチューブ241〜2 49を通じて、反応容器201〜209に連結されている。PDS 265から 、選択された反応容器201〜209へ試薬をデリバリーするために、圧力がか けられた試薬を、開口したバルブ100を通じて、チューブ256及び下部のマ ニホールド214に入れる。その後、圧力がかけられた試薬を、選択された開口 したバルブ101〜109を通じて、選択されたチューブ271〜279まで押 しあげる。その後、圧力がかけられ た試薬は、選択されたチューブ241〜249を通じて、選択された反応容器2 01〜209に押し入れられる。 例えば、所与のモノマーリザーバー231から、それぞれの反応容器201へ と試薬をデリバリーするために、PDS 265から圧力がかけられた活性化溶 液のある量を、チューブ256中、下部のマニホールド214中、そしてチュー ブ271へと押し上げる。適当なときに、モノマーリザーバー231からある量 のモノマー試薬を、チューブ271へと続いている活性化溶液の流れの中に注入 する。試薬の注入に引き続いて、試薬リザーバー231から注入されたモノマー 試薬を含む溶液の流れが、チューブ241を通じて反応容器201へと入り、カ ップリング反応に参加する。 選択された反応容器201〜209内のビーズを、任意的に、モノマーリザー バー406〜412からのモノマーを用いてタグを付与するために、モノマーリ ザーバー406〜412からの圧力がかけられたタグモノマー試薬を、開口した バルブ4〜7を通じてPDS 256の共通のマニホールド255に入れる。そ の後、圧力がかけられたタグモノマー及び適当な活性化試薬を、開口したバルブ 100及びチューブ256を通じて、下部のマニホールド214に入れる。圧力 がかけられたモノマータグ付与試薬及びその適当な活性化試薬を、選択された、 開いているバルブ101〜109を通じてチューブ271〜279及び241〜 249に、そしてビーズ上でタグの合成が起こる 選択された反応容器201〜209内へと運ぶ。 所望のモノマー及び/又はタグ付加反応の後、反応容器201〜209内のビ ーズ懸濁液を、プール化及び混合のために親容器200に戻す。ビーズ懸濁液を 反応容器201〜209から親容器200へと動かすために、ビーズ懸濁液を、 開口したバルブ122及び101〜109を介してチューブ250からのアルゴ ンを用いて圧力をかける。バルブ100及び110は閉じられており、それによ って、圧力がかけられたビーズ懸濁液を、チューブ221〜229へ、上部の共 通のマニホールド212へ、開口したバルブ129を通じてチューブ215へ、 そして最後に親容器200中に押す。親容器200において、ビーズ懸濁液は、 所望の分子セットを更に合成するために、反応容器201〜209間に再配置す るための準備で、混合される。 他の実施態様において、複数の3方バルブが、反応容器201〜209の各々 と親容器200の間に備えられ得る。このようなバルブは、好ましくは、上部の 共通のマニホールド212内に保持される。このようにして、ある容器が、親容 器200から分離され得る。このことは、更なる合成のためにビーズ懸濁液を再 分配するときに、特に有利であり得る。例えば、もしビーズが、全ての反応容器 201〜209に合成のために最初に配置され、次いで、親容器200に戻され る場合は、再配置の間、ある3方バルブのみが、例えば、反応容器201、20 5及び209 のみが更なる合成のためにビーズ懸濁液を受けとるように開かれうる。 図1はまた、上部の反応容器ブラケット290及び底部の反応容器ブラケット 295に連結された、同心でない撹拌機280及び285を示している。上部の 反応容器ブラケット290は、底部の反応容器ブラケット295が、同心でない 撹拌機280及び285の動きについていくことを可能としている間、静止した ままにされている。各同心でない撹拌機は、ボルテックスモーター(渦巻モータ ー)300と共同して、撹拌力を、底部の容器ブラケット295及び反応容器2 01〜209の底辺に働かせる。ブラケット間のチューブは柔軟性であるので、 この撹拌力は、各個々の反応容器201〜209の内容物が、反応容器内で撹拌 されそれによって合成反応が高められることを引き起こす。 上部の共通のマニホールド212は、チューブ215に一端にて連結して、親 容器200及び上部の共通のマニホールド212間の物質を移動するための導管 を提供している。他の端にて、上部の共通のマニホールド212はチューブ12 6に連結している。チューブ216は、バルブ121を通じて、上部の共通のマ ニホールド212に圧力がかけられたアルゴンを提供する。チューブ216はま た、上部の共通のマニホールド212が、バルブ120を通じてその内容物を排 出できるようにしている。 2つの容量センサー90S及び99Sは、親容器200 の外側表面の近くに配置されて、親容器200中の液のレベルを検出している。 もし、液が容量センサーの検出エンベロープの範囲内に存在する場合は、該容量 センサーのスイッチが入る(オンになる)。反対に、容量センサーは、もし液が 検出エンベロープ内に存在しないときは切れる(オフになる)。 センサー101S〜119Sは、実質的に半透明なチューブ内の液の存在を検 出するための光学センサーである。これらの光学センサーは、液の柱がチューブ 内に存在するときはオンである。光学センサーは、液が検出されないときはオフ である。 同様に、音波(もしくは音響)センサー120Sは、その検出エンベロープ内 の液の存在を検出する。ビーズ懸濁物を含み、そして音波センサーの検出エンベ ロープ内に配置されたチューブを通じて流れている液が、音波センサー120S をオンにする。逆に、音波センサー120Sは、センサーの検出エンベロープ内 に配置されたチューブ内に液がないときはオフである。音波センサーは、センサ ー120Sのために用いられる。何故なら、光学センサーは、ある種の条件下で は、空の半透性のテフロンチューブとビーズ懸濁液を含んだ半透性のテフロンチ ューブとを、確実に区別できないからである。更に、音波センサーは、センサー 120Sのために選ばれるけれども、空のチューブと、液又はビーズ懸濁液のい ずれかで満たされたチューブとの間の違いを認識できる任意のセンサーが用いら れ得 る。音波センサーは、他のタイプのセンサー、例えば光学センサーに比べてかな り高いので、シンセサイザー当たりたった一つの音波センサー120Sがある。 反応容器バンクは、親容器と反応容器の間に、たったの一つ又は2、3のバル ブがあるように設計される。事実、バルブ129は、任意的である。この設計は 、有利である。何故なら、それは、壊れやすいビーズ及び合成されたポリマーに 損傷を与える、バルブの機械的開口及び閉鎖動作の可能性を減少するからである 。また、もし、ビーズのサイズが十分に大きい場合は、それらは、バルブ中に引 っかかりそして系を詰まらせるかもしれない。更に、いくつかのポリマーは、温 度感受性であり、そして、操作中にバルブによって発生した熱により不利に影響 されるかもしれない。従って、ビーズ懸濁物がそれを通じて移動しなければなら ないところのバルブの数を減ずることが望ましい。もし、バルブ129が含まれ なければ、圧力をかける技術が、液が親容器及び反応容器バンク間を流れること を防ぐために用いられ得る。 前に記したように、この実施態様において用いられるバルブは、それらのデフ ォルト状態(不履行状態)では閉じている。開口のための特定のコマンド(命令 )がなければ、バルブは常に、デフォルトの閉じた状態のままである。 B.機械コンポーネント 機械的に言って、自動化されたシンセサイザーは、おおざっぱに3つのサブシ ステム、反応容器バンク、親容器及び圧力がかけられたデリバリーシステムに分 けられうる。上記したようにカップリング合成は、反応容器内の反応容器バンク にて起こる。親容器は、全ての反応容器からのビーズを保持し、プールしそして 混合する。デリバリーシステムは、適当な溶媒及び/又は適当な試薬/溶媒濃度 での試薬溶液を、親容器又は反応容器バンクのいずれかに、合成プロセス中の適 当な工程にてデリバリーすることを確実とする。更に、システム全体は、操作の 間、シールされている。必要な場合に圧力をかけることは、不活性なガス、例え ばアルゴンを用いて成される。アルゴンは、その利便性及び低い化学反応性故に 、好ましい加圧化ガスである。 議論を容易にするために、自動化されたシンセサイザーを、ここで、特定の例 を参照して記載する。この開示を通じて用いられる特定の例は、ポリペプチドの セットのビーズ上での合成を含む。ビーズは、引き続く各アミノ酸カップリング 反応の同定のために、4つのヌクレオチドモノマー、A、T、C及びGを用いて タグが付与される。 しかしながら、自動化されたシンセサイザーは、上記の特定の例にて記載され た特定のポリマーの合成に限定されないばかりでなく、タグが付与されたポリマ ー合成も限定されないと認識されなければならない。この開示を通じ て、9の反応容器を有する反応容器バンクを用いた、ポリペプチドの合成及び上 記のヌクレオチドを用いたビーズのタグの付与が参照されるけれども、各反応容 器バンクに含まれうる反応容器の数は、固有の、上限も下限もない。事実、装置 のモジュラー構成は、追加の反応容器バンクの付加を容易に可能としている。更 に、多くの他の分子及びタグが、ビーズ上で合成されることができ、また、タグ は完全に除かれることができる。 1.圧力がかけられたデリバリーシステム 特定の例に従ってポリペプチドを合成するために特に調製された、圧力がかけ られたデリバリーシステム265の詳細な記載は、3つの部分、ポリペプチド合 成ニ用いるためのリザーバー、ビーズへのタグの付与に用いるリザーバー及びデ リバリーバルブに分けられる。 a.ポリペプチド合成に用いるためのリザーバー 特定の例のペプチドを合成するために用いる9のアミノ酸モノマーに加えて、 いくつかの他の追加の「共通」試薬が合成において用いられる。典型的なペプチ ド合成において、例えば、以下の試薬が用いられ得る: b. ビーズへのタグの付与に用いるリザーバー 特定の例において、ビーズは任意的にタグが付与される。ペプチド合成反応に おいて、ビーズは、一つの実施態様にて、A、T、C及びGのグループからのヌ クレオチドを含む核酸を用いてタグが付与される。4つのヌクレオチド試薬に加 えて、以下の溶媒及び試薬が、タグの合成の間に用いられる。 これらのヌクレオチド試薬は、自動化シンセサイザーを用いてタグを合成する のに十分な容量及び数量を有するリザーバー中に含まれる。 図2は、たとえば、表3のMeCN溶液を含有するための代表的なリザーバー 400を示している。表2及び3に列記された各リザーバーに結合して2つのチ ューブがある。図2に示されている如く、チューブ450は、リザーバーに圧力 をかけてリザーバーの内容物を第二のチューブ452にまで押しやるために、圧 力がかけられたアルゴンを含む。いくつかの実施態様において、試薬リザーバー が、常に圧力がかけられている。他の実施態様においては、アルゴンチューブは 、ローカルのオン/オフバルブに よって制御されて、リザーバーの内容物が必要なときのみに試薬リザーバーに圧 力をかける。 c. デリバリーバルブ 図3は、より詳細に代表的な3方ソレノイドバルブを示している。バルブは、 例えば、Fairfield,New JerseyのGeneral Va1ve Corp.のモデル2-110-900であ り得る。更に、図3の3方バルブは、たとえば、リザーバー412から試薬をデ リバリーするバルブ4を表している。3方バルブは、図1の圧力がかけられたデ リバリーシステム265にて用いられる。本発明の実施態様で使用される3方ソ レノイドバルブは、第一のポート454及び第二のポート456を含む。3方ソ レノイドバルブはまた、その本体を通ってチャンネル458を有し、該チャンネ ルは、第一のポート454及び第二のポート456と連絡して、常に、液が第一 及び第二のポートの間を自由に流れることを可能としている。共通のマニホール ド462を形成するために、第二のポート456は、例えば、他の3方バルブの 第一のポート454に連結している。他の3方バルブは、たとえば、図1のバル ブ5でありうる。バルブ内のソレノイドは、ワイヤ190を通る制御信号に応答 して、選択的に、第三のポート460をチャンネル458と連結させることがで きる。バルブ4の第三のポート460は、図1のリザーバー412に連結してい る。 リザーバー412からの試薬のマニホールド462中へ の注入を制御するために、圧力がかけられた試薬を運ぶライン464が、バルブ 4の第三のポート460に連結されている。適当なときに、ソレノイドが開き、 そして第三のポート460がチャンネル458と連絡でき、それによって、第三 のポート460から圧力がかけられた試薬が、バルブ4のチャンネル458中及 び共通のマニホールド462中に注入されることを引き起こす。 図4は、代表的なオン/オフ2方ソレノイドバルブ10を示している。このバ ルブは、たとえば、Fairfield,New JerseyのGeneral Valve Corp.のモデル2-17 -900であり得、選択的に、液又はガスを、その2つのポートの間のチャンネル内 で流すことを可能とする。図4に示されている如く、バルブ10は、2つのポー ト468及び470を含む。バルブ10はまた、その本体を通じてチャンネルを 有し、該チャンネルは、第一のポート468及び第二のポート470と連絡して 、液又はガスが、2つのポートの間を流れることを可能としている。バルブ10 内のソレノイドは、ワイヤ472を通る制御信号に応答して、選択的に、第一の ポート468を第二のポート470と連絡させることができる。バルブ10の一 つのポートが、圧力がかけられたガス又は液を運ぶチューブと連結しているとき は、バルブ10は、該ポートからバルブ10の他のポートへの流れを許容する又 は阻害するために用いられ得る。 図5は、本発明の一つの観点に従って、圧力がかけられたデリバリーシステム 265をより詳細に示している。図 5は、そこを通って共通のマニホールドが形成される、24のバルブ0〜23を 示す。2方及び3方バルブは、そこを通って試薬が流れる共通のマニホールドを 形成するように、それらの第一及び第二のポートを互いに連結することにより鎖 状につなげられる。3方バルブ1〜7、9〜12及び14〜22は、例えば、図 3のバルブ4と実質的に同様でありうる。2方バルブ0、8、13、23は、例 えば、図4のバルブ10と実質的に同様であり得る。共通のマニホールドは、3 方バルブの及びオン/オフバルブの貫通したチャンネル、並びに隣接するバルブ 間の連結チューブを含む。上記したように、3方バルブの第三のポートは、バル ブ中のソレノイドによって制御される。各3方バルブの第三のポートは、試薬又 は溶媒のリザーバーからのチューブに連結して、試薬又は溶媒を、PDS265 へと移動し、かつそこから移動させる。或いは、3方バルブの第三のポートは、 試薬を、例えば、反応容器バンクのバルブ100へとデリバリーするための出口 ポートとして役立ちうる。2方バルブは、主として、単離バルブ又はアルゴン供 給バルブとして用いられる。 図5に示される如く、バルブ24は、スペースを節約するために3つの別々の バンク中に物理的に配置されている。図5のデリバリーシステムはまた、バルブ の左のバンクを中央のバンクと連結するためにチューブ480を含む。チューブ 482は、右のバンクを中央のバンクに連結している。表4は、デリバリーシス テムにおいて用いた バルブを列記しており、典型的な実施態様における、用いたバルブのタイプ及び 各バルブによって制御された試薬リザーバーを特定化している。 例えば、バルブ22は、60/1000インチの貫通したチャンネルを有する FWO60バルブ又はファーストウォッシュアウト(FWO)3方バルブで示し た。更に、バルブ22は、表4に示された如く、DMFを含む圧力がかけられた リザーバー438からの試薬を制御する。更なる例として、バルブ23は、アル ゴン供給源(示さず)からPDS265の共通のマニホールドへの圧力がかけら れたアルゴンの流れを制御するオン/オフバルブである。 図5は、一方の端から、PDS265の共通のマニホールドに圧力をかけるた めにバルブ0に連結されたチューブ484を示している。他のチューブ486は 、バルブ23に連結されて、そして、他の端からアルゴンを用いてPDS265 の共通のマニホールドに圧力をかけている。 説明として、ペプチド合成脱保護サイクルの間の、圧力がかけられたデリバリ ーシステム265の操作を以下に記す。ポリペプチドの脱保護のために、DMF 中の10%ピペリジンの溶液が、反応容器(RV)バンク中の反応容器にデリバ リーされる。表4は、バルブ18がリザーバー430からのピペリジンの流れを 可能としていることを示している。その結果として、バルブ18は、圧力がかけ られたリザーバー430からピペリジンがPDS265の共通のマニホールド中 に流れるのを可能とするために開口する必要がある。溶液をRVバンクバルブ1 1に入れるために、分離バルブ8が閉じられかつ分離バルブ13が開口して、圧 力がかけられたピペリジンを開口したRVバンクバ ルブ11へと入れる。 図5及び表4に示されている如く、RVバンクバルブ11及び親容器バルブ1 0は、バルブの鎖の中心に配置される。この配置は、有利に、これらのバルブと 所与の試薬バルブとの間のマニホールド区画の長さを最小化する。その結果、よ り少ない試薬量が、このマニホールド区画を満たすために要求される。分離バル ブ8及び13は、マニホールドの一方の端からの試薬が、RVバンクバルブ11 又は親容器バルブ10を越えて行きすぎる及び共通のマニホールドの他の部分に 不必要に入ることを防ぐために閉じられ得る。 表4はまた、30/1000インチの直径の貫通したチャンネルを有する3方 バルブである、バルブ4〜7及び9〜12を示している。これに対し、マニホー ルド中の残りのバルブは、60/1000インチの直径を有する貫通したチャン ネルを有する。減少したチャンネルの断面は、マニホールドのそれぞれの部分中 の容量を更に減ずる。その結果、より少ない試薬が、マニホールドを満たすため に要求される。 例えば、ヌクレオチドA,T,C及びGは、比較的費用がかかる。それ故、用 いる試薬の量を、必要最少量に保つことが望まれる。ヌクレオチドバルブ4〜7 は、RVバンク出口バルブ11に近接して配置され、ヌクレオチドバルブとRV バンク出口バルブ11間の距離を短く保ち、試薬の要求量を少なく保っている。 任意のヌクレオチドバルブ からRVバンク出口バルブ11への進路にそったマニホールドの断面はまた、マ ニホールド中に存在するヌクレオチド試薬の量を更に減ずるために小さく保たれ ている。事実、図5のチューブ480、並びにヌクレオチドバルブと分離バルブ 8との間のマニホールドの部分は、30/1000インチの減ぜられた断面を有 する。 C. 反応容器バンク 図6は、本発明の一つの観点に従った、単純化した反応容器バンク500を示 している。説明の容易化のために、そこを通って溶液が流れるチューブは部分的 に割愛した。反応容器バンク500は、上方のブラケット502、2つの側面の ブラケット504及び506、及び2つの土台508及び510を含む。上方の 反応容器ブラケット290は、側面のブラケット504及び506に取り付けら れている。ボルテックスモーター300は、複数の反応容器201〜209に、 ドライブベルト521を介して撹拌力を供給するために、上方の反応容器ブラケ ット290に取り付けられている。反応容器201〜209の底部は、底部の反 応容器ブラケット295に取り付けられている。ブラケット502、504、5 06、290、及び土台508及び510は、任意の適当な物質から作られる。 機械化、強度及び軽量化を容易にするために、アルミニウムが、本実施態様の上 記のブラケットを作るために用いられる。 底部の反応ブラケット295は、上方の反応ブラケット 290に、シャフトハウジング520内の2つの非同心のシャフト280により 結ばれている。非同心のシャフト280は、上方の反応容器ブラケット290内 の開口部(示さず)を通して回転可能に据え付けられている。非同心のシャフト 280は、機能的に、ベルト521を通じてボルテックスモーター300に連結 されている。後で記載するように、非同心のシャフト280は、ボルテックスモ ーター300によって供給される回転力を底部の反応容器ブラケット295を円 を描くように動かすための撹拌力に変える。この円の動きは、反応容器201〜 209の内容物に渦巻き効果を働かせる。各々の反応容器201〜209は、そ れぞれの下端にて、底部の反応容器ブラケット295に取り付けられており、全 ての反応容器は、均一かつ同時に撹拌される。 図6はまた、底部のブラケット522を示している。底部のブラケット522 は、側面のブラケット504及び506に取り付けられ、そしてまた、アルミニ ウムを含む任意の適した物質から作られうる。複数のアミノ酸リザーバー231 〜239は、真下の底部ブラケット522に据え付けられている。アミノ酸リザ ーバー231〜239中のアミノ酸試薬は、特定の例のポリペプチドのセットを 合成するために構築ブロックとして用いられる。本実施態様は、ポリペプチドの セットの合成のために、バンク当たり9の異なったアミノ酸モノマーを用いるよ うに企画されている。 図6は、側面ブラケット504及び506に取り付けられた分離バルブブラケ ット526を示している。分離バルブブラケット526は、複数の下方のマニホ ールドバルブ101〜109を据え付けるために、チャンネル530を含む。図 6に示される如く、各々の下方のマニホールドバルブ101〜109は、本実施 態様においてチャンネル530内に固定される。しかしながら、下方のマニホー ルドバルブ101〜109は、市販の取付機材又は他の取付法を用いて、分離ブ ラケット526に固定されうる。下方のマニホールドバルブ101〜109は、 3方ソレノイドバルブであり、そして図3との関連で先に議論した3方バルブと 同じである。反応容器バンク500内で用いられるので、下方のマニホールドバ ルブ101〜109の貫通したチャンネルは、互いに連結されて、共通の下方マ ニホールド214を形成し、そこを通って、圧力がかけられたデリバリーシステ ム265からの溶液が流れる。 3つの2方バルブ100、110及び122もまた、図6中に示す。9のバル ブ101〜109は、下方のマニホールド214から9の反応容器201〜20 9への溶液の流れを制御する。共通の下方のマニホールド214の最初の端にあ る分離バルブ110は、廃液ライン(図6中には示さず)に対して開口している 。共通の下方のマニホールド214の第二の端にある分離バルブ100は、選択 的に、PDS265から共通の下方のマニホールド214の残部への流れを阻害 又は可能とする。任意の分離バルブ1 22は、局所のアルゴン圧力を供給して、反応容器バンク500の種々の部分へ の及びそこからの溶液のデリバリーを助けている。 他の実施態様において、11の分離バルブ100〜110及び122は、11 バルブブロック、例えば、モデルP/N601374(California,Foster CityのABI )中に備えられる。ブロックは、前もって組み立てられ、そしてその結果、組立 が単純化される。11バルブブロックの11のバルブは、実質的には上記したよ うに機能する。 適した物質、例えばアルミニウムで作られたインジェクションバルブブラケッ ト532が、側面のブラケット504及び506に取り付けられている。複数の インジェクションバルブ111〜119は、インジェクションバルブブラケット 532の開口部を通して据え付けられている。図6は、アミノ酸リザーバー23 1〜239からのアミノ酸のインジェクションを制御する、全部で9のインジェ クションバルブ111〜119を示している。インジェクションバルブ111〜 119は、3方ソレノイドバルブであり、そして図3に関して先に議論した3方 バルブと同じである。各インジェクションバルブの第一のポートは、反応容器2 01〜209に連結され、一方各インジェクションバルブの第二のポートは、下 方のマニホールドバルブ101〜109の第三のポートに連結されている。連結 は、適当な大きさのチューブ、例えば、本実施態様において用いられる1/16 インチのテフロンチューブを用いて成され る。前記から明らかなように、各インジェクションバルブ111〜119の貫通 したチャンネルは、反応容器201〜209と下方のマニホールドバルブ101 〜109の第三のポートとの間を溶液が自由に流れることを可能とする。各イン ジェクションバルブ111〜119の第三のポートは、アミノ酸リザーバー23 1〜239に連結されて、選択的に、下方のマニホールドバルブ101〜109 と反応容器201〜209との間を流れる溶液の流れ中へアミノ酸が注入される ことを阻害又は可能とする。 図6はまた、上方の共通のマニホールド212を示している。上方の共通のマ ニホールド212は、上方の共通のマニホールド212を9の反応容器201〜 209に連結するために、9のマニホールドポート542を含む。本実施態様に おいて、1/8インチの柔軟なテフロンチューブが、マニホールドポート542 を反応容器201〜209の上端に連結するために用いられる。上方の共通のマ ニホールド212はまた、そこで個々の反応容器201〜209からのビーズが プールされかつ互いに混合されるところの親容器(図6中に示さず)と連結する ための第一のエンドポート544を含む。第二のエンドポート546は、上方の 共通のマニホールド212に、3方バルブ加圧/排出バルブ(図6中に示さず) を用いて連結する。加圧/排出バルブ及び第二のエンドポート546は、他のル ートを提供し、そこを通って圧力がかけられたアルゴン、溶液、試薬等が上方の 共通のマニホールド212へ供給されうる。 あるいは、加圧/排出バルブ及び第二のエンドポート546は、更なるルートを 提供し、そこを通って圧力がかけられたアルゴン、溶液、試薬等が上方の共通の マニホールド212から適当なリザーバーへと供給されうる リザーバー231〜239のための他の配置が、図6Aに示されている。単一 のリザーバーのグループ、例えば、リザーバー231〜239を用いる代わりに 、複数のリザーバーのグループ、例えば、231a〜239a、231b〜23 9b等が備えられ得る。リザーバーは、回転可能な円形コンベヤー1000内に 保持されている。リザーバーは、リザーバー内に保持された試薬が、上方表面1 002からアクセスされうるように円形コンベヤー1000の上方表面1002 にて開口している。円形コンベヤー1000は、圧力容器(示さず)内に保持さ れて、リザーバーの各々が圧力容器内で同じ圧力がかけられている。リザーバー 内の試薬を反応容器201〜209に移動するために、チューブ241〜249 に連絡した複数のチューブが、圧力容器内に配列されている。圧力容器内のチュ ーブは、選択されたリザーバーのグループ、例えば、リザーバー231a〜23 9aのリザーバー中へと配置されている。チューブは、チューブをリザーバーに 向けて移動することにより又は円形コンベヤー1000をチューブに向けて移動 することにより、リザーバー中へと配置されうる。円形コンベヤー1000は、 チューブを選択されたリザーバーのグループと一列に並べるために回転される。 圧力容 器内の圧力は、リザーバー及びチューブ241〜249間に圧力の勾配が存在す るようにされている。チューブがリザーバー内に配置されたとき及び選択された バルブ111〜119が開口されたとき、前記した如く、反応容器201〜20 9へのデリバリーのために、圧力の勾配がリザーバー中の試薬をチューブ241 〜249内に運ぶ。このよにして、円形コンベヤー1000は、試薬が種々の異 なった試薬から選択的に選ばれることを可能とする、例えば、異なった構築ブロ ックのセットが各合成段階にて用いられることを可能とすることによってシンセ サイザーに柔軟性を提供する。 図7は、アミノ酸リザーバー231〜239、インジェクションバルブ111 〜119、下方のマニホールドバルブ101〜109及び反応容器201〜20 9間の相互連結をより詳細に示している。下方のマニホールドバルブ、例えば、 バルブ101(これは3方はバルブである)は、共通の下方のマニホールド21 4に連結されて、溶液が、下方のマニホールドバルブ101の第一のポートと第 二のポートとの間を自由に流れることを可能としている。下方のマニホールドバ ルブ101の第三のポートは、チューブ271を介して、3方インジェクション バルブ111の第一又は第二のポートのいずれかに連結されている。第一又は第 二のポーのいずれかのもう一方のポートは、反応容器201の一方の端に、チュ ーブ241を介して連結されている。反応容器201の他の端は、上方の共通の マニホー ルド212のマニホールドポート542(図7には示さず)に、チューブ221 を介して連結されている。チューブ271、241及び221は、化学的に耐性 の物質、例えばテフロンから作られる。事実、本実施態様は、半透明テフロン物 質の低い反応性及び光学特性故に、至る所で、種々の断面積を有する半透明のP TFE及びFEPテフロンチューブを用いる。 アミノ酸リザーバー231は、不活性ガス、例えば、アルゴンを用いて、チュ ーブ562を介して圧力がかけられている。アミノ酸リザーバー231中の圧力 がかけられたアミノ酸溶液は、チューブ560を通って、3方インジェクション バルブ111の第三のポートに入る。適当な指令を受けると、インジェクション バルブ111は開口して、圧力がかけられたアミノ酸溶液がインジェクションバ ルブ111の貫通したチャンネルに入ることを可能とする。 図7はまた、2つの光学センサー111S及び101Sを示している。光学セ ンサー111S及び101Sは、実質的に半透明のテフロンチューブ271及び 241内の液の存在又は不存在を検出する。図7に示されている如く、光学セン サー111Sは、インジェクションバルブ111に下に配置され、そして光学セ ンサー101Sは、反応容器201の下に配置される。光学センサー111S及 び101Sからのデータは、合成反応の種々の段階の制御にて使用するために制 御コンピューター(図7中には示さず)に送られる。 図8は、図1の非同心の振とう機280をより詳細に示している。非同心の振 とう機280は、筒状のナックル566に連結された2つの筒状のシャフト56 4及び568を含む。シャフト564は、筒状のナックル566の中心軸と長さ 方向にて同一線上に並び、そして筒状のナックル566の2つの平面状の表面の 一つに連結されている。シャフト568は、筒状のナックル566の他の平面状 の表面に連結されて、筒状のナックル566の中心軸とはオフセットを形成して いる。一つの実施態様において、シャフト564及び568、及び筒状のナック ル566は、単一ピースの金属ストックから機械加工される。 筒状のシャフト564が、固定された回転支持体、例えば、ローラーベアリン グ内で回転するように、トルクが与えられている場合は、筒状のシャフト564 の回転軸に対してオフセットを形成している筒状のシャフト568は、筒状のシ ャフト564の回転軸の周りを円の経路にて動く。1以上の非同心の振とう機2 80は、例えば、ベルト−アンド−プーリー配置によって機能的に連結されて、 複数の非同心の振とう機280が同調して動くことを可能としている。本実施態 様において、2つの非同心の振とう機280のシャフト568は、単一のブラケ ットに連結されて、シャフト564が回転したときにブラケットが円の経路にて 動くようになっている。更に、シャフト568及びボルテックスモーター300 は、各反応容器の底が円の経路にて、1分間当たり約1500回転にて動くよう に設計 されている。ビーズへのダメージを避けるために、本実施態様の円の経路は、好 ましくは、約3.5mmの半径までに限定される。 図9は、図6の、反応容器201〜209及びボルテックスモーター300を 含む反応容器バンク500の上方をより詳しく示している。図6に関して議論し たように、反応容器バンク500は、上方のブラケット290に連結された複数 の反応容器201〜209を含む。上方のブラケット290は、反応容器201 〜209が連結する場所にて複数の開口部630を有する。上記の開口部(示さ ず)からのテフロンチューブは、液がテフロンチューブと反応チューブ201〜 209との間を自由に流れることができるような様式で、開口部630にて、各 々の反応容器201〜209の上端に連結している。 反応容器201〜209の下端は、下方の反応容器ブラケット295に連結し ている。図10A及び10Bは、図6の下方の反応容器ブラケット295の底の 様子をより詳しく示している。図10Aは、下方の反応容器ブラケット295の 一部のクローズアップした底の様子である。 図10Bは、下方の反応容器ブラケット295内の複数のチャンネル650を 示している。柔軟でかつ実質的に半透明なテフロンチューブ(説明の容易化のた めに図10Bからは割愛してある)は、各反応容器201〜209の下端(これ もまた、説明の容易化のために図10Bから割愛してある)から延びて、チャン ネル650内に収まってい る。光学センサーを据え付けるための溝652は、各チャンネル650に付随し ている。溝652は、図10A中に明瞭に説明されている。 図10Bは、光学センサーを下方の反応容器ブラケット295にしっかりと固 定するための、複数の取り付けホール654を示している。また、重量を減ずる ための複数の任意のホール656が図10Bに示されている。先に議論したよう に、下方の反応容器ブラケット295は、円形経路の非同心の振とう機の動きに 追随して、反応容器の内容物を撹拌する。任意的なホール656は、ブラケット の重量を減ずるために下方の反応容器ブラケット295全体に機械加工されるこ とができ、それによって、ブラケットを動かすために必要な力を減ずることがで きる。 下方の反応容器ブラケット295の各端近くの貫通したホール658は、非同 心の振とう機280を下方の反応容器ブラケット295に連結している。反応容 器201〜209の下端は、下方の反応容器ブラケット295内の貫通したチャ ンネル650に収まるように柔軟なテフロンチューブ241〜249によって延 ばされ、下方の反応容器ブラケット295の円形の動きに追随する。下方の反応 容器ブラケット295は、円形経路を動くので、反応容器バンク中の全ての反応 容器201〜209中の内容物は、並列様式にて撹拌される。 図9はまた、非同心の振とう機280の周りに適合するための任意の非同心振 とう機ハウジング520を示してい る。任意の非同心振とう機ハウジング520は、中空の筒状のハウジング内に非 同心のシャフトを囲い込み、非同心のシャフトが動いているときに、人のユーザ ーにけがを負わす及び装置に損傷を与える可能性を排除している。 本実施態様は、回転力を非同心の振とう機に供給するために、ステッピングモ ーターコントローラー(モデル RD122、California Fremont の Semix Co rp.製)とともにステッパーモーター(モデル PX245−01AA、Califor nia Torrance の Oriental Motor U.S.A.Corp.製)を用いている。図9Aに示 される如く、3つのプーリー670、672及び674は、ボルテックスモータ ー300及び2つのドライブベルト521及び676と協同して、2つの非同心 の振とう機280を、任意的な非同心振とう機ハウジング520内で、同調して 回転させる。本実施態様は、ステッパーモーター及びステッピングコントローラ ーを用いているけれども、回転力は、他の電気モーター又は空気モーターを含む 、他の適当なタイプのモーターのいずれかによって供給されうる。更に、ボルテ ックスモーター300によって供給される力は、スプロケット、プーリー及びベ ルト、ギヤ等を含む任意の適した伝達手段によって非同心の振とう機280に伝 達されうる。 図11Aは、実質的に半透明のテフロンチューブ内の液の存在又は不存在の検 出に用いるための代表的な光学センサー680を示している。光学センサー68 0は、本実施態様の光学センサー101S〜109Sと同じである。光 学センサー680(モデル EE−SX671、Illinois,Schaumburg の Omro n,Inc.製)は、光トランスミッター及びコレクターを収容するために、それぞ れ、2つのフォーク状の端682及び684を含む。光学センサー680はまた 、センサーデータを制御コンピューターに伝達するための適当な電気回路構成を 収容するための、そして光学センサー680をブラケットに取り付けるための本 体686を有する。 図11Bは、光学センサー680のフォーク状の端682及び684をより詳 細に示している。矢印688の方向にて、光を実質的に方形の集光部(図11B 中には示さず)に伝達するための、実質的に方形のトランスミッター685が、 フォーク状の端682の内側表面に配置されている。コントローラーは、フォー ク状の端684の内側表面に配置され、そして同様に、方形である。実質的に半 透明のテフロンチューブ内の液の存在を検出するために、テフロンチューブは、 2つのフォーク状の端682と684の間のギャップを通って取り付けられる。 液が、実質的に半透明のテフロンチューブ内に存在すると、集光部が誘発(トリ ガー)されて、テフロンチューブ内の液の検出を示す。 実際には、実質的に半透明のテフロン物質は、空のとき、光学センサー680 を誘発させることができないということが判っている。実質的に半透明のチュー ブ内の液の存在を感知するべく、有利に共通の光学センサーを使用す るために、新しい光学配列ブロックが用いられる。図11Cは、光学配列ブロッ ク690をより詳細に示している。光学配列ブロック690は、実質的にトラン スミッター685によって放出されたいずれの光もブロックする不透明な物質か ら作られる。光学配列ブロックは690は、ブロック690を光学センサー68 0のフォーク状の端の一つと摩擦で係合させるために、2つの保持壁692及び 694を第一の表面696に含み、そして光学配列ブロック690をフォーク状 の端の間にしっかりと保持している。一つの実施態様において、保持壁692及 び694は、図11Bの集光部フォーク端684に係合するように設計される。 光学配列ブロック690はまた、第二のブロック表面700内に作られたチャ ンネル698を含む。第二のブロック表面700は、上記の第一の表面696の 反対側の表面である。チャンネル698の軸は、保持壁692及び694と直交 している。チャンネル698は、テフロンチューブをぴったりと捕らえられるよ うな大きさにされている。結果として、テフロンチューブは、チャンネル698 内に収容され、そして、光学配列ブロック700がフォーク状の端682及び6 84の間のギャップ内に取り付けられたときに、上記のトランスミッターストリ ップ685に関して直角に配列される。 図11Dは、チャンネル698の中央のラインに沿って配置された開口部70 2を示している。開口部702は、 少量の光が、第一の表面696と第二の表面700の間の穴に沿って、光学配列 ブロック690を通じて伝わることを可能としている。実質的に半透明のテフロ ンチューブ、例えばチューブ241〜249又は271〜279が、チャンネル 698内にぴったりと取り付けられた場合は、開口部702の軸は、テフロンチ ューブの中心を通って走る。開口部702の形及びサイズは、チューブの光学特 性の一つの関数である。 光学配列ブロック690が、図11Aに示された様式にて、フォーク状の端6 82及び684の間に取り付けられた場合は、フォーク状の端682内のトラン スミッター685からの光は、実質的に半透明のチューブ704を通って伝わる 。殆どの光は、チューブ704を通って通過した後に、光学配列ブロック690 によってブロックされる。チューブ704を通って通過する光のいくつかは、開 口部702(図11Aでは視野から隠れている)に達し、そして開口部702の 穴に沿って伝わって、フォーク状の端684内の集光部に達する。 開口部702の軸は、実質的に半透明のチューブ704の中心を通って走り、 チューブの中心を通って通過する光は、フォーク状の端684内の集光部の一部 分に達する。空のチューブ704を通って走る光は回折されるので、センサーを 誘発するには不十分な光の量が、集光部に達する。液が、半透明のテフロンチュ ーブ704内に存在するときは、満たされたチューブを通って通過する光は、そ の 中の液によって集束される。集束された液は、フォーク状の端682の方向から 開口部702内に入り、フォーク状の端684内の集光部を誘発する。液が存在 しないときは、集束効果は、比較的少ない。従って、より少ない光が開口部70 2に入る。事実、テフロンチューブ704内に液がないときは、開口部702を 通って通過する光は、フォーク状の端684内の集光部を誘発するには不十分で ある。 先に議論したように、光学配列ブロック690は、テフロンチューブ704を ぴったりと捕らえるように大きさが決められている。光学配列ブロック690が 、フォーク状の端682及び684の間に取り付けられた場合は、図11Aに示 すように、テフロンチューブは、光学センター680とブロック690によりし っかりと把持される。光学センサー680をブラケットに固定することによって 、テフロンチューブ704は、ブラケットに固定される。このようにして、この 実施態様の反応容器201〜209の底から延びるテフロンチューブ241〜2 49は、底部の反応容器ブラケット295に固定される。 図12に示される如く、反応容器、例えば、本発明の実施態様の反応容器20 1は、FEPテフロンチューブ710のセグメントからなる。チューブ710は 、1/4インチの外径及び0.19インチの内径を有する。以下により詳細に記 すように、チューブ710の直径は、2以上の試薬を反応容器201内で同時に 混合する場合の用途のため には、代替的に、かなり大きく作られうる。チューブ710は、柔軟なテフロン チューブ271とシールされて連結されている。柔軟なテフロンチューブ271 は、反応容器バンクの下方の反応容器ブラケット295に固定されている。下方 の反応容器ブラケット295が、円形の動きにて動くと、柔軟なテフロンチュー ブ271の底は、チューブ710内の内容物を撹拌するために、底の反応容器ブ ラケット295によって表される円形の動きに追随する。 この実施態様において、チューブ271は、1/8インチの外径及び1/16 インチの内径を有する。図12は、異なった断面積のチューブを互いにシールさ れた状態にて連結するための、第一のカップラー714、第二の相互コネクター 716及び第三のカップラー718を含むチューブコネクターを示している。上 記したチューブコネクターは、Norton,Inc.(Ohio,Akron)から入手可能。チュ ーブ710内の基体が柔軟なチューブ712に入らないように、チューブ710 の底の端に配置されたフリット又はフィルター1102(図12中の視野からは 隠れている)がある。フリットは、例えば、2ミクロンのチタンフリットであり 得る。 チューブ710の他の端にて、第四のカップラー720、第五の相互コネクタ ー721及び第六のカップラー722が、シールされた状態で、チューブ710 をチューブ221に連結している。本実施態様のチューブ221は、チューブ7 10とは異なった断面積を有するので、カップ ラー720及び722、並びに相互コネクター721は必須である。チューブ2 21は、上方のマニホールド212のマニホールドポート542(図6中には示 さず)に連結されている。 柔軟なOリング724は、ブラケット290内のホール726(切断図にて図 12中に示した)内に固定されている。Oリング724は、柔軟に、カップラー 722を把持し、それによって、柔軟に、反応容器201をブラケット290に 固定している。反応容器201の底の端が振とうされた場合、Oリング724は 、中心点(pivot point)として役立ち、そして反応容器201の上端を比較的動 かないように保持して、撹拌効果を高める。 図12A及び12Bに示される如く、一つの特定の実施態様における反応容器 201は、反応容器201〜209の温度を制御するために、任意的に、温度制 御ジャケット1100を備えうる。この実施態様における温度制御ジャケット1 100は、反応容器201をライン221及び241(示さず)に連結するため にフィティング1104を含む。入口/出口ポート1106、1108は、熱伝 導性液を反応容器201に供給するために備えられる。熱伝導性液は、反応容器 201を加熱又は冷却するために用いられ得る。この実施態様において、反応容 器201は、テフロンチューブ1110から形成され、好ましくは、1/4イン チの外径及び1/32インチの壁厚を有する。チューブ1110から離れて、外 側のチューブ1112があり、 それは、好ましくは、テフロンから構成され、そして3/4インチの外径と1/ 32インチの壁厚を有する。外側のチューブ1112は、フィティング1104 の上に配置されて、熱伝導性液を収容するための環状の空間1114を形成して いる。Oリング1116、1118は、外側のチューブ1112及びフィティン グ1104の間に配置されて、液のしっかりとしたシールを形成する。このよう にして、反応容器210を加熱又は冷却するために、熱伝導性液が、ポート11 06、1108のいずれかを通じて、環状の空間1114内に導入されることが できる。ポート1106、1108はまた、熱伝導性液が、環状の空間1114 を通って、連続的に循環することを可能としている。 一体型で形成された温度制御ジャケット1122を有する反応容器1120の 他の実施態様を図12C及び12Dに示す。反応容器1120は、実質的に、反 応容器201と同様に機能するが、但し、反応容器1120は好ましくはガラス で作られる。温度制御ジャケット1122はまた、好ましくはガラスで作られる 。このような構成は、反応容器1120及び温度制御ジャケット1122が一体 の単位として形成されることを可能とする。反応容器1120は、フリット11 24、及びライン221及び241(示さず)への連結のためのコネクター11 26及び1128を含む。入口/出口ポート1130、1132は、ジャケット 1122と反応容器1120の間の環状の空間1 134を通って、熱伝導性液が循環するために備えられる。ホースバーブ(hose barb)1136、1138は、便利には、入口/出口ポート1130、113 2の適した液供給源への連結のために備えられる。このようにして、熱伝導性液 は、反応容器1120を加熱又は冷却するために環状の空間1134を通じて循 環され得る。 D. 親容器 図13は、本実施態様の親容器をより詳しく示している。親容器200は、例 えば、約30mLの容量である。チューブ260は、試薬又はアルゴンをデリバ リーシステムPDS265(図13中には示さず)へと移動し、かつそこから移 動させるために、シールされた状態で、親容器200の底の端に連結されている 。フリット又はフィルター746は、基体がチューブ260内に入るのを防ぐた めに、親容器200の底近くに固定されている。物質を添加及び除去するために 、親容器200の上端に固定された除去可能なキャップ743がある。キャップ 743を通って固定されているチューブ215は、親容器200と反応容器バン ク内の共通のマニホールド212(図13中には示さず)との間の物質を移動す る。チューブ215は、キャップ743を通って延びる。圧力がかけられたアル ゴン/排出ライン275はまた、キャップ743を通って延びる。任意のすすぎ ライン281は、親容器5の内側壁をすすぐために、圧力がかけられた溶媒を内 側壁へとデリバリ ーするための溶媒供給源に連結されている。 図13は、親容器200の外側近くに据え付けられた、2つの容量センサー9 0S及び99S(モデル 18−08、Illinois,Hoffman Estates の Electro matic Control Corp.製)を示している。各容量センサー90S又は95Sは、 その近傍にて液の存在を検出して、そして、センサーデータを、それぞれ、ワイ ヤ756及び758を介して、制御コンピューター(示さず)に伝えている。容 量センサー99Sは、親容器に加えられた試薬のレベルを検出するために用いら れる。容量センサー90Sは、再分配のためにビーズ懸濁物のレベルを検出する ためである。センサーレベルは共に、ビーズの量及び用いられた反応容器の数に 従って調節されるうる。容量センサーデータは、合成プロセスの種々のサイクル を制御するためにソフトウエアによって利用される。 E.制御系 1.制御コンピューター 自動化した合成器(シンセサイザー)は制御コンピューターを使用して、合成 プロセスの種々のサイクルの間、センサーからのデータを収集し、かつバルブお よび渦巻きモーターを制御する。自動化した合成器と共に使用されるとき、マイ クロコンピューター、ミニコンピューター、ワークステーション、メーンフレー ム等として一般に知られているものを含む任意のコンピューターが、センサーデ ータを処理し、バルブおよび渦巻きモーターを制御する命令を発するために使用 され得る。 さらに、合成器のセンサーからのセンサーデータは、通常のデータ収集法を用 いて、多くの市販の入手可能なデータ収集装置により収集され得る。同様に、コ ンピューターの適当な命令に応答して、市販の入手可能な入出力制御装置によっ て、バルブおよび渦巻きモーターが制御され得る。 1つの実施態様においては、IBM‐互換性のマイクロコンピューター(パー ソナルコンピューターもしくはPCとしてまた知られている)が制御コンピュー ターとして使用される(Model Gateway 2000 4DX2-50V 、サウス ダコタ州、ス ー シティのGateway 2000 Inc.より)。PC内には、複数の拡張スロットがあ り、これは種々の拡張基板の追加を可能にする。これらの基板をPCのバス供給 源(bus resource)につなぎ、PCがカード上の回路構成要素と 連絡して、電子機能を行うことを可能にする。ある拡張基板はまた、PCが外部 の装置および回路構成要素と連絡することを可能にする。例えば、モデム基板と して一般に知られている基板がPC上の拡張スロットに接続し、PCが、モデム を有する別のコンピューターと連絡することを可能にする。パーソナルコンピュ ーターと共に拡張基板を使用することは、普通の工学的知識の問題である。 1つの実施態様においては、自動化した合成器は、多チャンネルのデジタルI /O基板(Model PCDIO120-P、カリフォルニア州、サン ディエゴのIndustrial Computer Sourceによる)を経てPCと連絡する。PCDIO120-P基板の詳細は、In dustrial Computer Sourceから入手可能な、Product Manual No.00431-050-20A に詳細に記載されている。 各PCDIO120-Pは、5つの24‐チャンネルグループの中に、120 チャンネルのバ ッファ付き入出力(I/O)を備える。各24‐チャンネルグループは、プログラ ム可能な周辺インターフェース(PPI)8255Aチップにより制御される。 チャンネルは、入力または出力のいずれかについて、8のセットで選択可能であ る。 図14は、制御ハードウェアの一部の単純化したダイアグラムを示す。コンピュ ーター760 、例えば複数の拡張スロットを有しているPCは、ディスプレーモニ ター762 およびキーボード764 に接続する。PCDP120−P I/O基板76 6 は拡張スロットの1つに挿入されて、PCが5つの制御装置回路768 と連絡す ることを可能にする。各制 御装置回路768 は、導体チャンネル770 を経てI/O基板766 と連絡する。本実 施態様においては、導体チャンネル770 は、24のI/Oチャンネルを使える性能 を有する50‐導体リボンを含む。 2.制御装置回路 I/O基板766 からの出力信号、典型的にはソース電流15mAおよびシンク電 流24mAは、ソレノイド バルブを操作するのに不適当である。したがって、制 御装置回路768 は、I/O基板766 から来る出力信号を、ソレノイド バルブを 実際に操作するのに適した電力を有する電力信号に変換する。制御装置回路768 は、I/O基板766 からの24の出力信号を受け、そして次には、合成器の種々の 装置を制御するために、24の電力信号771 出力する性能を有する。各制御装置回 路768 の24の電力ライン771 を図14に示す。 各制御装置回路768 はまた、24までのセンサーライン(各センサーにつき1つ )からのセンサーデータが集められ得る、中央の物理的位置を備える。24までの 異なるセンサーからのデータは、各制御装置回路768 上のセンサーポート772 に より受け取られ得る。 このようにして、各制御装置回路768 は、I/O基板766 の48までのI/Oチ ャンネル、24の入力および24の出力を使えるようにすることができる。図15は、 本発明の1つの解釈に従う制御装置回路768 の典型的なダイヤグラムを示す。50 - ピンヘッダ781 は、制御装置回路768 をI/O 基板766 (図15に示されていない)に接続する。ヘッダ781 は、入力ヘッダで あり、バス780 を経てセンサーポート772 に接続される。センサーポート772 は 、ヘッダまたは、制御装置回路768 を24までの入力装置例えばセンサーと接続す るためのコネクタを含む。バス780上の各導体は、1つのセンサーから入力ヘッ ダ781 へ信号を運ぶ。図15はまた、LED表示器信号をセンサーポート772 から 任意の発光ダイオード(LED)のバンクへ運ぶための、任意のLEDバス784 を示す。任意のLEDバス784 における各導体は、バンク786 における1つのL EDに信号を運ぶ。 図15はまた、制御装置回路768 をI/O基板766 (図15に示されていない)に 接続するための、別の50- ピンヘッダ788 を示す。ヘッダ788 は、I/O基板76 6 からの出力信号を受け取るための出力ヘッダである。バス790 は、8個までの 出力信号を、ヘッダ788 から8極のインバーター74LS240チップ792 へ運 ぶ。8極のインバーター74LS240チップ792 は、テキサス州、ダラスのTe xas Instruments,Inc.により製造されている。バス794 は、チップ792 から8 極のラッチドライバー796 へ、反転させたバッファ付き出力信号を運ぶ。ラッチ ドライバーチップ796 は、カリフォルニア州、サン ジョゼのMicrel,Inc.に より製造されたModel MIC59P50である。各ラッチドライバーチッ プ796 からの出力信号は、バス800 を経て出力ポート796 に接続される。任意の LEDバス 802は、チップ796 から任意の発光ダイオード(LED)のバンク 804に、LE D表示器信号を運ぶ。任意のLEDバス802 における各導体は、バンク804 にお ける1つのLEDに信号を運ぶ。 3.バルブ 本発明の実施態様において使用されるソレノイド バルブ(solenoid valve)、 例えばバルブ4〜7、10、14、90〜91、100 〜121 および129 は、開くように命 令されるまでは通常閉じられている。従って、合成器(シンセサイザー)のすべ てのバルブについて不履行状態は、閉まっているということである。合成器が不 履行状態にあるときは物質が流れることができないので、安全が保証される。開 かれると、バルブは電力を使い、昇温する。系の電力の明らかな消耗の他に、熱 いバルブは、その出入口を通過する化学製品に悪影響を及ぼし得る。通常は、ソ レノイドバルブを開くために、すでに開いているバルブを開いた状態に保持する より大量の電力を要するので、ストライク リレー(strike relay)例えばモデル D1D20(カリフォルニア州、ロング ビーチのクリドム インコーポレーテ ッド(Crydom,Inc.)から)を使用して、バルブを操作する。D1D20のような ストライク リレーは、特定した時間、典型的には100 ミリ秒間、バルブに +12 ボルトを供給して、ソレノイド バルブを閉まった状態から開く。ストライク リレーが +12ボルトを供給している間の時間は、ソフトウエア制御によって特定 され得、ストライクはI/Oチャ ンネルを経て供給される。その後、ストライク リレーは、減少した電圧、典型 的には見積もられた電圧の半分、または本発明の実施態様においては約6ボルト を供給して、ソレノイド バルブを開いた状態に保持する。従って、バルブを操 作するのにより小さいエネルギーが必要とされ、より少ない熱が生成される。 本発明は、4つの別の電力供給を準備する。第1の電力供給は、コントローラ ー回路768 に見出されるようなTTLチップに電力を供給するために +5 ボルト 出力する。第2の電力供給は、ステッパー モーター(stepper motor)による使 用のために +32ボルト出力する。第3の電力供給は、ソレノイド バルブを作動 するために +12ボルトを与える。任意の4番目の電力供給はまた、センサーによ る使用のために +12ボルトを与える。バルブのための別の4番目の電力供給は、 それらが開いたり閉まったりするときにバルブにより発生するいかなるノイズも 、センサーの操作を妨害しないことを保証する。 その不履行状態において、すべてのバルブは閉められる。さらなる安全基準と して、合成器はさらに、制御コンピューターの不調が発生したときにすべてのバ ルブを遮断するために、固体ウォッチドッグ リレー(solid state watchdog re lay)を準備する。固体ウォッチドッグ リレー例えば、ブレンテク インターナ ショナル(Brentek International)によるモデルSM−WDT5(カリフォルニ ア州、サン ディエゴのインダストリアル コンピューター ソース(Industrial Computer Source)から入手可能)が、制御コンピューター とバルブへの電力供給との間に入れられる。ソフトウェアが発生したパルスは、 制御コンピューターからウォッチドッグ リレーへ、I/Oチャンネルの1つで 伝達される。パルスがないとき、例えばCPU故障、ラッチアップまたは電力故 障のときに、ウォッチドッグ リレーはバルブへの電力供給を遮断し、それによ ってすべてのバルブを閉じる。 F.制御ソフトウェア ここでは、図16〜24のフローチャートについて、制御ソフトウェアを詳細に議 論する。これらのフローチャートは、制御コンピューターによって発せられる命 令、または合成プロセスの関連した段階を完了することを説明する。以下の議論 を簡単にするために、すべての関連した時間に、加圧された配達系(delivery sy stem)のバルブが制御コンピューターから適当な命令を受け取って、所望の試薬 を反応器バンクのバルブへ配達することを想定する。 図16は、反応器201 〜209 が内容物を排出するように、制御コンピューターに より発せられた一連の命令を説明するフローチャートである。排出の前に、反応 器201 〜209 は液体またはビーズ懸濁液を含む。頂上の共通マニホルド(common manifold)212に結合した、アルゴン供給バルブ121 は開く命令を受け取り、そし て開いて、頂上の共通マニホルド212 をアルゴンで加圧する。同時に、選ばれた 3つ 口のバルブ101 〜109 が開いて、液体が反応器201 〜209 からより低いマニホル ド214 に入ることを可能にする。いくつかのカップリング反応中に、すべての反 応器201 〜209 が使用されるわけではないので、選ばれたバルブ201 〜209 だけ が開く。反応器が合成期間中ずっと空であると、その内容を排出する必要がない 。底のマニホルド214 の廃棄物バルブ110 が開いて流体が出ていくことを可能に する。圧力差の結果として、アルゴン圧が流体を、反応器201 〜209 からより低 いマニホルド214 を通って廃棄物バルブ110 の外へ押し出す。排出する液体が残 っていないことを知らせるセンサー110Sがオフになると、バルブはさらに2〜5 秒間開いた状態にとどまって、すべての液体が反応器バンクから排出されること を保証する。 図17は、より低いマニホルド214 をきれいにするように、制御コンンピュータ ーにより発せられた一連の命令を描く。開始段階では、より低いマニホルド214 に物質がある。その後、分離バルブ100 が開いて、加圧されたアルゴンがPDS 265から、より低いマニホルド214 に入ることを可能にする。同時に、廃棄 物バルブ110 が開いて、より低いマニホルド214 から物質を排出する。物質が残 っていなくなるまで、物質はより低いマニホルド214 から出る。光学センサー11 0Sが廃棄物管中に物質がないことを検出すると、バルブは不履行状態へ戻る。 図18は、親容器200 の内容物を混合するように、制御コンピューターから発せ られた一連の命令を示す。系は、ア ルゴンを下から親容器に導入して内容物を混合する。アルゴンの泡は、親容器の 底から親容器の内側の内容物の表面へ上ってくるときに親容器200 の内容物をか きまわす。再び、開いたままでいるようにはっきり命令されていなかったすべて のバルブが不履行の状態にある。バルブ100 が開いて、加圧したアルゴンをPD S 265から親容器の底へ導入してその中にある内容物をかきまわす。バルブ 90がまた開いて、アルゴンを親容器から排出する。バルブ100 および90は、約15 〜30秒後に不履行状態に戻る。 図19Aおよび19Bは、ビーズ懸濁液を親容器から種々の反応器へ配分するよう に、制御コンピューターにより発せられた一連の命令を描く。一連の命令は、種 々の反応器をビーズ懸濁液で満たすための体積測定技術を実行する。この方法を 用いて、反応器は流速にあまり依存せずに満たされる。かくして、みられるよう に、ビーズ懸濁液は、その反応器と、ビーズ懸濁液が入っていくマニホルド口と の間の距離にかかわらず、反応器間に均等に分配される。配分サイクルの開始時 に、反応器バンクはアルゴンのみを含み、親容器は段階852 のビーズ懸濁液を含 む。 段階854 では、反応器バンクは、再配分段階に先立ち、反応器バンクに存在す るアルゴンを置き換えるために、DMFで部分的に満たされている。分離バルブ 100 が開いて、加圧されたDMFが、加圧された配達系からより低いマニホルド に入ることを可能にする。バルブ101 〜109 が開いて、DMFが反応器へ向かっ て上ることを可能にす る。バルブ120 が開いて、頂上の共通マニホルドからアルゴンを排出する。バル ブ100 、101 〜109 および120 が、あらかじめプログラムされた期間(それぞれ 約3秒であり得る)後に、好ましくは連続して、その不履行状態に戻る。次に、 反応器201 〜209 は、泡を取り除くために混合される。バルブ100 〜109 が約3 秒間再び開く。このあらかじめプログラムされた期間の満了時に、反応器へ導く 各チューブ241 〜249 におけるDMFのレベルは頂上の共通マニホルド212 に近 くなる。 次に、反応器バンクおよび親容器200 は、段階858 においてDMFで満たされ る。バルブ100 が開いて、加圧されたDMFがPDS 265から反応器バンク に入ることを可能にする。バルブ101 〜109 が開いて反応器バンクをDMFで満 たすことを続ける。バルブ129 が開いて、反応器バンクから溢れ出たDMFが親 容器200 に入ることを可能にする。バルブ90がまた開いて、置き換えたアルゴン を親容器200 から排出する。センサー99S が検出範囲内のDMFを検出するとき 、親容器200 中の流体のレベルが上方の容量性センサー99S のレベルに上るまで 、充填を続ける。次いで、反応器バンクが完全に満たされる。親容器200 は、お よそ第2の容量性センサー99S のレベルまで満たされる。次に、バルブ90、100 、101 〜109 は、段階860 において、その閉じた状態に戻る。 次に、段階862 において、頂上の共通マニホルドのDMFを一掃する。バルブ 121 が開いて、頂上の共通マニホル ドを加圧されたアルゴンで加圧する。バルブ129 が開いて、DMFが頂上の共通 マニホルドから親容器に入ることを可能にする。バルブ90が開いて、置き換えた アルゴンを親容器から排出する。頂上の共通マニホルドからのDMFをそれによ って、親容器に移す。親容器は、溢れ出ること無くさらなるDMFを受け入れる のに十分な容積を有するように設計される。あらかじめプログラムされた時間、 例えば約5秒の後、バルブ90、121 および129 は、段階864 において不履行状態 に戻る。あらかじめプログラムされた時間は可変であるが、頂上の共通マニホル ドのDMFを一掃するのに要する時間と同じかそれより多くなければならない。 反応器が、ビーズ懸濁液の導入に先立ち、DMFであらかじめ満たされないと 、すなわち反応器が空であると、ビーズ懸濁液の均等でない分配が生じる。反応 器が空であると、ビーズ懸濁液が親容器から入るところのマニホルド口に最も近 い反応器がまず満たされる。過剰に満たされることが許されるものがあると、幾 つかの反応器については残ったビーズ懸濁液がなくなり得る。 本発明は、反応器がビーズ懸濁液を受け入れる体積を制御する新規な方法を使 用する。第1に、段階866 において、小さいアルゴン柱を、反応器を頂上の共通 マニホルドに結合しているところの各チューブの頂上に導入する。このアルゴン の泡を作るために、バルブ121 を開いて、加圧されたアルゴンが頂上の共通マニ ホルドへ入ることを可能 にする。選ばれたバルブ101 〜109 が連続して開いて、いくらかのDMFが反応 器からより低いマニホルドへ排出することを可能にする。バルブ110 が開いて、 底のマニホルドから、置き換えたDMFを排出する。約0.3 秒後、小さいアルゴ ン柱が、反応器を頂上の共通マニホルドに結合しているところのチューブの頂上 に出現する。次に、バルブ101 〜110 および121 が、段階868 において不履行状 態に戻る。 段階869 では、反応器間の分配のための準備において、親容器中のビーズ懸濁 液が混合される。この段階に関係した命令は、図18に関して議論したものと同様 である。次に、バルブ10および90を、段階870 において不履行状態に戻す。この 段階は、均一なビーズ懸濁液が、選ばれた反応器間に均等に分配されることを保 証する。 一部のビーズ懸濁液を次に、段階871 において、頂上の共通マニホルドへ導入 する。この段階は、頂上の共通マニホルドへ入るビーズ懸濁液が、最後の反応器 チューブ、例えばセンサー109Sと関連した反応チューブが結合するマニホルド口 を流れ過ぎることなしに、頂上の共通マニホルド内に存在するアルゴンのほとん どを置き換えるように、あらかじめプログラムされた時間に従い設定される。約 0.5 秒のあらかじめプログラムされた時間は十分であることが見出された。ビー ズ懸濁液のこの部分を頂上の共通マニホルドへ導入するために、バルブ91を開い て親容器をアルゴンで加圧する。バルブ129 を開いて、ビーズ懸濁液が頂上 の共通マニホルドへ流れ入ることを可能する。バルブ120 を開いて、頂上の共通 マニホルドに存在するアルゴンを排出する。先に議論したあらかじめプログラム された時間の満了後、バルブ91および120 は、段階872 において不履行状態に戻 る。最も重要なことには、バルブ129 が開いた状態を継続して、ビーズおよびポ リマーがバルブ閉鎖動作により損傷を受けることを防ぐ。本発明の実施態様にお いて、2‐口バルブ129 は、先に議論したやり方で、開いた状態にあるように制 御コンピューターからの命令信号を受け続ける。しかしながら、バルブ129 は、 制御コンピューターから命令パルスを受けとると、開いた状態と閉じた状態との 間にトグルで留めた(toggle)ラッチ バルブ(latch valve)であり得る。バルブ1 29 がラッチ バルブで、すでに開いているならば、ラッチ バルブ129 を開い た状態に保つために制御コンピューターによって取り出される動作が必要ない。 図19Bは、図19Aの続きである。頂上の共通マニホルド212 に存在するいくら かのアルゴンが置き換えられた後、ビーズ懸濁液の残部が、段階874 において頂 上の共通マニホルド212 に移される。バルブ91が開いて、親容器200 をアルゴン で加圧する。開いた状態に保持されていたバルブ129 は、加圧されたビーズ懸濁 液が頂上の共通マニホルド212 に入るのを可能にする。選ばれたバルブ101 〜10 9 が開いて、反応器200 内のDMFがより低いマニホルド214 へ出ていくのを可 能にする。バルブ110 が開いて、より低 いマニホルド214 からDMFを排出する。ビーズ懸濁液の抵抗に幾らか依存して 、DMFは選ばれた反応チューブ201 〜209 を比較的ゆっくりと退く。選ばれた 反応器201 〜209 を頂上の共通マニホルド212 と結合している、選ばれたチュー ブ221 〜229 からの、置き換えられたDMFは、ビーズ懸濁液で置換される。懸 濁液‐泡‐DMFの柱は、より低いマニホルド214 の方へ下がってゆっくりと進 む。 先に導入された泡の柱はまた、体積マーカーとして有利に役に立つ、すなわち 、各反応器が十分量のビーズ懸濁液を受けとるとき、制御コンピューターが決定 する方法を提供する。泡の柱は、テフロンの表面特性およびDMFとテフロンと の間の高い接触角の故に、DMFの柱と懸濁液の柱との間に補足されてとどまる 。先に議論したように、本発明の実施態様において使用される光学センサーは、 実質的に半透明のテフロンチューブの内部で、液体柱の存在または不在を検出す ることができる。DMFが、下方へ進む大量のビーズ懸濁液により置換されると 、泡は反応チューブへ、かつ反応器をより低いマニホルドに結合するところのチ ューブへと下に動く。アルゴンの泡が、下方へ動いた場合に、光学検出器101S〜 109Sにより検出された瞬間、その検出器は直ちにオフになる。先に議論されたよ うに、センサーのデータは、それぞれのバルブ101 〜109 を閉める命令信号を即 座に発する制御コンピューターに伝達される。すべてのバルブ101 〜109 が閉じ られた後、ビーズ懸濁液の輸送が再開され、音響センサー120Sが、親容器を頂 上の共通マニホルドと結合しているチューブ中に流体がないことを検出するまで 、段階878 において続けられる。段階882 において、バルブ129 以外のすべての バルブが不履行状態に戻る。議論したように、バルブ129 は開いた状態にとどま って、ビーズおよびバルブ129 への損傷を避ける。 この時点での合成器は反応器中に懸濁液を有し、あるいは、親容器中にいくら かビーズ懸濁液残留物を有する。すべてのビーズが反応器に移されることを確実 にするために、少なくとも1つのすすぎサイクルを含むすすぎプロセスが使用さ れる。 すすぎサイクルは、段階890 において親容器の内壁をDMFスプレーでシャワ ーして、壁にくっついているいかなるビーズ懸濁液残留物をも解き放つことによ って、始められる。バルブ14が開いて、DMFのスプレーが壁を洗うことを可能 にする。バルブ90が開いて、置き換えられたアルゴンを親容器から排出する。内 壁は、親容器のDMFのレベルが、より低い容量性センサー90S のレベルに上が り、センサーがオンになるまで、DMFのスプレーを受け続ける。このセンサー のデータは、制御コンピューターによって受けとられ、このコンピューターは段 階892 において直ちに命令を発してバルブ129 以外のすべてのバルブを不履行状 態に戻す。親容器の内容物を次に、先に議論したやり方で、アルゴンの泡によっ て撹拌する。 あるいは親容器は、それをDMFで再び満たし、次いで それを混合して、親容器の内壁またはフリットにくっついているいかなるビーズ 懸濁液残留物をも解き放つことによってすすがれることができる。第1に、段階 884 では、親容器は新しいDMFで再び満たされる。再充填は、バルブ10を開い てDMFが加圧された配達系から親容器へ入ることを可能にすることにより成し 遂げられる。バルブ90がまた開いて、置き換えられたアルゴンが親容器を出るこ とを可能にする。親容器中のDMFのレベルが、頂上の容量性センサー99S のレ ベルに上がると、頂上の容量性センサー99S はオンになる。このセンサーのデー タは制御コンピューターによって受けとられ、このコンピューターは段階886 に おいて直ちに命令を発して、バルブ129 以外のすべてのバルブを不履行状態に戻 す。次に親容器は、先に議論したやり方で、段階888 においてアルゴンの泡を親 容器に導入することにより混合される。 次に、DMFとビーズ懸濁液との混合物を、段階894 において、バルブ91を開 けて親容器をアルゴンで加圧し、そして混合物をバルブ129 (すすぎプロセスの 間中ずっと開いたままになっている)を通して頂上の共通マニホルドに移すこと によって、反応器に移す。選ばれたバルブ101 〜109 を開いて、流体が反応器か らより低いマイホルドへ流れることを可能にする。バルブ110 が開いて底のマニ ホルドからDMFを排出する。反応器の底のフリットは反応器内部のすべてのビ ーズを漉して除く。結局、親容器が排出される。センサー120 は、親容器を頂上 の共通マニホルド に結合しているチューブに存在する流体がないときは、オフになる。このセンサ ーのデータは、制御コンピューターに伝達されて、親容器中には送られる流体が 残っていないことを知らせる。制御コンピューターはバルブ91をさらに5〜10秒 間開き続けて、頂上の共通マニホルドを加圧し、そしていかなる残留する混合物 をも反応器中へ動かす。5〜10秒後、バルブ129 以外のすべてのバルブを不履行 状態に戻す。1つのすすぎサイクルが完了する。 先に議論したように、多数のすすぎサイクルが使用されて、実質的にすべての ビーズ懸濁液が親容器から反応器へ移されることを保証する。2〜3回のすすぎ サイクルが十分であるとわかった。 すべてのすすぎサイクルが完了したら、バルブ129 を含むすべてのバルブを、 段階896 において不履行状態に戻す。バルブ129 は、すすぎプロセスを含むビー ズ懸濁液再配分プロセス中ずっと開いたままでいて、ビーズおよびポリマーへの 損傷を最小にすることに注意せよ。次に、反応器バンクは、段階898 において先 に議論したやり方で、すべての流体を排出する。 図19A〜19Bにおける段階から、アルゴンの泡の使用により、親容器と反応器 との間の各流路の流速にかかわらず、ビーズ懸濁液を反応器間に均等に分配でき ることが認められ得た。アルゴンの泡がビーズ懸濁液とDMF試薬との間に安定 に保持される限り、目に見えるマーカーが提供され、センサーが反応器の状態を 決定することを可能にす る。先に述べたように、安定なアルゴンの泡を保持できることは、DMFの好ま しい物性、すなわちDMFとテフロンとの高い接触角による。 しかしながら、ビーズを反応器に運ぶときは、DMF以外の流体を使用するこ とが望ましいことであり得る。これは、特に、代わりの流体が安定なアルゴンの 泡を作ることの助けとなる物性を持たないと、問題を作り得る。例えば、DNA 合成の溶媒として使用されるアセトニトリル(MeCN)は、安定なアルゴンの 泡を製造することができない。かくして、ビーズを反応器に分配するための異な る方法が必要とされる。 図19C〜19Dは、安定なアルゴンの泡が製造できないときに、親容器の内容物 を混合するために、制御コンピューターにより発せられる代替の1組の命令を説 明する。この技術は、特に、少数の例えば4までから5の反応器のみが使用され るときに有用である。 段階854a〜860aは、より小さい数のバルブ101 〜109 のみが開いている、すな わち選ばれた反応器に対応するものだけが開いていること以外は、図19の段階85 4 〜860 と同様である。選ばれた反応器は、再配分の段階に先立ち、反応器バン ク中に存在するアルゴンを置き換えるために、溶媒例えばMeCNで一部満たさ れる。その後、選ばれた反応器および親容器がMeCNで満たされる。親容器20 0 中のMeCNの量が、第2の容量性センサー99S のレベル(充填が完了したこ とを示す)に上がったとき、MeCN の流れは止まる。完了すると、次に、選ばれたバルブが閉じた状態に戻る。 次に、段階872aにおいて、親容器に置かれたビーズ懸濁液は、選ばれた反応器 への分配の準備で、混合される。段階874aにおいて、次にビーズ懸濁液は頂上の 共通マニホルドに導入され、そして、バルブ91、129 および101 〜109 の選ばれ たものを開けることにより、選ばれた反応器に分配される。これらのバルブは、 センサー120Sが、親容器と頂上の共通マニホルドとを結合しているチューブ中に 流体が不在であることを検出するまで、開いたままに保持される。アルゴンの泡 が製造されないので、センサー101S〜109Sは使用されない。小さい数の反応器の みがビーズを受け入れるので、ビーズが反応器のそれぞれに到達するのに要する 時間はほとんど等しく、それによって、反応器のそれぞれについて一般に等しい 分配を保証する。 段階890aにおいて、図19A〜19Bですでに議論したようなすすぎプロセスが使 用されて、すべてのビーズが反応器に移されることを確実にする。すすぎプロセ スが完了すると、バルブ129 を含むすべてのバルブを、段階896aにおいて、不履 行状態に戻す。次に、反応器バンクは、段階898aにおいて、すべての流体が排出 される。 図20は、反応器を配達系からの所望の試薬で満たすために、制御コンピュータ ーによって発せられる一連の命令を示すフロー チャートである。図20に関して 議論された段階はまた、図21A〜21Dにおいて概略的に説明されてい る。このプロセスは、段階900 において、より低いマニホルドが不活性アルゴン でのみ満たされることを想定する。図21Aは、空のマニホルドを持つ反応器バン クの関連した部分を図で示す。より低いマニホルドがまず、段階902 において試 薬で満たされる。バルブ100 が開いて、試薬がより低いマニホルドに入ることを 可能にし、そして、バルブ110 が開いて、より低いマニホルドから、置き換えら れたアルゴンを排出する。試薬がセンサー110Sによって検出されると、すべての バルブは段階903 において不履行状態に戻る。 幾つかの例において、親容器と頂上の共通マニホルドとを結合しているチュー ブを満たしながら、センサー101S〜109Sは不注意にまたは時期尚早に作動させら れ得る。例えば、試薬が実際にそれに到達する前に試薬の迷い出た一滴によって センサーが作動させられ得る。このことによって、反応器に配達するのに不十分 な量の試薬をチューブに存在させることになり得る。 時期尚早のセンサーの作動に関しての問題を減らす、または除去するために、 制御コンピューターは、段階904 において、チューブをあらかじめ満たすために 設定された量の時間、バルブ101 〜109 を開けることを任意的にプログラムされ ることができる。一般に、センサー101S〜109Sにより検出される前に、チューブ を約75%あらかじめ満たすように、時間が設定される。記載されたように、この 段階は、センサー101S〜109Sの使用を当てにしない。かくし て、あらかじめ満たすことが、反応器に注入されるのに少なくとも十分な量の試 薬がチューブ中に存在して、センサーが時期尚早に作動したとしても、混合を十 分に行うことを保証する。段階905 において、あらかじめ規定された時間がチュ ーブを満たす準備において終了した後、バルブは不履行状態に戻る。 段階906 において、反応器とより低いマニホルドとを結合しているチューブは 、センサーに対して試薬で満たされる。充填プロセスは、時間を節約するために 平行して、または連続して行うことができる。バルブ100 が開いて、加圧した配 達系からの加圧したアルゴンが、より低いマニホルドに入るのを可能にする。選 ばれたバルブ101 〜109 が、連続してまたは平行して開いて、試薬が、反応器と より低いマニホルドとを結合しているチューブに入ることを可能にする。チュー ブの中の試薬のレベルが上方の光センサー101S〜109Sに達すると、光センサーが オンになり、制御コンピューターは直ちに関連したバルブ101 〜109 を閉める。 すべてのセンサー101S〜109Sがオンのとき、すべてのバルブが段階908 において 閉められた状態に戻る。図21Bは、この充填段階が完了した後の結果を概略的に 説明する。 次に、底のマニホルドを段階910 において先に議論したやり方できれいにする 。図21Cは、きれいにしたマニホルドを有する反応器バンクの関連した部分およ び、頂上の光学センサー例えば101Sとバルブ例えば101 との間のチュー ブの部分の内部にある試薬の柱を示す。底のマニホルドがきれいにされた後、段 階912 においてすべてのバルブを再び不履行状態に戻す。次に、チューブの中の 試薬を、フリットを通して反応器中へ押し出す。 試薬を反応器へと押すために、アルゴンバルブ122 を開いて、加圧された配達 系からのアルゴンが、より低いマニホルドを加圧することを可能にする。排出バ ルブ120 がまた開く。 段階913 において、渦巻(撹拌)モーターを始動させて、あらかじめ決められ た量の時間、反応器バンクのかきまぜを開始する。時間は、反応器内の内容物が 完全に混合されることを可能にするのに十分長い。一般に、約4の時間が適当で あることが見出されたが、合成のタイプによって変えられ得る。 上記した混合期間中、段階914 において、バルブ101 〜109 が、あらかじめプ ログラムされた時間開いて、少量の試薬を反応器に流す。通常、合成プロセス中 、反応器は満たされ、そして排出される。反応器が排出される各時間、その中の ビーズは乾燥し、かつ一緒に凝集して、「ビーズ ケーキ」を形成するようにな る。段階914 は、反応器の内容物を流動化し、ビーズ ケーキを溶解する。ビー ズが反応器の底または底近くにあるときは、渦巻きが最も有効であるので、少量 の流体のみを注入すべきである。さもなければ、ビーズ ケーキは反応器の頂上 に浮遊し、それを溶かすのにより多くの時間を要し得る。段階915 におい て、あらかじめ決められた時間が終了した後、バルブを不履行状態に戻す。 段階916 において、試薬の残存する部分を、バルブ101 〜109 を開くことによ って、反応器へと押す。各容器は、その関連するセンサー101S〜109Sが流体の不 在を検出し、かつ制御コンピューターがそのバルブを閉じるまで、満たされる。 すべてのセンサー101S〜109Sがオフのとき、すべての反応器が満たされる。混合 を改善するために、容器バンクは、満たされると同時にかきまわされる。先に記 載したように、反応器は、すべてのバルブ101 〜109 を一度にまたは連続して開 くことによって、平行してまたは連続して容器を満たすように、プログラムされ 得る。 あるいは、反応器は、センサー101S〜109Sをあてにすることなく、満たされ得 る。例えば、バルブ101 〜109 は、容器を所望のレベルまで満たすのに十分であ るところの、あらかじめプログラムされた時間開かれ得る。0.5 秒〜1秒の時間 が十分であることが見出された。しかしながら、この時間は使用される容器の数 によって変わり得る。すなわち、数が大きいほど、長い時間を要する。図21Dは 、満たされた後の反応器のダイヤグラムを示す。 反応器へと押されるべき試薬の体積はまた、バルブ101 〜109 とセンサー101S 〜109Sとの間の管系の長さまたは直径を変えることによって、容易に変化され得 ることに注意せよ。この変化は、反応器を注入バルブ例えばバルブ111に結合す るチューブを、異なる長さまたは断面積を有する チューブで置き換えることにより、容易に成し遂げられ得る。 反応器それ自体の直径を増加することはまた、幾つかの例においては有利であ り得る。例えば、ビーズを2以上の試薬と同時に混合することが望ましくあり得 る。そのような混合は、図21A〜21Dに記載された段階に引き続き、第1の試薬 を反応器に導入することによって起こり得る。次に、図21B〜21Dに記載された 段階を繰り返すことによって、第2の試薬を反応器に導入する。しかしながら、 そのように行う際に、第2の試薬の導入の前に、チューブ241 〜249 および271 〜279 に残っているアルゴンによって、アルゴンの泡をビーズ懸濁液と第2の試 薬との間に配置するであろう。反応器からアルゴンの泡を除去するために、反応 器の内径は、反応器内のビーズ懸濁液の高さを減らすためにより大きくされるこ とができ、それによってビーズ懸濁液を通るアルゴンの泡の脱出をより容易にす る。アルゴンの泡の除去後、ビーズ懸濁液と第2の試薬は、先に記載したように 渦を巻かせることによって、互いに混合される。 図22は、活性化したアミノ酸試薬を反応器に注入するように、制御コンピュー ターにより発せられた一連の命令を示すフロー チャートである。図23A〜23C は、アミノ酸注入プロセスの関連した段階を概略的に説明する。再び、開始時に おいて、より低いマニホルドがきれいにされる、すなわちアルゴンのみを含むこ とが想定される。図23A は、開始時における反応器、より低いマニホルド、バルブ、センサーおよび関連 したチューブのダイヤグラムを示す。貯蔵器231 〜239 のための代替的配置を図 6Aに示す。 多数の群の貯蔵器を保持するための回転可能なカラセル(carousel)を実行する 実施態様については、カラセルは回転されて、段階917 において選ばれた群の貯 蔵器とチューブとを調整する。一旦、適当な貯蔵器が選ばれると、段階918 にお いて、マニホルドがアミノ酸活性化試薬例えば0.2 MのHBTUおよび0.6 Mの DIEAの、DMF対DCM3:1中の溶液で満たされる。マニホルドは、図20 に関して記載したやり方、すなわちセンサー110Sがオンになるまでバルブ100 お よび110 を開くというやり方で満たされる。その後、段階920 において、すべて のバルブが閉まる。 次に、活性化試薬が、反応器とより低いマニホルドを結合しているチューブに 入る。バルブ100 および120 が開いて、段階922 において、加圧された活性化試 薬がより低いマニホルドに入るようにする。バルブ101 〜109 の選ばれたものが 、より低い光学センサー111S〜119Sが流体の存在を検知するまで開く。段階924 において、すべてのバルブが再び閉まる。図23Bは、この初期の充填段階の後、 反応器の関連する部分における流体の存在を図で示す。 注入をなし遂げるために、バルブ100 および120 を再び開いて、段階926 にお いて、加圧された活性化試薬をより 低いマニホルドに入れる。バルブ101 〜109 の選ばれたものが平行して開いて、 加圧された活性化試薬の柱が前記したチューブを前進して上がることを可能にす る。同時に、バルブ111 〜119 の関連したものが開いて、アミノ酸を、加圧され た活性化試薬の、上方へ進む柱に注入し、かつ活性化試薬と混合する。図23Cは この注入段階を図で示す。 各センサー101S〜109Sが流体の存在を検出すると、制御コンピューターが、そ のセンサーと関連するバルブ101 〜109 を閉める。段階928 において、すべての バルブ101 〜109 が閉じると、反応器バンクのすべてのバルブが不履行状態に戻 る。アミノ酸と活性化試薬の混合物は、好ましくは上記したチューブ中に約2分 間滞在して、段階930 における適当な活性化を保証することを可能にする。 その後、段階932 において、図17に関して先に議論したやり方で、底のマニホ ルドがきれいにされる。次に、バルブ101 〜109 と上方のセンサー101S〜109Sの 間の混合物の柱を、段階913 〜916 において図20に関して先に議論したやり方で 、反応チューブへと押す。 図24は、反応器バンク内のビーズ懸濁液を親容器に移すための、制御コンピュ ーターにより発せられる一連の命令を示す。開始時に、反応器が排出されており 、かつより低いマニホルドがアルゴンで満たされることが想定される。反応器は 第1に、図20に関して先に議論したやり方で、段階936 において溶媒で満たされ る。その後、すべてのバルブが不履行状態に戻る。 次に、ビーズと試薬との混合物が渦を巻かれて、段階938 において懸濁液を作 る。あるいは、ビーズの混合物は、反応器が満たされていると同時に渦巻撹拌さ れることができる。そのようなプロセスは、懸濁の速度を改善し、容器の底でビ ーズが互いに凝集することを防ぐ助けとなる。反応チューブの内容物は、段階94 0 において親容器に移される。バルブ122 が開いて、より低いマニホルドをアル ゴンで加圧する。バルブ129 が開いて、ビーズ懸濁液が反応器バンクから親容器 に動くことを可能にする。バルブ101 〜109 の選ばれたものを、好ましくは連続 して開いて、アルゴンが各反応器の内容物を、頂上の共通マニホルドへ向かって 上方に、そして親容器中へと吹き飛ばすことを可能にする。反応器の内容物は次 に、親容器へ連続的に移される。上記の移動はまた、バルブ101 〜109 を同時に 開くことにより平行して行うことができるが、連続した移動は反応器バンク内の アルゴン圧を高く保持することを可能にし、したがって好ましい。さらに、好ま しくは、バルブ101 〜109 のそれぞれが、約4秒間開いたままで保持されて、与 えられた反応器の実質的にすべての内容物が親容器に移されることを保証する。 このプロセス中、バルブ90、122 および129 は開いたままに保持される。 すべての反応器の内容物が親容器に移された後、反応器はすすがれ、別の移動 のプロセスが起こり得る。反応器をすすぐために、上記の段階を繰り返し、段階 936 において反応器をDMFで再び満たすことで開始する。段階937 お よび941 に示されるように、ラインサイクル中、バルブ129 は開いたままに保持 されて、ビーズおよびバルブ129 に損傷を与えることを防ぐ。親容器は好ましく は、少なくとも3回の移動分の容積を有する。再結合の最後に、好ましくは、親 容器の流体のレベルがより低い容量性センサー90S より下に達し、そのセンサー をオフにするまで、バルブ110 および91を開くことによって、親容器が排出され る。3つのすすぎサイクルが、十分であることが分かった。 その後、バルブ129 を含むすべてのバルブを、段階942 において不履行状態に 戻す。親容器の内容物を段階944 においてかきまわして、図20に関連して議論し たやり方で、種々の容器からのビーズを混合する。ビーズが親容器から除去され るべきであると、親容器は好ましくは、親容器中の流体のレベルがより低い容量 性センサー90S より下に達し、そのセンサーをオフにするまで、バルブ10および 91を開くことによって、段階946 において排出される。すべてのバルブは引き続 いて、段階948 において不履行状態に戻る。ビーズを含む混合物は次に、使用の ため、親容器から除去され得る。 あるいは、ビーズは、図21A〜21Bに関連して議論したやり方で、反応器に再 配分され得る。再配分後、すべてのバルブは不履行状態に戻る。 G.ソフトウエアの全体的ダイアグラム 第25図は、ここで付録Iとして含まれるソースコード のフローチャートである。モジュール950は、ユーザーを示す。コマンドイン タープリター952は、ユーザーからのテキストコマンドを受ける。あるいは、 ユーザーは、メニューシステム953を用いるシンセサイザー(合成装置)を動 かすためにコマンドを入れることができる。メニューシステム953により受け られたコマンドは、コマンドインタープリター952により使用しうるフォーマ ットに変換されるか、直接にサポートルーチンモジュール962中のサポートル ーチンを呼ぶ。コマンドインタープリター952はまた、ユーザーにより文字に より又は他の方法で入れられたコマンドを解釈する。その後、解釈されたコマン ドは、サポートルーチンモジュール962中のサポートルーチンを呼び、実行す る。更に、解釈されたコマンドは、ディスプレーフォーマッター954によりフ ォーマット化され、ディスプレー762上にディスプレーされる。 モジュール958は、複数のマクロファイルを含む。一つのマクロファイルは 、たとえば、合成を行なう又はライブラリーを構築するために実際に起るべき工 程の順序を定義する。その最も基本的なレベルにおいて、マクロファイルはたと えば、バルブを制御しかつセンサー情報を読むための別個のコマンドのセットを 含むところのマクロを含む。マクロは、反応容器201〜209を排液するよう なより高レベルの機能を行うために、他の基本的マクロを用いることができる。 マクロファイル958からコマンドインタープリター9 52により受けられたマクロは、シンセサイザーライブラリーコントローラ96 0中に通される。シンセサイザーライブラリーコントローラー960は、実際の 合成のためのマクロを呼ぶ。たとえば、一つのマクロは、合成が始まる前にセッ トされるべき初めのグローバルな変数を特定しうる。 第25図は、種々のサポートサブルーチンを動かすためのサポートルーチンモ ジュール962を示す。一つのそのようなサブルーチンは、自動充填であり、こ れは、すべてのセンサーがオンであるまで反応容器を自動的に充填するためのサ ブルーチンである。サポートルーチン962は、コマンドインタープリター95 2又はメニューシステム953からのインプットを受ける。オプションリスト9 64は、機能に対するポインターなどを含む。第26図は、オプションリスト9 64のインプット及びアウトプット、及びそれとコマンドインタープリター95 2及びサポートルーチンモジュール962との関係を示す。 グローバルな変数及びグローバルなセッティングを保持するための初期化ファ イル966もある。初期化ファイル966はたとえば、閉じたバルブなどを開く ためにバルブにストライク電圧を供給する時間量を示す値を保持する。ルックア ップテーブルファイル968は、たとえばモノマーが適当な選択された反応容器 に入ることを許すべく、シンセサイザーコマンドライブラリーコントローラー9 60と共同する。ルックアップテーブルファイル968は、た とえば各反応容器のリスト、その対応するタグモノマー、所望のポリマーを合成 するために必要なモノマーのリストを含みうる。 第25図はまた、ログファイル970を示す。ログファイル970は、コマン ドインタープリター952及びシンセサイザーライブラリーコントローラー96 0からのインプットを受ける。ログファイル970は、診断目的のためのオペレ ーションアルデータを含む。ログファイル970中のエントリーは、たとえば、 呼ばれたマクロに関係する情報を含む。 関連ファイル972は、各反応器及びその関連するバルブ及びセンサーのリス トを含む。関連ファイル972は、各反応容器及びその関係するバルブ及びセン サーをアドレスする仕事を単純化するために、シンセサイザーライブラリーコン トローラー960及びサポートルーチン962の両者と共同する。 サポートルーチン962によりアウトプットされたディジタルコマンドは、パ ラレルドライバー974に入る。パラレルドライバー974は、たとえばPCD IO120‐PI/Oボード766でありうる。パラレルドライバー974は、 ソレノイドバルブを駆動するために、そのI/Oチャンネルを通してバルブコン トロール信号976をアウトプットする。上記したように、バルブコントロール 信号は、コントローラー回路768により更に処理される。更にパラレルドライ バー974は、攪拌ステッパーモーター をコントロールするために、ステップモーターコントローラー信号978をアウ トプットする。シンセサイザーの光学センサー、超音波センサー及び容量センサ ーからのセンサーインプット980もまた、センサーチェックサブルーチン98 2を介してサポートルーチン962による処理のためにパラレルドライバー97 4により受けられる。 第27図は、バルブを制御するために必要なデータ構造を示す。バルブインデ クスVINDEXアレイ986は、インプットとしてバルブ数984を受け、V ALVESアレイ988へのポインターを備える。VALVESアレイ988の 各エレメントは、データバイト990へのポインターを含む。各データバイト9 90は、バルブデータ情報の8ピットを含む。所定のバルブのためのバルブデー タ情報を含むビットは、そのデータバイト990のアドレス、及びデータバイト 990中のそのビットの相対的位置を示すシフト値によりアクセスしうる。デー タバイト990の各ビットは、バルブを適切に開又は閉するために操作されうる 。各ビット中のバルブデータ情報はアウトプットポート992を介して対応する バルブを制御する。 第28図は、インプットポート994からのセンサー情報を受けるために必要 なデータ構造を示す。各センサーの二値状態を示す情報は、データバイト996 中の1ビット中にストアされる。データバイト996中の該情報にアクセスする ために、センサー番号が用いられれて、SENSORアレイ998にアクセスす る。SENSORアレイ9 98の各エレメントは、適当なデータバイトへのポインターを含む。各データバ イト996は、センサーデータ情報の8ビットを含む。所定のバルブのためのバ ルブデータ情報を含むビットは、そのデータバイト996のアドレス、及びデー タバイト996内のそのビットの相対的位置を示すシフト値によりアクセスしう る。 H.ウインドウズ インターフェース 制御ソフトウエアは、ウインドウズ型のインターフェース又はワークスペース を含みうる。一般に、ウインドウズインターフェースは、スクリーン上の表示の ための一以上の窓を備える矩形のグラフ的なユーザーインターフェース(GUI )である。追加的なウインドウズ対象は、所望により種々のサイズ及びフォーマ ットで(たとえば傾いて又はカスケードにされて)表示されうる。ウインドウの トップには、複数のユーザーコマンド選択を持つメニューバーがあり、その夫々 は、追加的サブメニュー、及びアプリケーション対象を持つ使用のためのソフト ウエアツールを含みうる。ウインドウズはまた、スクリーン対象を表示しかつ操 作するためのエリアを含む。このエリアは、制御コンピュータシステムのメモリ ー中に留るデータ対象とユーザーが相互作用するためのワークスペース又はビュ ーポートである。 ウインドウズインターフェースは、興味のスクリーン対象を選択しまたさもな くば発動するためのスクリーンカーサー(Cursor)又はポインターを含む。マウ スのようなポ インティングデバイスからのユーザー動き信号に応答して、カーサーは、所望の スクリーン位置へとスクリーンを横切ってフロートする(すなわち自由に動く) 。カーサー動きの間又は後に、ユーザーは、従来知られているように対象を選択 し操作するためのユーザーイベント信号を発生しうる(たとえばマウスボタンを 押す及び引きずる)。たとえば、ウインドウは、スクリーンコンポーネントをカ チッと押す(選択する)ことにより閉じられる、サイズを変えられる又はスクロ ールされることができる。キーボードアクセル又はホットキーを含むキイストロ ーク相等物が、キーボードを通してこれらの及び他のユーザー操作を実行するた めに備えられる。すなわち、ウインドウズインターフェースは、制御コンピュー タとの相互作用へのより直観的なアプローチを提供する。 ウインドウズインターフェースの基礎となっているのは、メッセージ又はイベ ントで駆動される構成である。このモデルはたぶん、その操作を、第25図中で コマンドインタープリターにより例示されているように、伝統的に用いられてき たモード型(modal)又はシーケンシャル構成の操作と対照することにより最良 に記述される。この方法により、読者は、イベント駆動されるシステムの追加的 な柔軟性ならびに複雑性を理解するであろう。 モード型プログラムは、良く定義された開始、中間及び終了を有する一連の個 別の操作ブロック又はモードを含む。すなわち、プログラムは、操作のかなり硬 直したシー ケンスを追い、各ステップは、プログラムが次のステップへ進む前に完了する必 要がある。 モード型プログラムは、設計及び遂行が比較的容易であるが、一般に使用が容 易でない。設計はすべての必要な情報が入れらたことを確かに保証するが、しか し、プログラムにより指示された様式でユーザーが操作することを条件とする。 特に、プログラムは予め決められたモードのセットに従って作られるので、ユー ザーは、予め要求されるモードを初めに完了することなく一つのモードから他の モードへと移ることができない。このシーケンスからユーザーがそれることは、 単純に許されない。モード型プログラムのこの非柔軟性は、現実の世界の仕事を 行うには不十分である。 他方、イベント駆動される構成は、予め選択されたシーケンスを避け、代って イベントループを選択する。イベントループは、ユーザー及びシステムイベント についてのメッセージを処理する集中化されたメカニズムである。それは、種々 のウインドウクラスへのメッセージを回収しそして送るためのイベントキュー及 びメカニズムを含む。 メッセージは、オペレーティングシステムがどのようにして多くのアプリケー ション及びハードウエアイベントたとえばマウスのスイッチ入れ又はキーボード の押圧を管理し同時化するかであり、これはMS‐ウインドウズにおいてウイン ドウズイベントハンドラーによりメッセージへと変換される。プログラミングの 展望からは、メッセージは 単に、特定のイベントについての情報を含むデータ構造である。このメッセージ 構造は、特定のイベントのための象徴的定数として働くメッセージアイデンティ ファイヤーを含んでよい。たとえば、ウインドウ対象からのメッセージは、ウイ ンドウの創作、閉鎖、移動及びサイズ変更についての情報を含みうる。追加的イ ベントデータが、メッセージパラメータとして利用できる。所与のパラメータの 正確な解釈は、表される各イベントタイプにより変る。インプットメッセージは 、システムワイドキュー中に集められ、適当なウインドウへ向けられる。これら メッセージは、タイマー及びスクリーンペイント(スクリーンリフレッシュ)メ ッセージと共に、興味のターゲットアプリケーションへと渡される。 システムキューからメッセージを回収し、そしてそれらを適当なアプリケーシ ョン(これは次に、到着する何らかのメッセージを処理しうる)へと送るために 一つのメカニズムが備えられる。各ウインドウは、そのタイプのすべてのウイン ドウに共通の有る特徴を定義する特定のウインドウタイプに属する。各タイプに は、そのタイプのウインドウに送られたすべてのメッセージを処理するウインド ウズ機能が伴なっている。ウインドウズが特定のアプリケーションに属するメッ セージを配置する(place)ことができる場合に、アプリケーションキューが備 えられる。アプリケーションがインプットを受ける準備が出来ている時、それは 待ちメッセージを単に読む。もし何も見つからないな ら、又はもしより高い優先度の他のアプリケーションのためにメッセージが存在 するなら、ウインドウズは制御を他のアプリケーションへと渡す。 イベントに基づくシステムたとえばマイクロソフト(商標)ウインドウズ(商 標)中のメッセージを回収しそして送るための一般的メカニズムは公知であり、 たとえばペツオルド、C、「プログラミング ウインドウズ」第2版、マイクロ ソフトプレス、1990年及びカスター、H、「インサイド ウインドウズ NT」 マイクロソフトプレス、1993年を見よ。更なる情報は、ワシントン州、レドモン トのマイクロソフト社から入手できるマイクロソフトズ ウインドウ ソフトウ エア デベロップメント中に見られる。上記の各々の開示は、引用することによ りすべての目的のために本明細書に組み込まれる。 第33図は、制御コンピュータ上に配備された状態のGUIを示す。GUIは 、ワークスペース1303を伴なう矩形のウインドウ1301を含む。ウインド ウのトップに、ユーザーコマンド選択1306〜1313を伴なうメニューバー 1305がある。これらコマンド選択の夫々は、シンセサイザーの運転を制御す るためのコマンドを含む追加的サブユニットを含む。これらコマンド選択は、マ ウスにより適当なコマンドを発動することにより、合成を自動的に行うか又は手 動的に行うかの柔軟性をユーザーに提供する。 GUIは、ユーザーフレンドリーな環境であること、す なわちシンセサイザーをプログラミングするのに必要な労力を最小化する意図で 設計される。たとえば、ダイアログボックス対象又は1セットのダイアログボッ クス対象は、各コマンドに伴なう。コマンドが発動される時、適当なダイアログ 対象がワークスペース中に表示され、必要な情報をユーザーが入れるよう相互作 用的に促進する。Helpコマンド1313は、このプロセツにわたってユーザ ーを援助する情報を提供する。ダイア対象を用いて、ユーザーは、伝統的なテキ ストコマンドを用いることなしにシンセサイザーをプログラムできる。 第34図は、Macrosオプションに結びつけられたサブメニュー1320を示す 。ユーザーは、サブメニューアイテム1321又は1322上のマウスのスイッ チを入れることにより、夫々Learn又はRunコマンドを発動しうる。ウインドウズ 環境において、マクロは、シンセサイザーを制御するための別個のコマンドの1 セットたとえば第16〜24図に関係して述べたコマンドを含む対象である。Le arnコマンド1321を用いて、ユーザーは特定の機能を行うためのマクロを定 義できる。サブメニューはまた、利用しうるコマンドを発動すべく割当てられた キーストロークを同定しうる。たとえば「Alt+L」は、Learnコマンドを実行する ために用いられる。 マクロが一度「学習」されると、学習されたマクロ又は予め定義された何らか の他のマクロを実行するべく、Runコマンド1322が選択されうる。第35図 は、Runコマ ンドが発動されたときに表示されるダイアログボックス対象を例示する。このダ イアログボックス対象は、利用しうるマクロをリストするエリア1325(コン ビネーションボックス)を含む。マクロを選択するために、ユーザーは、Select Macroスペース1324中にマクロの名前を入れる。あるいは、ユーザーは、マ ウスのスイッチを入れそして引きずることにより、スペース1325中に所望の マクロが選択されるまでスクロールしうる。次にユーザーは、マクロがスペース 1326中で繰り返されるべき回数を入れる。最後にマクロを走らせるために、 ユーザーは、RunMacroボタン1327又はRunSMacroボタン1328上でマウス のスイッチを入れる。RunSMacroコマンドは、マクロ機能を逐次的に実行する、 すなわち1度に一つの反応容器を実行するように系に指示する。Cancel選択13 29が選択されたとき、それはダイアログボックス対象1326を退出させる。 Help選択1330は、ダイアログボックス対象中の別の選択に関する情報を 提供する。 第36図は、メニューバー上のGroupsオプション1310が選択されたときに 表示されるサブメニュー1335を示す。サブメニュー1330は、特定の反応 容器の1群と結びつけられた1セットのバルブを定義するための用いられるDefi neコマンド1331を含む。一度定義されると、バルブ群は、群対象としてメモ リー中にストアされる。コンピュータのメモリーは、多くの群対象を含むことが でき、夫々は独特のバルブ群を定義する。 サブメニュー1330はまた、選択された反応容器を所定の期間で充填しそし て排液させるOpen/Pulseコマンド1332を含む。Open/Pulseコマンドと結びつ けられたダイアログ対象が発動されると、これが表示される。このダイアログ対 象ボックス(第35図に示したものといく分似ている)は、それから選択される べきところの利用しうる群対象をリストするコンビネーションボックスを含む。 ユーザーは所望の群を選択し、ダイアログ対象により与えられた割当てられたス ペース中に、選択されたバルブをパルスする所望の期間を入力する。反応容器に 充填するために、ユーザーはOpenボタンのスイッチを入れて、バルブが開かれる べきことを示す。次に、ユーザーは、Pulse又はSPulse(反応容器を逐次的に充 填するための)ボタンのスイッチを入れることにより充填プロセスを開始する。 反応容器を排液するために、ユーザーは、Closeボタン、あるいはPulseもしくは SPulseボタンのスイッチを入れる。 Fill/Drainコマンド1333を用いて、ユーザーは、センサーを用いて自動的 に容器を充填又は排液できる。Fill/Drainコマンドが選択されるとき、それは、 Open/Pulseコマンドのダイアログボックス対象と類似のものを表示する。ユーザ ーは、バルブの群を選択し、そして充填機能を実行するためにAutoFill又はSAut oFillボタンを、又は反応容器を空にするためにAutoDrain又はSAutoDrainボタン のスイッチを押す。いくつかの実施態様において、センサーをトリガーした後に バルブを閉じる又は開くのを遅らせ るために、Time Delayオプションが備えられうる。この機能は、センサーが作動 されたときに反応容器がその所望のレベルに完全に達していない状況において特 に有用である。特定の遅れ期間を持つ遅れオプションをセットすることにより、 反応容器は適切に充填されうる。理解されうるように、Groupメニューに結びつ いたコマンドは、合成の間に用いる反応容器の組み合せを選ぶことにおける柔軟 性をユーザーに与える。 第37図は、Variablesメニュー選択のために用いうるオプションを含むサブ メニュー1340を示す。クリエートコマンド1341は、マクロ中で実施され うる変数を定義する。変数は典型的には、たとえば値たとえば時間が一つの合成 から他の合成へと変る状況において用いられる。各時間値のためのマクロを作る 代りに、変数が時間に対応して単純に定義される。セットコマンド1342を用 いる各合成サイクルの前に、変数が所望の値にセットされる。 第38図は、Diagnosticsオプションに関連するサブメニュー1345を示す 。サブメニュー1345は、シンセサイザーのユーザー緊密な制御及び診断目的 のためのシンセサイザーに関する情報へのアクセスを与えるために、Valves1346 、Sensors 1347及びMix 1348コマンドを含む。Mixコマンド1348が選択されると き、それは攪拌モーターを始動して、ユーザーにより指定された期間、反応容器 を混合する。 第39図において、Valvesコマンドが選択されるとき、 Valve Diagnosticダイアログボックス対象1390が表示される。ユーザーは、 ダイアログボックス対象1390を介して、所望のバルブに対応するエントリー を選択することによりシンセサイザー中の任意のバルブの操作を制御しうる。た とえばBank1中のValve 100は、ボックス1391上のカーサーにスイッチを入 れる(クリックする)ことにより開かれる。便宜には、すべてのバルブが、Clos e Allコマンド1397を選択することにより閉じられうる。Cancel コマンド1 398は、ダイアログボックス対象1390を閉じる。 第40図は、センサーコマンドに対応するSensor Diagnosticsダイアログボッ クス対象1391を示す。示されるように、ダイアログボックス対象1391は 、各センサーと結びついたボックス1396を含む。ボックス1396は、対応 するセンサーの状態をユーザーに知らせる。たとえば、もしボックスがその中に 「X」を有するなら、これはそれが関係されるセンサーがオンであることを示す 。逆に、空のボックスは、センサーがオフであることを示す。 第41図は、Fileオプションが選択されるときに表示されるサブメニュー13 50を示す。Newコマンド 1351は、合成を実行するための新しい合成セット アップファイルを作り、Modifyコマンド1352は、編集のための予め存在する 合成ファイルを選択することをユーザーに許す。合成セットアップファイルが完 成されると、ユーザーはメモリー中のファイルを保存するためのSave1354又 はSa ve Asコマンド1355を発動する。Printコマンド1357は、選択された合成 ファイルをプリントする。print Setupコマンド1358は、プリンターを所望 のモードに形成し、たとえばファイルを全体図モードでプリントする。Exitコマ ンド1359は、Fileオプションを残すために発動される。 いくつかの例において、たとえば各合成の前に、又は新しいバルブ群が選択さ れるときに、ユーザーはLoad CFGファイルコマンド1356を発動すること によりシステムを形成することを望むかも知れない。システムは、どれが使用に 適するバルブであるかを知らせるために、適当なファイルを読み込む。実際に、 CFGファイルは、バルブの地図を作る、すなわちバルブを各選択された反応容 器と結びつける。 第42〜44図は、合成セットアップファイルを作り、改変するにおいて用い られるダイアログ対象を示す。第42図において、Set Associate ダイアログボ ックス対象1360は、スペース1361中に含まれる適当なボックスに照合印 を付すことにより、ユーザーが所望の反応容器を選択することを可能にする。便 宜には、すべての反応容器を容易に選択する又は捨てるために、Check Allボタ ン1362及びUncheck AlLボタン1363が備えられる。Check Bankボタン1 364a〜1364dは、特定のバンクに属するすべての反応容器をユーザーが 選択することを可能にする。Cancelボタン1368が選択されるとき、それ は合成セットアッププロセスを中止する。上述したように、Helpボタン13 69は、プロセスを通してユーザーを助けるために情報を提供する。合成セット アッププロセスを続けるために、ユーザーはSet Associateダイアログボックス を閉じOKボタン1365をスイッチを入れ、そしてSynthesis Setupダイアロ グボックス対象を表示する。 第43図は、Synthesis Setupダイアログボックス対象1370を示し、これ によりユーザーは合成のためのStart Macro 1371、Loop Macro 1372及 びEnd Macro 1373を定義する。Start Macro及びEnd Macroは、たとえば、各 合成プロセスの前又は後に反応容器を洗うためのコマンドを含む。Loop Macro は、合成を実行するためのコマンドを含む。これらコマンドは、選択された反応 容器にアミノ酸構築ブロック及びオリゴヌクレオチドを射出すること、反応容器 の内容物を親容器中にプールすること、及びそれらを混合してビーズ懸濁物を形 成すること、そしてビーズ懸濁物を選択された反応容器に分配することを含む。 この射出、プール化及び分配工程は、一合成サイクル成す。合成サイクルは、Nu meber Synthesis Stepsパラメータ1374に入れられた値に従って繰返される 。一たびMacrosが定義されると、ユーザーはSynthesis Setupダイアログボック ス対象の内容を保存し、OKボタン1375をスイッチを入れることによりセッ トアッププロセスを続ける。やはり、ユーザーはCancelボタン1376をスイッ チを入れることによりプロセスを中止しうる。 第44図は、Amino & Oligo Setupダイアログボックス対象1380を示す。 示されるように、ボックスは、各反応容器に関連するエントリー1381を含む 。ユーザーは、エントリーに所望のアミノ酸記号及びヌクレオチドコードを入れ る。たとえば、もし反応容器1(RV01)のためのエントリーが「V ATG CCGA」を含むなら、これはシンセサイザーにアミノ酸V及びオリゴヌクレオ チドATGCCGAを反応容器1中に射出させる。適当なコードが入れられた後 に、ユーザーは、OKボタン1382をスイッチを入れて、セットアッププロセ スを完了する。プロセスを中止するために、Cancelボタン1383が備えられる 。判るように、合成ライブラリーは、この合成セットアップ手順を用いて容易に 作られることができる。 合成セットアップが完了すると、ユーザーは合成プロセスを始めることができ る。第45図において、ユーザーは先ず、Synthesusオプション1308を選び 、次にGoコマンド1391を選択してプロセスを開始する。あるいは、ユーザ ーは、合成ファイル中に保存されたものに類似の機能を遂行するための単一のマ クロを構築しうる。 第46図において、GUIは、合成又はマクロ実行の間、ステータススクリー ン1400を表示する。示されるように、ステータススクリーンは、2つの別々 のエリア1401と1402に分割される。第1のエリア1401は、合成に関 する情報を表示する。たとえばStart Macr o、Loop Macro及びEnd Macroの名前がリストされる。加えて、Loop Numberライ ン1408は、合成において残りのループの数に関してユーザーに知らせる。 第2のエリア1402は、現在実行されているMacroのファイルネームを表示 する。上述したように、マクロは他のマクロと入れ子にされて、より高レベルの 機能を達成することができる。ステータススクリーンは、呼ばれたマクロの10 までの入れ子にされたレベル1409a〜1409jをリストするよう設計され ることができる。追加的なステータス又は構成情報を表示するために、Command ライン1410、Timingライン1411、Messageライン1412及びRVのラ イン1413が備えられることができる。たとえば、Commandラインは、どのマ クロコマンドが実行されているかを示しうる。Messageラインは、該当する場合 、ユーザーにより予めプログラムされたようにテキストメッセージを表示する。 Timingラインは、バルブが開かれる又は閉じられる残余の時間量を表示する。R Vのラインは、どの反応容器が用いられるかをユーザーに知らせる。Time to Co mpleteバー1414は、合成が完了する前に残っている時間のパーセントをユー ザーに知らせる。 合成又はマクロ実行の間の任意の時点で、ユーザーは、予め指定されたファン クションキーすなわちF12を押すことにより、User Abortモードへと切り変え うる。User Abortモードは、合成の一部として定義されていないマクロを、合成 プロセスを中止する必要なく休止する及び実行す ることをユーザーに可能にする。発動されると、システムは一時的に実行を中止 し、そして第47図に示されるようにUser Abortダイアログボックス対象142 0を表示する。この時点で、ユーザーは任意のマクロを実行のために挿入しうる 。これは、Select Macroボックス1421中の所望のマクロの名前をタイプし、 そしてRun Macroボタン1422上でマウスのスイッチを入れることによって行 われうる。 User Abortダイアログボックス対象はまた、Ignoreボタン1424を備え、こ れはシステムがあたかもUser Abortモードに入らなかったかの如くに合成プロセ スを続けることをユーザーに可能にする。スキップオプション1423は、合成 を続ける前にマクロ中の現行のコマンドを先ずスキップするようシステムに指示 する。Retryボタン1425は、系に現行のマクロを始めから実行させる。Abort ボタン1426は、ユーザーが合成をキャンセルすることを可能にする。 第48図は、Editコマンドに関連するサブメニュー1430を示す。Editコマ ンドは、サブメニュー中にリストされた適当なアイテムを選択することにより種 々の対象にユーザーが容易にアクセスし、変更することを可能にする。Associat eコマンド1431が選択されるとき、メモリー中にストアされたSet Associate 対象をリストするダイアログボックス対象を表示する。所望の対象を選ぶことに より、Set Associateダイアログボックス対象が表示され る。この時点で、ユーザーはダイアログボックス対象の内容をマウスにより編集 できる。終了したとき、ユーザーはOKボタンにスイッチを入れ、変更を保存す る。同様に、ユーザーは、所望の対象を選択することにより、Group,Macro,Va riable及びCode対象を編集できる。次に、選ばれた対象は、エディター中に置か れ、ユーザーがテキストを変更することを可能にする。 上記のように、センサーは、一つの液滴の存在により意図せずにトリガーされ るかも知れない。これは、特に合成サイクルの間に用いられる溶液が気泡を高濃 度に含む場合に、問題でありうる。センサーの意図しないトリガーを避ける又は 軽減するために、それらの感度がプログラムされうる。 センサーは、Machine Configコマンド1456を用いてプログラムされる。こ のコマンドは、いくつかのエントリー、Fill%、Drain%、TimeOut%及びPtsAve を含むConfigダイアログ対象ボックスを表示する。Fill%は、反応容器がいつ一 杯であるかを決めるために、センサーがオンになったままであるパーセントを指 定する。たとえば、もし80%が入力されると、センサーは、それが読まれる時間 の80%オンでなければならない。Drain%は、反応容器がいつ空であるかを決め るために、センサーがオフのままであるパーセントを指定する。たとえば、もし 20%が入力されると、センサーは、それが読まれる時間の80%オフでなければな らない。Timeoutは、センサーがスイッチオン又はオ フされる前の遅延時間を指定する。PtsAveは、センサーがオン又はオフである時 間のパーセントを決めるために用いられるポイント又は読みの数を指定する。ユ ーザーはまた、読まれるべきセンサー又はセンサー群を指定できる。その後に、 ユーザーは、OKボタンにスイッチを入れ、これはパラメーターに従ってシステ ムを自動的に構成する。 第49図は、第33〜48図に示した制御ソフトウエアのイベント駆動される 構築を示すフローチャートである。示されるように、シンセサイザーのGUIの 心臓であるI/O Objectモジュール1450は、GUIを成す種々の対象モジュー ル間の通信を容易にする。制御ソフトウエアが開始されるとき、モジュール14 60は、構成ファイルをI/O Objectモジュールへとロードする。これらファイル は、Variable Objectsモジュール1456、Lookup Table Objectsモジュール1 457、Macro Objectsモジュール1458、Group Objectsモジュール1459 、Valve Object Arrayモジュール1461及びSensor Object Arrayモジュール 1462を構成するために用いられる。 Lookup Table Objectsモジュールは、バルブ及びセンサーをそれらの対応する 反応容器へと地図化して、特定の反応容器に関係する夫々個々のバルブ及びセン サーを手でアドレスする必要を除くために用いられるファイルである。Macro Ob jectsモジュールは、定義されたマクロのリストをストアする。Variable Object sモジュールは、定義された変数をストアし、定義された群対象は、Group Objec ts モジュール中にストアされる。 Valve Object Arrayモジュールは、システム中の各個々のバルブを同定する アレイをストアする。バルブを開閉するために、I/O Objectモジュールは、相手 が見つかるまでValve Object Arrayモジュールをスキャンする。相手が見つかる と、Valve Object Arrayモジュールは、その特定のバルブを制御する信号を出す 。バルブ群を制御するために、I/Oモジュールは、Group Objectsモジュールと共 同してValve Object Arrayをスキャンし、それが適当な制御信号を選択されたバ ルブへと送るようにする。 Sensor Object Arrayモジュールは、システム中の各個々のセンサーを同定す るアレイをストアする。I/Oモジュールは、相手が見つかるまでSensor Object A rrayモジュールをスキャンすることにより、センサーを読むことができて、それ が特定のセンサーを読むようにする。センサー群を読むために、I/O及びGroup O bjectsモジュールは、Sensor Object Arrayモジュールをスキャンして、読むべ き適当なセンサーを決める。 GUIはまた、Dialog Box Objectsモジュール1453及びSynthesis Object モジュール1454を含む。Dialog Box Objectsモジュールは、あるコマンドが 発動されたときに表示されるダイアログボックス対象を含む。Synthesis Object モジュールは、現行の合成セットアップファイルをストアする。別の合成を実行 するために、GUIは、メモリーから所望の合成セットアップファイルをSynthe sis Objectモジュール中に読み込む。逆に、Synthesis Objectモジュール中の内容は 、メモリーに書かれて、合成セットアップファイルを保存する。 Main Window Object(MWO)モジュール1452は、スクリーン上にGUI の主ウインドウ(第33図)を表示するView Objectモジュール1455と通信 する。ユーザーコマンドに応答して、MessageはMWOに送られる。このメッセ ージは、実行される適当なコマンドを決めるために解釈される。たとえば、もし Macroコマンドが受けられると、MWOはI/O対象に対して、Dialog Box Objects モジュールからマクロダイアログボックス対象を及びMacros Objectsモジュール からマクロのリストを受取るよう指示する。View Objectモジュールは、この情 報をI/Oモジュールから受け、それをGUI上に表示する。 一つの実施態様において、I/Oモジュールは、もしコンピュータが誤差動する と、シンセサイザーを停止させるWatchdogルーチンを含む。たとえばI/O対象モ ジュールは、シンセサイザーに2秒毎に1パルスを送るようにプログラムされる ことができる。もし、何らかの理由で、シンセサイザーがこれらのパルスを受け そこなうと、制御コンピュータが誤作動したと考えられ、電力が切られる。 実施例 下記の実施例は、本発明を更に例示するものであり、本発明を限定するもので はない。 実施例1:ライブラリー作成及びスクリーニング 本実施例は、どのようにして樹脂ビーズ上で組み合わせペプチド合成の生成物 が、合成における各アミノ結合(カップリング)工程に一致するビーズにオリゴ ヌクレオチド同定タグを付けることにより明示的に特定されうるかを示す。各タ グは、どのアミノ酸モノマーが合成の特定の工程において結合されたかを伝え、 いずれかのビーズ上のペプチドの全体配列はそのビーズ上のタグを読むことによ り推論されうる。ビーズのコレクションは、蛍光活性化細胞分類(FACS)装 置を用いて、蛍光的に標識された抗ペプチド抗体への結合についてスクリーンさ れることができる。抗体がそれに強く結合するこれらビーズは、FACSにより 分離されることができ、個々の分類されたビーズに付着されているオリゴヌクレ オチド同定標識はPCRにより増幅されうる。増幅されたDNAの配列が決定さ れて、抗体に高親和性で結合するペプチド配列の同定を明らかにする。高容量( capacity)、オリゴヌクレオチドコードに基づく情報保管、増幅方法論及び蛍光 に基づく分類を組み合わせることにより、本方法は、天然及び非天然の化学的構 築ブロックから合成された分子の広大なライブラリーの各メンバーの同定を特定 するため、及び生物学的レセプターのための高い親和性リガンドを有する個々の ビーズを迅速かつ効率的に分離するための手段を提供する。 本実施例において、一本鎖オリゴヌクレオチドが、L‐及びD‐アミノ酸構築 ブロック及び10μm直径ポリスチレンビーズを用いる組み合せペプチド合成をエ ンコードする ために用いられた。オリゴヌクレオチドタグは、高い情報内容を有し、極めて高 感度の検出及びデコーディングを受けることができ、かつ本方法を用いるとペプ チド合成に用いられる試薬に対して安定である。ペプチド及びヌクレオチドは、 各ビーズが単一ペプチド配列及びユニークなオリゴヌクレオチド同定タグの両者 の多くのコピーを有するように、並列の交互の合成において組立てられる。オリ ゴヌクレオチドは、共通の5′及び3′‐PRRプライミング部位を共に有し、 従ってビーズはPCRのための鋳型(テンプレート)として働きうる。エンコー ドされた合成ライブラリーは、約8.2×105ヘプタ‐ペプチドを含み、抗ジノルフ ィンBモノクローナル抗体D32.39(バレット アンド ゴールドスティン、198 5、ニューロペプタイズ6:113-120を見よ。これは引用することにより本発明に 組み込まれる)への結合について、該抗体に強く結合する個々のビーズを選別す るために蛍光活性化細胞分類(FACS)装置を用いてスクリーンされる。分類 されたビーズ上のオリゴヌクレオチドタグのPCR増幅の後に、DNAは、ペプ チドリガンドの同定を決めるために、配列決定される。 A.試薬及び一般的方法 この仕事で用いられた単分散10μm直径ビーズ物質は、ファルマシア(Pharma cia)から購入された1,12‐ジアミノドデカンリンカーで官能化された、特注合 成されたマクロ孔性のスチレン‐ジビニルベンゼンコポリマーであった。ビーズ は、ファルマシアのジーンアセンブラーサポー トリンカーで誘導体化されていないPharmacia Monobeads(商標)である。ウゲ ルスタッドとモーク、1980、アドバンスド コロイド インターフェース サイ エンス、13:101-140参照(引用することにより本明細書に組み込む)。 すべての保護されたアミノ酸は、バッケムバイオサイエンス インコーポレー テッドから得られた。PCR及び配列決定プライマーは、アプライド バイオシ ステム モデル394オリゴヌクレオチド シンセサイザーを用いて合成された。 或るペプチドの真正なサンプルは、Fmoc保護されたアミノ酸、HBTU/HOB tインサイツ活性化化学、及び40:1:1 TFA/水/エタンジチオールでの 脱保護を用いて、アプライド バイオシステム モデル 431A ペプチド シンセサイザーで合成された。これらペプチドは、溶離剤として水/アセトニト リル/0.1%TFA用いてRainin C18逆相カラム上でのHPLCにより精製され (>95%純度)、構造は、マススペクトルにより検証された。 B.69塩基オリゴヌクレオチドとオピオイドペプチドジノルフィンBの並列合 成 オピオイド ップチド ジノルフィンB(opioid peptide dynorphin B)のC 末端7アミノ酸フラグメントH-Arg-Gln-Phe-Lys-Val-Val-Thr-NH2(RQFKVVT)( 配列同定番号:2)は、10μm直径ビーズ上で69‐マーオリゴデオキシヌクレオ チド(ST08)を用いて並列に合成された。 ST08の配列は、 5′-ATC CAA TCT CTC CAC (ATC TCT ATA CTA TCA)TCA CC[TA TC CT AT TT TT AC]CTC ACT CAC TTC CAT TCC AC-3′(配列同定番号:20)であった。この配 列の下線を付した部分は、PCRプライミング部位に対応し、カッコ内の領域は この鋳型を配列決定するために用いられたプライマーに相同である。カッコ内に 閉じられた14塩基配列は、鋳型のコーディング配列を示す。 ビーズは初めに、スクシニミジル4-O-DMT-オキシブチレート(Molecular Prob es)、及びN-Fmoc-2,4-ジメトキシ-4′-(カルボキシメチルオキシ)- ベンズヒ ドリルアミン(すなわち酸開裂しうるクノール(Knorr)カルボキサミドリンカー )又はN-Fmoc-Thr(t-Bu)-OH(開裂不可の実験のため)のどちらかの1-オキシベ ンゾトリアゾールの混合物で処理された。ビーズ上DMT保護されたヒドロキシ ル残基に対するFmoc保護されたアミノ基の比は、約20:1であると分光光学的に 決定された。ビーズは、下記のヌクレオチドの3′-O-メチル-N,N-ジイソプロピ ル ホスホルアミダイドを用いて、自動化シンセサイザー上で20サイクルのオリ ゴヌクレオチド合成に付された:N6-Bz-5′-O-DMT-(7-デアザ)-2′-デオキシ アデノシン(ベリィ アンド アソシエイツ、ミシガン、アンアーバー)、N4-B z-5′-O-DMT-2′-デオキシシチジン、及び5′-O-DMT-チミジン(グレンリサーチ )。 次にビーズは、装置から出され、Fmoc保護基を除去する ために、DMF中の10%ピペリジンで5分間処理された。最初のアミノ酸残基( N-Fmoc-Thr(t-Bu)-OH)を結合した後に、ビーズは、ありうる不反応アミンをキ ャップするために無水酢酸及び1-メチルイミダゾールのDMF溶液で処理された 。すべてのペプチド結合反応は20分間行なわれ、かつDMF中の0.11M Fmoc- アミノ酸、0.1M HBTU、0.1MHOBt及び0.3M DIEAを含んだ。次 にビーズは、シンセサイザー上での2サイクルのヌクレオチド付加(TCAでの デトリチレーション;テトラゾール触媒されたホスフィチレーション;無水酢酸 でのキャッピング;アセトニトリル/水中でのヨウ素による酸化)に付された。 アミノ酸結合及びジヌクレオチド付加の連続する工程は、ペプチド配列RQFK VVT(配列同定番号:2)の合成及びオリゴヌクレオチドコーディング領域の 構築が完了するまで繰返された。オリゴヌクレオチド合成の更に35サイクルを行 った後に、ビーズは、ピペリジン/DMF(1:9、8分間)、チオフェノール /トリエチルアミン/ジオキサン(1:2:2、4時間)、エチレンジアミン/ エタノール(1:1、55℃で5時間)、そしてTFA/水(20:1、1時間)に より逐次処理されて、ペプチド及びオリゴヌクレオチド鎖の両者を十分に脱保護 した。酸開裂しうるリンカーを用いた実験において、TFA脱保護反応からの上 澄みは減圧濃縮され、そして単離された粗ペプチドが次にHPLCにより分析さ れた。 C.エンコードされたライブラリーの構築 上記した並列合成が、ライブラリーの構築に用いられた。ペプチド合成の部位 は、上記したようにすべてのビーズにN-Fmoc-Thr(t-Bu)OBt及びスクシニミジル4 -O-DMT-オキシブチレートの混合物を結合することにより、この実験においてD NA合成部位から異ならしめた。ライブラリー中のオリゴヌクレオチドタグの配 列は、コーディング領域内でのみST08と異なっていた。オリゴヌクレオチド ST08の3′-保存領域は初めに、35mgの合計ビーズ量(約1.75×108個のビ ーズ)上で合成された。Fmoc保護基が除去され、そして上記のビーズ量は7つの 等しい部に分割された。各部に7つの異なるα-N-Fmoc保護されたアミノ酸(側 鎖保護基がカッコ内に示される):Arg(NG-Pmc),Gln(Trt),Phe,Lys(tBoc),V al,D-Val 及び Thr(tBu)の一つが結合された。次に各部を、自動化オリゴヌク レオチド合成の2つのラウンドに付した。独自に夫々異なるアミノ酸残基を特定 した、付着されたジヌクレオチドの夫々の配列は、TA,TC,CT,AT,T T,CA及びACであった。次にビーズをプールし、完全に混ぜ、そして全ビー ズ量をFmoc脱保護に付した。 ビーズ分割、ペプチド結合、オリゴヌクレオチドダイマー合成、ビーズの再プ ール化、及びFmoc除去のこのサイクルを、合計7回繰返した。最後のFmoc保護基 は除去されなかった。代りに、プールされたビーズ量を35サイクルのオリゴヌク レオチド合成に付した。ライブラリーを次に、上記のように完全に脱保護した。 D.ライブラリー着色及びFACS分析 ライブラリーの部(典型的には0.5〜2mgのビーズ)を、ブロック性緩衝液 (PBS、1%BSA、0.05%Tween-20)中に懸濁し、室温で1時間インキュベ ートした。遠心分離によりビーズをペレット化し、mAb D32.39 の溶液(ブ ロック性緩衝液中の10mg/ml)中に再懸濁した。懸濁物を氷上で30分間イ ンキュベートし、遠心分離によりペレット化し、そしてブロック性緩衝液で洗っ た。次にビーズを、フィコエリスリンをエンジュゲートしたヤギ抗マウス抗体( Molecular Probes)の溶液中に氷上で20分間懸濁した。ビーズをブロック性緩衝 液中で洗い、蛍光活性化細胞分類(FACS)装置(Becton Dickinson FACStar Plus)中に運ぶために、PBS中に希釈した。mAb D32.39を結合したビー ズを、その獲得した蛍光により同定した。ライブラリーの最も強く着色された0. 17%から、及び最低の蛍光を持つ部類(約98%)からの夫々のビーズをPCR微 小遠心分離ビン中へと分類した。ビーズへのD32.39の特異的結合は、10μMの 最終濃度で可溶性ペプチドAc−RQFKVVT−OH(配列同定番号:2)に よるmAbのプレインキュベーションによりブロックされた。 E.ビーズ結合した鋳型のPCR 製造者から供給された緩衝液系(50 mM KCl,10 mM Tris-HCl,pH 9.0,0.1 % Triton X-100,2 mM MgCl2)中で0.2 mM dATP,dCTP,及びdGTP,0.8 mM dUTP ,2 mM各プラ イマー、3単位Taq ポリメラーゼ(Promega)及び1単位のウラシルDNA グリコシラーゼ(Gibco BRL)(合計体積70 L)を用いて、PCR増幅を行っ た。プライマー配列、5′-ATC CAA TCT CTC CAC-3′(SP13)(配列同定番号:2 1)及び5′-(ビチオン)-GTG GAA TGG AAG TGA-3′(SP14)(配列同定番号:22 )は夫々、鋳型ST08に対して相同及び相補的であった。PCR反応は、95℃ 、30秒間の変性、50℃、1分間のプライマーアニーリング、及び72℃、1分間の 延長の45サイクルより成った。反応は、20%アクリルアミド又は2%低融点アガ ロースゲル中での電気泳動により分析された。 F.PCR生成物の配列決定 個々の反応からのビオチン化されたPCR生成物を、ストレプトアビジンをコ ードされた磁気ビーズ(Dynal社)により分離した。ビオチン化されていない鎖 のアルカリ性溶出及び洗いの後に、各ビーズ試料を配列決定カクテルで処理した 。ジデオキシ配列決定は、プライマー5′-ATC TCT ATA CTA TCA-3′(SP15)(配 列同定番号:23)及びBstポリメラーゼ(Bio-Rad)を用いて、製造者の指 示に従い、但し、デオキシ‐対ジデオキシヌクレオチド トリホスフェート(Ph armacia)の1:100の比を用いて、行った。 G.ペプチド結合親和性の決定 モノクローナル抗体D32.39に対する種々のペプチドの結合親和性が、競争結 合実験において測定された。cAM P依存性プロテインキナーゼのためのコンセンサス基質配列に融合されたD32.3 9のための公知のエピトープを含むトレーサーペプチド(LRRASLGGGR RQFKVVT(配列同定番号:24);50pM)が[g-33P]ATP(リ等、1989、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 86: 558-562参照。引用することにより本明細書に 組み込まれる)により高特異性活性に放射性ラベルされ、そして興味のペプチド の種々の濃度(10μM〜1pM)と混合された。このペプチド混合物を、D32.3 9(0.1 Gmg/ml)でコートされたポリスチレンウェルに加えた。試料を4℃で2 時間インキュベートし、各ウェルに結びついた放射性をカウントし、競争結合カ ーブを作るために用いた。アッセイの条件下でIC50は、ペプチドの解離定数( Kd)に近くなければならない。 実施例2:チアゾリジノン類の合成及び安定性研究 下記の実施例は、本発明方法を用いるチアゾリジノン類の合成に関する。この 合成は、米国特許出願No.08/265,090(1994年6月23日)に詳しく述べられてお り、引用することにより本明細書に組み込まれる。 A.二重ラベルされたチアゾリジノンの調製 H2N-S-TentaGel(500mg)(市販されているポリスチレンに基づく樹脂、ドイ ツ国、チュビンゲン、Rapp Polymere,1g,0.30ミリモル/g負荷)を、α‐ カーボンにおいてラベルされたFmoc-Gly-OH(2-13C、99%、マサチューセッツ 州、アンドバー、Cambridge Isotope Laboratori es社)で処理した。該樹脂をAc2Oでキャップし、ピペラジンで脱保護し、そして Fmoc-フォトリンカーがそのOBt活性化エステルとして結合された。樹脂を再びキ ャップし、脱保護し、無水物としてのラベルされていないFmoc-グリシン-OHと反 応させた。キャッピング及び脱保護の一つの追加ラウンドは、遊離アミン樹脂を 生じた。カルボニルにおいてラベルされたPhCHO(カルボニル‐13C)99%、マ サチューセッツ州、アンドバー、Cambridge Isotope Laboratories社)の0.75M 及びメルカプト酢酸2.0Mとの、3Åモレキュラーシーブを含むACN中で70℃ で2時間の反応は、二重ラベルされたチアゾリジノン樹脂を生じた。樹脂は徹底 的に洗われ(3X5 ml CH2Cl2 3X5 ml DMF,3X5 ml CH2Cl2,3X5 ml MeOH,3X5 ml CH2Cl2,3X5 ml Et2O)、そして真空乾燥された。 B.TFA安定性研究 樹脂の一部(20mg)を95%TFA/5%H2Oで1時間処理し、次にCH2Cl2、MeO HそしてEt2Oで洗った。樹脂のゲル-13C NMR分析は、2つのラベルされた炭 素の相対的積分値により証明されるように、チアゾリジノンの損失を示さなかっ た。第30図のパネルBを見よ。フォトリンカー又はチアゾリジノンの何らかの 破壊は、ベンジル炭素の積分値の減少を結果すると考えられる。この実験は、チ アゾリジノン及びフォトリンカーの両者がTFA処理に対して安定であることを 示した。 C.DNA合成安定性研究 樹脂の一部(20mg)を標準DNA合成カートリッジに入れ、A、C及びTヌク レオチド(それらのホスホルアミドとして用いられた)を用いるDNA合成の40 サイクルに付し、各サイクルの後にヨウ素酸化を行った。Mockジメトキシトリメ チル(DMT)除去は、樹脂を各サイクルの開始時に2%、TFA/CH2Cl2で処 理することにより行った。樹脂をカートリッジから取出し、DMFで洗い、ゲル ‐13C NMRスペクトル分析により分析した。第30図のパネルAを見よ。得 られたスペクトルは、フォトリンカー又はチアゾリシノン分子の破壊をほとんど 又は全く示さなかった。樹脂の一部(2mg)をpH7.4PBS緩衝液中で3時間光分解 し、遊離されたチアゾリジノンをHPLCで分析した。第31及び32図のパネ ルAを見よ。データは、チアゾリジノンが高純度で遊離されたこと、及びフォト リンカー及びチアゾリジノンの両者が標準DNA合成試薬による処理により有意 に変えられなかったことを示した。 実施例3:組み合せ合成 YGGFLの組み合せ合成が、上記合成装置を用いて行われた。合成は、反応 容器1〜6中で行われ、反応容器7〜9は連結されなかった。ビーズに加えられ た6つのアミノ酸は、L、E、G、Y、A及びFであった。YGGFLが、他の ペプチドと共に特定された。ビーズが親容器に加えられ(29.4mg)、DMF中に 懸濁された。各合成サイクルは、再分配、ペプチド結合、キャッピング、アミン 脱保護、FMOCのための脱保護のコレクション、DMFでの すすぎ、及び親容器中で再び一緒にすることの工程を含んだ。 合成に続いて、ラベルされたハーツ抗体が、混合されたビーズに導入された。 ハーツ抗体は、ほとんどYGGFLと結合する。FACS分析はYGGFLの存 在を同定した。これは、この特定の組み合せがシンセサイザーにより合成された ことを証明する。実験は、YGGFLを含むペプチドの多様なコレクションが特 定され、シンセサイザーにより合成されうることを示す。 本発明は、明瞭さ及び理解の目的のために例示及び実施例により、いくらか詳 細に記載されたれども、ある変更及び改変を添付の請求の範囲の内で行いうるこ とは明白である。 実施例4:本発明の装置を用いるビーズ分配の調査 親容器からの混合されたビーズが反応容器に均等に分配されるか否かを調査す るために、いくつかのビーズをビオチン化した。ビオチン化されたビーズを一つ の反応容器に手でいれた。ビオチン化されていないビーズを他の8つの反応容器 中に手で入れた。シンセサイザーは、9つの反応容器からのすべてのビーズを親 容器に写す。親容器から試料を取り、蛍光化ストレプトアビジンがビオチル化ビ ーズ上のビオチンと結合することを許した。蛍光活性化細胞分類機(FACS) 分析は、親容器中のビーズの約9.1%がビオチン化されたことを示す。次にビー ズを9つの反応容器へ再配置し、各容器におけるビオチン化されたビーズ対 全ビーズのパーセントをFACS分析機により調べた。第5表は、ある反応容器 中の混合されたビーズが、親容器とほぼ同じビオチル化ビーズ対全ビーズ比を持 つことを示す。 上記の記載は例示であり、限定的でないことが理解されるべきである。上記の 記載を見て当業者には多くの実施態様が明白であろう。従って、本発明の範囲は 、上記記載により決められるのではなく、添付の請求の範囲ならびに均 等の全範囲により決められるべきである。 Detailed Description of the Invention           Synthesis and screening of molecular diversity Related application   This application is related to U.S. Patent Application Serial Nos. 08/146886 and 08/149675. It is a part-pending application of the specification (both of which were filed on November 2, 1993). , Which are incorporated by reference for all purposes. Copyright notice   A part of the disclosure of this specification and claims is protected by copyright. including. The copyright holder is the owner of the patent documents or files appearing in the Patent and Trademark Office files and records. Makes no objection to reproduction by any of the patent disclosures, but otherwise All rights reserved. Field of the invention   The present invention is generally used to synthesize very large collections of various molecules. , And identify compounds with useful and desired activities from such collections And a method and device for isolation. The present invention also has the desired properties Introduce identification tags into such collections to facilitate compound identification. About things. BACKGROUND OF THE INVENTION   Ligands for macromolecular receptors are not available in the techniques of molecular biology or synthetic chemistry. Screening a diverse collection of peptides produced through the galleries Can be identified by Recombinant peptide library Reotide, a filamentous bacteriophage capsid protein and DNA Binding protein Lac I. Manufactured by inserting into the gene encoding (Cwirla et al., 1990,Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 6378-6382 ; with Scott Smith, 1990,Science 249: 386-390; Devlin et al., 1990,Science 249: 404-406; C ull et al., 1992,Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 1865-1869; and PCT public number  WO 91/17271, WO 91/19818, WO 93/08278, each of which is to be cited. Form part of this specification. These random libraries have 109More Can contain various peptides, each of which is physically linked to the genetic material that encodes it. Fused to a sequence of large proteins that are linked together. A library like this Is more efficient at interacting with the receptor through several rounds of affinity purification. Screened and selected exposition or disposition Prey vector amplified in E. coli, and peptides involved in receptor binding The DNA of individual clones is sequenced to reveal the identity of the response. See also PCT Publication Nos. WO 91/05058 and WO 92/02536.   Chemical approaches for producing peptides or other molecular libraries have been It is not limited to synthesis using 20 genetically encoded amino acids. Natural Building block set to contain amino acids and other molecular building blocks not found in Expanding the array dramatically increases the diversity of available sequences and structures. . In some of the strategies described for creating synthetic molecular libraries, The reaction products are spatially separated, and the identity of individual library members is , Explicitly defined by the nature of the synthesis. Geysen et al., 1984,Proc. Natl. Acad. Sci.  USA 81: 3998-4002; Geysen et al., 1986,Synthetic Peptides as Antigens; C iba Foundation Symposium 119, Porter, R. And Wheelan, J. Hen (Wiley, New Y ork) pp.131-146; Fodor et al., 1991,Science 251: 767-773; US Patent No. 5143854 Description; and PCT publication WO 84/03564; 86/00991; 86/06487; 90/15070 and 92 / See 10092 publication (each of which is incorporated by reference) .   A library of more than 30 million soluble peptides is available for multi-peptide synthesis. It is prepared by the "tea bag" method. Houghten, 1985,Proc. Natl. Acad. Sci.  USA 82: 5131-5135; and U.S. Pat.No. 4,631,211 (these are each incorporated by reference). Thereby forming a part of this specification). Each library was synthesized, and A mixture of degenerate peptides in which the individual amino acids in the sequence are clearly defined To be screened. Screening (eg competition Iterative binding assays) and resynthesis will fractionate these mixtures and Used to define the most active peptide within the ibary. Houghten et al. 1991,Nature 354: 84-86; Pinilla et al., 1992,Peptide Research 5: 351-358; Bl ake, J. And Litzi-Davis, 1992,Bioconjugate Chem. 3: 510-513; and PCT See WO 92/09300 publication (each of which is incorporated herein by reference) Is).   Furka et al., 1988,Abstr. 14th Int. Congr. Biochem., Prague, Czech.Five: 47 ( Furka et al., 1991,Int J. Peptide Protein Res. 37: 487-493; and Sebestye n et al., 1993,Bioorg. Med. Chem. Lett. Three: 413-418) Spirit synthesis method Ram and co-workers attached to resin beads with a diameter of 100-200 μm About 106A library containing the above peptides was prepared. Lam et al., 1991,Nature 354 : 82-84; Lam et al., 1993,Bioorg. Med. Chem. Lett. Three: 419-424; and PCT See WO92 / 00091 publication (these are part of the specification by reference) Form). The bead library should be incubated with labeled receptors Beads bound to the receptor screened by Selected and selected using a micromanipulator. Each bead is 50 ~ It contains 200 pmol of a single peptide sequence which is Edman degraded. Alternatively, it can be determined directly by either mass spectrometric analysis. In principle , By reducing the bead volume, a large diversity of labels can be obtained using this approach. Ibrary can be made. However, the sensitivity of peptide sequencing techniques is about Limited to 1 pmol, which is evident in the range of direct peptide sequencing analysis. It sets a limit. In addition, the library construction set , D- or other non-natural amino acid, or other chemical building block When expanded, direct and unambiguous sequence analysis cannot be provided.   Chemically synthesized molecules and natural products such as fermented broth of microorganisms High-throughput screening of collections has traditionally It has played a central role in the search for compounds that lead the development. Molecular diversity The combination of chemistry and associated technology to create and evaluate sex A huge wave of interest in drug discovery is a meaningful test in the development of this paradigm of drug discovery. It is a gold stone. Pavia et al., 1993,Bioorg. Med. Chem. Lett. ThreeSee: 387-396 (this Are incorporated herein by reference). To date, peptide chemistry has A fundamental tool for developing the use of combined methods in Gand identification Met. Jung & Beck-Sickinger, 1992,Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 31: 36 See 7-383, which is incorporated herein by reference. This is High yield solid phase coupling chemistry and recombination of amino acid monomers, related genera Create a peptide library A large and structurally diverse range of collaborative work involving biological approaches to It may be attributed to the usefulness of the fence. In addition, the potency of many low molecular weight peptides and Specific biological activity makes these molecules attractive as starting points for drug discovery Make things. Hirschmann, 1991,Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 30: 1278-1301 and And Wiley and Rich, 1993,Med. Res. Rev. 13: 327-384 (each quoted Which forms a part of this specification). However, unfavorable pharmacodynamic characteristics Sex, eg, poor oral bioavailability andIn vivoClearance in Limits the broader development of peptidic compounds as drugs. This understanding Recently introduced the concept of combinatorial organic synthesis beyond peptide chemistry to benzodiazetes. Known pharmacophores such as Pin (Bunin & Ellman, 1992,J. Amer. Chem.  Soc. 11410997-10998, which is incorporated by reference herein. ) As well as polymer molecules such as oligomeric N-substituted glycines ("peptides"). Id) ”and the development of oligocarbamate libraries Urged to. Simon et al., 1992,Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 9367-9371; Zucker mann et al., 1992,J. Amer. Chem. Soc. 11410646-10647; and Cho et al., 1993,Scie nce  261: 1303-1305 (each of which is incorporated by reference. ).   For identifying useful compounds or improving the properties of lead compounds Has a huge library of molecules Despite its great value, such libraries, especially large ones Screening difficulties, for example, may reduce drug discovery and development costs. It restricts shocking access to large libraries. As a result, live Each member of the rally has a unique identification tag to facilitate compound identification (See PCT Publication WO 93/06121, which is hereby incorporated by reference. And US Patent Serial No. 946239 (filed Sep. 16, 1992) and And No. 762522 (filed September 18, 1991), which are incorporated by reference. Forms and screens a library of molecules). The development of a method for this is highly desired. In that method, a chemical synthesis method, The product of the conjugation synthesis, typically on resin beads, is responsible for each coupling in the synthesis. Or by linking the identification tag to the beads at the same time as other product manufacturing reaction steps. Is specified in. Each tag describes what happened during the desired reaction step, such as which Was the mino acid monomer coupled at a particular step in the peptide synthesis reaction? To identify. The structure or identity of the compound on any bead, such as the peptide Rows can also be inferred by reading the set of tags on the beads. Ideally, Such tags have a large amount of information and are very sensitive to detection and decoding. And is stable to the reagents used in the synthesis. The idea of oligonucleotide-encoded chemical synthesis is also described by Brenner and Lerne. r, 1992,Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 5181-5183 (This is quoted Which form part of this specification).   The encoding method begins with orthogonally differentiated diamine linkers and Soluble chimeric peptides in which the combinatorial synthesis of rows comprises a "binding" chain and a "coding" chain Can be used to create a library of Kerr et al., 1993,J. Amer. Chem.  Soc. 115: 2529-2531, which is incorporated herein by reference. . Coupling of natural or non-natural amino acid monomers to the tether is described in “Coating”. By constructing an amino acid code consisting of four L-amino acids on the "" chain. Will be recorded. Compounds were prepared in equimolar amounts of peptides by affinity purification on the receptor. Selected from the tide mixture and analyzed by HPLC. Then each purified The sequence of the coding strand of the molecule was determined by Edman degradation to reveal the structure of the binding strand. It will be ridiculous. A similar peptidic code summary is also given by Nikolaiev et al., 1993,Pepti deResearch  6: 161-170 Recently reported.   Edman's sensitivity and throughput constraints limit the library of limited diversity. This would severely limit the scope of this aspect of the encoding method for analysis. Orient Although the use of gonucleotide nucleotides offers greater promise, it Improved methods for synthesizing tide-tagged molecular libraries are needed. Is required. In addition, the synthesis of very large tagged molecular libraries as well as There is still a need for other methodologies for screening.   It is possible to synthesize a diverse collection of molecules on multiple solid supports, such as beads. If this is desired, further issues can be raised. Various molecular manufacturing Examples of the use of beads to be synthesized are disclosed, for example, in the following applications: , Which are incorporated by reference for all purposes. US patent application serial number 07/876792 (filed April 29, 1992), US patent Serial number 07/762522 (filed Sep. 18, 1991) and US patent Application Serial No. 07/946239 (filed Sep. 16, 1992).   While achieving substantial success, the above techniques also suffer from certain limitations. . For example, if the synthesis of various products was performed on beads, such beads Many manual operations are required. For example, US patent application serial number 07/876792 Specification (filed April 29, 1992) (this is for all purposes only) In more detail), a collection of beads is suspended in a carrier and Of the beads, and the monomer addition reaction is performed on the separated set of beads. Beads thus synthesized are sometimes subdivided and selectively recombined , Mix the recombined beads, and repeat this procedure. A large number of If the monomer is included and the reaction involves many monomer addition steps, manual manipulation is extreme. Be monotonous and boring at the end You. In addition, "aggregation" of many synthesized products is a daunting task.   From the above, we synthesized and screened a very large tagged molecular library. It can be seen that an improved method and apparatus for training is desired. The present invention Meets these and other needs. Summary of the Invention   The present invention provides an easily readable identification tag unique to each molecule in the library. To create and screen a molecular library, marked with Provide an improved method for It also combines a wide variety of molecular products quickly and efficiently. An apparatus and method are provided.   In one embodiment, the invention provides an encoded synthetic chemical library. For tagging the products of a combinatorial chemical process for producing And a reagent. In an important embodiment, the present invention is modifiable and compatible Peptides and oligonucleotides on fine beads through a synthetic method Provide a method for performing the production. The large size produced by this combinatorial synthesis Oligonucleotide-encoded synthetic peptide libraries are available for many Each of the beads having a single peptide (having a defined sequence). , And its sequence artificially and uniquely encodes the structure of related peptides. It contains many copies of the single-stranded DNA tag that it contains. live The rally was identified by flow cytometry as a fluorescently labeled biological receptor. Interactions can be efficiently investigated, and individual beads are Selected by utilizing the ability of the FACS machine to sort beads. Can be The DNA tags on the sorted beads were amplified by PCR. And sequenced to determine the structure of the encoded and encoded peptide ligand Is done. Libraries include, for example, receptors such as anti-peptide monochrome To find high affinity (nanomol level) ligands for null antibodies Can be used.   The synthetic molecular library of the present invention combines compounds on each of a plurality of solid supports. Can be made by forming (the compound is different on different solid supports) it can. The compound is synthesized in a process that includes the following steps. (A) Support Distributing by stochastic method among multiple reaction vessels, (b) first chemical construction Exposing the support in each reaction vessel to a block, (c) pooling the support , (D) partitioning the support among a plurality of reaction vessels by a stochastic method, (e) Exposing the support in each reaction vessel to a chemical building block, and (f) step (a )-(E) are repeated at least 1-20 times. Typically, a substantially equal number of solid supports A carrier is distributed in each reaction vessel. In one embodiment of this method, the chemistry The building block was chosen from a set of amino acids and the resulting compound was a peptide. It is a do-oligomer.   In particular, the invention resides in the coupling chemistry associated with such methods. Regarding seed improvement. Such improvements are due to beads, phosphorus, etc. in such synthesis. Used to remove the Fmoc protecting group from the α-amino group of the car or the growing peptide chain Regarding chemistry that can be done. Preferably, such removal is 5-15%, preferably Is a treatment with 10% piperidine for 5 to 60 minutes, preferably 5 to 10 minutes Other conditions, such as 5 with 15-30% piperidine. ~ 30 minutes can also be used. Another improvement is activation of the peptide coupling reaction. Regarding science, there is an automated device tagged with an oligonucleotide. When used to perform the synthesis of a truncated peptide library, the present invention provides Provide a simple mixture of HOBt / HBTU to reduce reagent supply bottles You.   In another aspect, the invention synthesizes a tagged molecular library. In the method, each molecule in the library is covalently attached to a solid support. , And it is tagged with one or more different chemically inert hydrocarbon tags Where the tag comprises various hydrocarbon regions and molecular hooks. , A method for synthesizing a molecular library. Preferably such tags are Cleavable linker attaching a tag to the solid support, a molecular hook, and the cleavage It includes hydrocarbon chains of various lengths connecting the molecular hooks to possible linkers. The tag has the formula: (Where n is 1 to 10 or more, X is a cleavable linker, and And R is a molecular hook) Is more preferred. Such molecular hooks are preferably biotin. Groups, complements of highly associated peptide pairs, and protected activatable groups such as It is selected from the group consisting of photoactivatable groups. The preferred cleavable linker is light It is a linker cleavable by.   Moreover, a method for detecting the presence of such a chemically inactive hydrocarbon tag is available. Provided. The method comprises cleaving one or more different tags from a solid support, And subsequently immobilizing the tag on a second solid support. Then immobilized The processed tag is treated with an oligonucleotide sequence, thereby The reotide sequence selectively binds to the immobilized tag. After that, oligonucl The otide sequence is amplified and its presence detected, where the oligonucleotide The presence or absence of the tag sequence serves as an indicator of the presence or absence of the tag.   Another embodiment of the invention is tagged with a chemically inert hydrocarbon tag. Synthesized Molecules Attached to Solid Support in Selected Tagged Molecular Library A method for determining the order of synthetic steps for is provided. The method is based on the solid support Individually detecting the presence of one or more various tags of Or the absence thereof is an indication of the appearance of a particular synthetic step in the synthesis of the molecule.   In another aspect, the present invention provides a conventional flow cytometh. Encoded synthesis on beads that are too small to be separated by the Li system. Methods and apparatus for synthesizing academic libraries. Such a small bee The size of the resulting library was determined for beads-based libraries. Is a typical range of 109~Ten13From a library without beads 1018It is possible to increase to the size of member. The present invention also The present invention relates to a screening method for an una library.   The present invention also provides encoded synthetic live sequences to identify useful compounds. A method of screening a rally. In one important aspect, the present invention Are used to characterize and identify compounds with useful activity. To create, tag, and screen product libraries It provides an important advance in the field of natural product screening in relation.   In another aspect, the invention provides a pool of compounds from the molecular libraries of the invention. To an improved method for the rapid and efficient identification of Smell this way A compound tagged with a desired property (eg, binding to a receptor) Oligonucleotide tags from a pool of concatemerized and single Closing to facilitate sequencing of many tags in a sequencing reaction Be converted. If the tagged compound is a peptide and the genomic co- If a code-based encoding mechanism was used, then the peptide Of analysis For this purpose, the individual tags from the concatamers were added to other selection and expression systems such as Subcloning into the plasmid and phage-based system described in the Background section. Can be converted into   In another embodiment, the present invention provides for the rapid and efficient synthesis of diverse molecular products. An apparatus and method for doing so are provided. In accordance with certain aspects of the invention, a wide variety of poly The mer is synthesized on a substrate such as glass beads. Optionally, the beads are synthetic During the reaction, molecular tags can be tagged at the same time. Just as an example, on beads Molecules synthesized in can contain peptides, while the molecular tags are oligonucleotides. It may include octides. Of course, a molecule is a basic "structure" common to other related molecules. As long as it has a "building block", other molecular products also can be produced by the techniques described herein. Can be synthesized using Examples are benzodiazapine, prostaglandins and beta Includes Turn Minetics.   According to one embodiment of the invention, a parent container is provided for mixing the bead suspension. Used for Mixed beads can be separated into multiple Are distributed to the reaction vessels. In the reaction vessel, the beads are various and selected. Exposed to the monomer and the monomer is Or react covalently. Optionally, the beads are exposed to a chemical “tag” and tagged. The beads are also covalently or otherwise linked to the beads. Then bee The chips pass through the manifold back to the parent container where they are recombined and mixed. Mixed The bead suspension was then redistributed between multiple reaction vessels and loaded with monomer. The process of addition, bead mixing and redistribution is continued. The process is on its surface Formation of a collection of beads or other substrates with a diverse set of formed molecules Results in   According to one aspect of the invention, the present invention is for synthesizing diverse molecules on a substrate. Apparatus and method. Substrate is distributed from the parent vessel to the selected reaction vessel You. Then, the reagent is introduced into the reaction vessel and a part of the molecule is synthesized. Then The substrate is transferred to the parent container for mixing. The substrate is then further synthesized. Are redistributed into the reaction vessel for. Cycle is the synthesis of the desired set of molecules Continue until During synthesis, the entire synthesizer is sealed from the outside atmosphere. You.   In general, the present invention provides that each molecule in a library is uniquely Create and screen molecular libraries that are tagged with constant tags An apparatus and an improved method therefor are provided.   A further understanding of the features and advantages of the present invention will be made with reference to the following description and drawings. . Description of the drawings FIG. 1 shows a schematic diagram of the synthesizer of the present invention. FIG. 2 shows a schematic diagram of the reagent reservoir. Figure 3 shows a three-way valve used in a synthesizer. You. FIG. 4 shows a two-way valve used in a synthesizer. FIG. 6A shows a rotatable disc controller holding multiple groups of reagent reservoirs. Figure 7 illustrates another arrangement of reaction vessel storage locations with bayers. Figure 7 shows lower manifold valve, injection valve, reagent reservoir And the interconnection between the reaction vessels. FIG. 8 shows a non-concentric stirrer. FIG. 9 shows the upper portion of the reaction container storage location. 10A and 10B show the lower reaction vessel bracket. 11A-11D show a substantially translucent tube according to one aspect of the present invention. Optical array block for using an optical sensor to detect the presence of Is shown. FIG. 12 shows a reaction vessel according to one aspect of the invention. FIG. 12A shows a temperature control jacket around the reaction vessel of FIG. FIG. 12B shows a cross-sectional view of the jacket and container of FIG. 12A. FIG. 12C shows another embodiment of the reaction vessel having a temperature control jacket. . Figure 12D shows a cross-sectional view of the jacket and container of Figure 12C. ing. FIG. 13 shows a parent container. FIG. 14 shows a simplified diagram of the electronic hardware for controlling the synthesizer. doing. FIG. 15 shows a simplified diagram of the controller circuit. FIG. 16 shows a control computer for discharging all liquid from the reaction vessel. The process performed is shown. Figure 17 shows the control computer to remove material from the bottom manifold. The steps performed are shown. FIG. 18 shows the control computer for stirring the contents in the parent container. The process shown is shown. 19A-19D show a method for redistributing bead suspension from a parent vessel to a reaction vessel. 3 illustrates the steps performed by the control computer. FIG. 20 shows control of placing reagents from a pressurized delivery system into a reaction vessel. It shows the steps performed by the computer. 21A-21D illustrate placing a reagent from a pressurized delivery system into a reaction vessel. A schematic diagram illustrates the steps performed by the control computer for this purpose. FIG. 22 shows a control computer for introducing the amino acid monomer into the reaction vessel. Shows the steps performed by. 23A-23C show control sequences for introducing amino acid monomer into the reaction vessel. The process done by a pewter This is illustrated in the schematic diagram. Figure 24 shows a control for transferring the bead suspension from the reaction vessel to the parent vessel for mixing. It shows the steps performed by your computer. Figure 25 shows a schematic diagram of the data flow between the main modules of the control software. Clear. FIG. 26 schematically illustrates the command interpreter structure. FIG. 27 schematically illustrates the mechanism used to access valve data. ing. FIG. 28 schematically illustrates the mechanism used to access sensor data. doing. FIG. 29 shows an apparatus for synthesizing combinatorial chemical libraries on fine beads. Is shown. The device is a synthetic having a sequence of reactive sites where compounds can be synthesized. From a vacuum manifold or porcelain plate attached to a solid substrate with a surface Become. Partition blocks are reaction wells lined up in a row corresponding to reaction sites. And used to separate library members after each mixing step. It is. The instrument is also used to aid in the synthesis of tagged chemical libraries. Can be put. FIG. 30 shows a method for monitoring the stability of thiazolidinone.13Use of C NMR Explaining. Panel C shows the carbo of the ring position 2 and the linker, attached to a support. At the α-position to the nyl group13Thiazolidine double labeled with C atom Non13C NMR spectrum is shown (labeled position is indicated by “*”) ). Panel B shows support bound duplex after treatment with 95% TFA for 1 hour. Labeled thiazolidinone133 shows a C NMR spectrum. Panel A , 40 cycles of DNA synthesis followed by support bound double labeled thiazol Zinon's133 shows a C NMR spectrum. Figure 31 further illustrates the stability of thiazolidinone for monitoring stability.13Use of C NMR Explaining. Panel C shows the ring position and the linker moiety attached to the support. At the α-position to the rubonyl group13Thiazolidinone double labeled with C atom of13C NMR spectrum is shown (labeled position is indicated by "*") . Panel B shows support-bound dinucleotides after 90 minutes photolysis in PBS buffer. Double labeled thiazolidinone133 shows a C NMR spectrum. Panel A Was support bound double labeled after photolysis in PBS buffer for 3 hours. Of thiazolidinone133 shows a C NMR spectrum. FIG. 32 shows support bound thiazolidinone for 40 cycles of DNA synthesis and Of the reaction mixture prepared by subjecting it to photolysis in PBS buffer for 3 hours 8 shows HPLC microanalysis. Figure 33 shows the graphic user interface provided on the control computer. Interface (“GUI”). As shown, the GUI is Between 1303 It includes a companion rectangular window 1301. User commands at the top of the window There is a menu bar 1305 with choices 1306-1313. These Each of the Mand Choices has an additional submeme to control the operation of the synthesizer. Including new. User selects the appropriate command choice with the mouse This allows the synthesizer to be programmed. Figure 34 depicts the GUI and shows the submenu options in the macro menu. Is shown. FIG. 35 depicts a dialog box for executing a macro. Figure 36 depicts a GUI, with submenu options in the group menu. Is shown. FIG. 37 illustrates a GUI, which is a submenu in the variable (variable) menu. Indicates options. FIG. 38 depicts a GUI, in the diagnostics (diagnosis) menu. Shows submenu options. FIG. 39 depicts a valve diagnostic screen. FIG. 40 depicts a sensor diagnostics screen. Figure 41 depicts a GUI with submenu options in the file menu. Is shown. 42-44 show dialects related to the synthetic setup. Shows a user box and allows the user to select the reaction vessel to be used in the synthesis. What to do (Figure 42), select start, loop and end macros (Figure 4) 3), and put the amino acid symbol or oligonucleotide code in each reaction vessel (Fig. 44). FIG. 45 shows a GUI, which is a submenu in the synthesis menu. Indicates options. FIG. 46 depicts a status display during composition or macro execution. FIG. 47 depicts the User Abort dialog box. FIG. 48 shows a GUI, and the submenu option in the edit menu is displayed. It shows that. Figure 49 shows the main modules of the control software under Windows (trademark) environment. A schematic diagram illustrates the flow of data between the two. Description of a specific embodiment   The present invention generally produces and screens tagged chemical libraries. To an improved method for playing. The present invention also includes a collection of diverse molecules. Useful in the synthesis of the tagged chemical libraries described above, for example. Related to the device.   Library tagged to correctly recognize the value of the improved method Basics for making and using As well as how the various synthesis and screening steps interact. Application and how the choice of reagents affects the results achieved. I have to. Tagged chemical libraries are often on solid supports. , And the choice of support and linker is critical to success. Rin Kerr attaches the support to the tag and attaches the support to the molecules of the library, and In embodiments without a solid support, tags are attached to the molecules of the library. Can be used for Choices regarding chemical building blocks, tags and synthetic methods are similar Is important and is influenced by the nature of the solid support and linkers available. You. Assays and uses where a tagged library is intended Also affects these choices, as well as the installation of equipment and reagents available.   The apparatus and method of the present invention is mainly used for the synthesis of oligonucleotides and peptides. However, the present invention is not limited thereto. The present invention is a substance , For example, polysaccharides, phospholipids, polyurethanes, benzodiazapines, pros Finding application in the synthesis of tagglandins and beta-turn analogs and other substances Let's. The cyclic material may be as disclosed in US Pat. No. 5,242,974 (Holmes). (Which is incorporated herein by reference).   The use and synthesis of a wide variety of materials, such as oligonucleotides and peptides, is described below. More details will be opened during the pending application below. Are shown and are incorporated herein by reference for all purposes. Part of. US Patent Application Serial No. 07/876792 (April 29, 1992) Application), US Patent Application Serial No. 07/762522 (filed Sep. 18, 1991) ) And US patent application serial number 07/946239 (filed September 16, 1992) .   The description of the invention is provided as illustrated by the following summary. Compendium I. Overview of Tagged Chemical Library Synthesis II. Solid support           A. type           B. Linker           C. Molecular support III. Chemical building blocks           A. Oligomer and monomer           B. Other building blocks IV. tag V. Synthesis method           A. Peptide library with oligonucleotide tags           B. Oligonucleotide-tagged peptide library synthesis           Improved method for           C. Small molecule synthesis           D. Methods for making soluble libraries VI. Assay method           A. Screening assay for bead-based libraries           B. Screening for soluble molecules           C. Screening a library of natural products VII. Instrument installation and reagents VIII. Equipment for parallel coupling synthesis reactions Example End of compendium   In addition to the above summary, the following glossary is provided to facilitate the description of the present invention. And many abbreviations and terms used herein to describe the invention. Is defined to have the stated general meaning as given.   Abbreviation: HBTU, O- (benzotriazol-1-yl) -1,1,3,3- Tetramethyluronium hexafluorophosphate; HOBt, 1-hydroxy Cibenzotriazole; HATU, [O- (7-azabenzotriazole-1- Yl) -1,1,3,3, -tetramethyluronium hexafluorophosphate TFA, trifluoroacetic acid; TCA, trichloroacetic acid; DIEA, diisop Ropylethylamine; DMF, dimethylformamide; Fmoc, 9-fluorene Nylmethyloxycarbonyl; DMT, dimethoxytrityl; Trt, trityl Bz, Ben Zoyl; Pmc, 2,2,5,7,8-pentamethylchroman-6-sulfonyl ;tBoc, tertiary-butyloxycarbonyl; PBS, phosphate buffered Saline; BSA, bovine serum albumin; mAb, monoclonal antibody.   Complementary or substantially complementary: These terms are the bindings of one compound to another. Competence, for example, the ability of a ligand to bind its complementary receptor. Scripture Formally, these terms refer to internucleotide nucleotides, such as double-stranded DNA moieties. Between the two strands of the offspring, or sequenced with an oligonucleotide primer, or Is a depiction of the base pairing between the primer binding site on the common strand nucleic acid to be amplified. Used in conjunction with. "Complementary" nucleotides generally refer to A and T (or A and U) and C and G, but with a wide variety of syntheses with binding properties known to those skilled in the art. Or there are modified nucleotides. "Substantial complementarity" means that RNA or DNA strands are Present when hybridizing to complementary nucleic acids under selective hybridization conditions. Exist. Typically, hybridization will be at least 14-25 nucleotides. Occurs when there is at least about 55% complementarity over the range of For more selective hybridization, complementarity is 65%, 75%, 90% and And 100% increase. Kanehisa, 1984,Nucl. AcidsRes. 12 : 203, which is incorporated herein by reference. High selectivity Hybridization conditions Is known as "stringent hybridization conditions" and It is defined below.   Epitope: This term corresponds to a subclass of receptors known as antibodies. Used to describe the part of the antigen molecule that is outlined by the interacting regions Can be   Identification tag: In its most general sense, this term allows a chemical reaction, eg , The individual solid supports experienced in the synthesis of oligomers on the solid supports. Used to indicate physical attributes that provide a means by which a nomer addition reaction can be identified . This identification tag is used in a series of reactions used in the synthesis of chemical libraries. Useful for recording a process. The identification tag can be any recognizable property (this Are, for example, shapes, sizes, weights, colors, optical densities, etc. that can be distinguished with a microscope or the like; Differential absorbance or luminescence; chemical reaction; magnetic or electrical properties; Can include any other unique mark that can be coded, and , Can be deciphered at the level of one (or several) molecules. Such an identification tag A preferred example of is an oligonucleotide. Because of the oligonucleotide The nucleotide sequence is the information encoded in a robust form. You. An "identification tag" refers to whether a solid support is used in a synthesis or not. In any case, it can be directly coupled to the synthesized oligomer. This latter state In general, the identification tag is conceptually a “support” for oligomer synthesis. Seeing it works again Can be.   Ligand: This term refers to a particular receptor, typically a particular receptor. Used to indicate the molecule that is recognized by its binding to the molecule. By the receptor A reagent that is bound to or reacts with a receptor is called a "ligand" and its term Has a defined meaning only in relation to its paired receptor . The term "ligand" means that the substance in question binds to the receptor or Specific molecular size or other structure or composition other than interacting Does not imply the characteristics of. A “ligand” is a natural ligand that a receptor binds to. Of a functional analogue capable of acting as an agonist or antagonist. It can function as either. Ligands that can be investigated by the present invention are cell membrane receptors. Scepter agonists and antagonists, toxins and venoms, virus Pitopes, hormones, sugars, cofactors, peptides, enzyme substrates, co Including factors, drugs (eg opiates, steroids, etc.) and proteins It is not limited to these.   monomer: This term refers to another molecule or set of molecules attached to each other, such as Indicates any member of a set of molecules that can form a set of gomers or polymers Used for. The set of monomers useful in the present invention is an example of peptide synthesis. For example, a set of L-amino acids, D-amino acids or synthetic amino acids is included. Not limited. In this specification The "monomer" used in is any of the basic set for the synthesis of oligomers. Means some member. For example, an L-amino acid dimer is a polypeptide A basic set of 400 "monomers" is formed for the synthesis of Variety of monomers The basic set can be used in a series of steps in the synthesis of polymers. Those skilled in the art , "Monomers" are simply one type of "chemical building block," and The other types of chemical building blocks can also be oligomers or small organic molecules or other It can be used in the method of the present invention regardless of which of the molecules is synthesized. You will understand that.   Oligomer or polymer: These terms refer to the chemical or Used to indicate a molecule formed by a method involving enzymatic addition. This Such oligomers include, for example, nucleic acids, polysaccharides, phospholipids and alpha, beta or Is a linear, cyclic or branched polyhedron of a peptide having any of omega amino acids. Mer, heteropolymer, polyurethane, polyester, polycarbonate, poly Urea, polyamide, polyethyleneimine, polyarylene sulfide, polysilo Xanthines, polyimides, polyacetates or other polymers, which are Those of ordinary skill in the art will readily appreciate upon reading the disclosure.   peptide: This term refers to monomers in which the monomers are linked together through amide bonds. Used to indicate an oligomer that is a rufa amino acid. "Pep Chido It may also mean "polypeptide". In the context of the present invention, the amino acid L-light It should be understood that it can be a physical isomer or a D-optical isomer. Pe Ptides are more than 2 amino acid monomers long, but more often than 5 Amino acid monomer length up to 10 and longer than 20 amino acids Are possible. However, peptides longer than 20 amino acids are more commonly referred to as "polypeptides. It is called "Petit". Use the standard one-letter abbreviations for amino acids (eg, pro P for phosphorus). These abbreviations are Stryer,Biochemistry, 3rd edition (1988) (this is Incorporated herein by reference).   Oligonucleotide: This term is typically prepared by synthetic means, Used to indicate a double-stranded DNA or RNA molecule. Oligo used in the present invention Nucleotides may be present in environments with oligonucleotides of different lengths from May be suitable, but is usually 50-150 nucleotides in length, It is preferably 80 to 120 nucleotides. For example, oligonucleotide tags Is the monomer-by-monomer addition step used to synthesize the oligomer. Can be constructed nucleotide-by-nucleotide, which is equivalent to Furthermore, Very short, ie 2-10 nucleotide oligonucleotides, To extend existing oligonucleotide tags to identify Can be used. Suitable oligonucleotides are described by Beaucage and Carruthers, 1981,Tetr.  Lett. twenty two: 1859-1862 by the phosphoramidite method or Ma tteucci et al., 1981,J. Am. Chem. Soc. 103: 3185 according to the triester method (this Are incorporated herein by reference) or by other methods. Therefore, for example, when using a commercially available automated oligonucleotide synthesizer Therefore, it can be prepared.   Operably linked: This term refers to one segment of nucleic acid and another segment Means a functional relationship between. For example, if the promoter drives transcription of the coding sequence A promoter (or enhancer -) Is "operably linked" to the coding sequence. Generally operably linked Means that the linked nucleic acid segments or sequences are contiguous, and If the two protein coding regions must be linked, they are adjacent and Means that you are in the reading frame.   Parallel coupling: This phrase uses two to separate distinct points on the substrate. Means to simultaneously couple the building block compounds of. Such groups The body has a solid support with distinct groups to which these building blocks are attached. It can be a carrier or two distinct if each building block is attached independently. Another chemical compound having a pendant group can also be constructed. Simultaneous coupling Attaches the new building block compound to the first coupled building block. Such a distinction before adding Means the coupling of two compounds to. Therefore, it is used in this context The term "simultaneous" means that two building blocks are exactly The meaning is not limited.   Receptor: This term refers to a molecule that has a specific affinity for a given ligand. Means Receptors can be naturally occurring or synthetic molecules. Receptor In their unaltered natural or separated state, or with other species Can be used as a collection of. Receptor can be covalently or non-covalently May be associated with other substances. Examples of receptors that can be used in the methods of the invention include anti- The body, cell membrane receptors, monoclonal antibodies, specific antigenic determinants (eg, Antiserum, polynucleotides, nucleic acids, rhease, cells, or other substances) It includes but is not limited to cutin, polysaccharides, cells, cell membranes and organelles. Receptors are also known as "anti-ligands". "Ligand-Rese "Pter-pair" is two molecules, typically two macromolecules, It is formed when it binds and forms a complex. Other examples of receptors are antibiotics A specific transport protein or enzyme that is essential for the survival of the microorganism in which Enzyme binding sites, ligand binding sites on antibody molecules, nucleic acids, Lerner et al., 1991,Sc ience  252: 659, which is incorporated by reference herein. Various catalytically active polypeptides, and hormone receptors such as insulin Phosphorus and Including but not limited to long hormone receptors.   Substrate or solid support: These terms refer to materials that have hard or semi-rigid surfaces. It is used to Such materials are preferably small beads, spherules, particles. It takes the form of a disk or other conventional form, although other forms may be used. A few In some embodiments, at least one surface of the substrate can be substantially flat . A roughly spherical shape is preferred.   Stringent hybridization conditions: This phrase is highly selective Hybridization condition, in which the nucleic acid is such that the bound sequences are completely Or, as long as it is largely (ie, greater than 80%) complementary, other nucleic acids (or Remain in stable association with other segments of the same nucleic acid). This Such conditions typically result in salt concentrations below about 1M, eg below 500 mM. And often contains salt concentrations below 200 mM. Ha for oligomers Hybridization temperatures are typically above 22 ° C, eg about 30 ° C. Higher, and often above about 37 ° C. Longer fragments are specific high Requires higher hybridization temperature for hybridization. Other factors also dramatically affect the stringency of hybridization (see Such factors include base composition, complementary strand length, the presence of organic solvents and base (Including the degree of match), the combination of factors is one factor -Only absolute hand More important than a dan.   Synthesis: The compound isIn vitroWhen manufactured by chemical or enzymatic synthesis in It is said to be "synthetic". The synthetic library of the present invention contains virus or plasmid. Vector, such as a bacterial, yeast or other biological host. Can be contrasted with a library in a vector capable of I. Overview of Tagged Chemical Library Synthesis   The present invention generally synthesizes and screens tagged chemical libraries. A method for performing In essence, each “of the chemical libraries of the invention is A book is a chemical substance or molecule of interest, a chemical substance or molecule of interest or its important It consists of a tag that identifies the perspective and the link between the tag and the chemical or molecule of interest. You. In one important embodiment, the chemical or molecule of interest is an oligomer, For example, a peptide, a tag is an oligomer, such as a nucleic acid, and The linkage is a solid support or particle from which oligomers and tags, for example Optionally to facilitate detection or to provide a soluble library. Can be refused. Such libraries may bind to the receptor or some Screened to isolate individual oligomers with other desired properties sell. General methods for producing tagged chemical libraries are Explained by manufacturing a huge, highly diverse collection of Gomer, Here, (Libra Lee typically includes duplicate "books," but each different library Lee members have a unique monomer sequence to other library members Oligomer. Such libraries or collections are, for example, Xn Monomers assembled into oligomers of length n yielding different compounds Can include all combinations of X different monomers. Collecti Can also have different monomer units in, for example, only one or a few sites. Whilst containing the same sequence at all other sites.   General methods for synthesizing such collections of oligomers are typically Includes a random combinatorial (“stochastic”) approach and monomer unitization Includes biological and / or enzymatic assembly. One process consists of multiple steps (a) Distributing a plurality of solid supports in reaction vessels, (b) in different reaction vessels Of the support in each reaction vessel using different combinations of the first monomer and tag. The step of coupling the first monomer and the first tag to (c) collecting the support Step, (d) distributing the support in a plurality of reaction vessels, (e) different for each Using different combinations of second monomer and second tag in the reaction vessel, the first module The second monomer is coupled to the nomer and the solid support or first tag Coupling the second tag in tandem, and optionally different tags and different The coupling and distribution steps using It includes a step of repeating 1 to 20 times or more. Typically, a substantially equal number of A body support is distributed to each reaction vessel. Different cups on the same chemical building block It can be used in the ring process, and the same chemical building block can be Can be used in two or more coupling reactions (reaction vessels) in the coupling step of Those of ordinary skill in the art will understand that they can.   In order to make the method easier to visualize, first, three different monomers, A, B And all oligos of three residue length assembled from the monomer set of C It is possible to consider probabilistic synthesis of untagged libraries. Wear. The beads were divided into three parts, which were distributed to three reaction vessels, and the monomer was added. A is linked to the beads in the first reaction vessel, B in the second vessel and C Connected in a third container. The beads from all reaction vessels were then collected. Collection The pool contains approximately the same number of three different types of beads, each Each type is characterized by a monomer linked to the beads. Pool Mixed and then contains A, B and C respectively as the next monomers to be linked It was redistributed into a separate monomer reaction vessel.   Following this coupling reaction, each reaction vessel had all three With two different monomers and in position 2 in each specific second reaction vessel With beads having the monomers contained in. Re-install all beads Collect and produce a mixture of beads, each with one of the 9 possible dimers. This The pool of 3 again into 3 reaction vessels and into 3 different monomers Linking all trimers of all three monomers (3Three= 27) complete set Build. As can be easily seen, the use of a sufficiently large number of synthetic beads Are the monomers used in this random stochastic combinatorial synthetic scheme Helps ensure that the various combinations of are completely represented.   Modifications of this completely random approach are also possible. For example, monomer The set expands from process to process if coupling chemistry is available, and Can be reduced, or the set of monomers can be reduced to the next step (eg, the first step). Amino acids, other process nucleosides, other process hydrocarbons) Can be changed. A monomer unit for peptide synthesis may be, for example, a single amino acid or May include larger peptide units, or both. One change is the synthetic On a solid support to be distributed between different monomer sets in a process To form several pools of different sequences of This approach To produce different length oligomers with related or unrelated sequences. You can, and change other residues while Immobilizing the monomeric residues of a particular residue or region modified to provide diversity. Can be constructed.   The synthesis of tagged chemical libraries often involves such combinations. Including the synthesis step of. However, the identification tag presents an identification of each oligomer. A tagged chemical library can be easily It can be significantly larger or more complex than the unfilled library. In fact, the method of the invention for synthesizing a synthetic library of compounds comprises a multi-step process. Screening a large collection of non-sequencing compounds produced synthetically Enables learning.   In particular, the use of oligonucleotide tags and A vast library of connected compounds, especially peptides, produced through synthetic synthesis Provide a powerful mechanism for recording the structural identity of each member of This way The method can be widely applied to encode combinatorial assemblies of other non-peptidic structures. However, provided that the parallel composition scheme remains orthogonal and compatible. Combination The net result of the synthetic synthesis is that each yields a very high yield to yield a single product, each Only the proceeding reaction sequence is explicitly defined. In this situation, the standard peptide And the structures of the products obtained, which are almost obtained by synthetic DNA chemistry, Explicitly specified by the building block used and / or the order of ligation reactions .   However, most synthetic organic reactions are more specific and have variable yields. And a wide variety of products, such as regio and stereoisomeric structures. On solid support The use of such chemicals for combinatorial library synthesis in A product mixture results on each bead in the tray. In many general cases, Cryptography may not uniquely identify the chemical structure of related objects. Yes. Rather, the cryptographic process is built by the members of the library In order to encode the exact synthetic method (eg reagents, reaction conditions etc.) It can be certainly considered. The library was screened to identify "active formulations". And then remanufactured on a preliminary scale, and (if necessary) It can be fractionated to isolate the bioactive ingredient. Encoded library tricks Surgery covers the range of combinatorial chemistry and its applications, drug discovery and a wide variety of useful It has considerable potential to extend to the development and isolation of compounds. Tag attached With this overview of the synthesis of tailored molecular libraries, important aspects of the invention, such as The use and selection of solid supports in library synthesis is better appreciated. II. Solid support A. type   Typically, the tagged chemical libraries of the present invention are "solid supports". , For example, consisting of a collection of beads or particles. Such a solid support is It may have any shape, but is preferably approximately spherical. Support size, shape Alternatively, the composition does not have to be uniform, but The carrier is usually, and preferably, uniform. However, some embodiments In particular, a support having a very uniform size is particularly preferable. In another embodiment, Two or more distinctly different populations of solid supports are used for certain purposes. obtain. That is, the solid support may consist of a single particle, or two or more linked particles. sell.   A solid support can consist of many substances, but many of the chemically reactive groups are Of derivatization and oligomer or other molecular synthesis chemistry and tags to bind them It is largely limited by its ability for compatibility with binding. Suitable support materials are , Glass, latex, highly cross-linked polystyrene or similar polymers, gold Or other colloidal material particles, and other materials known to those skilled in the art. Especially described In the absence of these, the chemical reactive groups with which such solid supports may be derivatized are , Which are commonly used for the solid state synthesis of each molecule or oligomer. Yes, and therefore known to those skilled in the art. "Solid support" as used herein Refers to oligomer synthesis, and in some embodiments tag attachment and / or Alternatively, it includes a particle having a site suitable for synthesis. Synthetic oligomer of the invention There are various solid supports useful in the preparation of libraries. Solid supports are Usually, for example, in solid phase synthesis of peptides and nucleic acids, and other oligomers listed above. Used for this purpose and are therefore well known to the person skilled in the art. The solid support of the present invention is Live cells, viruses or cloning vectors, eg Does not include phage vectors or plasmids. Monobeads ™ ( Commercially available from Pharmacia Fine Chemicals AB, Uppsala, Sweden Or equivalents thereof for the purposes of the various aspects of the present invention are solid supports. Is especially useful. Monobeads ™ have good size homogeneity and small Provides a small size, ie 10 μm. In addition, these Monobeads (quotes Standard) does not aggregate in any organic or inorganic solvent, and And a suitable support for peptide synthesis. Finally, Monobeads ™ provides a very high loading of primary amines (100 nmole / mg).   One important aspect of the particular solid support chosen for the practice of this invention is the support. It is the size of the body. With sufficient solid support and efficient coupling, If desired, a complete set of certain oligomers can be produced. Generally, solid The size of the holder is from 1 nm to 100 μm, but larger than 1 mm. Some solid supports may also be used from time to time. A suitable size for the solid support is (1) Number of ligomer synthesis sites and desired attachment sites of identification tags, (2) Differences to be synthesized Number of compounds left (and solids carrying each oligomer that needs to be screened) Number of supports), and (3) the particular screening strategy to be used (eg, Depends on the effect of solid support size on fluorescence activated cell sorting (FACS) I do.   As a specific example, a 1 μm diameter solid support is used in the method of the present invention. obtain. If each reaction vessel contains about 0.2 mL of solid support and the oligomer is If synthesized from a set of 50 monomers (50 parallel reactions), then 10 mL of solid support or about 1013Solid support is required. If these If it is desired to make a hexamer using 50 monomers of . 5 × 10TenThere are over 10 possible sequences, and each particular sequence is approximately 10ThreeSolid It can appear on the body support. The estimated capacity of each bead is determined by the commonly used peptides Based on the capacity of the synthetic resin, there is about 0.1 pg peptide per bead. Next So, by this approximation, each solid support is about 100 amol or 108Oligomer Has a chain.   To improve washing efficiency, rather than non-porous beads or typical peptide synthesis Other solid supports of low porosity can be used, but for certain applications of the invention In, fairly porous beads or resins work well and are often preferred. Non-porous supports have a low density of growing chains but have a reduced order of several orders of magnitude. Manufactured for sufficient screening, even when accompanied by sufficient oligomer density Can be done. On lower porosity supports, a greater proportion of oligomeric moieties will It is accessible for binding to the receptor during the cleaning process. Also Low porosity support reduces carryover from one reaction to the next And thus improve the decoding accuracy of the dominant (correct) tag.   As mentioned above, another embodiment provides two solid supports physically connected to each other. , Including the use of beads, one of which is a synthetic site for molecules or oligomers ( Or linker), and the other is an attachment for one or more identification tags. The attachment site (or linker). This arrangement allows for identification of the molecule or oligomer and the identification tag. Allows for separation into separate "zones", and greatly different for adhesion It enables the use of chemically reactive groups and chemistries. The solid support is separately derivatized , Then all or almost all of the synthetic solid support is attached to the attached tag-attached solid support. It is connected under the condition of having a carrier. Solid supports may be of different sizes, eg Large synthesis with several (or many) smaller tag-attached beads attached It can be beads. In one embodiment, the first solid support is at least A second solid support having one attached amino acid and at least one With attached nucleotides.   The method of linking two beads is done by oligomer synthesis chemistry. most The obvious means of linking the beads to the predominantly chemically reactive groups on each species of solid support are compatible with each other. Heterobifunctional crosslinkers that interact (eg,Pierce ImmunoTechnology Ca talog and Handbook  pp.E10-E18 (1991)) . Such crosslinkers serve a variety of purposes, as will be shown in the following sections. B. Linker   When attached to a solid support, the oligomer and its associated tag are usually It is attached to the support by one or more molecular linkers. The linker molecule is attached prior to attachment. Because it has suitable functional groups at each end, one group is suitable for attachment to the support , And another group is suitable for attachment to the oligomer or tag. Several In embodiments, the cleavable linker facilitates the assay or detection process. Used for.   Given the wide availability of diverse ligation reagents, the identification tag can be Or any other library compound, or solid support, or pre-existing You can connect to the tag. For example, the identification tag may be a model that is incorporated into the oligomer. Can be attached to a building block incorporated into a nomer or non-oligomeric compound You. For peptide oligomers, the side chains of cysteine residues are convenient for tag attachment. Provide an advantageous part. In another example, the tag covers a small number of oligomer chains (key Can be attached to the desired oligomer, provided that the Provided that a reduction in the amount of synthesis can be easily tolerated. Oligomer on solid support The tag can be attached directly to the linker that binds the-(or other compound of interest). this In an embodiment, the linker is suitable for attachment of the identification tag prior to attachment. It has a third functional group.   Of course, depending on the desired application and effect, a wide variety of Can be attached. For example, characteristics such as coupling or coupling efficiency. In order to achieve the desired effect, the hydrophobic, hydrophilic, or configurational You can choose the linker that gives the product. In one aspect of the invention, branched phosphorus Ker, ie a linker with bulky side chains, eg the linker Fmoc- Thr (tBu) to give hardness or on a solid support in the library Control the intermolecular spacing between molecules or between the molecules in the library and the tag. Used for   As mentioned above, cleavable linkers can be used for useful effects. The preferred photocleavable linker of the present invention is 6-nitroveratryloxycarbo. Nil (NVOC) and other NVOC-related linker compounds (PCT Publication No. WO See 90/15070 and WO 92/10092, and U.S. patent application serial number 971181. No. (filed Nov. 2, 1992), which are incorporated herein by reference. Including). In other embodiments, the linker has one or more restriction sites. Nucleic acid, and thus a portion of the library member (tag, oligomer or Are other compounds of interest, or both, or solid supports) It can be selectively disconnected from others by the element. This novel nucleic acid linker is Examples of a wide variety of linkers that can be used with useful effects for a purpose Testify. C. Molecular support   As mentioned above, the present invention also lacks a solid support and the tag is synthesized. Method of attachment directly (typically through a linker) to an oligomer or other molecule Can be done by. Alternatively, the oligomer or other molecule and its associated tag are Can be synthesized on a solid support and then used for screening or other uses. It can be previously cleaved or removed from the solid support. Such a method More fully below. The library may or may not have a solid support present. The size and composition of the reel depends on the number of coupling and mixing steps used during the synthesis. , And the monomer or other building block. III. Chemical building blocks A. Oligomer and monomer   The wide applicability of the present invention is due to the huge library of diverse oligomers and polymers. Probably most easily understood by synthesizing and screening Lee . Oligomers are polymeric compounds consisting of monomers, such as biopolymers. And the arrangement of the monomers in the oligomer often characterizes important biological properties. Set. Preferred oligomers of interest are peptides, oligonucleotides, oligos   Includes N-substituted glycines and polycarbamates. As mentioned above, the object of the present invention In order for the monomers to be linked together to form an oligomer or polymer Can Any member of the set of monomers, such as amino acids, carbamates, sulfos , Sulfoxide, nucleoside, hydrocarbon, urea, phosphonate, lipid, s Tell, a combination of the above, and the like. Therefore, the monomer is not Which can be activated appropriately or acceptable for enzymatic coupling Type may be used.   Methods of assembling oligomers from many monomer types include monomer units or Use the appropriate coupling chemistry for a given set of building blocks Request. Any of the building blocks that can be attached to each other in a sequential fashion The set can also act as a monomer set. Attachment can be chemical, enzymatic or otherwise By any means, or by any combination of these means. The resulting oligomers can be linear, cyclic, branched or various other structures envisioned. It is possible and these will be apparent to the person skilled in the art. B. Other building blocks   The present invention relates herein to the preparation of molecules which primarily comprise a sequence of amino acids. Although described, the present invention provides for the preparation of other oligomers and a sequential mode for each component. Can be readily applied to the set of compounds that can be synthesized by Should be understood by the vendor. For example, benzodiazepines, hydantoins And compounds such as peptidyl phosphonates can be prepared using the methods of the invention. (See US patent application serial number 08/119700 (filed Sep. 9, 1993)) , Which is now abandoned US Patent Application Serial No. 081577 (1993 Filed on June 21, 2014) and a part of US Pat. No. 5339115 Which is a genus application, each of which is hereby incorporated by reference).   In one embodiment, the method of the invention provides a library of branched polymers. Can be used to produce In many instances, linear polymers such as , A library of peptides is quite useful, while with residues larger than 3-4 , The shape of these linear molecules becomes longer and narrower. Most drugs are probably Some do not have such long shapes, due in part to the high degree of flexibility of the molecule. Branched skeleton The polymer may result in a molecular form similar to known drugs. Therefore, one embodiment In accordance with the present invention, the present invention provides at least three utilities to which other monomers can be attached. The present invention relates to incorporation of a monomer having a functional group.   However, if such a monomer is used exclusively, then Fully branched syntheses are always used in the synthesis of the last monomer linked. (Relative to other monomers) results. Of course, you can change this ratio For this purpose, it is possible to incorporate a mixture of different branched monomers, At that time, identification of the structure of the compound of interest will be more difficult. That is, a branched monomer -The more complex the mixture, the more It can provide less information about a particular compound. Improved version of the invention In the method, a mixture of two monomers was introduced and at each monomer linking step , One can branch but another cannot, and this gives a lot of information A library containing a large diversity of shapes with a tag is produced. In this case The tag identifies the monomer present at each coupling step, which is , It does not specify whether the monomer can be branched. However, the first Of those monomers contained in the set of compounds selected from the library of Simple resynthesis using only the compounds readily identifies the structures of those compounds. IV. tag   The identification tag can be, for example, microscopically or otherwise, shaped, size, weight, charged or charged. Has distinguishable characteristics in color. This recognizable property is the tag From the optical, chemical, electrical or magnetic properties of, or some of these properties Can result from combinations. In essence, a tag labels a molecule and Encode readable information at the level of the molecule (or molecules) or solid support Function to do so. Follow the synthetic pathways that each member of the chemical library has undergone By using the identification tag to identify any chemical in the library. The structure (ie, the monomer sequence of any oligomer) is determined by reading the identification tag. Can be deduced.   Small recognizable different sizes, shapes or colors, or marked with a barcode Microscopically identifiable tags, such as simple beads, can be constructed. The tag is "mechanical Can be a "readable" "luminescent or radiolabel. Identification tags can also be encoded It can be an effective molecular structure. Information can be molecular size (polymer length) or composition Can be encoded into. Perhaps the best example of the latter type is the nucleic acid sequence , RNA or DNA assembled from natural or modified bases.   Played by tags in the synthesis and screening of chemical libraries Explaining the role is, for example, attaching to each bead in oligomer synthesis. The use of tags with a combination of microscopically recognizable letters and numbers That is. For example, for the tag “A1”, beads participate in the A monomer reaction in step 1. "C2" means that the beads participated in the C monomer reaction in step 2. And "B3" means that the B monomer was added in step 3. I do. At the end of the three-step synthesis, beads are attached to three tags, eg, For example, it has A1, C2 and B3, which means that the peptide sequence on the bead is AC B is shown. This scheme is based on the number of different monomers and the number of synthetic steps. It requires a number of different identification tags, at most equal to the product (9 in this example). Also If the symbols are attached to each other in the order of steps A, A-C, A-C-B, identification is performed. The number of tags is reduced. in this case Requires as many identification tags as there are monomers, and which identification tags are A method to keep a record of which process was added and in which additional process Can be assembled.   In another example, the tag is a molecule that is addressed by a variety of light, such as a fluorescent or Is a phosphorescent compound whose spectral properties can change (eg, Fading), and therefore used to store information, Used to mark each bead or other solid support in the substrate. One of this In such a method, the beads incorporate various fluorophores, each of which Selectively photobleached, rendering fluorescence or reduced fluorescence unavailable . During each coupling or chemical reaction step, beads are packed with one or more specific types of beads. It is (not) illuminated to photobleach (or not) the lorophore and thus The monomer identification is recorded in the oligomer formed.Science 255: 1213 (1992 March 6, 2013) (which is incorporated herein by reference).   Therefore, the identification tag can be used for each monomer coupling, or for individual library members. Identify the bars or other reaction steps experienced by the solid support, and attach each monomer to Record the steps in the synthetic series in which additional or other chemical reactions took place. The tags are Immediately before, during or after the monomer addition or other reaction, the tag of the identification tag is Attached in a manner compatible with the chemistry of attachment, attachment mode and oligomer or other molecular synthesis. U You. As mentioned above, the identification tag directly passes through the linking molecule through various mechanisms. In situ or through a solid support on which the oligomer is synthesized. Can be chained. In the latter mode, the tag can be attached to another solid support. And the second solid support is a solid on which the oligomer is synthesized. It can be attached to a support. Solids that undergo specific monomer additions or other chemical reaction steps When the supports are physically brought together, an identification tag is added, and so Thus, tags can be added as a group, ie prior to the next pooling step.   Of course, in some cases only a few of the monomer units of the oligomer will change. If so, it is necessary to identify only the changing monomers in the oligomer. This can be important, for example, if you want to change only a few amino acids in a peptide. You. For example, changing only 3-6 amino acids in a 6-12 amino acid long peptide No, or changed as few as 5 amino acids in a peptide up to 50 amino acids long If not. For each solid support, specify only the amino acids that are changed in each sequence Uniquely identify the sequence of each peptide by providing an identification tag Which is easily recognized by those skilled in the art. In such a case, all The body support can remain in the same reaction vessel to add common monomer units, , Divided between different reaction vessels due to the addition of distinct monomer units .   Synthetic oligodeoxyribonucleotides are particularly preferred It is an information transmission identification tag. Oligonucleotides are natural, high-density information storage media. It is the body. Related to the process of monomer type identification and addition, or chemical synthesis Other information is easily encoded in the short oligonucleotide sequence. next, Oligonucleotides include a wide variety of solid supports, oligomers, linkers and Easy to follow for attachment to other molecules. For example, an oligonucleotide can be a peptide It can be easily attached to synthetic beads.   Significant advantages inherent in the use of oligonucleotide-based coding schemes Is a polymerase chain reaction (PCR,PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications (Innis, M., Gelfand, D., Sninsky, J. and White, T., Academic  Press, San Diego 1990), and also US Pat. Nos. 4,683,202 and 4,965,188. , Which are each herein incorporated by reference) and other nucleic acids. The ability to achieve target amplification at very high levels through replication and amplification techniques. You. Most commonly usedIn vitroThe DNA amplification method is PCR, but a suitable alternative Alternative amplification methods include, for example, amplification based on nucleic acid sequences (Compton, 1991,Nature 35 0: 91-92, which is incorporated herein by reference) and amplified antisense R NA (Van Gelder et al., 1988,Proc. Nat. Acad. Sci. USA 85: 7652-7656, quote And a self-sustaining sequence. Replication system (3SR, Guatelli et al., 1990,Proc. Natl. Ac ad. Sci. USA  87: 1874-1878, which is incorporated herein by reference). only A small amount (a single copy is sufficient with a high selectivity and efficiency method) DNA template of (a) is required for PCR, solid support of microscopic diameter The body can be used to obtain a huge library.   The use of nucleic acid tags is a versatile technique available through other constrained library technologies. Facilitates the construction and screening of synthetic libraries far beyond sex. Furthermore, these libraries use a manageable amount of bead material, and Thus, experimental binding of biological reagents can be used to assay for receptor binding. An improved method of the present invention is an ESL library using oligonucleotide tags. Steps in the processing of DNA-amplification, strand separation and tags from individual beads Involved in sequencing. Method increases sequencing efficiency by at least one order And is involved in the incorporation of the tag chain process, where typically Many different tags, typically amplified from a selected set of Braly members. Tags to each other prior to cloning or sequencing the oligonucleotide tags. Is tied.   In one embodiment of the method, the amplified tags are linked and Later, in a conventional sequencing vector, 10-20 (or more) tags of linear Cloned as a sequence. Preferably, suitable restriction sites are Adjacent to the "coding region" (sequence with information content) of a gonucleotide tag The restriction sites were cleaved, and the fragments were cut after amplification of the tag, placed and tagged on a panel of beads. The lagments are linked to form a chain. The linkage is then sequenced appropriately. Cloned into the computer. After that, each template is, for example, 500 to 800. Used for bidirectional sequencing of entire bases, less per template Both allow identification of more than 10 tags. This approach is also FACS To provide the option of avoiding the isolation of individual beads. Beads and tags The assigned compounds are sorted into pools and the pool of tags amplified and linked. , And cloned for sequencing. In addition, handling individual beads Requirements for library construction and screening Beads smaller than 1 μm (typically this size is comparable to conventional FACS analysis). Too small for) can be used. The selection is conveniently an affinity purification method (Panning, magnetic beads, etc.) The bead-enriched pool was then amplified and cloned as described above. Is done.   The identification tag of the oligonucleotide is the corresponding mono (for oligomer synthesis). Assembling one base at a time before, during or after mer coupling or other chemical reaction steps Be taken. In the case of synthesizing an oligonucleotide tag for each base, the tag for each step Is a single nucleotide or many With a small number of nucleotides (ie, a block of 2-5 nucleotides). Block In a step-by-step sequential approach, 2-5 to 10 or more bases An encoded set of nucleotides (“codons”) is protected and activated Added as a blocked block. Each block is a monomer type or other information And the order of addition of one tag block to the next can be monomer addition or other Indicates the order of reactions. Alternatively, the block is the number of oligomer synthesis or other reaction steps, And may encode monomer type or other building block information. This trick Is a linear array of oligonucleotide chains grown in parallel with oligomers. Save the order of steps in. Parallel synthetic steps (eg, oligonucleotides and peptides Standard synthetic chemistry can be modified to preserve the chemical compatibility of However, important aspects of the invention are discussed in further detail below.   Amplification primer site, containing monomer-specific information and reaction sequence information, 50- Protected (or unprotected) oligonuclides 150 bases (nucleotides) long Cleotide may be attached at each step. A series of oligomer synthesis (monomer Coupling) or other chemical synthesis step at the end of each oligomer in the library. -A different n of oligonucleotide identification tags associated with sequences or other chemicals There is an encoded set. After identifying the oligomer using ligand activity , Related oligonucleotides are amplified by PCR, and Is another compound Sequenced to decipher the identity of   Used in oligonucleotide identification tags, as discussed more fully below. The choice of base depends on the chemistry of the oligomer synthesis or other chemical reaction conditions that expose the tag. Directed by For example, the use of strong acids depurinates nucleic acids . Therefore, when using chemicals that require the use of strong acids, pyrimidines C and T It is important to use only oligonucleotides and binary codes I can prove it. In a similar manner, the instability of purine nucleotides to strong acids is Purine nucleoside analog analogues, such as 7-deaza-2'-deoxyade Nonosine and 7-deaza-2'-deoxyguanosine (Barr et al., 1986,BioTechniq ues  4: 428-432 and Scheit,Nucleotide Analogs: Synthesis and Biological Fu nction  See pp. 64-65 (John Wiley and Sons, New York), which are cited together. Can be overcome through the use of (as part of this specification). These or The use of other analogues has the opposite effect of four elements or Allows other uses. Therefore, in a preferred embodiment, the identification tag is about It is an oligonucleotide with a nucleotide length of 50 to 150 Pirimi, which does not decompose under the coupling conditions used to assemble the rally Gin or pyrimidine and purine analogues, or any type of nucleoside Consists of The oligonucleotide identification tag includes 5'and 3'amplification sites, and can be any DNA sequencing May contain primer sites, which are specific for each step of oligomer synthesis Can be.   Encoding combinatorial synthetic procedures using oligonucleotides is a huge Encountered in the direct structural analysis of trace amounts of ligands isolated from various libraries It provides a mechanism that addresses the major limitations of ambiguity and sensitivity. For information storage The high capacity of the DNA in the DNA to store the exact details of library construction Can be used for. In Example 1 below, three bases (c7dA, dC, T) included The “codon” structure of two adjacent nucleotides is 32= Amino acid structure up to 9 It was able to encode a composition that takes in building blocks and was used (only 7 building blocks Lock was used in the synthesis of this library). If c7dG is also If included in the coding template, then 1000 different Combinatorial synthesis using monomers results in a "codon" sequence of only 5 nucleotides. (4Five= 1024).   The information can be the sequence of the oligonucleotide or other polymeric or Encoded in length rather than, or in addition to, the sequence of lygomeric tags sell. If only the length is used to represent each specific monomer addition to the oligomer Is used, then the identification of the oligomer is determined by, for example, Amplifies the ligonucleotide tag, and various size separation techniques (polyacrylic Identification of tags through mid gel or capillary gel electrophoresis) Can be deciphered. Given step of oligomer synthesis or each different chemical reaction step Each different monomer added in the is represented by a unique length nucleotide tag. Is done. Oligonucleotide tags are used for amplification sites, such as PCR priming Columns, the sequences featuring a given number of steps in an oligomer or other chemical synthesis Designed to attach. Then the orientation at any given location in the array Determination of gommer composition is dependent on PCR priming sequence characteristics for the steps in synthesis. Amplification of tags using techniques known in the art, such as (tag as standard Gel or capillary electrophoresis (using an oligonucleotide that imparts Including separation by size of amplified products. This embodiment relates to lead sequences It is especially useful if you want to create a library of compounds. Similar parts Only tags are required during the process of synthesis.   In addition to length, oligomer sequence information is also It can be encoded in a nucleotide sequence containing a reotide tag. This type of cipher is different In the embodiment in which the resulting oligonucleotide tag is attached at each coupling step Not only the pre-existing oligonucleotide tags It is also valuable in embodiments that extend in moderation. For example, as described below, Approximately 100 bases (or somewhat longer), each with 7 (or more) regions Up to the oligonucleotides) can be used.   Region 1 is the 3'-PCR primer site (20 to 25 bases). This part Position with other PCR sites (oligonucleotides) to prime amplification by PCR. Used at the 5'end of the reotide) linked. Other amplification methods also used Can be done.   Region 2 is a "step-specific" DNA sequencing primer site (15-20 bases) It is. This site corresponds to a specific numbered process in the synthetic series. Is specific. All oligonuclides attached to all beads in a particular process Leotide usually has this sequence in common. The process given each number is It has a very specific primer site that represents   Region 3 is a spacer (20-30 bases). Of various lengths, preferably Spacers with a length of 20-30 bases span the monomer encoding or identification region. In order to give a good "reading", separate from the sequencing primer site Put the code part.   Region 4 is a monomer identification region (8 bases). In this exemplary embodiment And each base in the 8-bit symbol string represents a 1-bit binary code, Then, for example, T = 0 and C = 1. Each set of process-specific identification tags It consists of 8 bases with 1 (C) or 0 (T) at each of the 8 positions. This They are switches that are set to "on" or "off" at different locations. Can be considered. Each monomer type has a mixture of 1-8 of these "switches" Therefore, it is encoded.   Region 5 is a process number information region (4 bases plus 2 salts on both sides for distinguishing regions) Group). The 4 bits in this short length encode the number of steps. this is, Redundant but not suitable primer for sequencing primer Can be used to confirm that the correct process has been decrypted.   Region 6 is a repeat of the monomer identification region (8 bases). This area is It has the same information as 4 and is used to confirm monomer identification. This first Setting the secondary monomer encoding region also provides good sequencing " Increase the probability of acquiring a "read".   Region 7 is a 5'-PCR primer site (20 or 25 bases). This part The position is a part for annealing the second PCR primer for sequence amplification. Work as a rank. Have all seven of these features, some of which are optional The length of the oligonucleotide It has 125 bases.   The 8-bit format can encode 256 different monomer types. EN The number of steps that can be encoded depends on the step-specific set of oligonucleotides at hand. It is determined by the number (8 per set). 10 sets (80 oligonucleoti 256) assembled into oligonucleotides up to 10 units long Of different monomers can be encoded (hence 256Ten= 1.2 × 10twenty fourMa Encoding capability is provided for the oligomer sequences in. Coded identification Tags are assigned a unique binary number for each monomer (eg, Ala). = 00000001, Gly = 00000110, etc.). Suitable oligonucleo Chid is combined to give the correct binary code.   There are various options to facilitate oligonucleotide tag identification. example Read tags directly from beads, for example by sequencing or hybridization be able to. Also, in order to facilitate tag identification, oligonucleotide tags are Can be amplified. Oligonucleophiles carried by a single solid support or oligomer Tide identification tags can be inserted in vivo by cloning or by, for example, PCR. Can be amplified in vitro. If the limit of detection is on the order of 100 molecules, Then, at least 100 or each of the oligonucleotide tags on the beads. More copies are required. A copy of the tag, that is, a single-stranded oligonucleotide Either a cleotide, a double-stranded nucleic acid, or a mixture of single-stranded and double-stranded nucleic acids , Manufactured by any of a variety of methods, some of which are described below, The amplified material is then sequenced. Separate and distinct oligonucleoti De-tags add each monomer (rather than extending the existing tags at each step) In an embodiment of the invention that is added in steps, all tags can be amplified at once, And then (use different sequencing primers for each type of tag ) If there is an oligomer synthesis step, the amplified material can be used in many separate sequencing reactions. Can be divided. In this embodiment, the primer sequences are also selected appropriately. By choosing, the tags can be designed so that each tag can be amplified separately from the other tags. You. Sequencing reactions were performed and run on a standard sequencing gel to remove oligomers. The sequence is derived from the code revealed in the sequence information obtained.   Other strategies include conventional PCR primers and conventional sequencing primers (sequencing The constant primer should completely or partially overlap the PCR primer site. Step-specific in the oligonucleotide from the beads Hybridize to an oligonucleotide probe that is complementary to a unique sequence To identify the process. A single set of sequencing reactions Made on all amplified oligonucleotides from a single bead and The reaction product is a single set of Run in lane. The reaction product is then subjected to appropriate hybridization. It is transcribed into a membrane and hybridized to a single process-specific probe (Mani See atis et al., Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Habor, NY (1980), This is incorporated herein by reference). After detecting the obtained signal, The lobe is washed from the membrane and hybridized with another process-specific probe . European Patent Application Publication No. 237362 and PCT Publication No. 89/11548 ( Each of which is incorporated herein by reference). You can also.   Parallel hybridization is an alternative to sequential hybridization. provide. The sequencing reaction was divided into equal numbers equal to the number of peptide synthesis steps, and And run on a sequencing gel in separate sets of lanes, one for each Is done. After transferring the reaction product to the appropriate membrane, the membrane is cut and the lane set is removed. To separate. Each lane set is then loaded with multiple process-specific oligonucleotides. Hybridized to one of the probes (Plex Luminescent Kits Product Cata log,  "Uniplex DNA Sequencing" in Bedford, MA, 1990. And "multiplex DNA sequencing").   As mentioned above, a single synthetic solid support (or attached beads carrying tags). , Or in solution in “wells” is a few hundred copies of each oligonucleotide tag. Including pea Only. These tags may be labeled, for example, by PCR or other means known to those of skill in the art. Can provide sufficient DNA to be amplified and correctly sequenced. Oligomer Ability to decipher the number of available oligonucleotide identification tags, available Depending on the level of amplification that can be achieved from the tag and the accuracy of sequencing the DNA was amplified. Exist.   If PCR amplification of the oligonucleotide identification tag is used, "PCR We often encounter "product contamination", which means that the products of a PCR reaction are the same PCR The following PCR reaction mix designed to amplify other tags with immer binding sites: It is caused by polluting the compound. Introducing instability into the product sequence, and The next reaction may be treated to destroy any potential contaminants introduced from the reaction. This can prevent this problem. A specific example of this strategy is Are sold by PECI and Life Technology), dUMP Introduced in the product. Add each new PCR reaction to uracil-N-glycosidase Treatment with lysate degrades any dU-containing DNA that may be present and amplifies contaminants. prevent. Template DNA that does not contain dU (dT only) is unaffected. Rice cake Of course, glycosidases are removed or inactivated before amplification begins.   Some of the tags mentioned above for peptide synthesis are said to contain only pyrimidines. It has unusual characteristics. This is due to the uracil glycosidase strategy (Perkin  Elmer Cetus Instruments (PECI) Catalog, Alameda (1991), which is hereby incorporated by reference. Only part of the chains (which contain T (or U)) manufactured by Act on. However, dUMP is introduced into the complementary, purine-only strand. , The purine chain is acid depurinated and scaffold alkali-mediated. Very sensitive to cutting. The combination of these treatments results in product contamination. The problem of can be greatly reduced. Another approach to prevent the introduction of contamination is the restriction site (EarI can be used for the polypyrimidine tag), oligonucleosides Measures to be taken prior to the introduction into the CidTag and the amplification reaction suspected of being contaminated with the Tag Including digestion with restriction enzymes. If the tag to be amplified is cleaved by the enzyme This method is performed only in the absence of a single-stranded oligonucleotide tag. Is the case.   Single-stranded templates are usually produced for sequencing of amplified DNA. Is desired. This manufacturing is accomplished by any of several means You. One such means is asymmetric PCR, where an excess of one In order for the Limer to amplify one strand to a level 10-100 times higher than the other Used (eg, US Pat. No. 5,065,654, which is incorporated by reference) Part of the specification). Other means for providing a single-stranded template are: One of the primers was biotinylated and absorbed onto immobilized streptavidin. Depending on the clothes Purification or removal of the resulting chains (Pierce Immunotechnology Catalog and Handbook,  1991, which are incorporated herein by reference). Ma Alternatively, RNA transcripts from RNA polymerase promoters (one of the strands (Expressing only) and sequencing transcripts using reverse transcriptase (Somm er et al., Chapter 25,PCR Protocol: A Guide to Methods and Applications, I mentioned above Which is incorporated herein by reference). If the tag is Pyrimidine Nucle If it consists only of octides, then all purine chains are treated with acid / base. Can be removed, leaving the pyrimidine chain for sequencing.   Use separate sequencing primers for each step-specific oligonucleotide This requires a separate, conventional sequencing reaction for each step-specific primer. Request. The use of differently labeled primers is the same from a single solid support. Constant tags sequenced in a single reaction and run on gel in a single lane set (2 lanes if only polypyrimidine was used) , 4 lanes if 4 different bases were used). Currently suitable for this purpose Distinguishable fluorophore-labeled primers are commercially available (ABI catalysts). Logs, which are part of this specification by reference). Currently on the market A set of chemiluminescent labels can also be used (Bronstein et al.,BioTechniqu es  8: 310-314 (1990), This is incorporated herein by reference).   The amplified product can be easily sequenced or otherwise identified and Peptide or other molecule attached to an oligonucleotide tag Decipher the identification of. For this purpose, various sequencing methods (which are sequence-specific (Including sequencing by probe hybridization) obtain. DNA sequencing enzymes that can be used in the present invention includeTaq  DNA poly Melase,E. FIG. coli  DNA polymerase I (or Klenow fragment) , T7 polymerase, Sequenase ™ and Sequenase II ™ ( Modified T7 DNA polymerase),Bst  DNA polymerase and reverse transcriptase (From AMV, MMLV, RSV, etc.,USB Enzymes for DNA Sequencing,  U.S. Biochemical Corp, 1991, Cleveland OH, by reference (Which is part of this specification). The sequence of the oligonucleotide tag is also high It can be identified by real DNA hybridization techniques. For this purpose Therefore, very large scale immobilized polymer synthesis using oligonucleotides May be useful (see PCT Patent Publication Nos. 92/10587 and 92/10588, see Are incorporated herein by reference).   The choice of tag is whether the tag is an oligonucleotide or other molecular construct. However, the nature of the molecules that make up the library and their properties as described in the previous chapter Molecule synthesized Depends on the method used.   Synthetic chemistry is not compatible with reagents and reaction conditions that are incompatible with the oligonucleotide tags described above. If it involves use, it may be desirable to use an alternative tagging method. Yes. Therefore, the method for synthesizing the tagged molecular library of the present invention also , Can be solved separately by various methods, eg chromatographic methods, The idea is to use a hydrocarbon-tagged molecule that is biologically inert.   The use of such inactive hydrocarbon tags in molecular libraries has been reported. I have. Michael H.J. Ohlmeyer et al.Proc. Nat'l. Acad. Sci. 90: 10922-26 (1993 Dec.), and PCT application number WO 94/08051, both for all purposes. Incorporated herein by reference).   The described tags use the binary code mechanism described herein. Especially , The binary code is to be added in the synthesis, each chemical building block, eg For example, it is assigned to an amino acid. The length of the code depends on the build block to be added. It can depend on the total number of locks. For example, only seven full building blocks are added In some cases, a 3-bit binary code may be used. This is seven separate Specific code, 001-111, is assigned to one of the seven building blocks. , For example, lysine = 001. The number of building blocks If larger, use a larger code, such as the one described herein. For example, an 8-bit binary code can be used.   Each is different from the others when using chromatographic methods. Many tags with tags are prepared. If a particular tag exists, it Represents a "1" at each place in the final tag code for a given synthesized molecule. Therefore, the molecule has four building blocks and is coded in a three-bit code system. If so, there are 12 possible code digits, each building block. Has 3 bits. For each step in the synthesis, the solid on which the molecule is to be synthesized The support is tagged so that it can be attached to the building block as well as the attached building block. The steps performed are also shown. For example, the presence of tag No. 1 or "T1" is added in the first step. For the added building block, there is a "1" in the first place of the binary tag code. It indicates that it exists. Similarly, the existence of T7 is the 7th place of all codes. Indicates that there is a "1" in the place, which also , Corresponding to the first location of the third added building block. Therefore, The building block to which code 111 is assigned, if added at location 1, It is encoded by the presence of tags T1, T2 and T3. Or, if step 2 , The same building block is added by the presence of T4, T5 and T6. Encoded.   The specific hydrocarbon tag reported by Ohlmeyer has the structure: (Where n is 1 to 10) Different lengths of hydrocarbon chains and different halogenated groups can be analyzed by chromatographic methods. Allows for physical separation and analysis of tags, especially by electron capture gas chromatography Noh.   However, detection of these hydrocarbon tags is limited by the sensitivity of the detection method. Is done. Therefore, a larger amount of tags should not be used to ensure tag detection. I have to. This requires larger size beads and therefore It reduces the size of the total library that can be made and also maximizes the tag to solid support. Increases the increased time to ensure coupling. Finally, a larger More hydrocarbon tags are added to the solid support when the offspring are screened Is done. For example, too many tags The binding of large amounts of hydrocarbons onto a solid support for large synthetic compounds with In a continuous synthesis and / or screening of compounds on a solid support It seems to have an adverse effect. This is due to steric, hydrophobic or ionic interactions. It is.   Detectability, tagging time and hindrance to synthesis associated with these hydrocarbon tags The problem of can be avoided using the method of the present invention. In particular, the invention is in one embodiment , A method of tagging with a hydrocarbon tag is provided. Tags such as, instead of the detectable electrophores described in Ohlmeyer et al. It has a “molecular hook”. This “molecular hook” is herein amplifiable , Is defined as a functional group on the tag that allows the attachment of a detectable group, Allows detection of smaller amounts of tags on the body support. Hooks generally amplified Possible, forms a covalent bond with a detectable group or has a high affinity for a part of said group With stable functional groups or molecules. An example of such a hook is, for example, A treptoavidin-linked, amplifiable, detectable group to which a detectable and detectable group can be attached. Includes complement with otin or highly associated peptides. Such highly associated peptides are Generally, each comprises a complementary pair of peptides having a high affinity for the other. Therefore, one Complement represents one peptide of such a pair. Highly associated peptides are generally , Serial No. 08/321933, US patent application (filed October 12, 1994) It is listed in the US Permission application Serial No. 08/067387 Specification (filed on May 24, 1993) partially continued Wishes, which are incorporated herein by reference. Or this frame The lock contains a protected activatable group which is an amplifiable and detectable group. Can be activated to covalently attach the tag to the tag. Light protected and activated The groups are particularly useful for this application. Activated groups are generally known in the art. Well known, and carboxyl, hydroxyl, amino, thiol And other groups. These groups are photolabile protecting groups such as PCT application WO 93/2 2680 (which is incorporated by reference in its entirety) Can be protected with. The resulting groups can be activated by light.   In addition to the above, the molecular hook can include a polyfunctional group. For example, the molecular hook May contain two or more different functional groups that can be linked to two separate ones. this For example, in other solid supports, such as in microtiter plates for detection purposes. It may be the case when it is desired to reconnect the tag to the reaction well. The first functional group is , Can be used to selectively attach complementary groups on a solid support. Once Once attached, the second functional group provides for selective attachment of the amplifiable, detectable group. Can be used. Such hooks generally include functional groups described herein, Or, it may include combinations of other groups that can be selectively attached to other such groups. As an example, such a hook is a hydrocarbon tag Can include both biotin and digoquin, orthogonally linked to. Once separated Then, these tags are labeled with one of the functional groups on the tag, such as anti-digokin antibody. Contact with a solid support, such as a microtiter well, coated with a bondable group Made and bound to it. After repeated washing steps, the solid support , A second functional group, eg, a strand linked to an oligonucleotide as described above. Contacted with an oligonucleotide linked to a group capable of binding to leptavidin You. The bound oligonucleotide is then detected as described above. . The synthesis of the hydrocarbon tag of the present invention is performed by methods well known in the art. Can be done. For example, March, Advanced Organic Chemistry (Jhon Wiley & Son s, 3rd edition, 1985), Larock, Comprehensive Organic Transformations (VCH Publ See ishers, 1989).   The inert hydrocarbon tag of the present invention provides more sensitive detection of hydrocarbon tags Therefore, the amount of a particular tag on a solid support can be reduced without affecting its detectability. Can be reduced. In addition, by reducing the amount of tags on the solid support, the tag on the support is reduced. The time required to connect the links can be reduced.   Tags useful in the present invention generally include various hydrocarbon regions and molecular hooks. In particular, such tags include cleavable linkers that attach the tag to a solid support, Described molecular hooks, and various lengths that connect the molecular hooks to the linker Including hydrocarbon chains. Various tags allow their physical separation and detection Thus, they have different lengths of hydrocarbon chains, or different molecular hooks.   Tags having the following general structure are preferred: (Where n is 1 to 10 or more, X is a cleavable linker, And R is a molecular hook). Preferred molecular hooks are, for example, biotin, Highly associated peptides, and activatable groups such as photoactivatable groups, or their Including combinations.   Examples of cleavable linkers useful in the present invention are, for example, US Patent Application Serial No. No. 08/265090 specification (filed on June 23, 1994) that can be cut by light. , Which is hereby incorporated by reference for all purposes. It is a department. Examples of such light-cleavable linkers have the following structures including:   Following synthesis and tagging, the tag is labeled, for example by photolysis of the linker, Removed from solid support. Then the tag is a way to keep the tag's separation pattern, eg For example, HPLC with fraction collection, or other chromatography -Separated from each other using methods such as gel or capillary electrophoresis. Ta Are generally present in amounts that cannot be detected by conventional means, such as absorption, They provide a way to enable subsequent detection and comparison with their separation patterns. Must be separated. As an example, the tag cleaved from the solid support is Separated on an HPLC column and collected in a fraction collector. If the tag is finally detected as described in further detail below, the tag The fraction indicating the presence of all tags used in tagging / synthesis With respect to known elution profiles or separation patterns.   The separated tags are then immobilized according to their separation pattern. This Immobilization, such as, is for separation using gels that spot individual fractions. Blot or immobilized on reaction wells, ie microtiter plates It can take the form of   Once immobilized, the tag is "hooked" into an amplifiable, detectable group. Can be Amplifiable / detectable groups are generally or can be amplified. A compound or structure that produces a signal that Particularly useful amplifiable and detectable The functional group is an oligonucleotide sequence. Hooking of amplifiable and detectable groups Can take various forms. For example, if the hook contains a biotin group, the oligo The nucleotide is linked to streptavidin which binds tightly to biotin sell. Alternatively, streptavidin is added in an intermediate step and then biotin The addition of derivatized oligonucleotides can be performed. In another embodiment, the tag is high. It may include the complement of associated peptides. In this case, the oligonucleotide is the peptide It can be linked to other complements to the tag and bind tightly to the tag. Also other implementations In an embodiment, the tag is a photolabile protecting group, such as PCT application WO 93/2. Protecting groups described in JP 2680, which has already been incorporated by reference. If it contains an activated group that is protected by Once activated by photolysis of certain groups, the oligonucleotide is Can be linked to the tag by methods well known in. In this case, if the light is unstable When a protecting group is used, a photolabile protecting group having various photolytic properties is used. It may be desirable to select from photocleavable linkers. This is the molecular hook Allows the selective cleavage of tags from a solid support without activation You.   Once the oligonucleotide sequence is hooked to the tag, the oligonucleotide The sequence can be amplified using the PCR techniques described herein. Immobilization If it is a tiling format, the amplification will retain and increase local concentrations. Avoid the spread of widened oligonucleotides, resulting in their detection and separation patterns. Must be done so as to allow comparison with This is an amplification reaction Can be achieved, for example, by performing in a gel overlay of the blot.   Detection of the hooked oligonucleotide, and thus the tag, amplifies the label. Have been introduced into the oligonucleotide, or such sequences are known. In some cases it can be done by examining the amplified oligonucleotide sequence . Tag detection is correlated with known separation patterns for tags. Then The tags so identified are incorporated into the entire tag code for the synthesized molecule. It is. For example purposes only, if HPLC separation, hooking, amplification and probe Following Bing, if Fraction # 17 indicates the presence of tags, this means Fraction # 17 Correlated with tags known to separate in 17. If, for example, this If the group is # 5, then for molecules synthesized on a particular support, 1'can be assigned to location # 5 of all binary code. Described in this specification The code schemes provided are for illustrative purposes, and those skilled in the art will appreciate that the various code schemes are It will be appreciated that it is applicable to the method of the invention.   Those of skill in the art will also recognize that the code indicating the sequence of the synthesized molecule is a single It will be appreciated that inclusion in the mar sequence is not required . Instead In addition, the code depends on the presence or absence of individual, distinct tags on the solid support. Can be embodied. These tags could potentially be serially linked to each other. However, one of ordinary skill in the art would have each different tag individually attached to the support. You will recognize the benefits. In particular, only one coupling chemistry is optional or It can be required for all tagging steps. In addition, tags with different reactive groups Complex protocols of protection / deprotection reactions to protect can be avoided. V. Synthesis method   The method of the present invention is a synthetic process performed sequentially to produce a wide variety of compounds. It can be applied to any set of scientific reactions. The present invention is typically a chemical construction block. The present invention, although more typically described using monomer building blocks The general nature of should be understood. The majority of synthetic chemical reactions are typical It proceeds quite differently from the mer coupling reaction, and the typical organic chemical reaction is To give different yields and multiple products such as regio and stereoisomeric structures. Bring a creation. The present invention identifies useful products of such a series of chemical reactions. Can be used to determine Because the tag clearly identifies the structure of the reaction product Instead of encoding, the present invention is designed to encode the protocol of compound synthesis. Because you can do the law.   However, in order to simplify the discussion, the present invention is described as a monomer coupling process. This is the most easily understood series. Various couplings of the method of the invention Reactions can be carried out at different times and in different reaction vessels, thus allowing very different capacities. Even building blocks with pulling properties, such as monomers, in the library Can be used to assemble compounds of interest. The present invention comprises a solid support Building blocks and identification tags, either simultaneously or sequentially (building blocks then tags, or Tag and then in any of the building blocks) exposure The arch can provide one additional flexibility with respect to coupling chemistry. Anyways However, the preferred configuration for carrying out the coupling reaction is such that various coupling reactions are It is an arrangement done in rows.   After each parallel series of coupling steps, the library oligomers -Or other compounds are pooled on a solid support on which the Due to the pulling process, they are mixed prior to their redistribution into individual containers. This mixture The combining step comprises the separate members of each library on a separate solid support. Is to produce a huge library of compounds. If each synthesis step However, if it has a high coupling efficiency, then it can be loaded onto a single solid support. Qualitatively all compounds have the same structure, or if the compounds are oligomeric If present, have the same monomer sequence. The structure and sequence are synthetic Finally, the synthetic route (monomer type and sequence, for any given solid support, Or other building block coupling reaction). Of oligomers Larger lengths are typically less than about 20, usually 3 to 15 monomers long. However, in some cases a length of 8-12 monomers (residues) is preferred.   Given a number of tags and building blocks suitable for use with the present invention, Many chemical methods by which the chemical libraries of the invention can be prepared Exists. However, each coupling step is either a tag or an oligomer. But does not produce unacceptable levels of unwanted reactions and is already present on the support It must be ensured not to destroy the tag or oligomer that does. One In embodiments, only the desired reactions are of two different or "orthogonal" types. Chemically reactive groups for attachment of tags and oligomers protected with other protecting groups Is guaranteed to occur by using a solid support having Solid support Is exposed to a first deprotecting reagent or activator and the first type of protecting group is, for example, , Are excluded from chemically reactive groups that function as oligomer synthesis sites. First monomer After reaction with the solid phase and after the optional blocking step, the solid support is Exposure to a second activator that removes protecting groups of Expose chemically reactive groups that function as sites. Then the tags are concatenated, and this These steps are typically repeated 1 to about 20 times. You. A. Peptide library with oligonucleotide tag   In one important embodiment, the present invention provides a giant library of diverse peptides. Regarding the composition of Lee. Many other compounds and oligomers have been developed by the method (Gait,Oligon Nucleotide Synthesis: A Practical Approach,  IRL Press, Oxford (1984); Frie sen and Danishefsky, 11989,J. Amer. Chem. Soc. 111: 6656; and Paulsen, 1986. ,Angew. Chem. Int. Ed. Engl. twenty five: 212, these are quoted (Which is part of the textbook), while solid-state synthesis techniques for peptides are Particularly important and well known (Merrifield, 1963,J. Am. Chem. Soc. 85: 2 149-2154, which is incorporated herein by reference), and Pep Tide libraries are very useful for various purposes. Merrifield method smell For example, the amino acid is covalently bound to a support made of an insoluble polymer . Other amino acids having an alpha-amino protecting group have covalently attached amino acids. Reacts with mino acids to form dipeptides. Protecting groups removed, and alpha protection A third amino acid having a group is added to the dipeptide. This procedure has the desired length And so on until a peptide of sequence is obtained. Protecting groups known to those skilled in the art are pseudo To prevent coupling (The Peptides, Vols. 1 & 3 (eds. Gross, E., and J . Meinhofer, Academic Press, Orlando (1979 & 1981), which are hereby incorporated by reference), or cups. It can be used to control the ring. Light-labile, base-labile and acid Are labile protecting groups, and combinations thereof, all serve various purposes in the present invention. Can be used for   In addition, the L and D forms of the amino acid are used in the peptide synthesis described herein. Can be put. Using D amino acids is described in US Patent Application Serial No. 08/3094. No. 51 (filed Sep. 21, 1994, which is hereby incorporated by reference) "Retro-inverso peptides". Is useful in the synthesis of Such retro-inverso peptides have the same identity. The opposite stereochemistry from a peptide containing a mino acid sequence but synthesized with L-amino acids. Have chemistry.   The present invention was used to produce and screen peptide libraries. If selected, the selected tag is a nucleic acid. Various compatibility for peptide synthesis Chemistry and sequential attachment of oligonucleotide identification tags Exists. However, during peptide synthesis, the integrity of the oligonucleotide tag In order to avoid degradation of the synthesized tags or oligomers, It may be necessary to use a combination of protecting groups and / or synthetic nucleotides Yes. Generally, the polypyrimidine oligonucleotide tag is a natural purine nucleoside. Unlike peptide tags containing tide, typical peptide synthesis Although relatively stable under conditions, polypyrimidine nucleotide tags It may be difficult to process by amplification by PCR. To achieve the desired amplification efficiency , Purine bases, or analogs such as 7-deaza-deoxyadenosine and 7 -Deaza-deoxyguanosine (these are peptide coupling (and deprotected ) Tested for ability to withstand conditions) may need to be incorporated into the tag Not. For purposes of the present invention, the tag is optionally 10-90%, more preferably 35-50%, most preferably 33-35% of purines or purine analogues It may include leotide. Oligonucleotide tags can be used for purification and hybridization. Biotin or other recording group is optionally used to facilitate amplification, amplification or detection. Can be incorporated (Pierce Immuno Technology Catalog and Handbook, See 1991, Which is incorporated herein by reference).   Therefore, a peptide library provided with the oligonucleotide tag of the present invention (1) having suitable functional groups in the choice of chemistry used to produce Selection of solid support, (2) selection of amino acid coupling chemistry, (3) oligonuc Selection of Rheotide Tag Coupling Chemistry, (4) Various Tags, Monomers and Oligos Of protecting groups for mers, and (5) selection of deprotection, and some embodiments In some cases, the choice of cleavage chemistry (either for the tag or the peptide) There must be. Those skilled in the art will appreciate that some applications do not give the same results as others. As well as on We recognize that not all of the choices need be made in all cases. Was For example, one or more protecting groups may not be required for all applications. However However, in the general case, each of these choices is important.   Peptide library with coupling chemistry and oligonucleotide tag To consider the factors involved in the selection of protecting groups for the synthesis of Li, commercially available Fmoc The protected amino acids were ligated using standard Merrifield chemistry and the oligo Nucleotide tags can be linked using standard phosphoramidite chemistry Think. The procedure can be considered as having the following steps: (1) Attaching to beads Removing the amino-terminal Fmoc protecting group from the modified linker or peptide, (2 ) An Fmoc-protected (side chain may be similarly protected) amino acid was prepared in step (1). Coupling to the produced free amino acid, (3) unreacted free amino Optional acid capping step, (4) bead to which the nucleotide tag is attached Removal of the DMT protecting group from the hydroxyl group on the tag or tag, (5) 5'-D MT protecting groups, and protecting groups and nucleosides on phosphates and exocyclic amines of beads Coupling tide phosphoramidite, (6) optionally, any unreacted Capping free hydroxyl groups of (7) oligonucleotide tag Oxidation process of phospholipids and (8) Deprotection of peptide and oligonucleotide tags Process. Each of these steps is discussed below.   (1) Amino-terminal Fmoc protection from linker or peptide attached to beads Removal of protecting groups is required prior to subsequent attachment of amino acid monomers. Typically , Treatment with 30% piperidine in DMF for about 1 hour allowed this deprotection (step 8 is also used to achieve the above), but one aspect of the present invention is Piperidine for the synthesis of nucleotide-tagged peptide libraries Use of reduced concentrations or reduced deprotection times. Piperidine is methyl Can cause deprotection of triester-protected oligonucleotide tags , And O-methyl phosphate protecting groups are susceptible to piperidine cleavage. It has a greater base stability than the known standard beta-cyanoethyl groups. Preferred The Fmoc deprotection conditions of the present invention are 5-15%, preferably 10% piperidine. 5 to 60 minutes, preferably 10 to 20 minutes, and 1 to 15 to 30% piperidine 5 to 30 minutes. Another known process that results in Fmoc removal is DBU (1,8- Treatment with diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene (eg 5% DB U for 5 minutes). However, Palom et al.Tetr. Lett. 34: 2195-2198 (This Which are part of this specification by reference) Suggest that it may result in methylation of thymidine at N-3. Mediated by DBU Fmoc removal, which may be effective in some applications, is The possibility is also recognized.   (2) The Fmoc-protected amino acid is used as a free amino acid on beads or peptides. Coupling to groups can be accomplished using standard BOP coupling chemistry (The Peptides, , See). Typically consists of 1: 1 DMF / DCM A mixture of Fmoc-protected amino acids (110 mM), HBTU (1 00 mM), HOBt (100 mM) and DIEA (300 mM) Used to perform amino acid coupling. Other activation chemistries in this example Can be applied, for example in the replacement of HBTU / HOBt with HATU is there. However, in one embodiment of the invention, the reaction mixture is 3: 1. 55 mM Fmoc-protected amino acid in a solution consisting of DMF / DCM, 5 Composed of 0 mM HBTU and 150 mM DIEA, this embodiment It is preferred for use with devices where the recovery bottle may be limited. The side chains are the same Can be protected like Fmoc /tBu protection is a commercially available building block Preferred for most purposes because of its sex. Other useful amino acids with side chain protection Building blocks are Arg (Pmc), Gln (Trt), His (Trt), A sn (Trt), Asp (OtBu), Glu (OtBu) and Lys (tBoc ), And amino acids with side chain protection provided by a photolabile protecting group. No.   (3) Optional capping of unreacted free amino groups is performed with acetic anhydride and 1- Treatment with methylimidazole, Alternatively, it can be achieved by other methods known in the art.   (4) beads on which the nucleotide tag is to be attached or a hydroxy on the tag. Removal of the DMT protecting group from the sil group is accomplished by trichloroacetic acid (TCA), ie CH2C l2Can be achieved by treatment with 1% TCA in. If phosphate and And nucleotides (ie, deoxycytidine, 7-deaza-deoxyadenosine and And 7-deaza-deoxyguanosine) using an acid labile protecting group on the exocyclic amine , Then those groups are used in the 5'-O-detritylation. It should be sufficiently resistant to TCA (typically 1-3%).   (5) Exocyclic amide on the phosphate oxygen and on the base of the oligonucleotide tag. The need for protecting groups on the 5'-DMT Coupling of a nucleotide phosphoramidite with a protecting group is accomplished using standard phosphor It can be achieved using foramidite chemistry. For light-labile protecting groups for nucleic acids Regarding PCT Patent Publication No. WO 92/100092, and Baldwin et al., 1990,Tetr .  Lett. 46: 6879-6884 (these are incorporated herein by reference) ). As noted above, suitable phosphate protecting groups are O-methyl and beta-sia. Containing an ethyl group, but containing O-allyl and / or N-allyloxycarbonyl groups (immediately Then, for incorporation of 3- (allyl N, N'-diisopropyl) phosphoramidite According to Can be used to protect sulphate oxygen and exocyclic amines of nucleotide bases (Hayakawa et al., 1990,J. Amer. Chem. Soc.112: 1691-1696, these are quotes Is part of this description). The allyl protecting group is tris (dibenz (Rydenacetone) dipalladium-chloroform complex, triphenylphosphine and And THF containing n-butylamine / formic acid, followed by THF washing, aqueous N 2 , N-diethyldithiocarbamate sodium washing and water washing Can be excluded. Phosphoramidite coupling is performed with reagents such as 1H-teto. Razole, 4-nitrophenyltetrazole, pyridinium hydrochloride / a Mediated with midazole. The latter phosphoramidite activator is a peptide The pseudoreaction with nitrogen on the cathode or oligonucleotide occurs at low levels. At a price, it results in selective 5'-O-phosphorylation (Gryaznov and Letsinger, 19 92,Nucleic Acids Research 201879-1882, which is quoted in the book Part of the specification).   (6) The optional capping of unreacted free hydroxyl groups is carried out with acetic anhydride and And treatment with 1-methyltetrazole or acetic anhydride / lutidine / DMAP Can be achieved by treatment with   (7) Oxidation of the oligonucleotide tag phosphorous is treated with iodine and pyridine. Or by I2, Collidine, H2This can be achieved by treatment with MeCN in O. Or phosphorus Oxidizer, which is mild for oxidation intBy using BuOOH, the amino acid , That is, the oxidation of methionine, tryptophan and histidine can be minimized (Ha yakawa et al., 1990,Tert. Lett. 27: 4191-4194, this is a book by quoting Part of the specification).   Deprotection of peptide and oligonucleotide tags can be achieved with 1% T in dichloromethane. CA, then thiophenol / NEtThree/ Use dioxane (1: 2: 2) Sequentially, using ethylenediamine / EtOH (1: 1) at 55 ° C Upon treatment, the tag is stripped of protecting groups and then trifluoroacetic acid. (95: 5 TFA / water, combined with cation scavenger) is an acid-labile amino Used to remove acid protecting groups. Purinuk against strong acids (eg TFA) The instability of leotide is due to the purine nucleotide analog phosphoramidite, 7 -Deaza-2'-deoxyadenosine and 7-deaza-2'-deoxyguanosine Can be avoided by usingBioTechniques Four: 28-432, And Scheit,Nucleotide Analogs: Synthetic and Biological Function pp.64- 65 (John Wiley and Sons, New York), both of which are incorporated by reference in the book. Part of the specification).   The next chapter is about the synthesis of peptide libraries tagged with oligonucleotides. One preferred embodiment for will be described. B. Improved combination of oligonucleotide-tagged peptide libraries Method   Practical bead-based oligonucleotide-encoded peptide library The establishment of Brary requires meeting several key technical criteria. these Are (i) mutually compatible for the parallel assembly of peptides and oligonucleotides. Of chemistry that is sexual, (ii) selection of bead materials with suitable physical characteristics, (ii i) simple isolation of small beads bearing the ligand that binds to the target receptor, and (Iv) Sequence of template tag DNA from, for example, PCR amplification and single beads Includes successful decoding of tags from single beads by determination. The present invention provides such To provide improved synthetic methods for libraries, and to As explained in Example 1, this means that polystyrene beads with a diameter of 10 μm Single-stranded oligonucleosides to encode combinatorial peptide synthesis. It showed how to use Cidtag.   In this improved method, peptides and nucleotides are assembled in parallel. Each bead contains a unique peptide sequence and unique oligonucleotide identification Alter the composition to carry multiple copies of both of the groups. Oligonucleotides The common 5'and 3'-PCR priming sites are shared, therefore the beads are Can serve as a template for R. To explain the method, about 8.2 × 10FiveA synthetic library of encoded hepta-peptides of Inorphin B monoclonal antibody D32.39 (Cull et al., 1992,Proc. Natl. Acad.  Sci. USA 89: 1865-1869, which is hereby incorporated by reference. Fluorescent activity to select individual beads that bind strongly to the antibody for binding Screening is performed using an activated cell sorting (FACS) device. Single out Of the peptide ligand after PCR amplification of the oligonucleotide tag on the To determine the identity, the DNA was sequenced as described in more detail below. Is determined.   One important aspect of the method of the present invention, which is described in further detail in Example 1 below. (Listed) is the solid support chosen for the synthesis of peptides and tags. You. The solid support, i.e., the beads with a diameter of 10 [mu] m, is a macroporous styrene-divinyl chloride. Formed from rubenzene copolymer and induced with a dodecylamine linker. It is preferably a conductor. The amino groups loaded on these beads are , Exhaustive acylation with Fmoc-glycine, followed by pipetting of the Fmoc group. Spectrophotometric determination of lysine cleavage and liberated piperidine-dibenzofulvene adducts Quantity (e302= 7800 l mol-1cm-1) Is estimated to be about 100 μmol / g Was. 5 × 109With beads / g, this is a maximum of about 20 fmol / bead. Corresponds to a large peptide load. Of appropriately protected amino acids and omega hydroxy acids Mixed Acylation of beads with a compound from which peptide and nucleotide chains It provides orthogonally different amino and hydroxyl groups that can be extended in each case. Bi The average stoichiometry of peptide to oligonucleotide per dose is Controlled by changing the ratio of amino and hydroxyl acids linked to the beads Will be done (see below). Cleavable with trifluoroacetic acid using standard Fmoc chemistry Knorr Linker (Bernatowicz et al., 1989,Tetr. Let. 30: 4645-4648, this is a pull Test beads on these beads, which are incorporated herein by reference). It was found that the peptide synthesis (pentamer-12 mer) proceeds with high accuracy, and this high accuracy As determined by HPLC analysis of the crude truncated peptide carboxamide, No distinction is made from the synthesis carried out on customary peptide synthetic resins.   The parallel synthetic strategies are orthogonal to each other, and each of the polymer chains has a second Amino acids and nucleosides that are stable to the reagents used in synthesis and deprotection Requires the use of a set of protecting groups on the Leotide building block. As a rule, seeds Although different protection / deprotection mechanisms can be used (as described above), the peptide structure Fmoc / on the building blocktBu protection is preferred. Because of the wide range of commercially available heavens Natural and unnatural amino acids are protected in this way. However ,tThe Bu-based peptide side chain protecting group is a strong acid (typically Treatment with 2'-deoxyadenosine (dA) or Of oligonucleotides containing either 2'-deoxyguanosine (dG) Conditions that can lead to rapid depurination (Capon, 1969,Chem. Rev .  69: 407-409, which are incorporated herein by reference. This problem is due to the 7-description in the template oligonucleotide tag instead of dA. Aza-2'-deoxyadenosine (c7by using dA) You. The glycoside linkage of deazapurine nucleosides resists acid-catalyzed hydrolysis. Sex (Scheit, 1980,Nucleotide Analogs:Synthesis and Biological Fun ction (John Wiley and Sons, New York) pp. 64-65, by reference And part of this specification) and oligonucleotides containing these monomers. Is accurately replicated by the temperature-stable polymer used in PCR. (McConlogue et al., 1988,Nucl. Acid.,Res. 16: 9869, and Barr et al., 1986,BioT echniques  Four: 28-432, which are hereby incorporated by reference) . Acid-resistant guanosine analogs can also be incorporated into the template DNA.   5'-O-dimethoxytrityl 2'-deoxynucleoside 3 '-(O-methyl Ru-N. N'-diisopropyl) phosphoramidite is used in all parallel syntheses I was. In a DNA synthesis protocol, a nucleotide phosphite intermediate Reagents used to convert phosphotriesters (I2/ Collidine / Acetonite Ril) is easily oxidized Residue, any of Trp and Met, or any other protected amino acid Was not found to have a negative effect on. From a growing oligonucleotide chain Complete removal of the 5'-O-DMT group of 1% trichloroacetic acid in dichloromethane Was achieved in about 40 seconds using (TCA), whiletBu ether Fmoc / excluding derivativestAll acid labile sides conventionally used in Bu chemistry The chain protecting group is inert to treatment with 1% TCA for 1 hour. Fmoc-Ty r (O-Bz) demonstrates a suitable alternative in the synthesis of tyrosine-containing peptides, O-benzoyl ester is alpha-N-Fmoc protected in peptide synthesis The group resists both the TCA and piperidine used for removal. A Quantitative deprotection of rufa amino acid residues was determined by piperidine / DMF (10% v / v ) For 5 to 10 minutes and also protected polynucleosides Partial demethylation of the tide phosphotriester resulted (t1/2  About 45 minutes). versus Experiments show that the phosphodiester species obtained during the subsequent nucleotide chain extension , Aberrant phosphite reversal by the final oligonucleotide deprotection step (Lehmann et al., 1989,Nucl. Acids Res. 17: 2379-2390 visit , Which is incorporated herein by reference). Smell of completion of parallel synthesis For example, DNA is treated with thiophenolate (phosphate O-demethylation). ) Then treatment with ethanolic ethylenediamine '(protected cyt Deprotection by debenzoylation of gin and 7-deaza-adenine residues) Is done. These mild, anhydrous aminolysis conditions use TFA under standard conditions. And deblocked protected peptide sequences are not adversely affected (Juby et al., 1991,Tetr.  Lett. Three: 79-882, which is incorporated herein by reference) .   The carboxy-terminal region of the opioid peptide dynorphin B (YGGFLRR QFKVVT) (SEQ ID NO: 1) is an anti-dynorphin B monoclonal antibody D3 It has already been shown to represent the epitope of 2.39 (see Cull et al., Supra). Yes The soluble heptapeptide, RQFKVVT (SEQ ID NO: 2), has a high affinity (Kd is approximately Binds to D32.39 at 1 nM). 69 base oligodeo of this peptide A parallel synthesis of xynucleotides is an acid-cleavable Fmoc-protected carboxa. Made on orthogonally distinct beads bearing a Knorr linker. After the addition of the first 20 nucleotides, the beads were treated with piperidine / DMF , And the first peptide residue (Fmoc-Thr (tBu) -OH) is a free Connected to Min. The beads were then subjected to two cycles of phosphoramidite chemistry and then Was subjected to the coupling of the amino acid (Fmoc-Val-OH). This procedure Repeat until the heptapeptide sequence and nucleotide coding region are completely created , Then the DNA was extended by an additional 35 nucleotides to allow space for PCR. It provides a sir region and a 5'-priming site. The beads are finally subjected to complete oligonucleotide and then peptide deprotection conditions. The TFA supernatant containing the exposed and cleaved peptide was subjected to reverse phase HPLC. Therefore analyzed. The HPLC results show that the crude peptides from parallel inclusions are the single major Component (eluted with authentic RQFKVVT (SEQ ID NO: 2)), This crude product is then used as a control only peptide where oligonucleotide chemistry does not occur. It was shown to be not significantly different from that produced in the synthesis.   T, dC and c7For parallel synthetic chemistry of template DNA containing dA Stability was compared to an analog target containing the standard purine nucleotide dA. Uses the single bead cloning capability of the FACStar Plus cytometer The individual deprotected beads from the two syntheses were then loaded onto a microfuge tube. Oligonucleosides classified into a group and amplified through 45 cycles of PCR Connected to the chid template. A "clean" amplification of the expected size and sequence The product was obtained only from the template containing deazapurine. Therefore, this orientation Gonucleotide integrity is maintained throughout the process of parallel peptide synthesis and is consistent with the single That the template from the beads can be easily amplified and sequenced It has been shown.   823543 (7 attached to 10 μm beads7) Different heptape petit The encoded library, designed to contain the Building block, A set using Arg, Gln, Phe, Lys, Val, D-Val and Thr. Constructed by combined synthesis. Alpha-N-Fmoc-Thr (tertiary leave Cyl) -oxybenzotriazole (protected threonine) and succinimidi The 4-O-DMT-oxybutyrate residue was first linked to all beads. To provide orthogonally distinct amino acids and hydroxyl groups for this synthesis. Was. On average, each bead contains 20 molecules of a single peptide per molecule of DNA tag. Responsible for the array. Each amino acid addition constitutes a characteristic dinucleotide unit Encoded by and after 7 cycles of peptide coupling The seeds were collected and DNA synthesis was completed. 35 mg total bead weight (1.7 5 × 108Starting with about 2 of each peptide sequence in the library. It was guaranteed to appear on 00 different beads. Divide the library evenly Microsequencing analysis of one of the It was confirmed that each position in the peptide mixture was stochastically distributed ( Note that L-valine and D-valine are not distinguished by the Edman decomposition method. It should be understood).   Binding of monoclonal antibody D32.39 to control beads and bead library In that case, analysis was performed by flow cytometry. Positive control sequence RQFKV Beads carrying VT (SEQ ID NO: 2) and 69-mer oligonucleotide tags were It was strongly stained by the body, while the blank The beads were not stained. In contrast, less encoded libraries Only the fraction bound to D32.39. 10FiveEvent analysis is back Represented approximately 2% of the library stained above ground. Importantly, This binding to D32.39 results in a soluble RQFKVVT peptide (SEQ ID NO: 2). Pre-incubation of the monoclonal antibody with It is specific to the mating site. Has fluorescence intensity compared to positive control beads Individual beads from the library were labeled with microbe for tag amplification by PCR. Beads in fluorescent tubes (fluorescent in the top 0.17% of the population) Were collected). The amplification reaction prevents the introduction of soluble products from previous amplifications. In order to include dUTP and uracil DNA glycosidase (Longo et al., 199). 0, Gene 93: 125-128, which is incorporated herein by reference). Nucleotide sequences were obtained from 12 sorted beads. Deduced peptide The sequences are shown in Table 1. Single bead with fluorescence not significantly above background Representative peptide sequences obtained from E. coli are also tabulated for comparison.   The data in Table 1 shows that the preferred recognition sequence of D32.39 is 6 of dynorphin B. Previous work showing that it is localized to the amino acid fragment RQFKVV (See Cull et al., Supra). The positively charged residues arginine and lysine , Strongly favored at the first and fourth positions of the epitope, and phenylalanine It appears exclusively as the third residue of this subject. In the second position, glutamine Is a preferred residue of the library, while the aliphatic b-branched amino acid variant (L-enantiomer only) and threonine clearly have residues 5 and 6, Is preferable. D-Valine seems to be most tolerated in positions outside the matching subject It is. Range of affinity of selected peptides (Kd about 0.3-1400 nM) Binding assay: Design a bivalent primary antibody detection design using a labeled secondary antibody As expected, it was unexpected. Manipulation of valency (eg, directly labeled monovalent (By using a scepter) and the stringency of washing conditions is Improves the ability to isolate only the band. 3. Small molecule synthesis   As mentioned above, it is mainly composed of peptides and other large polymer libraries. Although described above, various aspects of the present invention apply to other chemical syntheses as well. Can be used. In particular, the apparatus and method of the present invention can be used in many synthesis protocols, such as small Various chemical synthesis steps are performed in the synthesis of small molecules. Can be used to Device adapted to synthetic protocol for specific molecule It can be used in chemical synthesis schemes to selectively add reagents.   Furthermore, different synthetic protocols can be performed in parallel, similar to the peptide synthesis described above. Where different reagents are added in different steps to give a solid Generate a diverse library of small molecules on a support. These diverse live Larry is screened for desired characteristics by the methods described herein. Can be done. Furthermore, if a diverse library of such small molecules is desired, , The library is involved in the synthesis of each separate member of the library of molecules. Tags may be added to encode the synthesis steps involved.   Examples of the synthesis of such small molecules on a solid support are described, for example, in thiazolidinediones. None, metathiazolidinone, and their derivatives, which are referred to herein No. 2 of US Pat. Japanese application), which is incorporated herein by reference. D. Method for producing soluble library   For some applications, "bead-free" or "soluble" molecular live A rally is desired. Soluble molecules are tagged and untagged. Both of them have various purposes (measuring the activity of compounds (see Chapter VI.B. (See below) and amplification of tags). Tagged and Producing a non-tagged soluble molecular library and on a solid support Solubilizes tagged and untagged compounds synthesized in There are various ways to do this. Cleavable linkers typically Used.   For example, and as noted in Section II.B, a cleavable linker tagged Cleaves tagged or untagged molecules from beads or other solid supports Can be used to solubilize the molecule of interest. Soluble To produce the tagged molecule, a cleavable linker is attached to the bead or other Attached to a solid support of at least two functional groups, one of which is the molecule of interest. The other one is for synthesizing tags) Will In this way, the molecule and tag are attached to a common linker and synthesized. Which is then attached to a solid support. Once the molecules and tags are synthesized The linker is then cleaved to provide the soluble tagged molecule.   A single, planar solid support is used to synthesize the library And the members are on a very large scale prior to screening. Cleaved from the solid support using immobilized polymer synthesis (VLSIPS ™) technology. Can be refused. U.S. Pat. No. 5,143,854 and PCT Patent Publication No. 92/19982 Reference (these are quoted Is hereby incorporated by reference). In one embodiment, oligonucleosides The sequence of the otide was synthesized on VLSIPS ™ and each oligonucleoside The tide is linked to the piece by a cleavable linker, for example a disulfide bond. Concluded (US Patent Application Serial No. 874849 (filed April 24, 1992)) Reference, which is incorporated herein by reference). Oligonucleotide A tag is a molecule to be tagged, which is typically an oligomer and a A free functional group, such as an amine, for attachment of You. The tag is optionally a pyrimidine base, or pyrimidine and purine analog salt. Only groups can be included. The tag also binds the binding site for amplification, ie the PCR primer. Site, optionally a sequencing primer site, and the oligomer to be tagged. A short sequence that uniquely encodes the monomer sequence of After that, the oligomers A free terminal amino group on the tag or a linker linked to the tag? Then, each oligomer is synthesized so that each oligomer is linked to the tag. tag A collection of oligomers attached with is made into small pieces by cleaving the linker. To produce soluble tagged oligomers that can be released from Can be.   Other advantages can be appreciated by producing soluble molecular libraries. In any bead-based library, the bead size is Assembled Puts a practical limit on the size of the library. For example, a few grams of bee 109Of libraries containing molecules with different tags Can be required to stand. The present invention makes a much larger library Synthesize a tagged molecular library that makes it practically obtainable Provide an improved method for. This improved method provides a means, Thereby, the compound is released from the solid support prior to the mixing step, but each It is attached to a solid support prior to the coupling step.   In this method, tagged molecules are solid-supported by reversible means. Molecules immobilized on the body and tagged from the support during each mixing step of the method Can be released. In one embodiment, the reversible binding is achieved by ultrafiltration membrane (suitable For the membrane, see “Commercial Compatibility Chart” in the Millipore Catalogue. It is inert to various solvents and chemicals used in synthetic methods. Showing a compliant membrane). About 2000-10,000 Daltons Membranes with molecular weight cutoffs (eg Amicon YM5 membranes) are most libraries Suitable for During the coupling process, the molecules of the library are bound by the membrane. Retention, while coupling reagents and other reagents are pulled through the membrane by vacuum suction. Be withdrawn. The vacuum is released so that the molecules are mixed during the mixing process.   In another embodiment of the method, the reversible covalent linkage comprises a coupling step. Meanwhile, it is used to attach the tagged molecule to the support. Suitable reversible Chemical ligation is described in (1) for example, thiolated tagged molecules and N A sulfoester linkage (provided by a hydroxysuccinimidyl support ( This connection is NH2OH concentration), and (2) Molecules tagged with allylated and 2-pyridyl disulfide supports (eg Disulph provided by thiol sepharose from Sigma) Ligation (this ligation is controlled by DTT (dithiothreitol) concentration Included). VI. Assay method   The use of large combinatorial libraries for ligand development is a powerful and Significantly depends on the availability of compatibility-sensitive assay methodologies. The present invention encodes Provides a number of novel assays for use with selected synthetic molecular libraries , It has a wide variety of uses. As an example, a library like this , Ligands that bind to receptors, such as peptides and nuclei that bind to proteins Recognized by acids, drugs that bind therapeutic target receptors, and antibodies. To identify (natural and synthetic) epitopes, as well as medical, agricultural and medical diagnostics Can be used in assays to identify different compounds in the application You. Given these diverse uses, a wide variety of different assay methods have become Related to. Two important types of assays (some overlap However, it includes bead-based assays and soluble molecule assays.   However, in general, such assays typically include the following steps: . The library is designed so that each different molecule in the library Screened by assaying for binding capacity to. Les The sceptor is contacted with a library of synthetic molecules to allow it to interact with the receptor and assay assay. Binding to any molecule in the library that can bind the receptor under Formed members. The bound molecule then has a tag associated with it. It is identified by investigating. In one embodiment, live under binding conditions The receptor to which the rally is exposed is a mixture of receptors, Each of which is associated with an identification tag that identifies the receptor type, and therefore 2 Tags are examined after the binding assay. A. Bead-based library screening assay   Beads if a particular bead is isolated in a receptor screen Is infinite dilution, micromanipulation, or preferably flow cytometry. Including Lee It can be separated individually by many means. A library of bound ligands Is most efficient in binding assays using soluble labeled receptors To be evaluated. High sensitivity by adopting cell-sized solid support or beads Flow cytometry for accurate receptor binding analysis and easy bead handling Can be used.   Flow cytometry (this is usually fluorescence activated cell sorting or F Referred to as ACS), for the purposes of the present invention, "fluorescence activated molecule sorting" or Should be considered the same as "fluorescence activated bead sorting". cell FA for cloning mammalian cells expressing surface antigens or receptors Those skilled in the CS method can easily perform the assay method of the present invention. In general, These assays are performed on a mixture of beads representing diverse molecules in a molecular library. Binding of the receptor labeled with a fluorescent tag. Unbound or nonspecifically bound After washing away the combined receptors, the beads were sorted using a FACS machine. , And identify and physically isolate into individual beads that exhibit high fluorescence. Methods in Cell Biology, Vol.33 (Darzynkiewicz, Z, and Crissman, H.A. Ed., Academic P ress) and Dangl and Herzenberg, 1982, J. Immunol. Meth. 52: 1-14 (these are Incorporated herein by reference). Once the desired beads are isolated Then the identification of the molecule of interest on the bead (or molecular structure, composition, Or identify the tag to confirm its synthesis status).   Standard FACS equipment is about 10FourFluorescence analysis of beads (cells) at a rate of events / second And, when operated in single bead cloning mode, The speed is 5 to 10 times slower. Very large libraries (eg 107Bee Affinity-selective prescreening Several modes of ligation preceded isolation of individual beads using a cell-sorter. Can be used. For example, receptor-coated submicron-sized supranormal Magnetic particles were identified from a huge mixed population using magnetic activation sorting Are often used to affinity purify cells of (Miltenyi et al., 1990, Cytometry 11: 231-238, which is incorporated herein by reference). Non In order to always have a high probability of detecting rare binding events, each library Of different compounds must be present on many beads in the library Absent. Of the size of an encoded library constructed from 10 μm particles A practical upper limit is probably 10 given the hundred times redundancy.Ten-1011On beads 10 compounds synthesized8-109Would be a compound of. A larger library , Can be prepared using smaller beads, but conventional cytometry is approximately 1 μm. Detecting or manipulating particles much smaller than the diameter of m is unlikely to succeed. Also Of course, as noted elsewhere in this specification, the present invention provides for the integration of molecular libraries. Success It provides various uses of such small beads in cleaning. for example For example, by using the oligonucleotide tag chain method of the present invention, a library There is no need to use FACS methodology to sort the molecules in.   Nevertheless, the power of FACS devices for the purposes of the present invention should be underestimated. Not. In one assay method of the present invention, a tagged molecular library Are synthesized on fluorescent beads. Beads are smaller than cells and are fluorescent Consists of The library contains cell surface receptors of interest, such as G protein-linked receptors. The sceptor is incubated with a suspension of cells expressing high levels. Of course, the seed For each control, eg, the entire process, use cells that do not express high levels of cell surface proteins. You can also use these controls to identify false positives .   Anyway, cells expressing the receptor represent the ligand for the receptor Can bind to any library member. Fluorescently labeled cells will not fluoresce. From unmatched library beads and unlabeled cells, light scatter, or FACS instruments based on other fluorescent signals from cell nuclei are used to easily distinguish and Can be separated. After sorting, the tags from the beads attached to the cells will Tested to identify specific ligands. Desired depending on the application The cells that express the highest level of receptor are, for example, those of the brightest cells. To maximize the specific binding events. Adjust the binding conditions for Ligands specific for the receptor of interest and other cell surfaces In order to distinguish the ligands specific to the receptor, the target receptor is highly labeled. Associated with beads that bind cells expressing and non-expressing Can be tested.   The method of the present invention is also the smallest bead that current FACS equipment can sort. Sort a library of tagged molecules synthesized on even smaller beads For this purpose, a FACS device can be used. In this way, Encoded synthetic libraries have effector activity on a single conversion pathway Are screened for The synthetic library has several modifications: (1) beads are 1 μm or smaller, and FAC You don't need to be able to sort by S, and in some cases use fairly small beads (B) tag is resistant to the intracellular environment (particularly Is an oligonucleotide that is And (c) the peptide (or other diverse chemical entity) is It is attached to the bead support via a linker that cleaves within. Such a linker External factors that are not harmful to cells, such as linkers that can be cleaved by the application of light, and And a linker that is unstable to the intracellular environment, such as a phosphodiester bond or a disulfide. In some cases, the cleavable linker may include a side-by-side synthesis. Must be stable to the process No.   Library beads are preferably subjected to mechanical processes, such as biolistics. By receptor projection (biolistic projection) be introduced. In some cases, biochemically mediated processes that lead to internalization. Although this process can be used, this route usually leads to undesired intracellular compartments. Result in a cluster (ie, lysosomal localization). Once the beads are inside the cell Then, the peptide or other component of interest is released. 10 μm beadsTenPe If it has the indicated capacity of the peptide (or other) synthetic site, then 1 μm beads of the material were synthesized when the capacity of Do 107Including molecules. If all of the synthesized peptides have a diameter of about 10 μm, When released into one (spherical) cell (volume of about 0.5 pL), then, A free peptide concentration of approximately 30 μM results. This concentration depends on the synthetic density on the beads. Controlled by degree, lower load density means more stringent screening modalities (Ie, screening for more active compounds). Receptor cells Designed to produce a fluorescent signal by activating or inactivating a pathway of interest ing. Individual cells that produce the desired result are selected by a FACS machine and The tags that are still attached to the beads and contained inside the cells Amplified and sequenced to identify compounds.   In another embodiment, large beads are employed and the detectable compound Cleavage of the substrate to produce a fluorescent or other detectable signal Express a receptor that can occur (ie the enzyme beta-galactosidase) It is used to screen a population of cells. Then the beads are cells It is allowed to adhere to the beads, mixed with a population of. If the cell surface If the upper receptors were stimulated by the compounds on the beads, then the Is produced to activate activated cells attached to beads. A basis is provided for classifying non-existent cells. Suitable reagent (ie free label) Maximized selection of high-affinity ligands (with or without receptors) Can be adopted for.   Of course, the flow-through for screening and selecting the library molecule of interest. -There are various alternatives for cytometry. In one embodiment, Encoded synthetic libraries were screened for antimicrobial activity. To bacteria or other microorganisms, such as viruses, that can be plated in two dimensions. Inhibits the growth of infected cells, many eukaryotic cells including cancer and some protozoa You can discover compounds that do or kill them. Related or unrelated chemical structure giants Large libraries consist of beads or compounds synthesized on beads from beads. Controlled release can be screened against cells in agar .   The steps of the method are as follows. (1) Spread the target cells on the agar plate . (2) Cover cells with another layer of agar. Here in the other layers, the synthesized peptides / Beads that carry drugs, individual beads, for example, using a capillary tube Suspended at a dilution that provides a dispersion that can be pulled from solid agar . (3) Initiate peptide / drug release from beads. (4) Incubate the plate Then, from the beads immobilized in agar, containing the surrounding agar and indicator cells Perform diffusion of peptide / drug into lower agar. (5) diffused from individual beads Read the extent to which the test compound affected the growth / morphology / phenotype of the indicator cells. (6 ) Select the zone where the indicator cells show the desired response (eg depth of bacterial growth). And then using a capillary tube or the like, the test agent is then Pick up the zone of agar that contains the original beads that were diffused. (7) Tag , Read by PCR amplification of the encoded material on individual beads, Determine the structure of the peptide / drug that elicited the desired response. And (8) optionally Chemically synthesize an appropriate drug / peptide and confirm the desired effect.   There are various methods of releasing the test compound from the beads. For example, using TFA Partially cleave the peptide / drug from the beads, and the cleaved peptide is Subsequent resuspension in water (agar) on the surface of the substrate results in release of the peptide / drug and To a zone of agar around certain beads, The dried compound is dried in a form that allows localization. For beads environment Conjugating peptides / drugs to beads using chemistry that is sensitive to specific changes in The bead environment may be coated on agar and indicator cells, or coated and Begun after solidification of the agar, the chemistry is, for example, light-sensitive ligation, thiol-sensitive These include sex-linked and period-linked. These chemical reagents should be It can spread by itself through other thin agar overlays. Such emission The science is the integrity of the test substance, the integrity of the code on the beads and the underlying indicator cells. Must be compatible with your health. The particular release chemistry used is, of course, Depends on the type of chemistry used for the synthesis of ibary and the nature of the indicator cell You. Method is a newly evolved bacterial strain that is resistant to existing beta-lactams Of a library of beta-lactam antibiotics for the identification of new antibiotics that kill For screening and for known anti-bacterial peptides such as Specific for screening of analog peptide libraries of magainin. Preferred.   Other methods have also been used to screen bead-based molecular libraries. Can be used for Affinity adsorption technology has been used with the libraries of the invention. obtain. For example, a mixture of beads is exposed to the surface where the receptor is immobilized. Uru (PCT Patent Publication No. 91/07087, which is herein incorporated by reference) Is part of). Substrate After washing to remove unbound beads, the beads bound to the surface were Conditions that reduce the strength of the mer / receptor interaction (eg, low pH) acid treatment Or base treatment) to elute. The process of affinity adsorption is optionally Can be repeated with the beads. These methods and related variants, even if For example, the use of magnetic selection described above can be done in a variety of ways, for example: The solid support can be a resin packed in a chromatography column.   In another method of the invention, a library of "tethered" compounds is related. Affiliation of a family of molecules, such as a family of receptors of pharmacological interest. Used as a source of structural diversity in a form suitable for nity refining . In general, this method involves the addition of tagged or stretched molecular libraries to To screen a second library of untagged molecules Regarding using. Tagged and tethered library molecules are Acts as a nity purification reagent, including soluble proteins, oligonucleotides, carbohydrates, Screen complex mixtures such as the body. Subsequent to affinity purification, Molecules that bind to matched library members can be eluted and appropriately separated and identified. Identified using the method. The combinatorial library is then combinatorially synthesized. Compound into smaller fractions, if necessary through repeated cycles , Which compounds mediate the binding process Is reductively and accurately determined.   In a similar fashion, combinatorial chemical libraries identify new receptors And can be used for cloning. Many receptors have sequence homology The facies of proteins that share sex, usually reflecting divergent evolution from ancestors. A member of Millie, but a structurally related ligand / cognate receptor , Show differences in their specificity / affinity. Receptor Each member of the Amilly (Rn) has different properties, namely localization in the body. , Its specificity, its affinity for a ligand, etc. May represent separate targets for the discovery and development of If another member of the same family Receptors with binding properties that are important enough that identification of sceptors is beneficial To identify the binding site, the following methods should be adopted to identify their binding site characteristics. R in1Can identify receptors associated with. First, R1A ligand that binds to Identified and then tagged with a molecule that is structurally closely related to the ligand Create a compound compound library.   Then believe that it will express additional members of the receptor family. Prepare a polysome preparation from the cells that are being treated. Such polysomes are Species for protein synthesis, from growing peptides to almost completely synthesized proteins Ribosole attached to mRNA using pendant receptors at various stages Including Near completion of synthesis Missing receptor proteins bind to one or more members of a combinatorial library Shows specific receptor properties of. Combinatorial library tethered to a solid support , The receptor with affinity for any member of the combinatorial library. Affinity purification of the polysomes responsible for Such affinity Purification entails attachment of receptors and receptors from non-adhesive polysomes. In order to achieve the separation of the solid phase bearing the relevant mRNA encoding, column chromatography Topography, batchwise separation of immobilized components from the liquid phase, or aqueous Includes two-phase separation method.   Then, using standard techniques (reverse transcriptase, etc.) CDNA synthesis from the loaded mRNA, and the cDNA population It is cloned into a suitable vector for analysis. Probable receptor Depending on the conventional knowledge of the sequence and the degree of sequence conservation that can be expected, this method Attempts have been made to use PCR or other amplifications to amplify the enriched DNA. obtain. By sequence analysis of a suitable number of cDNA clones, previously known receptors R1CDNA showing sufficient sequence homology with the sequence of Have been identified and represent putative additional members of the same receptor family (Rn). Optionally, these new cDNAs (or parts of the problem, such as ligand binding Full-length cDNA clone (of the portion that encodes the extracellular domain involved in The Prepared by standard cloning methods and prepared these cDNAs using standard methods (ie, (As appropriate in eukaryotic expression systems as soluble or membrane bound proteins) Therefore, it is expressed. Use standard formats for testing receptor-ligand interactions Of mixed compounds or individual compounds from a combinatorial library. Test for join. In this way, the newly identified receptor It is possible to identify exactly which compound from ibary binds.   Individual beads can be small, superparamagnetic, for example by limiting dilution or by cells. Incubated with the receptor linked to the beads, and then for the receptor A method in which cells expressing the ligand are extracted using a high magnetic force magnet (Milt enyi et al., 1990, Cytometry 11: 231-238, which is hereby incorporated by reference. Part) can be physically separated by the same method. As mentioned above, magnetically Selected cells can be further analyzed and sorted using FACS . Radionucleotides also serve to label receptors and Beads can be identified and isolated by selecting recognized beads. B. Screening for soluble molecules   Also, the ligand was tagged prior to binding to the receptor of interest. Or, the novel assembly of the present invention, which is solubilized in the untagged form. In Sei To be useful, tagged molecular libraries can be employed. Soluble Browse a very large library of tagged molecules (without beads) Affinity chromatography under weak affinity conditions for leaning It is preferably used. For example, 1018Offspring library-30 mg contains several hundred μg Single 10 mL affinity chromatographic squid containing receptor of interest It can be screened using rum. Oligonucleotides are A preferred tag for braille, easily PCR amplified and DNA Market is a convenient form for sorting tag information prior to sequencing analysis. It is cloned into a commercially available TA cloning vector (Invitrigen, Inc.). In addition, the oligonucleotide tags are linked as described above and tagged with a soluble tag. Collect pools of given molecules and clone linked tags from selected pools. The tag can then be sequenced to identify the desired compound.   Soluble tagged molecules are also screened using immobilized receptors. Can be leaned. Contact the tagged molecule with the immobilized receptor. After binding and washing to remove non-specifically bound molecules, bound tags are added. The released molecule is released from the receptor in any of a wide variety of ways. tag Are optionally amplified, then tested and bind specifically to the receptor. Decoded to identify the structure of the molecule. With tag in solution The given oligomer is then labeled with the receptor immobilized by attachment to beads, Assayed, for example, by a competitive assay using a fluorescently labeled ligand. Can be The beads bearing the immobilized receptor are collected and tested positive (labeled). The decrease in fluorescence caused by library molecules that compete with the The beads can then be sorted using FACS. Then the associated identification tag is , Amplified and decoded.   The soluble molecules of the library are synthesized on the beads and then prior to the assay. Because it can be cut. In one embodiment, the fine beads of the molecular library are Are "small", very small, in silicon or other suitable surface Placed in individual compartments or wells. On average, 1 bead per well Wells by dispersing them in a volume of filling buffer sufficient to yield Filled inside. In one embodiment, the solution of beads is placed in a well above the well. The beads and the beads are transferred into the wells. Oligos from beads Cleavage of the mer can be accomplished using chemical or thermal systems, but photocleavable systems are preferred. Good. The molecule of interest is the molecule in solution that is not tagged (the tag is Either remain attached) or produce the tagged molecule in solution. In order to be able to make decisions from beads. In either event, the molecule of interest is Cleaved from the beads but remained contained within the compartment along with the beads and identification tag. You.   In one embodiment, the surface of the well or a portion of the surface is coated with a receptor. Have been Binding buffers, and known fluorescently labeled receptors for receptors Ligands are added to the wells for solution phase competition of receptor-specific ligands. Provide a combined assay. The binding of the fluorescently labeled ligand to the receptor is In one embodiment, evaluation by confocal imaging of a monolayer of immobilized receptor. Can be valued. Wells with reduced fluorescence on the surface of the receptor were It shows that Gand competes with the labeled ligand. Well showing competition Beads on the inside tag were examined to reveal the identity of the competing ligands. You.   Recovery of identification-tagged beads from positive wells is optionally performed on individual Performed by a micromanipulator to pull the beads out of the wells. Can be Other formats are either during bead production or through labeling. , Including the use of beads that incorporate fluorescent molecules. Suitable wavelength laser is positive Used to bleach the beads in the wells. Then all the beads Were collected together and bleached by FACS to identify positives. Is sorted. The associated tag is then amplified and specific for the receptor Decoded to identify molecules that specifically bind.   In another embodiment of the invention, beads with relatively large tags are used. Then, the molecule of interest is Is cleaved in the reaction of. In this method, the beads are 50-500 μm. Diameter and has a volume equivalent to 100-500 pmol peptide per bead Preferably about 200 pmo if a peptide library is constructed. 100 μm beads with a volume of 1 are used. Typical of such a library Size is about 106-108, Preferably 107From different molecules of is there. The library is divided into about 100 pools, each containing about 100,000 Including. A certain percentage of the molecule of interest, approximately 25%, was separated from the pool. In the case of peptide libraries, for example, at 50 nM in a volume of 1 mL. Each peptide is manufactured.   The divided pools are then tested in competitive or functional assays. Most Identify the pool with the highest activity, then collect the rest of the original pool and The rest is evenly divided into 100 pools of 1000 beads per pool. Repeat the procedure until one has only one bead, from which the tag And identify the compound of interest. This method is a synthesis and construction of the Houghten method. Avoid the limit of growth and say that the pool is a random, uncorrelated compound Have the advantage. It is active due to the cumulative potential of many low affinity correlated molecules. The chances of the mixture being reduced are reduced. C. Screening a natural product library   The natural product screener using currently available automated high-flow assays The existing limitations of the ring are primarily due to the ability to obtain and handle the sample (partition, lysis, standard Second, and the second is required to characterize the active ingredients of positive samples. This is a considerable effort. The present invention is very useful in a form that is easily screened. The natural product library that provides a large number of samples and identifies the active ingredients in the sample. Provided are methods for making and screening burrries. The basis of the method is “Natural products”, that is, biochemical and chemical polymorphs with metabolic diversity from nature. It is a combination of characteristics. The simplest example is a collection of peptides for microbial Including feeding to the culture. Each microbial strain contains a number of modified peptides (metabolic labels). Ibrary) can be manufactured. Each culture is (potentially) very complex of metabolites. There is a need for efficient methods of screening, including mixtures.   Several approaches are possible and grouped by element or tag Can be orthogonally classified as endowed and soluble or tethered. For illustration, consider a library of soluble peptides as "feedback". Can be One of the even distribution of the library is the microbial fermentation screening program. Cultures with each of the many strains typical for I learned. Positive cultures were then incubated with a subset of the library. And then rescreened You. This process divides most of the active metabolites into factors (factoring). Input that causes Continue until the peptide is identified. Then, the characteristics of the active metabolite Attribution proceeds with the aid of knowledge of similar precursor molecules. Therefore, the first Cleaning identifies active organisms, the next step identifies active precursors, and Finally, active metabolites are identified by standard analytical means.   However, in all that fashion, factoring is a cumbersome process. is there. A resin-free library produced by separate synthesis, cleaved, It produces soluble compounds that are sensitive to intracellular uptake and metabolism by intact organisms. I will. However, the concentration of individual compounds is quite low (various collections Inversely related to sex), inadequate enzymatic conversion and very low concentrations of the resulting metabolites. Bring The concentration of compounds varies depending on whether a subset of the library is produced and Subsets can be increased by separating each microorganism and fermenting separately . Sub-libraries fix one or more positions and randomize remaining positions It is built by doing. For example, using 50 building blocks of 2 fixed positions There are 500 pentapeptide sub-libraries containing all permutations. These services Each of the libraries contains 125,000 compounds. Rye with a tag Although the use of burrries offers major advantages in ease and sensitivity, it Requires modification in the method of exposing the tract to metabolic activity. Combined feed The bag does not need to be a peptide only, it can It can be of any type.   Oligomers and other molecular libraries use combinatorial processes and identification tags And encoded in each step. This means that It can be done through direct linking to tags and parallel synthesis. If oligonucleotide However, if used as a tag, then the complex, although relatively large, Positively enter cells through cell fusion, electroporation, solvent permeation, etc. Small enough to fit. Once inside, the complex is exposed to the cellular metabolic machinery. It is. Using modified nucleotides and nucleotide linkages to prevent degradation Avoid the susceptibility of Rigonucleotide tags to attack. From culture from lysed cells Of active metabolites of E. coli, screening of samples, and Decrypt the tag to reveal. Scaled up with active precursor Fermentation of the active organism produces a quantity of active metabolite sufficient for characterization. Bi Library of compounds made by the above-described encoded combinatorial process Lee may be exposed to lysates of bacteria, yeast, plant cells and the like. In this style, The need to insert the tagged complex into intact cells is avoided, and Relatively few of the many molecules on the bead are detected (eg fluorescent activity). In the sexual binding assay).   Another useful method of the invention is the production of a microbial culture as a source for other cultures. Including the use of things. For illustration, 10 from a large scale culture (about 1 L) Consider a collection of 0 different microbial isolates. The supernatant of each culture was filtered. Collected and divided into 100 mL aliquots. Divide each aliquot into One of 100 strains was inoculated and incubated. 10000 samples (metabolites of metabolism) , Thereby producing from 100 microbial isolates. This method of combinatorial metabolism , Can be extended to sequential metabolism by many different species, even if For example, the products of microbial fermentation may be incubated with exogenous plant lysate or plant tissue extraction. The fractions are incubated with the yeast culture. These methods should be used in combination. Any product of a chemical diversity manufacturing process can be exposed to these sequential metabolites. It can be attached to a process.   In another aspect of the invention, the natural product diversity is combinatorially tagged. Each liposome was screened by creating a mixture of liposomes The library preferably contains only one member of the natural product compound library or Encapsulate the single mixture. The present invention is a chemical compound or natural product extraction It enables the simultaneous assay of 1000-10,000 of the 100 assays of upcoming chromatographically separated fractions were Le positive. In this context, "simultaneous" means that the cells in the readout system are the same. ー Means assayed for each other.   A mixture of combinatorially tagged liposomes was prepared as follows. You. For each individual natural product extract or chemical from inventory, the Separate liposomes encapsulating the stroma substance are prepared. Unique liposome The tag is incorporated into the liposome preparation simultaneously with encapsulation. Liposomes , Because it is stored at low temperature for a long time, it is extremely advantageous for collection, and For storage of natural product samples near the location of the collection, and subsequently Freeze the natural product extract for long-term storage in a form suitable for combination experiments. It can be dried. Lipids in the liposomal preparation are preferably present in all samples. To produce more and more identical liposomes of desired size and integrity Because of its type and composition. Reagents such as trehalose are Can be included at the time of soma formation, freeze-drying and subsequent water Addition may allow the reconstitution of intact liposomes. Caps extract / chemicals Also during the production / re-manufacture of liposomes tagged with cells, high-pressure technology Is used to cover a larger amount of aqueous phase surrounded by liposomes than the calculated value. Can be made into a psel. 3-5 times increase in volume equivalent is encapsulated by this pressure method Larger capacity of test substance, resulting in cell-based reading Allows for larger signals in Mitori.   Current liposome technology has a high percentage (with respect to the efficiency of use of each test substance). Enables the creation of liposomes that incorporate an aqueous phase (> 80%). take The unincorporated aqueous phase can be removed by a variety of "washing" methods. In addition, (with tag Encapsulated aqueous phase (with regard to specificity and lack of mixing of the encapsulated aqueous phase) Liposomes that do not leak or exchange, as well as intercalated into one of their lipids Not be exchanged (the glycolipid / protein antigen inserted as a tag is not exchanged) It is possible to create liposomes.   A wide variety of tags can be used in the methods of the invention. For example, the tag May be: (a) each fluor in the presence of each other or a combination thereof. Different fluorophores with excitation and emission properties that enable the measurement of lophores : Fluorophores are membranes of liposomes in reconstituted or encapsulated aqueous phases In the phase, it may be chosen to partition outwards. (B) Individual by atomic absorption spectrometry Various metal cations of rare earth elements that can be individually distinguished: rare metal atoms are reconstructed Designed to partition as a salt in the encapsulated aqueous phase of liposomes. (C) different antigens, the antigens being appropriate monoclonal antibodies, and Their specific reaction using primary / secondary fluorescence to detect antibodies / fluorophores Can be distinguished by: Antigens carried on proteins, glycoproteins and / or glycolipids Partition in the membrane phase of reconstituted liposomes towards the outside Can be selected for. And (d) a set of antigens, fluorophores and / or metal ions Matching greatly increases the number of possible signatures for simultaneous screening. Can be identified, and different “amounts” of each component in the signature mixture can be identified , Using different levels of fluorophore / metal ion / antigen, different An additional level (increased number) of liposome tagging can be provided.   A common fluorescent tag shared by all liposomes can be used, The liposome is fused with a liposome from a cell that is not fused with the liposome. It enables quick selection of cells. This tag is a combination of individual liposome preparations. Unlike any of the tags used in labeling, liposomally produced lipids, signatures Mixed with an aqueous sample of the drug / natural product at the time of tag and liposome production. High Self-dissipates in density (ie, in the liposome membrane), but does After lateral diffusion of the fluorophore in the cell membrane, fluorescence is emitted in the cell membrane outside the cell. Representing fluorescent tags can also be used. Depends on the mode of liposome fusion with cells Therefore, fusogenic proteins of viral origin, or glycolipids, such as For example, (in the cell line used for reading, To cells) depending on the lectin-like adhesion process mediated by the relevant receptor Those which mediate strong adhesion of the liposome can also be incorporated. Such a point In addition to the liposome-liposome interaction (which should be avoided However, it may increase the efficiency of liposome-cell fusion.   The method involves a reporter gene (eg, luciferase) downstream of the promoter. , A beta-galactosidase) containing cell line And the promoter is an exogenous hormone or ligand such as a sterol. For addition of cells such as ids, cytokines, prostaglandins, antibodies and antigens It is activated in response. Cell surface receptors or intracellular receptors for activating ligands Binding to either of the proteins activates the signal cascade, Kade ultimately leads to the activation of responsive promoters and the transfer of signal genes. Bring a picture. Expression of signal proteins is individually activated, which is detected quantitatively. Results in the generation of signals from the cells. Intracellular signal as an antagonist In the study of compounds that act on any part of the conversion cascade, cells Exogenous signal agonists (cytokines, hormones, etc.) Can be pretreated by adding and, after liposome fusion, individual The decrease in signal output on the cells is measured. Intracellular system as an agonist In the study of compounds that act on any part of the gnaru transformation cascade , No exogenous signal need be added to the cells, and The appearance of the signal on each cell can be measured.   The mixture of tagged liposomes reads cells Mixed with very large numbers over. Excess cell number is due to liposome cell fusion And is fused to the liposome so that only the following products are produced: Cells that were not fused, and (ii) cells fused with one liposome (acceptor -Cell). Efficient mixing is essential for this process and continuously stirred Or a linear flow of cell suspension, to which the liposome mixture can be added at a slow rate Is made using. Fusion may be achieved by standard methods, such as adding PEG or applying high voltage. Is awakened. Fusions are fusogens or ligands, if necessary -Can be enhanced by including a receptor recognition pair in the cell-liposome membrane . This fusion step effectively allows the aqueous phase compartment of a single liposome to be an acceptor cell. Add to the cell. Therefore, aqueous natural product extracts, chemical inventory (inve Chromatographic separation of test compounds or natural product extracts from These fractions now act at any point in the intracellular signaling pathway. it can. The fusion step also provides a specific tag that gives the signature of the particular test compound sample. Cells are added to individual receptor cells. If those tags are the lipid membrane of the liposome If so, then the tag is in the outer cell membrane of the acceptor cell. To be distributed. The antigen at this position is accessible to a panel of specific monoclonal antibodies. Access is possible. The rare earth metal ions that were in the aqueous phase of the particular liposome are Located in the cytoplasm of cusceptor cells. The fusion step also added a common liposome tag. In addition, the tag was used as an acceptor from excess cells that did not undergo liposome fusion. Identify the cells that acted as. Tags are from liposome membrane to acceptor cell membrane Can be a fluorophore that migrates to.   A mixture of cells, cells fused to individual liposomes, and unfused liposomes. The posome then interacts with the exogenous ligand (eg, with respect to the antagonist). Incubated (when tested) or tested (eg, for agonists) Incubation) without any addition). This incubation time is , Determined with control compounds at defined concentrations and incubation times.   Preferably, FACS is used to select the compound (cell) of interest. example If the cells (whether acceptor or not) are not fused any In order to sort out the liposomes, light scattering to the front or to the side must first be used. Can be Large cells can be easily separated from small liposomes. Then, Cells that were posome acceptors were replaced with excess cells that were not liposome acceptors. Can be sorted from cells. Cells that were acceptors were derived from a common liposome Of the fluorescent label, whereas non-acceptor cells are non-fluorescent with respect to this label. Light. Of course, this step is optional, but if you If desired, acceptor the (typically) major cells that are not relevant for later analysis. It is possible to separate from the few that were there. For identification of antagonists , Receipt From a putter protein (eg, beta-galactosidase or luciferase) Light-emitting cells can be sorted based on the major fluorescence-positive cells (earlier exogenous Riga This can be done by adding a small number of fluorescent negative or small fluorescent cells. Can be separated from. The latter two cell categories fuse with these individual cells Hypothetical antago of the compound encapsulated in specific liposomes This is the result from the Nist effect. Is it a receptor protein to identify the agonist? Can be sorted based on the light emission of the Can be separated from cells. The latter cell is a hypothetical agonist of liposome-derived compounds. This is the result from the Nist effect.   In some embodiments, all cells of interest are populationed according to the above criteria. And then sorted and cloned individually using standard FACS methods. You can collect cells from time to time. These individual cells depend on the characteristics they carry. Specific as analyzed as a single cell for a given tag and mediates the desired effect Enables accurate identification of the liposomes. For other uses, sorted events The distribution of tags in the positive-positive population can be analyzed and the experimental design and different Depends on the specific tags incorporated into the sample from time / location / inventory First, the ability to determine the diversity of tag types in all events-positive populations You.   The single cell or population of cells that has been collected can be characterized by the features used. It can be analyzed by a method suitable for a given tag combination. Fluorescent tag is FACS And / or can be analyzed by traditional spectroscopy. The antigen tag should be labeled appropriately. Addition of monoclonal antibodies, and ELISA, FACS, radioisotope or It can be analyzed by fluorescence analysis. Finally, the metal ion tag can be analyzed by atomic absorption spectrometry. Can be analyzed. After deciphering the tags, the test Purpose added using a mixture of only somes or to separate cell samples Can be repeated with any of the pure liposomes of each member of.   These and other methods of the invention are practiced in the invention, as discussed in the sections below. Can be automated to facilitate VII. apparatus   The coupling steps for some of the monomer sets (eg amino acids) are , Requires a relatively long incubation time in some embodiments, and this And for other reasons, a system for making many monomer additions in parallel is desired. The present invention is directed to the production and screening of encoded synthetic molecular libraries. It relates to an automated device for use. One preferred device, which is 50-100 Or more parallel reactions can be performed simultaneously) in US Patent Serial No. 08/14967 No. 5 (filed Nov. 2, 1993, which is hereby incorporated by reference) Is). Such an apparatus may be used for reaction mixtures or synthetic solid supports. The slurry is under program control under various controls for pooling, mixing and redistribution. Can be distributed to channels.   However, it generally produces a synthetic library of tagged molecules. The equipment for the use of a typical peptide synthesizer, monomer diversity and use Multiple reservoirs for the number of tags and the number of simultaneous coupling reactions desired Requires to be plumbed with. Tag distributive ability, simple command, suitable tag Of the mixture and partition the mixture. Monomer building block desired To dispense as a specialized mixture. Control of reaction agitation, temperature and time You are provided. Appropriately designed devices also have 1-50 for assay purposes. Multi-channel producing up to 100 (crude) specific peptides Work as a peptide synthesizer. PCT Patent Publication No. 91/17823 (This is a reference Incorporated herein by reference).   Typical devices include (1) synthetic reagents such as peptides and oligonucleotides. Accumulation of synthetic reagents, mixing and delivery means, (2) Various reagents are delivered , And in which sealed reactions where various reactions may proceed under an inert atmosphere. Appropriate number, (3) sealed reaction vessel matrix, (4) reagent flow (5) Small beads (0. 1-100 μm) And, means for dividing, and (6) the beads in each reaction vessel to the end of each chemical reaction. It also includes a means for cleaning. The reaction vessel matrix is one of several designs. Including any one of. For example, the containers may be arranged in a ring so that the containers are It can be spun (ie, a centrifuge). Alternatively, the container is a 12x8 matrix ( 96-well microtiter plate format). Automatic device deli Barry, suction, and locomotion features allow for any accessibility sensitive Devices are also useful for some applications.   The system used for particle combination and redistribution is one of several designs. Have one. For example, beads can be combined with an automatic pipetting machine. Suspended in a solvent of suitable surface tension and density so that it can be used to transfer Can be done. After mixing, the beads will have the same automatic pipetting Can be redistributed to the reaction vessel by means of a ring device. Alternatively, the beads are specially valved Can be combined by using a reaction chamber that is eclipsed. Valve open The solvent stream is then allowed to transfer the beads to the combination vessel. Bee after mixing The chips are subdivided by returning the stream to each reaction vessel.   In another embodiment, the beads are closely spaced, top and bottom. Combined using open reaction vessels. Pour a large amount of flow into the container, Allows mixing of beads. If the beads are magnetic, then the beads The beads are subdivided by applying a magnetic field and pulling beads on the bottom of the container. Non-magnetism The sex beads are subdivided by vacuum suction through the bottom of the reaction vessel. Again In an embodiment of, the beads distribute them on a flat surface, which is then Cover them with a device in the shape of a "cookie cutter" to cover them It is divided by limiting the area. This is more fully described below.   The system for bead washing can also have one of several designs. beads Can be washed by a combination of liquid delivery and suction tube. Each reaction vessel Has its own set of tubes, or a single set has all reaction volumes. Can be used for vessels. In the latter case, the liquid delivery and suction lines , Mounted on a robot arm and can be directed to each container separately. each The beads in the container are either centrifuged or the use of magnetic beads and the application of a magnetic field. Can form a single pellet. In addition, the reagent is Use a reaction vessel whose bottom wall is a chemically inert membrane so that it can be removed from the vessel You can also. The reagents are also containers that can provide a continuous flow of reagents and wash solutions, i.e. Remove from each container, using a container with a luer fitting and a membrane on each end. sell.   Any automated tethering device that relies on individual reaction chambers We are facing very important practical limits. Where each chamber is a reagent Connected to the delivery system and "mother pot", beads are for pooling Pumped to the "mother pot", from which the beads of monomer addition Redistributed between reaction chambers for continuous repetition. Large amount of monomer or Has other building block units, and in potentially large reaction numbers, beads And the difficulty of partitioning the reagents makes such devices less than 100 separate arrays. It can be limited to column reactions.   The present invention provides a method for pumping beads to mix and redistribute between chambers. Avoids the need, simplifies reagent delivery, and very few small beads An apparatus that enables simple and accurate division of Basic design placed on the surface A plate with an array of reaction "sites", the surface of which may be planar. Or form a reaction site It can consist of an array of shallow wells. In one embodiment, a 16x16 array There are 256 sites. Each reaction site is a spot or well, with a single spot on its surface. A group of synthetic beads are attached. The attractive force is magnetic force, vacuum filtration, positive mechanical sorting Gravity with swing, or various other simple means. Beads are initially diluted It is evenly dispensed as a slurry into a shallow reservoir to cover the array of reaction sites. When an attractive force is applied, the beads are concentrated at each site.   After placing all the beads on the reaction site, the sites were separated by mechanical division. , Create (temporary) individual reaction chambers as shown in FIG. The change is It provides a compartment that is permanently attached to the surface to form a shallow well. The reaction components are Divided into each chamber, the beads are released into suspension and the reaction begins . If desired, the beads can be reattached to the surface and the reagents removed. cup After all steps of the ring cycle are completed, the chamber compartment is removed and the Are released into a common reservoir above the array of sites.   Mixing of the beads is caused by inducing convection of the reservoir fluid, and , Then the beads are pulled back to the surface site for the next coupling. You. Subsequent steps, including washing steps, are done in a similar fashion. Addition and removal of reagents Is done using a combination of plumbing and automated pipetting. Addition of reaction-specific reagents (eg monomers) is automated with a multi-pipettor ー Can be made using. Addition of common reagents and removal of all reagents It can be done using an immobilized plumbing system that does not require valve actuation on the bar. Some common steps, such as cleaning, can be done before installation of the chamber compartment or after removal. , All together on beads.   The use of multiple monomers or other building blocks adds to the encoding process. Give a burden. In one overview of the encoding of oligonucleotide tags, The basic set of 1000 monomers is a 5 base sequence to tag each reaction step. And a larger set of 1024 monomers requires 6 bases for encoding. You can request. In order to reduce the complexity of plumber synthesis (ie A particular encoding strategy (in order to reduce the number of reactive additions) is proposed by the present invention. Provided. To explain this method, perform 256 different reactions at the time Consider a sequence of 16x16 reactive sites that can With multiple base couplings Encoding each reaction individually is a difficult task.   The array consists of 16 columns and 16 rows, where each part of the array is a unique geographical address With. Each row of sites can be tagged as a base and all 1's Six columns can be uniquely encoded with a two base codon ("subcodon"). The strip-shaped template or channel block contains these two base additions. Can serve to form 16 reaction chambers for I But not as a monomeric phosphoramidite. And)). See PCT Patent Publication No. WO 93/09668. Add reaction site This mode of resizing is another analog, for example, optical methods are used to label beads. Strip-shaped mass described in U.S. Pat. As in the King process (which is hereby incorporated by reference) Is). If a template or channel block is used, When, the template directs individual reactions during the synthesis of library molecules. It is lowered onto the synthetic surface when it is an isolated grid template.   However, beads do not allow their spatial separation during the tagging reaction. , Will not be released because it must be maintained throughout the next step. Column is sub When tagged with a codon, the template is lifted, 90 ° It is rotated and lowered to form a strip covering the rows. Then 1 6 rows labeled with a 2-base subcodon and uniquely tagged 4 salts Results in each of the 256 reactive addresses with the group "supercodon". Reaction By identifying the loess, the supercodon can also be added to the monocoupling during each reaction. Identify the mar. VIII. Equipment for parallel coupling synthesis reaction   In general, the device of the present invention allows the deposition of a wide variety of materials on a solid support. Provides synthesis. By way of example, the present invention is directed to beads, such as those described herein. To use. A variety of peptide synthesis examples are discussed below, with a discussion of synthesizers. Provide the skeleton for.   The present invention utilizes many substrates (denoted as "S") in which synthetic reactions occur. To use. The substrate is optionally a linker molecule "L" in which the coupling reaction takes place. "I will provide a. The substrate is partitioned and contains a variety of monomers, such as "A" and React with "B" to form, for example, the following collection of substrates:     S-A and S-B The substrates are then recombined, mixed and redistributed. like this After the mixing and dispensing steps, a collection of two or more substrates is formed, each of which is , S-A and S-B.   Thereafter, an additional coupling reaction occurs. For example, the pooled generation above The product reacts with the monomers C and D to form the following collection of products:     1.     S-A-C S-A-D     2.     S-B-C S-B-D Even from the simple example above, such a synthetic technique would promptly produce a wide variety of products. It becomes clear that it will produce a huge collection. Such diverse By carefully planning the composition of the child collection and / or Providing parallel synthesis of tags on substrates such as The substrate proves to be useful in a variety of applications, as described above. specific In an embodiment, the present invention efficiently produces substrates for these and other uses. An apparatus and method that can be made are provided. A. General information   FIG. 1 illustrates the apparatus used to synthesize a diverse collection of molecules. You. The device includes a common manifold 212 and tubes 215 at the top (top) and 221 to 229 connected to a plurality of reaction vessels 201 to 209 Including a container 200. The upper common manifold 212 includes tubes 221-229. And 215. The reaction vessels 201 to 209 also have valves 111 to 1 19 and the tubes 241 to 299 selectively supply the monomer addition reagent. It is connected to the servers (reservoirs) 231-239. Delivered under pressure The system (PDS) 265 is provided in both the parent container 200 and the reaction containers 201 to 209. They are connected via tubes 260 and 256, respectively.   In the synthesis reaction, the bead suspension is transferred from the parent container 200 to the reaction tubes 201 to 209. Begins when moved to. Valve 129 is open (all valves are (Ie closed by default), and the bead suspension is placed in the parent container 20. From 0, through tube 215, into the upper common manifold 212. So After that, the bead suspension It is distributed between the reaction vessels 201 to 209 through the tubes 221 to 229. So After that, the reagents selected from the monomer reservoirs 231 to 239 are added to the respective reagents. It enters into each reaction container 201-209 through the tubes 241-249. Next Then, the coupling reaction is included therein in the reaction vessels 201-209. It happens on the beads.   FIG. 1 shows a pressurized container connected to a parent container 200 via a tube 260. 2 shows a delivery system 265. The delivery system 265, under pressure, When the valve 10 and vent valve 90 are open, pressure is applied through the tube 260. Deliver the coated reagent from the delivery system 265 to the parent container 200. .   The pressurized delivery system (PDS) 265 also includes a tube 256, Isolation valve 100, lower manifold valves 101 to 109, lower tube 2 71-279, injection valves 111-119 and tubes 241-2 It is connected to the reaction vessels 201 to 209 through 49. From PDS 265 , Pressure is applied to deliver the reagents to the selected reaction vessels 201-209. The removed reagent is passed through the valve 100 with the opening, and the tube 256 and the bottom marker are removed. Put in Nihold 214. Then press the reagent under pressure into the selected opening. Press the selected valves 271-279 through the selected valves 101-109. Give up. Then pressure is applied The reagents are transferred to the selected reaction vessel 2 through the selected tubes 241-249. Pressed into 01-209.   For example, from a given monomer reservoir 231 to each reaction vessel 201 And activated solution from the PDS 265 under pressure to deliver the reagent. A certain amount of liquid is placed in tube 256, in the lower manifold 214, and in the tube. Push it up to bu 271. Amount from monomer reservoir 231 at appropriate time Inject the Monomer Reagents into Tube 271 into the Flow of Activation Solution that Continues I do. Monomer injected from the reagent reservoir 231 following the injection of the reagent The flow of the solution containing the reagent enters the reaction container 201 through the tube 241 and Participate in the pulling reaction.   The beads in the selected reaction vessels 201 to 209 are optionally mixed with a monomer reservoir. To add tags using the monomer from bars 406-412, The tag monomer reagent under pressure from the servers 406-412 was opened. It enters the common manifold 255 of PDS 256 through valves 4-7. So After that, the tag monomer under pressure and the appropriate activating reagent are added to the open valve. Through 100 and tube 256, enter the lower manifold 214. pressure The monomer-tagged reagent and its appropriate activating reagent selected by Tubes 271-279 and 241-through open valves 101-109 249 and on the beads synthesis of the tag occurs Carry it into the selected reaction vessel 201-209.   After the desired monomer and / or tag addition reaction, the vinyl in the reaction vessels 201-209 is The suspension is returned to the parent container 200 for pooling and mixing. Bead suspension In order to move the reaction vessels 201 to 209 to the parent vessel 200, the bead suspension is Argo from tube 250 through open valves 122 and 101-109. Pressure is applied. The valves 100 and 110 are closed, which The bead suspension under pressure to tubes 221-229 and Through the open valve 129 to the tube 215, Finally, push into the parent container 200. In the parent container 200, the bead suspension is Reposition between reaction vessels 201-209 to further synthesize the desired set of molecules Prepared for mixing, mixed.   In another embodiment, a plurality of three-way valves are provided for each of the reaction vessels 201-209. And the parent container 200. Such a valve is preferably a top valve It is held in a common manifold 212. In this way, a container is It can be separated from the container 200. This re-suspends the bead suspension for further synthesis. It may be particularly advantageous when dispensing. For example, if beads are all reaction vessels 201-209 were first placed for synthesis and then returned to the parent container 200. In the case of a relocation, only certain three-way valves, for example reaction vessels 201, 20 5 and 209 Only the can be opened to receive the bead suspension for further synthesis.   1 also shows a top reaction vessel bracket 290 and a bottom reaction vessel bracket. 295 shows non-concentric agitators 280 and 285 connected to 295. Upper The reaction vessel bracket 290 is not concentric with the bottom reaction vessel bracket 295. Stationary while allowing the agitators 280 and 285 to keep up Have been left. Each non-concentric agitator is a vortex motor (spiral motor -) Together with 300, stirring power is applied to the bottom container bracket 295 and the reaction container 2 Work on the bottom of 01-209. The tube between the brackets is flexible, so This stirring force is such that the contents of each individual reaction vessel 201-209 is stirred in the reaction vessel. This causes the synthetic reaction to be enhanced.   The upper common manifold 212 connects to the tube 215 at one end and Conduit for transferring material between container 200 and upper common manifold 212 Are offered. At the other end, the upper common manifold 212 is the tube 12 It is connected to 6. The tube 216 passes through the valve 121 and the common marker on the top. Nitrogen 212 is provided with pressurized argon. Tube 216 In addition, a common manifold 212 on top drains its contents through valve 120. I am making it available.   The two capacitance sensors 90S and 99S are the same as the parent container 200. Is located near the outer surface of the container to detect the level of liquid in the parent container 200. If the liquid is within the detection envelope of the volume sensor, the volume The sensor switches on (turns on). On the contrary, the capacitance sensor is Cuts off (turns off) when not in the detection envelope.   Sensors 101S-119S detect the presence of liquid in a substantially translucent tube. It is an optical sensor for taking out. In these optical sensors, the column of liquid is a tube. It is on when present in. Optical sensor is off when no liquid is detected It is.   Similarly, the sound wave (or acoustic) sensor 120S is located within its detection envelope. To detect the presence of the liquid. Contains the bead suspension, and the detection envelope of the sonic sensor. The liquid flowing through the tube placed in the rope is the sound wave sensor 120S. Turn on. On the contrary, the sound wave sensor 120S is located inside the detection envelope of the sensor. Off when there is no liquid in the tube placed in. Sound wave sensor -Used for 120S. Because the optical sensor is under certain conditions Is a semipermeable Teflon tube containing an empty semipermeable Teflon tube and bead suspension. This is because it cannot be distinguished from the tube. Furthermore, the sound wave sensor is a sensor Although selected for 120S, it contains an empty tube and a liquid or bead suspension. Any sensor that can recognize the difference between misaligned and filled tubes is used. Can You. Sound wave sensors compare to other types of sensors, such as optical sensors. Since it is expensive, there is only one sonic sensor 120S per synthesizer.   The reaction vessel bank consists of only one or a few valves between the parent vessel and the reaction vessel. Is designed to be In fact, the valve 129 is optional. This design , Is advantageous. Because it is fragile to beads and synthetic polymers. This reduces the possibility of damaging valve mechanical opening and closing movements. . Also, if the beads are large enough, they will be pulled into the valve. It may get stuck and clog the system. In addition, some polymers have Sensitive and adversely affected by the heat generated by the valve during operation May be done. Therefore, the bead suspension must travel through it It is desirable to reduce the number of valves where there are none. If valve 129 is included If not, the technique of applying pressure ensures that the liquid flows between the parent vessel and the reaction vessel bank. Can be used to prevent   As noted previously, the valves used in this embodiment have their differential It is closed in the default state (default state). Specific command for opening (instruction ), The valve always remains in the default closed state. B. Mechanical components   Mechanically speaking, an automated synthesizer roughly has three subsystems. The stem, reaction vessel bank, parent vessel and pressurized delivery system. Can be kicked. As mentioned above, the coupling synthesis is performed in the reaction vessel bank inside the reaction vessel. Happens in. The parent vessel holds beads from all reaction vessels, pools and Mix. The delivery system must be suitable solvent and / or suitable reagent / solvent concentration The reagent solution in 1. Ensure delivery in the proper process. In addition, the entire system It has been sealed for a while. Applying pressure when necessary is an inert gas, for example For example, it is made using argon. Argon is due to its convenience and low chemical reactivity. , A preferred pressurized gas.   To facilitate discussion, here is a specific example of an automated synthesizer. Please refer to. Particular examples used throughout this disclosure include polypeptide Including synthesis on a set of beads. The beads are coupled to each subsequent amino acid For the identification of the reaction, using four nucleotide monomers, A, T, C and G A tag is added.   However, an automated synthesizer is described in the specific example above. Is not limited to the synthesis of specific polymers, but also tagged polymers. -It should be recognized that synthesis is not limited. Through this disclosure , Using a reaction vessel bank having 9 reaction vessels, Although reference is made to the tagging of beads using the nucleotides described above, The number of reaction vessels that can be included in a vessel bank has no inherent upper or lower limit. In fact, the device The modular configuration of allows easy addition of additional reaction vessel banks. Change In addition, many other molecules and tags can be synthesized on the beads, and the tags Can be completely excluded. 1. Pressured delivery system   Specially prepared for synthesizing a polypeptide according to a particular example, under pressure A detailed description of the delivery system 265 is provided in three parts, the polypeptide combination. Reservoir for use in preparation, reservoir and device for attaching tags to beads Divided into livery valves. a. Reservoir for use in polypeptide synthesis   In addition to the nine amino acid monomers used to synthesize the specific example peptides, Several other additional "common" reagents are used in the synthesis. Typical pepti In synthesis, for example, the following reagents can be used: b. Reservoir used to attach tags to beads   In a particular example, the beads are optionally tagged. For peptide synthesis reaction Where the beads are, in one embodiment, from the groups A, T, C and G. A tag is attached using a nucleic acid containing cleotide. Added to four nucleotide reagents Thus, the following solvents and reagents are used during tag synthesis.   These nucleotide reagents synthesize tags using automated synthesizers. Contained in a reservoir having a sufficient volume and quantity of   FIG. 2 shows, for example, a representative reservoir for containing the MeCN solution of Table 3. 400 is shown. Connect two reservoirs to each reservoir listed in Tables 2 and 3. There is a tube. As shown in FIG. 2, the tube 450 is used to pressure the reservoir. Pressure to push the contents of the reservoir up to the second tube 452. It contains argon under pressure. In some embodiments, the reagent reservoir But there is always pressure. In another embodiment, the argon tube is , To the local on / off valve Controlled so that the reagent reservoir is pressurized only when the contents of the reservoir are needed. Apply force. c. Delivery valve   FIG. 3 shows a representative three-way solenoid valve in more detail. The valve is For example, Model 2-110-900 from General Va1ve Corp. of Fairfield, New Jersey. Can be In addition, the three-way valve of FIG. 3 may, for example, remove reagents from reservoir 412. It shows the valve 4 to be livery. The three-way valve is a Used in Livery System 265. The three-sided solenoid used in the embodiment The rhenoid valve includes a first port 454 and a second port 456. Three-way The Renoid valve also has a channel 458 through its body, Communication with the first port 454 and the second port 456 to ensure that the liquid is always first. And allows free flow between the second ports. Common manihall The second port 456 may be formed, for example, by another three-way valve to form the port 462. It is connected to the first port 454. The other three-way valve is, for example, the valve of FIG. It can be Bu 5. The solenoid in the valve responds to the control signal on wire 190. And optionally connect the third port 460 to the channel 458. Wear. The third port 460 of the valve 4 is connected to the reservoir 412 of FIG. You.   Reagent from reservoir 412 into manifold 462 A line 464 carrying a reagent under pressure to control the injection of 4 to a third port 460. When the solenoid opens, And the third port 460 can communicate with the channel 458, thereby The reagent pressurized from the port 460 of the And into the common manifold 462.   FIG. 4 shows a typical on / off two-way solenoid valve 10. This ba Lube is, for example, a Model 2-17 from General Valve Corp. of Fairfield, New Jersey. -900, optionally liquid or gas in the channel between its two ports It is possible to flush with. As shown in FIG. 4, the valve 10 has two ports. 468 and 470. The valve 10 also has a channel through its body. Has a channel in communication with the first port 468 and the second port 470. , Liquid or gas is allowed to flow between the two ports. Valve 10 A solenoid within is selectively responsive to a control signal on wire 472 to selectively The port 468 can be in communication with the second port 470. One of valve 10 When two ports are connected to a tube carrying a gas or liquid under pressure Valve 10 allows flow from that port to the other ports of valve 10. Can be used to inhibit.   FIG. 5 illustrates a pressurized delivery system according to one aspect of the present invention. 265 is shown in more detail. Figure 5 includes 24 valves 0-23, through which a common manifold is formed Show. The 2-way and 3-way valves have a common manifold through which the reagents flow. A chain by connecting their first and second ports to each other to form Can be connected to each other. Three-way valves 1-7, 9-12 and 14-22 are, for example, 3 may be substantially similar to valve 4. Two-way valves 0, 8, 13, 23 are examples For example, it may be substantially similar to valve 10 of FIG. 3 common manifolds Through-channels for one-way valves and on / off valves, and adjacent valves Including connecting tube between. As mentioned above, the third port of the 3-way valve is It is controlled by the solenoid in the valve. The third port of each 3-way valve is a reagent or Connects the reagent or solvent to the tube from the solvent reservoir, PDS265 To and from. Or the third port of the 3-way valve Outlet for delivering reagents to, for example, valve 100 of a reaction vessel bank Can serve as a port. Two-way valves are mainly isolated valves or argon Used as a supply valve.   As shown in FIG. 5, the valve 24 includes three separate valves to save space. It is physically located in the bank. The delivery system of Figure 5 also includes a valve Includes tubes 480 to connect the left bank of the with the central bank. tube 482 connects the right bank to the central bank. Table 4 shows the delivery system Used in the system The valves are listed and, in the exemplary embodiment, the type of valve used and It specifies the reagent reservoir controlled by each valve.   For example, the valve 22 has a 60/1000 inch through channel. Shown with FWO60 valve or Fast Washout (FWO) 3-way valve Was. In addition, the valve 22 was pressurized with DMF, as shown in Table 4. Control reagents from reservoir 438. As a further example, valve 23 is Pressure from the gon source (not shown) to the common manifold of the PDS265 It is an on / off valve that controls the flow of the generated argon.   FIG. 5 shows pressure applied to the common manifold of PDS 265 from one end. Tube 484 is shown connected to valve 0 for this purpose. The other tube 486 , PDS265 with argon connected to valve 23 and from the other end Applying pressure to a common manifold.   As an illustration, pressure-delivered delivery during the peptide synthesis deprotection cycle. -The operation of the system 265 is described below. DMF for deprotection of polypeptides The solution of 10% piperidine in the reaction vessel (RV) is delivered to the reaction vessel in the bank. Read. Table 4 shows that the valve 18 controls the flow of piperidine from the reservoir 430. It shows that it is possible. As a result, the valve 18 is under pressure. Piperidine from the stored reservoir 430 in the common manifold of PDS265 It must be open to allow it to flow to. Solution to RV bank valve 1 To enter 1, the isolation valve 8 is closed and the isolation valve 13 is opened, RV Bankva with open piperidine under pressure Put it in Rube 11.   As shown in FIG. 5 and Table 4, the RV bank valve 11 and the parent container valve 1 The 0 is located in the center of the valve chain. This arrangement is advantageously with these valves Minimize the length of the manifold compartment between a given reagent valve. As a result Less reagent volume is required to fill this manifold compartment. Separation bar The valves 8 and 13 allow the reagent from one end of the manifold to flow to the RV bank valve 11 Or overshoot the parent container valve 10 and to other parts of the common manifold. It can be closed to prevent unnecessary entry.   Table 4 also shows 3-way with through channels of 30/1000 inch diameter Valves 4-7 and 9-12 are shown. In contrast, Maniho The remaining valves in the valve are pierced chambers with a diameter of 60/1000 inches. Has a flannel. Reduced cross section of channel in each part of manifold Further reduce the capacity of. As a result, less reagent fills the manifold Required.   For example, nucleotides A, T, C and G are relatively expensive. Hence for It is desirable to keep the amount of reagents present to the minimum necessary. Nucleotide valve 4-7 Is located in close proximity to the RV bank outlet valve 11 and includes a nucleotide valve and an RV The distance between the bank outlet valves 11 is kept short, and the required amount of reagent is kept small. Any nucleotide valve The cross section of the manifold along the path from the valve to the RV bank outlet valve 11 is also Keep small to further reduce the amount of nucleotide reagent present in the nihold. ing. In fact, the tube 480 of FIG. 5, as well as the nucleotide and isolation valves The portion of the manifold between the 8 and 8 has a reduced cross section of 30/1000 inches. I do. C.   Reaction vessel bank   FIG. 6 illustrates a simplified reaction vessel bank 500 according to one aspect of the invention. doing. For ease of explanation, the tubing through which the solution flows is partially I omitted it. The reaction vessel bank 500 includes an upper bracket 502 and two side walls. Includes brackets 504 and 506 and two bases 508 and 510. Upper The reaction vessel bracket 290 is attached to the side brackets 504 and 506. Have been. The vortex motor 300 is installed in a plurality of reaction vessels 201 to 209. In order to supply the stirring force via the drive belt 521, the upper reaction vessel bracket Attached to the hood 290. The bottoms of the reaction vessels 201 to 209 are It is attached to the container bracket 295. Brackets 502, 504, 5 06, 290, and bases 508 and 510 are made of any suitable material. In order to facilitate mechanization, strength and weight saving, aluminum is used in this embodiment. It is used to make the brackets.   The bottom reaction bracket 295 is the upper reaction bracket 290 by the two non-concentric shafts 280 in the shaft housing 520. Tied. The non-concentric shaft 280 is in the upper reaction vessel bracket 290. Is rotatably mounted through an opening (not shown) in the. Non-concentric shaft The 280 is functionally connected to the vortex motor 300 via a belt 521. Have been. As described below, the non-concentric shaft 280 has a vortex The rotational force supplied by the rotor 300 to the bottom reaction vessel bracket 295. Change to the stirring force to move as you draw. The movement of this circle is It exerts a spiral effect on the contents of 209. Each of the reaction vessels 201 to 209 has its own Attached to the bottom reaction vessel bracket 295 at the bottom of each, All reaction vessels are uniformly and simultaneously agitated.   FIG. 6 also shows the bottom bracket 522. Bottom bracket 522 Are attached to side brackets 504 and 506, and also aluminum It can be made from any suitable material, including um. Multiple amino acid reservoirs 231 ~ 239 are mounted on the bottom bracket 522 directly below. Amino acid Liza The amino acid reagents in the peptides 231 to 239 are specific examples of polypeptide sets. Used as a building block to synthesize. In this embodiment, the polypeptide Use 9 different amino acid monomers per bank for set synthesis It is being planned.   FIG. 6 shows a separation valve bracket mounted on side brackets 504 and 506. 526 is shown. The isolation valve bracket 526 includes a plurality of lower manifolds. A channel 530 is included for mounting the shield valves 101-109. Figure 6, each lower manifold valve 101-109 is In an embodiment, it is fixed within channel 530. However, the lower Maniho The field valves 101-109 can be separated by using commercially available mounting equipment or other mounting methods. It may be fixed to the racket 526. The lower manifold valves 101-109 are A three-way solenoid valve, and with the three-way valve discussed above in connection with FIG. Is the same. Since it is used in the reaction vessel bank 500, the lower manifold bar The through channels of the valves 101-109 are connected to each other to form a common lower marker. Nifold 214 is formed through which a delivery system under pressure is applied. The solution from 265 flows.   Three two-way valves 100, 110 and 122 are also shown in FIG. 9 Bars The valves 101 to 109 are the reaction vessels 201 to 20 of the lower manifolds 214 to 9 Control the flow of solution to 9. At the first end of the common lower manifold 214 The separation valve 110 is opened to the waste liquid line (not shown in FIG. 6). . The isolation valve 100 at the second end of the common lower manifold 214 is selected Block the flow from the PDS 265 to the rest of the common lower manifold 214 Or it is possible. Optional isolation valve 1 22 supplies local argon pressure to various parts of the reaction vessel bank 500. Aids in the delivery of solutions to and from.   In another embodiment, 11 isolation valves 100-110 and 122 are Valve block, eg model P / N601374 (ABI from California, Foster City Be prepared for inside. The blocks are pre-assembled and, as a result, the assembly Is simplified. The 11 valves in the 11-valve block are substantially as described above. Works like   Injection valve bracket made of suitable material, e.g. aluminum 532 is attached to side brackets 504 and 506. plural The injection valves 111 to 119 are injection valve brackets. It is installed through the opening of 532. FIG. 6 shows the amino acid reservoir 23. A total of 9 injections that control the injection of amino acids from 1-239. The operation valves 111 to 119 are shown. Injection valve 111- 119 is a 3-way solenoid valve, and the 3-way discussed above with respect to FIG. It is the same as the valve. The first port of each injection valve is the reaction vessel 2 01-209, while the second port of each injection valve is One of the manifold valves 101 to 109 is connected to the third port. Linking Is an appropriately sized tube, for example 1/16 as used in this embodiment. Made using inch teflon tube You. As is clear from the above, the penetration of each injection valve 111-119 The channels are the reaction vessels 201 to 209 and the lower manifold valve 101. Allows the solution to flow freely between the third port of ~ 109. Each inn The third port of the injection valves 111 to 119 is the amino acid reservoir 23. 1 to 239 and optionally lower manifold valves 101 to 109 Amino acid is injected into the flow of the solution flowing between the reaction vessel and the reaction vessels 201 to 209. To inhibit or enable that.   FIG. 6 also shows the upper common manifold 212. Common upper The nidle 212 includes a common manifold 212 on the upper side and nine reaction vessels 201 to 201. Includes nine manifold ports 542 for connecting to 209. In this embodiment The 1/8 inch flexible Teflon tube is used for the manifold port 542. Is connected to the upper ends of the reaction vessels 201 to 209. Common upper Nihold 212 also collects beads from the individual reaction vessels 201-209 there. Connects to a parent container (not shown in Figure 6) that is pooled and mixed with each other A first end port 544 for The second end port 546 is 3-way valve pressurization / exhaust valve on common manifold 212 (not shown in FIG. 6) Connect using. The pressure / drain valve and the second end port 546 are Of the argon, the solution, the reagents, etc., under which pressure is applied. It may be supplied to the common manifold 212. Alternatively, the pressurization / drain valve and the second end port 546 can be routed further. Argon, solutions, reagents, etc., provided through and under pressure through the upper common Can be supplied from manifold 212 to a suitable reservoir   Another arrangement for reservoirs 231-239 is shown in FIG. 6A. single Groups of reservoirs, eg, instead of using reservoirs 231-239 , A plurality of reservoir groups, eg 231a-239a, 231b-23 9b etc. may be provided. The reservoir is inside a rotatable carousel 1000. Is held. The reservoir is such that the reagent retained in the reservoir has an upper surface 1 Upper surface 1002 of carousel 1000 so that it can be accessed from It is open at. The carousel 1000 is held in a pressure vessel (not shown). Thus, each of the reservoirs is under the same pressure in the pressure vessel. Reservoir In order to transfer the reagents in the reaction vessels 201 to 209, tubes 241-249 are provided. A plurality of tubes connected to each other are arranged in the pressure vessel. The pressure vessel Is a selected group of reservoirs, eg, reservoirs 231a-23 It is located in the reservoir of 9a. The tube can be used as a reservoir By moving towards or by moving the carousel 1000 towards the tube By doing so, it can be placed in the reservoir. The carousel 1000 The tube is rotated to align it with the selected group of reservoirs. Pressure The pressure inside the vessel has a pressure gradient between the reservoir and the tubes 241 to 249. It is supposed to be. And when the tube was placed in the reservoir When the valves 111 to 119 are opened, as described above, the reaction vessels 201 to 20 A pressure gradient causes the reagent in the reservoir to be delivered to the tube 241 for delivery to ~ Carry in 249. In this way, the carousel 1000 has various reagents. To allow selective selection from different reagents, e.g. different construction blocks. Synths by allowing a set of Provides flexibility for sizers.   FIG. 7 shows amino acid reservoirs 231-239, injection valve 111. -119, lower manifold valves 101-109 and reaction vessels 201-20 The interconnection between 9 is shown in more detail. Lower manifold valve, eg The valve 101 (which is a valve on three sides) has a common lower manifold 21. 4 to connect the solution to the first port of the lower manifold valve 101 and the second port of the manifold valve 101. It allows free flow between the two ports. Lower manifold bar The third port of the valve 101 is a 3-way injection via a tube 271. It is connected to either the first or second port of valve 111. First or first The other port of either of the two ports is attached to one end of the reaction vessel 201. Are connected via a probe 241. The other end of the reaction vessel 201 is the upper common Maniho The tube 221 to the manifold port 542 (not shown in FIG. 7) of the valve 212. Are connected via Tubes 271, 241, and 221 are chemically resistant Made from other substances, such as Teflon. In fact, this embodiment is a semi-transparent Teflon product. Translucent P with various cross-sections everywhere due to poor reactivity and optical properties Use TFE and FEP Teflon tubes.   The amino acid reservoir 231 is tubed with an inert gas such as argon. Pressure is applied through the valve 562. Pressure in amino acid reservoir 231 The sprayed amino acid solution passes through the tube 560 and is injected in three directions. Enter the third port of valve 111. Injection when receiving appropriate command The valve 111 is opened so that the amino acid solution under pressure is injected. It is possible to enter the channel that penetrates the lube 111.   FIG. 7 also shows two optical sensors 111S and 101S. Optical cell Sensors 111S and 101S are substantially translucent Teflon tube 271 and The presence or absence of the liquid in 241 is detected. As shown in FIG. The server 111S is located below the injection valve 111, and the optical sensor The sensor 101S is arranged below the reaction container 201. Optical sensor 111S and And data from 101S are controlled for use in controlling various stages of the synthetic reaction. Sent to your computer (not shown in FIG. 7).   FIG. 8 shows the non-concentric shaker 280 of FIG. 1 in more detail. Non-concentric swing The mixer 280 has two cylindrical shafts 56 connected to a cylindrical knuckle 566. 4 and 568. The shaft 564 has a central axis and a length of the tubular knuckle 566. Collinear in the direction and of the two planar surfaces of the tubular knuckle 566. Are linked together. The shaft 568 is another planar shape of the tubular knuckle 566. Is connected to the surface of and forms an offset from the central axis of the cylindrical knuckle 566. I have. In one embodiment, shafts 564 and 568 and tubular knucks. Le 566 is machined from a single piece of metal stock.   A cylindrical shaft 564 has a fixed rotation support, such as a roller bearing. Tubular shaft 564 when torqued to rotate in The cylindrical shaft 568 forming an offset with respect to the rotation axis of the It moves in a circular path around the rotation axis of the shaft 564. 1 or more non-concentric shaker 2 80 is operably connected, for example, by a belt-and-pulley arrangement, A plurality of non-concentric shakers 280 are allowed to move in unison. This embodiment , The shafts 568 of the two non-concentric shakers 280 have a single bracket. When the shaft 564 is rotated, the bracket is connected in a circular path. It is designed to move. Furthermore, the shaft 568 and the vortex motor 300 So that the bottom of each reaction vessel moves in a circular path at about 1500 revolutions per minute. Designed to Have been. In order to avoid damage to the beads, the circular path of this embodiment is More preferably, about 3. Limited to a radius of 5 mm.   FIG. 9 shows the reaction vessels 201 to 209 and the vortex motor 300 of FIG. The upper portion of the containing reaction vessel bank 500 is shown in more detail. Discuss with respect to FIG. As described above, the reaction vessel bank 500 includes a plurality of reaction vessel banks 500 connected to the upper bracket 290. Of the reaction vessels 201 to 209. The upper bracket 290 is used for the reaction vessel 201. ˜209 have multiple openings 630 where they connect. Above opening (shown In the Teflon tube from (No.), the liquid is Teflon tube and reaction tube 201- 209 at the openings 630 in a manner that allows them to flow freely between them. It is connected to the upper ends of the respective reaction vessels 201 to 209.   The lower ends of the reaction vessels 201 to 209 are connected to the lower reaction vessel bracket 295. ing. 10A and 10B show the bottom of the bottom reaction vessel bracket 295 of FIG. It shows the situation in more detail. FIG. 10A illustrates the lower reaction vessel bracket 295. It is a part of the bottom of the close-up.   FIG. 10B illustrates a plurality of channels 650 in the lower reaction vessel bracket 295. Is shown. Flexible and substantially translucent Teflon tube (for ease of explanation) 10B is omitted from FIG. 10B, the lower end of each reaction vessel 201 to 209 (this is omitted). (Also omitted from FIG. 10B for ease of explanation) Fits within the flannel 650 You. A groove 652 for mounting an optical sensor is associated with each channel 650. ing. The groove 652 is clearly illustrated in FIG. 10A.   FIG. 10B shows that the optical sensor is firmly attached to the lower reaction vessel bracket 295. A plurality of mounting holes 654 are shown for defining. Also reduce weight A plurality of optional holes 656 for are shown in FIG. 10B. As discussed earlier In addition, the lower reaction vessel bracket 295 accommodates the movement of the non-concentric shaker in the circular path. Following, stir the contents of the reaction vessel. Optional holes 656 are brackets Must be machined over the entire lower reaction vessel bracket 295 to reduce the weight of the Can reduce the amount of force required to move the bracket. Wear.   The through holes 658 near each end of the lower reaction vessel bracket 295 are not A heart shaker 280 is connected to the lower reaction vessel bracket 295. Reaction volume The lower ends of the vessels 201 to 209 are provided with a penetrating chamber in the lower reaction vessel bracket 295. The flexible Teflon tubes 241-249 to fit into the channel 650. And then follow the circular movement of the lower reaction vessel bracket 295. Downward reaction The vessel bracket 295 moves in a circular path, so all the reactions in the reaction vessel bank are The contents in containers 201-209 are agitated in a side-by-side fashion.   FIG. 9 also shows any non-concentric shaker for fitting around the non-concentric shaker 280. Showing the mill housing 520 You. The optional non-concentric shaker housing 520 is not contained within a hollow tubular housing. Human user enclosing a concentric shaft and when the non-concentric shaft is moving The possibility of personal injury and damage to the equipment.   This embodiment uses a stepping motor to supply the rotational force to a non-concentric shaker. Controller (model RD122, Semif Co, California Fremont rp. (Made by) and stepper motor (model PX245-01AA, Califor) nia Torrance Oriental Motor U. S. A. Corp. Product) is used. As shown in FIG. 9A As shown, the three pulleys 670, 672 and 674 are vortex motors. -Two non-concentric in cooperation with 300 and two drive belts 521 and 676 Of the shaker 280 in an optional non-concentric shaker housing 520 Rotate. This embodiment is a stepper motor and stepping controller. , But the rotational force includes other electric motors or pneumatic motors , And may be powered by any other suitable type of motor. Furthermore, Volte The power supplied by the xox motor 300 is sprocket, pulley and belt. Transmission to the non-concentric shaker 280 by any suitable transmission means including a belt, gear, etc. Can be reached.   FIG. 11A shows a detection of the presence or absence of liquid in a substantially translucent Teflon tube. 9 illustrates an exemplary optical sensor 680 for use in export. Optical sensor 68 0 is the same as the optical sensors 101S to 109S of this embodiment. light Sensor 680 (model EE-SX671, Omro from Illinois, Schaumburg) n, Inc. Made to house the optical transmitter and collector respectively. And includes two forked ends 682 and 684. The optical sensor 680 also , An appropriate electrical circuit configuration for transmitting the sensor data to the control computer Book for housing and mounting optical sensor 680 to bracket It has a body 686.   FIG. 11B shows the forked ends 682 and 684 of the optical sensor 680 in greater detail. It is shown in detail. In the direction of arrow 688, the light is substantially square-shaped (FIG. 11B). A substantially rectangular transmitter 685 for transmission (not shown) Located on the inner surface of the forked end 682. The controller is Located on the inner surface of the hooked end 684, and is also rectangular. Practically half In order to detect the presence of liquid in the transparent Teflon tube, the Teflon tube It is mounted through the gap between the two forked ends 682 and 684. When the liquid is in a substantially translucent Teflon tube, the light-collecting part triggers (tries). Gard) shows detection of fluid in Teflon tubes.   In fact, the substantially translucent Teflon material, when empty, is the optical sensor 680. It turns out that you can't trigger. Substantially translucent chew A common optical sensor is advantageously used to detect the presence of liquid in the chamber. To this end, a new optical array block is used. FIG. 11C shows an optical array block. 690 is shown in more detail. The optical array block 690 is essentially a transformer. An opaque material that blocks any light emitted by the smitter 685 Made from. The optical array block 690 is a block 690 which is an optical sensor 68. Two retaining walls 692 for frictionally engaging one of the forked ends of 0 and 694 on the first surface 696 and forked optical alignment block 690 Holds tightly between the edges. In one embodiment, retaining wall 692 and And 694 are designed to engage the light collector fork end 684 of FIG. 11B.   The optics array block 690 also includes a chamber formed in the second block surface 700. Channel 698. The second block surface 700 is similar to the first surface 696 above. The opposite surface. The axis of channel 698 is orthogonal to retaining walls 692 and 694 doing. Channel 698 can hold the Teflon tube snugly It is sized. As a result, the Teflon tube is channel 698. The optical array block 700 is housed within and has forked ends 682 and 6 When installed in the gap between 84, the transmitter stream above Arranged at right angles to the top 685.   FIG. 11D shows opening 70 located along the center line of channel 698. 2 is shown. The opening 702 is A small amount of light is transmitted along the hole between the first surface 696 and the second surface 700 along the optical array. It is possible to transmit through block 690. Substantially translucent tefro Tube, for example tubes 241-249 or 271-279, When fitted snugly within 698, the axis of opening 702 is Run through the center of the tube. The shape and size of the opening 702 depends on the optical characteristics of the tube. It is a function of sex.   Optical array block 690 is provided with forked ends 6 in the manner shown in FIG. 11A. When mounted between 82 and 684, the transformer in the forked end 682 is Light from the smitter 685 travels through the substantially translucent tube 704. . Most of the light passes through the tube 704 before it reaches the optical array block 690. Blocked by. Some of the light that passes through the tube 704 is opened. Mouth 702 (hidden from view in FIG. 11A) is reached, and opening 702 It travels along the hole to reach the light collector within the forked end 684.   The axis of the opening 702 runs through the center of the substantially translucent tube 704, The light that passes through the center of the tube is part of the light collection in the forked end 684. Reach the minute. Light that travels through the empty tube 704 is diffracted so that the sensor Insufficient amount of light to reach the light collector. The liquid is translucent Teflon When present in the tube 704, the light passing through the filled tube is of It is focused by the liquid inside. The focused liquid is directed from the direction of the fork-shaped end 682. It enters into the opening 702 and induces the light collecting portion in the forked end 684. Liquid present If not, the focusing effect is relatively small. Therefore, less light is available in the opening 70. Enter 2. In fact, when there is no liquid in the Teflon tube 704, the opening 702 is The light passing through is insufficient to trigger the light collection in the forked end 684. is there.   As discussed above, the optical array block 690 replaces the Teflon tube 704. The size is set so that it can be caught exactly. The optical array block 690 , Shown in Figure 11A when mounted between forked ends 682 and 684. As described above, the Teflon tube is formed by the optical center 680 and the block 690. It is completely grasped. By fixing the optical sensor 680 to the bracket The Teflon tube 704 is fixed to the bracket. This way Teflon tubes 241-2 extending from the bottom of the reaction vessels 201-209 of the embodiment 49 is fixed to the bottom reaction vessel bracket 295.   As shown in FIG. 12, a reaction vessel, for example, the reaction vessel 20 of the embodiment of the present invention. 1 consists of a segment of FEP Teflon tube 710. Tube 710 , 1/4 inch outer diameter and 0. It has an inner diameter of 19 inches. More details below As described above, the diameter of the tube 710 is such that two or more reagents are simultaneously stored in the reaction vessel 201. For use when mixing Alternatively, it could be made quite large. Tube 710 is a flexible Teflon The tube 271 is sealed and connected. Flexible Teflon tube 271 Is fixed to the reaction vessel bracket 295 below the reaction vessel bank. Below When the reaction vessel bracket 295 of is moved in a circular motion, the flexible Teflon tube The bottom of the tube 271 is used to stir the contents in the tube 710. Follow the circular movement represented by the racket 295.   In this embodiment, the tube 271 has an outer diameter of 1/8 inch and a 1/16 Has an inner diameter of inches. Figure 12 shows that tubes of different cross sections are sealed to each other. First coupler 714, second mutual connector for connecting in a closed state 7 shows a tube connector including 716 and a third coupler 718. Up The tube connectors noted are from Norton, Inc. Available from (Ohio, Akron). Ju Tube 710 to prevent the substrate in tube 710 from entering flexible tube 712. A frit or filter 1102 located at the bottom edge of the There is a hiding). The frit is, for example, a 2 micron titanium frit obtain.   At the other end of tube 710, a fourth coupler 720, a fifth interconnector -721 and the sixth coupler 722 are sealed, the tube 710 Are connected to the tube 221. The tube 221 of this embodiment is the tube 7 Since it has a different cross-sectional area than 10, The rails 720 and 722 and the mutual connector 721 are essential. Tube 2 21 is a manifold port 542 of the upper manifold 212 (shown in FIG. 6). Sazu) is connected.   The flexible O-ring 724 is located in the hole 726 in the bracket 290 (shown in cutaway (Shown in 12). The O-ring 724 is a flexible coupler. 722, thereby flexibly attaching the reaction vessel 201 to the bracket 290. It is fixed. If the bottom edge of the reaction vessel 201 is shaken, the O-ring 724 , Serves as a pivot point, and relatively moves the top of the reaction vessel 201. Hold it so that it does not stir and enhance the stirring effect.   As shown in Figures 12A and 12B, the reaction vessel in one particular embodiment. 201 is a temperature control for controlling the temperature of the reaction vessels 201 to 209. A jacket 1100 may be provided. Temperature control jacket 1 in this embodiment 100 for connecting reaction vessel 201 to lines 221 and 241 (not shown) With fitting 1104. Inlet / outlet ports 1106, 1108 provide heat transfer It is provided to supply the conductive liquid to the reaction vessel 201. Thermally conductive liquid is a reaction vessel It can be used to heat or cool 201. In this embodiment, the reaction volume The vessel 201 is formed from a Teflon tube 1110, preferably a quarter-inch tube. It has an outside diameter of 1 and a wall thickness of 1/32 inch. Outside the tube 1110 There is a tube 1112 on the side, It is preferably composed of Teflon and has an outer diameter of 3/4 inch and 1 / It has a wall thickness of 32 inches. The outer tube 1112 has a fitting 1104. Overlying and forming an annular space 1114 for containing a thermally conductive liquid. I have. O-rings 1116, 1118 are fitted with outer tube 1112 and fittings. Located between the lugs 1104 to form a tight seal of liquid. like this In order to heat or cool the reaction vessel 210, the heat conductive liquid is supplied to the port 11 06, 1108, and can be introduced into the annular space 1114. it can. The ports 1106, 1108 are also provided with a thermally conductive liquid in an annular space 1114. Through which it is possible to circulate continuously.   Of a reaction vessel 1120 having a temperature control jacket 1122 integrally formed Another embodiment is shown in Figures 12C and 12D. The reaction vessel 1120 is substantially It functions similarly to the reaction vessel 201, except that the reaction vessel 1120 is preferably glass. Made in. The temperature control jacket 1122 is also preferably made of glass. . In such a configuration, the reaction vessel 1120 and the temperature control jacket 1122 are integrated. It can be formed as a unit of. The reaction container 1120 is a frit 11 24 and connector 11 for connection to lines 221 and 241 (not shown) 26 and 1128. Inlet / outlet ports 1130, 1132 are jackets Annular space 1 between 1122 and reaction vessel 1120 A thermally conductive liquid is provided for circulation through 134. Hose barb  barb) 1136, 1138 are conveniently the inlet / outlet ports 1130, 113 Provided for connection to two suitable liquid sources. In this way, the thermally conductive liquid Circulates through the annular space 1134 to heat or cool the reaction vessel 1120. Can be looped. D.   Parent container   FIG. 13 shows the parent container of this embodiment in more detail. The parent container 200 is an example For example, the volume is about 30 mL. Tube 260 delivers reagent or argon. Lee system PDS265 (not shown in FIG. 13) and from there. For movement, it is connected to the bottom end of the parent container 200 in a sealed state. . The frit or filter 746 prevents the substrate from entering the tube 260. Therefore, it is fixed near the bottom of the parent container 200. To add and remove substances There is a removable cap 743 fixed to the upper end of the parent container 200. cap The tube 215 fixed through 743 is used for the parent container 200 and the reaction container van. Transfer material to and from a common manifold 212 (not shown in FIG. 13) within the chamber. You. The tube 215 extends through the cap 743. Pressured al The gon / drain line 275 also extends through the cap 743. Any rinse Line 281 contains the solvent under pressure to rinse the inner wall of parent container 5. Delivery to the side wall Is connected to a solvent source for   FIG. 13 shows two capacitive sensors 9 mounted near the outside of the parent container 200. 0S and 99S (Model 18-08, Electro of Illinois, Hoffman Estates) matic Control Corp. Manufactured). Each capacitance sensor 90S or 95S, The presence of liquid is detected in the vicinity, and the sensor data is Via 756 and 758 to a control computer (not shown). Content The quantity sensor 99S is used to detect the level of reagent added to the parent container. It is. Volume sensor 90S detects the level of bead suspension for redistribution This is because. Both sensor levels depend on the amount of beads and the number of reaction vessels used. Therefore it can be adjusted. Capacitive sensor data can be used in various cycles of the synthesis process. Used by the software to control the. E. FIG. Control system   1. Control computer   An automated synthesizer uses a control computer to synthesize During the various cycles of the process, data is collected from the sensors and valves and And control the spiral motor. When used with an automated synthesizer, Black computer, mini computer, workstation, mainframe Any computer, including those commonly known as Used to process data and issue commands to control valves and spiral motors Can be done.   In addition, the sensor data from the synthesizer's sensor uses the normal data collection method. And can be collected by many commercially available data collection devices. Similarly, In response to the appropriate command from the computer, a commercially available I / O controller Thus, the valve and spiral motor can be controlled.   In one embodiment, an IBM-compatible microcomputer (per computer Control computer, also known as Sonar computer or PC) (Model Gateway 2000 4DX2-50V, South Dakota, S. ー City's Gateway 2000 Inc. Than). There are multiple expansion slots in the PC. This allows the addition of various expansion boards. Bus supply of these boards to PC It connects to the bus resource and the PC connects to the circuit components on the card. Allows you to contact and perform electronic functions. Some expansion boards also have an external PC To allow communication with the devices and circuit components of For example, with a modem board Then, a commonly known board is connected to an expansion slot on the PC, and the PC is a modem. Allows you to contact another computer that has Personal computer Using an expansion board with a motor is a matter of common engineering knowledge.   In one embodiment, the automated synthesizer is a multi-channel digital I / O board (Model PCDIO120-P, Industrial, San Diego, CA)  (Via Computer Source) and contact the PC. For details of PCDIO120-P board, see In Product Manual No. available from dustrial Computer Source. 00431-050-20A Are described in detail in.   Each PCDIO120-P has a 120-channel bus in five 24-channel groups. Equipped with buffered input / output (I / O). Each 24-channel group is programmed Programmable peripheral interface (PPI) 8255A chip. Channels are selectable in sets of 8 for either input or output You.   FIG. 14 shows a simplified diagram of part of the control hardware. Compu The monitor 760, for example a PC with multiple expansion slots, is a display monitor. Connect to the keyboard 762 and keyboard 764. PCDP120-P I / O board 76 6 is inserted into one of the expansion slots and the PC communicates with 5 controller circuits 768 To be able to. Each system Controller circuit 768 communicates with I / O board 766 via conductor channel 770. Real In an embodiment, the conductor channel 770 is capable of using 24 I / O channels. 50-conductor ribbons with.   2. Controller circuit   The output signal from the I / O board 766, typically 15 mA source current and sink current. A flow of 24 mA is unsuitable for operating solenoid valves. Therefore, control The control device circuit 768 outputs the output signal from the I / O board 766 to the solenoid valve. It is converted into a power signal having a power suitable for actual operation. Controller circuit 768 Receives the 24 output signals from the I / O board 766, and then the various combiner It has the ability to output 24 power signals 771 to control the device. Each controller times The 24 power lines 771 on line 768 are shown in Figure 14.   Each controller circuit 768 also includes up to 24 sensor lines (one for each sensor). A) a central physical location where sensor data from can be collected. Up to 24 Data from different sensors is output to sensor port 772 on each controller circuit 768. Can be better received.   In this way, each controller circuit 768 can have up to 48 I / O channels on the I / O board 766. You can enable channels, 24 inputs and 24 outputs. Figure 15 shows 5 shows an exemplary diagram of a controller circuit 768 according to one aspect of the present invention. 50 -The pin header 781 connects the controller circuit 768 to the I / O. Connect to substrate 766 (not shown in FIG. 15). Header 781 is the input header Yes, connected to sensor port 772 via bus 780. Sensor port 772 , Header or controller circuit 768 to connect with up to 24 input devices such as sensors Including a connector for. Each conductor on bus 780 is input from one sensor Carry a signal to Da 781. FIG. 15 also shows the LED indicator signal from the sensor port 772. Optional LED bus 784 to carry to any bank of light emitting diodes (LEDs) Is shown. Each conductor in any LED bus 784 is an L in bank 786. Carry a signal to the ED.   FIG. 15 also shows the controller circuit 768 on an I / O board 766 (not shown in FIG. 15). Shows another 50-pin header 788 for connecting. The header 788 is the I / O board 76 Output header for receiving the output signal from 6. Up to 8 buses 790 The output signal is transferred from the header 788 to the 8-pole inverter 74LS240 chip 792. Bu The 8-pole Inverter 74LS240 chip 792 is a Te, Dallas, Texas Te xas Instruments, Inc. Is manufactured by. Bus 794 has chips 792-8 Carries inverted buffered output signal to pole latch driver 796. latch Driver chip 796 is manufactured by Micrel, Inc. of San Jose, Calif. To Model MIC59P50 manufactured by Each latch driver The output signal from the 796 is connected to the output port 796 via the bus 800. any LED bus The 802 is an LE from the chip 796 to any bank of light emitting diodes (LEDs) 804. Carry D indicator signal. Each conductor in any LED bus 802 is in bank 804. Carries a signal to one LED. 3. valve   A solenoid valve used in embodiments of the present invention, For example, valves 4-7, 10, 14, 90-91, 100-121, and 129 are commands to open. It is normally closed until ordered. Therefore, all of the synthesizer The default state for all valves is that they are closed. No synthesizer Safety is assured by the fact that the substance cannot flow when it is in compliance. Open When opened, the valve uses electricity to heat up. In addition to the obvious consumption of system power, heat Large valves can adversely affect the chemicals that pass through it. Normally, Hold open valve already open to open renoid valve Strike relays, for example models, because they require more power. D1D20 (Kridom Inc., Long Beach, CA) Crydom, Inc. ) To) to operate the valve. Like D1D20 The strike relay is +12 on the valve for a specified time, typically 100 ms. Supply the bolt and open the solenoid valve from the closed state. Strike The time during which the relay supplies +12 volts is determined by software control And the strike is I / O It is supplied through the panel. After that, the strike relay will reduce the reduced voltage, typically Typically half the estimated voltage, or about 6 volts in an embodiment of the invention. To hold the solenoid valve open. Therefore, operate the valve. Less energy is required to make and less heat is produced.   The present invention provides four separate power supplies. The first power supply is the controller -+ 5 Volts to power a TTL chip as found in circuit 768 Output. The second power supply is used by the stepper motor. + 32V output for use. Third power supply actuates a solenoid valve Give +12 volts to do. An optional fourth power supply is also provided by the sensor. Give +12 volts for use. Another fourth power supply for the valve is Any noise generated by the valves as they open and close , Ensure that it does not interfere with the operation of the sensor.   In its default state, all valves are closed. Further safety standards Then, the synthesizer also provides all the buffers when a control computer malfunction occurs. The solid state watchdog relay to shut off the lube. lay) is prepared. Solid watchdog relay, for example, Brentec International Model SM-WDT5 (Californi Industrial computer in San Diego, A.   Source (available from Industrial Computer Source) is the control computer And the power supply to the valve. The pulse generated by the software is From the control computer to the watchdog relay on one of the I / O channels Transmitted. When there is no pulse, eg CPU failure, latch-up or power failure In the event of a failure, the watchdog relay will shut off the power to the valve and Then close all valves. F. Control software   This section discusses the control software in detail with respect to the flowcharts in Figures 16-24. Argue. These flowcharts show the lifespan of the control computer. Explain the completion of the relevant steps in the process, or synthesis process. The following discussion To facilitate delivery, at all relevant times, a pressurized delivery system (delivery system) stem) valve receives the appropriate command from the control computer and the desired reagent Is to be delivered to a valve in the reactor bank.   Figure 16 shows the control computer so that reactors 201-209 discharge their contents. It is a flow chart explaining a series of instructions issued by. Reaction before discharge The vessels 201-209 contain liquid or bead suspensions. Common manifold (common The argon supply valve 121, which is connected to Open and pressurize the top common manifold 212 with argon. Chosen at the same time Three Mouth valves 101-109 are open and liquid is flowing from reactors 201-209 to the lower manifold. Allows you to enter Do 214. During some coupling reactions, all reaction Only the selected valves 201-209 are used, since the reactors 201-209 are not used. Opens. If the reactor is empty during the synthesis, it is not necessary to drain its contents . Waste valve 110 on bottom manifold 214 opens to allow fluid to exit I do. As a result of the pressure differential, argon pressure forces the fluid from the reactors 201-209 to a lower level. Push out through waste manifold 214 and out of waste valve 110. Liquid to be discharged remains When the sensor 110S that informs that it has not been turned off, the valve is further 2 to 5 All liquids drain from the reactor bank, staying open for 2 seconds Guarantee.   Figure 17 shows the control computer to clean the lower manifold 214. Draw a series of commands issued by Lower manifold 214 at start-up There is a substance in. After that, the separation valve 100 is opened and the pressurized argon is discharged into the PDS.   From 265 it is possible to enter the lower manifold 214. At the same time, discard The material valve 110 opens to expel material from the lower manifold 214. Substance remains The material exits the lower manifold 214 until it disappears. Optical sensor 11 If 0S detects that there is no material in the waste pipe, the valve returns to its default state.   Figure 18 shows the control computer telling you to mix the contents of the parent container 200. Shows a sequence of instructions issued. The system is Lgon is introduced into the parent container from below to mix the contents. Argon bubbles in the parent container Remove the contents of the parent container 200 when climbing from the bottom to the surface of the contents inside the parent container. Turn around. Again, everything that wasn't explicitly commanded to stay open Valve is in default. The valve 100 opens and the pressurized argon is discharged to PD. From S265, it is introduced into the bottom of the parent container and the contents in it are stirred. valve The 90 opens again and evacuates argon from the parent vessel. Valves 100 and 90 have approximately 15 Returns to default after ~ 30 seconds.   Figures 19A and 19B show that the bead suspension was distributed from the parent vessel to the various reactors. Then, draw a series of commands issued by the control computer. The sequence of instructions is the seed Perform a volumetric technique to fill each reactor with the bead suspension. This way With, the reactor is filled with less dependence on the flow rate. Thus, as you can see In addition, the bead suspension consists of the reactor and the manifold port where the bead suspension enters. Evenly distributed between the reactors regardless of the distance between. At the start of the allocation cycle In addition, the reactor bank contains only argon and the parent vessel contains the bead suspension from step 852. No.   At stage 854, the reactor bank is present in the reactor bank prior to the redistribution stage. Partially filled with DMF to replace argon. Isolation valve 100 open, pressurized DMF lowers from pressurized delivery system Allows you to enter. Valves 101-109 open and DMF goes to the reactor. Enable you to climb You. Valve 120 opens to vent argon from the common manifold at the top. Bar Tabs 100, 101-109 and 120 are programmed for a pre-programmed period (respectively After that (which may be about 3 seconds), preferably continuously, returning to its default state. next, Reactors 201-209 are mixed to remove bubbles. Valves 100-109 are about 3 Reopen for seconds. Upon expiration of this pre-programmed period, direct to reactor The level of DMF in each tube 241-249 was close to the common manifold 212 at the top. It becomes.   The reactor bank and parent vessel 200 are then filled with DMF in step 858. You. Valve 100 opened and pressurized DMF from PDS 265 to reactor bank. Allows you to enter. Valves 101-109 open to fill the reactor bank with DMF. Continue to add. The valve 129 was opened and the DMF overflowing from the reactor bank became the parent. Allows entry into container 200. Valve 90 opened again and replaced argon Is discharged from the parent container 200. When the sensor 99S detects DMF within the detection range , Until the level of fluid in parent container 200 rises to the level of the upper capacitive sensor 99S , Continue filling. The reactor bank is then completely filled. The parent container 200 is The second capacitive sensor 99S is charged up to the level of the other. Next, valves 90 and 100 , 101-109 return to their closed states in step 860.   Next, at step 862, the top common manifold DMF is swept. valve 121 opens and the common manifold at the top Pressurized with pressurized argon. Valve 129 open, DMF common on top Allows entry into the parent container from the manifold. Valve 90 opened and replaced Drain argon from the parent vessel. Which allows DMF from the common manifold at the top Then, transfer it to the parent container. The parent container accepts more DMF without overflowing Designed to have sufficient volume for Pre-programmed time, After about 5 seconds, for example, valves 90, 121 and 129 are in a default state at step 864. Return to The pre-programmed time is variable, but the top common manifold It should be equal to or greater than the time it takes to clear the DMF of the card.   The reactor must be pre-filled with DMF prior to the introduction of the bead suspension. That is, an empty reactor leads to an uneven distribution of the bead suspension. reaction When the vessel is empty, it is closest to the manifold mouth where the bead suspension enters from the parent container. The first reactor is filled first. How much is allowed to be overfilled? For some reactors, there may be no bead suspension left.   The present invention uses a novel method of controlling the volume in which a reactor receives a bead suspension. To use. First, in step 866, a small column of argon was added to the common reactor top. Introduce to the top of each tube where it is attached to the manifold. This argon To create a bubble of water, open valve 121 and allow pressurized argon to Possible to enter the hold To Selected valves 101-109 open continuously and some DMF reacts Allows discharge from the vessel to a lower manifold. Valve 110 opens, Drain the displaced DMF from the bottom manifold. About 0. After 3 seconds, a small algo The top of the tube where the column connects the reactor to the common manifold on the top Appears in. Next, valves 101-110 and 121 are checked for default at step 868. Return to the state.   In step 869, the beads suspended in the parent vessel were prepared in preparation for distribution between the reactors. The liquids are mixed. The instructions related to this stage are similar to those discussed with respect to Figure 18. It is. The valves 10 and 90 are then returned to their default state at step 870. this The steps ensure that the uniform bead suspension is evenly distributed among the selected reactors. I testify.   Some of the bead suspension was then introduced into the common manifold at the top in step 871. I do. At this stage, the bead suspension entering the common manifold at the top is the last reactor Manifold port to which a tube, eg, the reaction tube associated with sensor 109S, attaches Most of the argon present in the common manifold at the summit without flowing too much through the It is set according to a pre-programmed time to replace the throat. about 0. A pre-programmed time of 5 seconds was found to be sufficient. Bee Open valve 91 to introduce this portion of the suspension into the common manifold on the top. Pressurize the parent vessel with argon. Open valve 129 to allow bead suspension to top Allows inflow into the common manifold of. Open valve 120, common on top Evacuate the argon present in the manifold. Pre-programmed as discussed above After the expiry of the allotted time, valves 91 and 120 return to their default state at stage 872. You. Most importantly, keep valve 129 open to Prevents the limmer from being damaged by the valve closing action. Embodiments of the present invention And the two-port valve 129 is controlled to remain open in the manner previously discussed. Continue to receive command signals from your computer. However, valve 129 When a command pulse is received from the control computer, it can be opened or closed. It can be a latch valve that toggles in between. Valve 1 If 29 is a latch valve and it is already open, open latch valve 129. No action needs to be taken by the control computer to keep it up.   FIG. 19B is a continuation of FIG. 19A. How much is present on the common manifold 212 at the summit After some argon was replaced, the rest of the bead suspension was collected at step 874. Moved to upper common manifold 212. Valve 91 opens and the parent vessel 200 is flushed with argon. Pressurize with. Valve 129, which was held open, allowed pressurized bead suspension. Allows liquid to enter common manifold 212 at the top. Selected valve 101-10 9 opens to allow DMF in reactor 200 to exit to lower manifold 214. Noh. Valve 110 opens to lower DMF is discharged from the manifold 214. Somewhat dependent on the resistance of the bead suspension , DMF withdraws the selected reaction tubes 201-209 relatively slowly. Was chosen Selected reactors connecting reactors 201-209 with a common manifold 212 at the summit. The displaced DMF from Bue 221-229 is replaced with the bead suspension. Hang The suspension-foam-DMF column slowly descends toward the lower manifold 214. No.   The previously introduced foam pillars also advantageously serve as volume markers, ie The control computer determines when each reactor receives a sufficient amount of bead suspension Provide a way to do. The pillars of foam are the surface characteristics of Teflon and DMF and Teflon. Stays complemented between the DMF column and the suspension column due to the high contact angle between . As discussed above, the optical sensors used in the embodiments of the present invention include: Detects the presence or absence of a liquid column inside a substantially translucent Teflon tube. Can be When DMF is replaced by a large volume of bead suspension that goes downwards , Foam to the reaction tube and to the reactor where it couples the reactor to the lower manifold. Move down to the tube. When the bubble of argon moves downward, the optical detector 101S ~ At the moment detected by 109S, the detector turns off immediately. It was discussed earlier As described above, the sensor data immediately shows the command signal to close each valve 101-109. It is transmitted to the control computer that emits to the seat. All valves 101-109 closed After that, the bead suspension is restarted to be transported, and the acoustic sensor 120S reaches the parent container. Until we detect the absence of fluid in the tubing associated with the common manifold above , Continued at step 878. In step 882, except for valve 129, The valve returns to its default state. As discussed, valve 129 remains open. To avoid damage to the beads and bulb 129.   At this point the synthesizer has suspension in the reactor or how much is in the parent vessel. Or has a bead suspension residue. Ensure all beads are transferred to the reactor A rinsing process including at least one rinsing cycle is used to It is.   The rinse cycle consists of washing the inner wall of the parent container with DMF spray in step 890. To release any bead suspension residue sticking to the wall. I can start. Valve 14 open to allow DMF spray to wash walls To Valve 90 opens to allow displaced argon to drain from the parent vessel. Inside The wall raises the level of DMF in the parent container to the level of the lower capacitive sensor 90S. And continue to spray DMF until the sensor turns on. This sensor Data is received by the control computer, which Immediately order on floor 892 to default all valves except valve 129. Return to the state. The contents of the parent container are then bubbled with argon in the manner previously discussed. And stir.   Alternatively the parent container can be refilled with DMF and then Any beads that mix it and stick to the inner wall or frit of the parent container The suspension residue can also be rinsed by letting it loose. First, the stage At 884, the parent container is refilled with fresh DMF. Refill open valve 10 By allowing the DMF to enter the parent container from a pressurized delivery system. Can be accomplished. Valve 90 will open again and the displaced argon will exit the parent vessel. And enable. The level of DMF in the parent container is determined by the level of the top capacitive sensor 99S. At the top of the bell, the top capacitive sensor 99S turns on. Day of this sensor Data is received by the control computer, which in step 886. Command immediately to reset all valves except valve 129 to default. You. The parent container is then filled with argon bubbles at step 888 in the manner discussed above. It is mixed by introducing it into a container.   The mixture of DMF and bead suspension is then opened in step 894 by opening valve 91. Then pressurize the parent vessel with argon and add the mixture to valve 129 (of the rinse process). (Open all the way through) to the common manifold at the summit To the reactor. Open the selected valve 101-109 to see if the fluid is a reactor. From the lower to the lower Maihord. The valve 110 opens and the bottom manifold DMF is discharged from the holder. The frit on the bottom of the reactor is a Strain and remove. Eventually, the parent container is discharged. Sensor 120 is the top of the parent container Common manifold Turns off when there is no fluid present in the tube bound to. This sensor Data is transmitted to the control computer, and the fluid sent to the parent container is Notify that there is no remaining. Control computer opens valve 91 for another 5-10 seconds Continue to open, pressurize the common manifold on the top, and remove any residual mixture. Also move into the reactor. After 5-10 seconds all valves except valve 129 failed Return to the state. One rinse cycle is complete.   As discussed above, a large number of rinse cycles are used to Ensure that the bead suspension is transferred from the parent vessel to the reactor. 2-3 rinses The cycle proved to be sufficient.   After completing all rinse cycles, turn on all valves, including valve 129. Return to default at step 896. Valve 129 is a bee that includes the rinse process. The suspension stays open throughout the redistribution process to beads and polymers. Note that the damage is minimized. Next, the reactor bank is emptied at step 898. Drain all fluids in the manner discussed in.   From the steps in Figures 19A-19B, the use of an argon bubble allows the parent vessel and reactor to be The bead suspension can be evenly distributed between the reactors regardless of the flow rate in each flow path between Can be recognized. Argon bubble is stable between bead suspension and DMF reagent Visible marker is provided and the sensor indicates the status of the reactor as long as Allows you to make decisions You. As mentioned above, the ability to hold a stable argon bubble is preferred for DMF. Due to its excellent physical properties, that is, a high contact angle between DMF and Teflon.   However, fluids other than DMF should be used when carrying the beads to the reactor. And can be desirable. This is especially true when the alternative fluid is stable argon. It can create problems if you don't have the physical properties that help create bubbles. For example, DNA Acetonitrile (MeCN), used as a solvent for synthesis, is a stable argon gas. Unable to produce foam. Thus, different beads for dispensing the beads into the reactor Method is needed.   19C-19D show the contents of the parent container when stable argon bubbles cannot be produced. An alternative set of instructions issued by the control computer to mix the I will tell. This technique is particularly applicable to only a small number of reactors, eg from 4 to 5 It is useful when   Steps 854a-860a are only open if only a smaller number of valves 101-109 are open. Step 85 of Figure 19 except that only the one corresponding to the selected reactor is open. Same as 4-860. The selected reactor will be placed in the reactor van prior to the redistribution stage. Partially filled with a solvent such as MeCN to replace the argon present in the It is. Thereafter, the selected reactor and parent vessel are filled with MeCN. Parent container 20 The amount of MeCN in 0 depends on the level of the second capacitive sensor 99S (when filling is complete). MeCN) Flow stops. When complete, the selected valve then returns to its closed state.   Next, in step 872a, the bead suspension placed in the parent vessel is loaded into the selected reactor. In preparation for dispensing into, mixed. In step 874a, the bead suspension is then topped Introduced into the common manifold and selected for valves 91, 129 and 101-109 By opening the container, it is distributed to the selected reactor. These valves are Sensor 120S is placed in the tube that connects the parent container to the common manifold on the top. It is held open until it detects the absence of fluid. Argon bubble Are not manufactured, the sensors 101S-109S are not used. Small number of reactors Only accept the beads, so it takes beads to reach each of the reactors The times are almost equal, thereby generally equal for each of the reactors Guarantee distribution.   In step 890a, the rinse process as previously discussed in Figures 19A-19B is used. Used to ensure that all beads are transferred to the reactor. Rinse process Once completed, all valves, including valve 129, are removed in step 896a. Return to line status. Next, the reactor bank, in step 898a, drains all fluid. Is done.   FIG. 20 shows a control computer for filling the reactor with the desired reagents from the delivery system. 3 is a flow chart showing a series of commands issued by a user. Regarding Figure 20 The steps discussed are also outlined in Figures 21A-21D. You. This process begins at step 900 where the lower manifold is inert argon. Suppose that it is satisfied only at. Figure 21A shows a reactor van with an empty manifold. The relevant parts of the graph are shown in the figure. The lower manifold is tested first in stage 902. Filled with medicine. Valve 100 will open to allow reagents to enter the lower manifold. Allowed, and valve 110 opened to replace the lower manifold. The generated argon is discharged. When the reagent is detected by sensor 110S, all The valve returns to default in step 903.   In some examples, the tube connecting the parent container and the common manifold on the top is Sensors 101S-109S should be operated inadvertently or prematurely while Can be For example, by a stray drop of reagent before it actually reaches it The sensor can be activated. This makes it insufficient to deliver to the reactor Amounts of reagents may be present in the tube.   To reduce or eliminate problems with premature sensor activation, The control computer, in step 904, prefills the tubes. Optionally programmed to open valves 101-109 for a set amount of time Can be In general, the tubes are detected before being detected by sensors 101S-109S. Is set to approximately 75% in advance. This as described The stage does not rely on the use of sensors 101S-109S. Hide And pre-filling at least a sufficient amount of sample to be injected into the reactor. Even if the drug is in the tube and the sensor activates prematurely, the mixing is sufficient. Guaranteed to do in minutes. In step 905, the predefined time After finishing in preparation to fill the valve, the valve returns to its default state.   In step 906, the tube connecting the reactor and the lower manifold was , Sensor filled with reagent. The filling process saves time It can be done in parallel or sequentially. Valve 100 opens and pressurizes Allows pressurized argon from the delivery system to enter the lower manifold. Selection Flaked valves 101-109 open continuously or in parallel to allow reagents to Allows entry into the tubing associated with the lower manifold. Chu When the reagent level in the chamber reaches the upper photosensors 101S-109S, the photosensors When turned on, the control computer immediately closes the associated valve 101-109. When all sensors 101S-109S are on, all valves are in step 908. Return to the closed state. FIG. 21B schematically shows the results after this filling step is completed. explain.   Next, clean the bottom manifold in step 910 as previously discussed. . Figure 21C shows the relevant portion of the reactor bank with a clean manifold and And a tube between the top optical sensor, eg 101S, and the valve, eg 101. Shown is a column of reagents inside the lobe portion. After the bottom manifold has been cleaned, Return all valves to default on floor 912. Then in the tube The reagents are pushed through the frit into the reactor.   Pressurized delivery by opening the argon valve 122 to push the reagents into the reactor. Argon from the system allows to pressurize the lower manifold. Discharge bar Lube 120 opens again.   In step 913, start the spiral (stirring) motor to determine the predetermined Start stirring the reactor bank for a certain amount of time. Time depends on the contents in the reactor Long enough to allow to be thoroughly mixed. Generally, about 4 hours is appropriate Was found to be present, but can vary depending on the type of synthesis.   During the mixing period described above, at steps 914, valves 101-109 were pre-loaded. Open for the programmed time and allow a small amount of reagent to flow into the reactor. Usually during the synthesis process , The reactor is filled and discharged. Each time the reactor is drained, The beads are allowed to dry and aggregate together to form a "bead cake". You. Step 914 fluidizes the reactor contents and dissolves the bead cake. Bee When it is at or near the bottom of the reactor, the swirl is most effective, so a small amount Should only be injected. Otherwise, the bead cake is at the top of the reactor It may take more time to float and melt it. Stage 915 odor And return the valve to the default state after the predetermined amount of time has expired.   At step 916, the remaining portion of the reagent is removed by opening valves 101-109. Then push it into the reactor. Each container has its associated sensor 101S-109S Is detected and the control computer is filled until the valve is closed. When all sensors 101S-109S are off, all reactors are full. mixture To improve, the container bank is swirled as soon as it is filled. Written earlier As shown, the reactor opens all valves 101-109 at once or sequentially. Be programmed to fill containers in parallel or in series by obtain.   Alternatively, the reactor can be filled without relying on sensors 101S-109S. You. For example, valves 101-109 are sufficient to fill the container to the desired level. Where it can be opened for a pre-programmed time. 0. 5 seconds to 1 second Was found to be sufficient. However, this time depends on the number of containers used. It can change depending on That is, the larger the number, the longer the time required. Figure 21D , Shows a diagram of the reactor after being filled.   The volume of reagent to be pushed into the reactor also depends on valves 101-109 and sensor 101S. Can be easily changed by changing the length or diameter of the tubing between ~ 109S Note that This change couples the reactor to an injection valve, such as valve 111. Tubes with different lengths or cross sections Can be easily accomplished by replacing with a tube.   Increasing the diameter of the reactor itself is also advantageous in some instances. Can be For example, it may be desirable to mix the beads with two or more reagents at the same time. You. Such mixing is followed by the steps described in FIGS. Can be introduced into the reactor. Next, as shown in FIGS. The second reagent is introduced into the reactor by repeating the steps. However, In doing so, prior to the introduction of the second reagent, tubes 241-249 and 271 The remaining argon at ~ 279 allowed the argon bubbles to bubble with the bead suspension and the second sample. Will be placed between the drugs. React to remove argon bubbles from the reactor The inner diameter of the vessel can be made larger to reduce the height of the bead suspension in the reactor. And thus facilitate the escape of argon bubbles through the bead suspension. You. After removal of the argon bubbles, the bead suspension and the second reagent are as described above. They are mixed with each other by swirling them.   Figure 22 shows the control computer to inject the activated amino acid reagent into the reactor. 3 is a flow chart showing a series of commands issued by a computer. 23A to 23C Outlines the relevant steps of the amino acid injection process. Again, at the start The lower manifold is cleaned, i.e. it contains only argon. Is assumed. Figure 23A Is the starting reactor, lower manifold, valves, sensors and related The diagram of the made tube is shown. Diagram of alternative arrangements for reservoirs 231-239 6A.   Implements a rotatable carousel for holding multiple groups of reservoirs For the embodiment, the carousel is rotated to store the selected group in step 917. Adjust the container and tube. Once the appropriate reservoir is selected, step 918 is reached. The manifold is an amino acid activating reagent, such as 0. 2 M HBTU and 0. 6M Fill with a solution of DIEA in DMF to DCM 3: 1. Manifold, Figure 20 The procedure described above, i.e. valve 100 until sensor 110S is turned on. And 110 are filled in such a way. Then in step 920, everything Valve closes.   The activating reagent is then placed in the tube connecting the reactor and the lower manifold. enter. Valves 100 and 120 are opened and in step 922 a pressurized activation test is performed. Allow the drug to enter the lower manifold. The selected one of valves 101-109 , Lower until the lower optical sensors 111S-119S detect the presence of fluid. Stage 924 At, all valves close again. Figure 23B shows that after this initial filling step, The presence of fluid in the relevant parts of the reactor is shown graphically.   To complete the injection, reopen valves 100 and 120 and go to step 926. The pressurized activation reagent Put in the lower manifold. The selected one of valves 101-109 opens in parallel, Allows a column of pressurized activating reagent to advance up the tube described above. You. At the same time, the relevant ones of valves 111-119 are opened and amino acids are pressurized. The activating reagent is poured into the column that goes up and mixed with the activating reagent. Figure 23C shows This injection step is shown diagrammatically.   When each sensor 101S-109S detects the presence of fluid, the control computer Close the valves 101-109 associated with the sensor of. In stage 928, all When valves 101-109 are closed, all valves in the reactor bank are returned to their default state. You. The mixture of amino acid and activating reagent is preferably placed in the tube described above for about 2 minutes. Allowing to intervene to ensure proper activation in step 930.   Then, in step 932, the bottom manipu is used in the manner discussed above with respect to FIG. Ludo is cleaned. Next, the valves 101-109 and the upper sensors 101S-109S The columns of the mixture between are in the manner discussed above with respect to Figure 20 in steps 913-916. , Push it into the reaction tube.   Figure 24 shows a control computer for transferring the bead suspension in the reactor bank to the parent vessel. Indicates the sequence of commands issued by the server. At the start, the reactor was discharged , And the lower manifold is assumed to be filled with argon. Reactor First, it was filled with solvent in step 936 in the manner discussed above with respect to FIG. You. Then all valves return to their default state.   The bead and reagent mixture is then vortexed to form a suspension at step 938. You. Alternatively, the mixture of beads is vortexed at the same time the reactor is full. Can be Such a process improves the speed of suspension and causes the beak at the bottom of the container. Help prevent the cells from agglomerating with each other. The contents of the reaction tube are step 94. At 0 transferred to parent container. Valve 122 opens to allow lower manifold Pressurize with gon. Valve 129 opens and the bead suspension is removed from the reactor bank into the parent container. To be able to move to. A selection of valves 101-109, preferably continuous And then opened, allowing argon to move the contents of each reactor toward the common manifold at the top. Allows to be blown upwards and into the parent container. The contents of the reactor are , Continuously transferred to the parent container. The above movement also simultaneously opens valves 101-109. It can be done in parallel by opening it, but continuous movement is It makes it possible to keep the argon pressure high and is therefore preferred. In addition, preferred Preferably, each of valves 101-109 is held open for about 4 seconds to Ensure that substantially all of the contents of the obtained reactor are transferred to the parent vessel. Valves 90, 122 and 129 are held open during this process.   After all reactor contents have been transferred to the parent vessel, the reactor is rinsed and another transfer Process can happen. Repeat the above steps to rinse the reactor Start at 936 by refilling the reactor with DMF. Stage 937 Valve 129 remains open during the line cycle, as shown in To prevent damage to the beads and bulb 129. Parent container is preferred Has a volume of at least three movements. At the end of recombination, preferably the parent The fluid level in the container has reached below the lower capacitive sensor 90S, The parent container is drained by opening valves 110 and 91 until turned off. You. Three rinse cycles have been found to be sufficient.   Then all valves, including valve 129, were defaulted at step 942. return. The contents of the parent container were swirled in step 944 and discussed in relation to Figure 20. Mix beads from different containers in the same manner. The beads are removed from the parent container If so, the parent container preferably has a lower volume of fluid in the parent container. Valve 10 and until the sensor is below 90S and turns it off. By opening 91 it is discharged in stage 946. All valves continue And return to default at step 948. The mixture containing the beads is then used Therefore, it can be removed from the parent container.   Alternatively, the beads are re-loaded into the reactor in the manner discussed in connection with Figures 21A-21B. Can be distributed. After redistribution, all valves return to their default state.   G. FIG. Overall software diagram   Figure 25 shows the source code included here as Appendix I It is a flowchart of. Module 950 represents a user. Command in Tarpreter 952 receives text commands from the user. Alternatively, The user operates a synthesizer using the menu system 953. You can enter a command to skip. Received by menu system 953 The command that has been created can be used by the command interpreter 952. Support routine in the support routine module 962. Call him. The command interpreter 952 can also be written by the user. Interpret commands entered by or otherwise. Then the interpreted man Code calls and executes the support routine in the support routine module 962. You. In addition, the interpreted command is printed by the display formatter 954. It is formatted and displayed on the display 762.   Module 958 includes multiple macro files. One macro file is , The actual steps that must be taken to perform synthesis or build a library, for example. Define the order of At its most basic level, macro files A separate set of commands to control the valve and read sensor information. Including the macro where it is included. The macro should drain the reaction vessels 201-209. Other basic macros can be used to perform even higher level functions.   Command interpreter 9 from macro file 958 The macro received by the 52 is the synthesizer library controller 96 Passed through 0. Synthesizer Library Controller 960 Call a macro for composition. For example, one macro can be set up before composition begins. Can identify the initial global variable to be loaded.   FIG. 25 shows a support routine module for operating various support subroutines. Joule 962 is shown. One such subroutine is autofill, This is a service to automatically fill the reaction vessel until all sensors are on. Brutin. The support routine 962 is a command interpreter 95. 2 or receive input from menu system 953. Option list 9 64 includes pointers to functions and the like. FIG. 26 shows the option list 9 64 inputs and outputs, and command interpreter 95 2 and the support routine module 962.   An initialization file to hold global variables and settings. There is also IL 966. The initialization file 966 may open, for example, a closed valve. Therefore, a value indicating the amount of time to supply the strike voltage to the valve is held. Looka Uptable file 968 is, for example, a selected reaction vessel in which the monomer is appropriate. Synthesizer command library controller 9 to allow entry Collaborate with 60. The lookup table file 968 is For example, synthesize each reaction vessel list, its corresponding tag monomer, and desired polymer. It may include a list of the monomers needed to do so.   FIG. 25 also shows a log file 970. The log file 970 is Deinterpreter 952 and synthesizer library controller 96 Receives input from 0. The log file 970 is an operation file for diagnostic purposes. Includes commercial data. The entry in the log file 970 is, for example, Contains information related to the called macro.   The associated file 972 is a list of each reactor and its associated valves and sensors. Including The related file 972 includes each reaction vessel and its associated valves and sensors. To simplify the task of addressing synthesizers, synthesizer library Cooperate with both the Troller 960 and the Support Routine 962.   The digital command output by the support routine 962 is Enter the Larel driver 974. The parallel driver 974 may be a PCD, for example. It may be an IO120-PI / O board 766. The parallel driver 974 To drive the solenoid valve, the valve controller is connected through its I / O channel. The troll signal 976 is output. As mentioned above, valve control The signal is further processed by controller circuit 768. Parallel dry Bar 974 is a stirring stepper motor Step motor controller signal 978 to control To put. Synthesizer optical sensor, ultrasonic sensor and capacitance sensor Sensor input 980 from the Parallel driver 97 for processing by support routine 962 via Received by 4.   FIG. 27 shows the data structure required to control the valve. Valve index The VINDEX array 986 receives the number of valves 984 as an input and V It has a pointer to the ALVES array 988. Of the VALVES array 988 Each element contains a pointer to a data byte 990. Each data byte 9 90 includes 8 pits of valve data information. Valve data for a given valve The bit containing the data information is the address of the data byte 990 and the data byte. It can be accessed by a shift value indicating the relative position of that bit in 990. Day Each bit of the Tabite 990 can be manipulated to properly open or close the valve. . The valve data information in each bit corresponds through the output port 992. Control the valve.   FIG. 28 is required to receive sensor information from the input port 994. Shows a simple data structure. Information indicating the binary state of each sensor is data byte 996. It is stored in 1 bit. Access the information in data byte 996 In order to access the SENSOR array 998, the sensor number is used to You. SENSOR array 9 Each element of 98 contains a pointer to the appropriate data byte. Each database Byte 996 includes 8 bits of sensor data information. A bar for a given valve The bit containing the loop data information is the address of the data byte 996 and the data Access by a shift value that indicates the relative position of that bit within tabite 996. You. H. Windows interface   The control software is Windows interface or workspace May be included. In general, Windows interface is On screen display Rectangular graphical user interface (GUI) with one or more windows for ). Additional Windows targets are: Various sizes and formers if desired Display (eg tilted or cascaded). Window At the top, There is a menu bar with multiple user command selections, Each of them Is Additional submenus, And software for use with the application subject Wear tools may be included. Windows is also Display and manipulate screen objects Includes an area for making. This area is Control computer system memory -A workspace or view for the user to interact with the Port.   Windows interface is Select the screen target you are interested in Includes a screen cursor (Cursor) or pointer for activating the beak. Mau Pos like Su In response to the user motion signal from the inching device, Curser Desired Float across the screen to screen position (ie move freely) . During or after the cursor movement, The user Select the target as is conventionally known And can generate user event signals to operate Push and drag). For example, The window is Screen components It can be closed by clicking (selecting) it, Resizeable or black Can be dealt with. Kistro with keyboard accelerator or hotkeys Is the equivalent Perform these and other user actions through the keyboard Be prepared for That is, Windows interface is Control computer Provides a more intuitive approach to interaction with data.   The basis of the Windows interface is Message or event It is driven by a digital camera. This model is probably The operation, In Figure 25 As illustrated by the command interpreter, Used traditionally Best by contrasting the operation of a modal or sequential configuration Described in. In this way, The reader, Event driven system additions Will understand the great flexibility and complexity.   The modal program is Well-defined start, A series of pieces with middle and end It includes another operating block or mode. That is, The program is Pretty hard to operate Fixed sea Chasing Kens, Each step is The program must complete before proceeding to the next step It is necessary.   The modal program is It is relatively easy to design and implement, Generally acceptable Not easy. The design certainly ensures that you have all the necessary information, but Only Then The condition is that the user operates in the format instructed by the program. Especially, Since the program is made according to a predetermined set of modes, You The You can move from one mode to another without first completing the required mode. I can't go into mode. The user deviates from this sequence Simply not allowed. This inflexibility of modal programming is Work in the real world Not enough to do.   On the other hand, The event driven configuration is Avoid pre-selected sequences, Instead Select an event loop. The event loop is User and system events Is a centralized mechanism for processing messages about. that is, many kinds An event queue for retrieving and sending messages to your window class And mechanism.   The message is How many applications does the operating system And hardware events such as mouse switch-on or keyboard Whether to manage the pressing of the This is Win on MS-Windows Converted to a message by the dows event handler. Programming From the perspective, The message is simply, A data structure that contains information about a particular event. This message The structure is Message identity that serves as a symbolic constant for a particular event May include a fire. For example, The message from the window target is Hui Creation of the window, Closure, It may include information about moves and resize. Additional Bent data It can be used as a message parameter. For a given parameter The exact interpretation is Varies with each event type represented. The input message is , Collected in the system wide queue, It will be directed to the appropriate window. these The message is Timer and screen paint (screen refresh) menu With the sage, Passed to the target application of interest.   Retrieve messages from system queues, And put them in a suitable application Yon (This is next To handle any message that arrives) One mechanism is provided. Each window is All wins of that type Belongs to a particular window type that defines some common features of dough. For each type Is A window that handles all messages sent to that type of window It is accompanied by the louze function. Windows is a message that belongs to a particular application. If you can place a sage, Has application queue available. When the application is ready to receive input, that is Just read the waiting message. If you can't find anything , Or if the message exists for another application of higher priority If you do Windows passes control to other applications.   Event-based systems such as Microsoft (TM) Windows The general mechanism for retrieving and sending messages in For example, Petzold, C, "Programming Windows" Second Edition, micro Soft press, 1990 and Custer, H, "Inside Windows NT" Microsoft Press, See 1993. For more information, State of Washington, Redmon Microsoft's Windows software available from Microsoft Seen during air development. Each of the above disclosures By quoting Incorporated herein for all purposes.   Figure 33 shows 3 illustrates a GUI deployed on a control computer. GUI , It includes a rectangular window 1301 with a workspace 1303. Wind At the top of c Menu bar with user command selections 1306-1313 There is 1305. Each of these command selections Controls the operation of the synthesizer Includes an additional subunit that contains commands to save. These command selections are Ma By invoking the appropriate command with us, Do the synthesis automatically or manually Give the user the flexibility to do it dynamically.   The GUI is User friendly environment, You In other words, with the intention of minimizing the effort required to program a synthesizer. Designed. For example, Dialog box target or a set of dialog boxes The target Accompany each command. When the command is triggered, Appropriate dialog The target is displayed in the workspace, Interaction so that users can enter the necessary information Purposely promote. The Help command 1313 Users across this process Provide information to help Using the diamond target, The user Traditional textile You can program the synthesizer without using strike commands.   Figure 34 shows Shows submenu 1320 associated with Macros option . The user Mouse over the submenu item 1321 or 1322 By putting in Each can issue a Learn or Run command. Windows In the environment, The macro is One of the separate commands to control the synthesizer A set is an object that includes, for example, the commands described in connection with FIGS. 16-24. Le Using the arn command 1321, The user defines a macro to perform a particular function. Can be justified. The submenu is also Assigned to trigger available commands Keystrokes can be identified. For example, "Alt + L" Run the Learn command Used for.   Once the macro is "learned", A learned macro or something predefined To run another macro of Run command 1322 may be selected. Fig. 35 Is Run piece 7 illustrates an example of a dialog box target that is displayed when a command is invoked. This da The target of the dialog box is Area 1325 (list of available macros) Combination box). To select a macro The user Select  Put the name of the macro in the Macro space 1324. Alternatively, The user Ma By switching on and dragging the us, Desired in space 1325 You can scroll until the macro is selected. Then the user Macro is space Enter the number of times to be repeated in 1326. Finally to run the macro, The user Mouse over RunMacro button 1327 or RunSMacro button 1328 Switch on. The RunSMacro command Execute macro functions sequentially, That is, the system is instructed to run one reaction vessel at a time. Cancel selection 13 When 29 is selected, It will exit the dialog box object 1326. Help selection 1330 Information about another choice in the dialog box target provide.   Figure 36 shows When the Groups option 1310 on the menu bar is selected A displayed sub-menu 1335 is shown. The submenu 1330 is Specific reaction Defi used to define a set of valves associated with a group of vessels Includes ne command 1331. Once defined, The valve group is Memo as a group target Stored during Lee. Computer memory is Can include many group objects Can, Each defines a unique valve group.   Submenu 1330 also Fill the selected reaction vessel for a specified period and Includes an Open / Pulse command 1332 for discharging the liquid. Connect with Open / Pulse command When the dialog object that was kicked is activated, This is displayed. This dialog pair The elephant box (somewhat similar to the one shown in Figure 35) Then selected It contains a combination box that lists the available group objects in place. The user selects the desired group, Assigned space given by the dialog object During the pace, Enter the desired duration for pulsing the selected valve. In the reaction vessel To fill The user switches on the Open button, Valve opened Indicates what should be done. next, The user Pulse or SPulse (reaction vessels are filled sequentially The filling process is started by switching on the button (for filling). To drain the reaction vessel, The user Close button, Or Pulse or Switch on the SPulse button.   Use the Fill / Drain command 1333 The user Automatically using sensor The container can be filled or drained. When the Fill / Drain command is selected, that is, Displays a dialog box similar to the Open / Pulse command dialog box target. User -Is Select a group of valves, And AutoFill or SAut to perform the filling function o Fill button, Or AutoDrain or SAutoDrain button to empty the reaction vessel Press the switch. In some embodiments, After triggering the sensor Delay closing or opening the valve In order to A Time Delay option may be provided. This feature Sensor activated In situations where the reaction vessel has not fully reached its desired level when Useful for. By setting a delay option with a specific delay period, The reaction vessel can be appropriately filled. As you can see, Connect to the Group menu The command I had was Flexibility in choosing the combination of reaction vessels to use during synthesis Giving the user sex.   Figure 37 shows Variables A sub that contains options available for menu selection. A menu 1340 is shown. The create command 1341 is Performed in a macro Variable that is defined. Variables are typically For example, a value, for example a composite of one time Used in the context of changing from one composition to another composition. Make a macro for each time value Instead, Variables are simply defined in time. Use set command 1342 Before each synthesis cycle, The variable is set to the desired value.   FIG. 38 shows Shows submenu 1345 associated with Diagnostics option . The submenu 1345 is Synthesizer user tight control and diagnostic purposes To give access to information about synthesizers for Valves1346 , Includes Sensors 1347 and Mix 1348 commands. When the Mix command 1348 is selected Come It starts the stirring motor, For a period specified by the user, Reaction vessel Mix.   In FIG. 39, When the Valves command is selected, The Valve Diagnostic dialog box target 1390 is displayed. The user Via the dialog box target 1390, Entry corresponding to desired valve You can control the operation of any valve in the synthesizer by selecting. Was For example, Valve 100 in Bank 1 Switch on the cursor on box 1391 It is opened by clicking (clicking). For convenience, All valves Clos It can be closed by selecting the e All command 1397. Cancel command 1 398 is The dialog box target 1390 is closed.   Figure 40 shows The Sensor Diagnostics dialog box corresponding to the sensor command. The target object 1391 is shown. As shown Dialog box target 1391 is , It includes a box 1396 associated with each sensor. Box 1396 Correspondence Notify the user of the sensor status. For example, If the box is in it If you have an "X", This indicates that the sensor it is related to is on . vice versa, Empty box Indicates that the sensor is off.   Figure 41 shows Submenu 13 displayed when the File option is selected 50 is shown. The New command 1351 A new composition set for performing composition Make up file, Modify command 1352 Pre-existing for editing Allows the user to select a composite file. Complete the synthesis setup file Once done, User can also save 1354 to save the file in memory Is Sa Invokes the ve As command 1355. The Print command 1357 Selected composition Print the file. The print Setup command 1358 is I want a printer The mode of For example, print a file in overview mode. Exit coma Hand 1359 is Triggered to leave the File option.   In some examples, For example, before each synthesis, Or a new valve group is selected When User must invoke Load CFG File Command 1356 May want to form a system with. the system, Which one to use In order to let you know if the valve is suitable, Read the appropriate file. actually, The CFG file is Make a map of the valve, I.e., the valve for each selected reaction volume Connect with a vessel.   42 to 44, Create a synthetic setup file, Used in modifying Indicates the target of the dialog. In FIG. 42, Set Associate dialog box Target 1360 is Checkmark in the appropriate box contained in space 1361 By adding Allows the user to select the desired reaction vessel. Flight For convenience, To easily select or discard all reaction vessels, Check All button 1362 and an Uncheck AlL button 1363. Check Bank button 1 364a-1364d, The user can Allows you to choose. When the Cancel button 1368 is selected, That Aborts the synthesis setup process. As mentioned above, Help button 13 69 is Provide information to help the user through the process. Synthetic set To continue the up process, User can set Associate dialog box Close and turn on the OK button 1365, And Synthesis Setup dialo Display the box target.   Figure 43 shows Synthesis Setup dialog box shows target 1370, this Allows users to start Macro 1371 for synthesis, Loop Macro 1372 and And End Macro 1373 are defined. Start Macro and End Macro are For example, each Includes commands for washing the reaction vessel before or after the synthesis process. Loop Macro Is Contains commands to perform compositing. These commands Selected reaction Injecting the amino acid building block and the oligonucleotide into a container, Reaction vessel Pooling the contents of the And mix them to form a bead suspension To do, And including dispensing the bead suspension into the selected reaction vessels. This shot, The pooling and distribution process is Complete a synthesis cycle. The synthesis cycle is Nu repeated according to the value put in the meber Synthesis Steps parameter 1374 . Once Macros is defined, User can create Synthesis Setup dialog box Save the contents of the target Set by turning on the OK button 1375. Continue the upgrade process. also, The user can press the Cancel button 1376. The process can be stopped by putting a check.   FIG. Amino & Oligo Setup dialog box target 1380 is shown. As shown Box Contains entry 1381 associated with each reaction vessel . The user Enter the desired amino acid code and nucleotide code in the entry You. For example, If the entry for reaction vessel 1 (RV01) is "VATG" If you include "CCGA", This is a synthesizer with amino acid V and oligonucleosides Ctide ATGCCGA is injected into reaction vessel 1. After the appropriate code is entered To The user Switch on the OK button 1382, Setup process Complete. To stop the process Cancel button 1383 is provided . As you can see The synthetic library is Easy to use with this synthetic setup procedure Can be made.   Once the synthesis setup is complete, User can start the synthesis process You. In FIG. 45, The user first Select Synthesus Option 1308 , Then select Go command 1391 to start the process. Alternatively, User -Is A single marker for performing functions similar to those stored in the composite file. You can build black.   In FIG. 46, The GUI is During composition or macro execution Status screen 1400 is displayed. As shown The status screen is Two separate Area 1401 and 1402. The first area 1401 is For synthesis Display the information that you want. For example Start Macr o, The names of the Loop Macro and End Macro are listed. in addition, Loop Number Rye 1408 Inform the user about the number of loops remaining in synthesis.   The second area 1402 is Show the filename of the currently running Macro I do. As mentioned above, Macros are nested with other macros, Higher level The function can be achieved. The status screen is 10 of the called macros Designed to list up to nested levels 1409a-1409j Can be To display additional status or configuration information, Command Line 1410, Timing line 1411, Message line 1412 and RV LA An in 1413 can be provided. For example, Command line is Which ma It may indicate whether a black command is being executed. The Message line is if it applies , Display a text message as pre-programmed by the user. The Timing line is Display the amount of time remaining for the valve to be opened or closed. R The V line is Inform the user which reaction vessel will be used. Time to Co mplete bar 1414 Use the percentage of time remaining before the synthesis is complete. Inform the user.   At any point during composition or macro execution, The user Pre-designated fan By pressing the operation key, that is, F12, Switch to User Abort mode sell. User Abort mode is Macros that are not defined as part of composition Synthesis Pause and execute processes without having to stop them Enable users to do When activated, System temporarily suspends execution Then And as shown in FIG. 47, the User Abort dialog box target 142 Display 0. at this point, User can insert arbitrary macro for execution . this is, Type the name of the desired macro in the Select Macro box 1421, Then press the Run Macro button 1422 to switch on the mouse. Can be.   The User Abort dialog box also targets Equipped with an Ignore button 1424, This This is a synthetic process as if the system had not entered User Abort mode. Allow users to continue The skip option 1423 Synthesis Tells the system to first skip the current command in the macro before continuing I do. The Retry button 1425 Causes the system to run the current macro from the beginning. Abort Button 1426 is Allows the user to cancel the composition.   Figure 48 shows 14 illustrates a submenu 1430 associated with the Edit command. Edit frame And Seed by selecting the appropriate item listed in the submenu. Users can easily access various objects, Allows you to change. Associat When the e command 1431 is selected, Set Associate stored in memory A dialog box listing the targets displays the targets. To choose the desired target Than, The Set Associate dialog box Target is displayed. You. at this point, User edits the contents of the dialog box target with the mouse it can. When finished, The user switches on the OK button, Save changes You. Similarly, The user By selecting the desired target, Group, Macro, Va You can edit riable and Code targets. next, The selected target is Place in editor And Allows the user to change the text.   As described above, The sensor is Unintentionally triggered by the presence of a single drop It may be. this is, In particular, the solution used during the synthesis cycle has a high concentration of air bubbles. When included in It can be a problem. Avoid unintentional triggering of the sensor or To mitigate Their sensitivity can be programmed.   The sensor is It is programmed using the Machine Config command 1456. This The command Some entries, Fill%, Drain%, TimeOut% and PtsAve Display the target box of the Config dialog including. Fill% is When is the reaction container To decide if it ’s a cup, Specify the percentage that the sensor remains on. Set. For example, If 80% is entered, The sensor is Time it is read Must be 80% on. Drain% is Decide when the reaction vessel is empty In order to Specifies the percentage that the sensor remains off. For example, if When 20% is entered, The sensor is 80% off the time it is read No. Timeout is Sensor is switched on or off Specifies the delay time before being turned off. PtsAve is When the sensor is on or off Specifies the number of points or readings used to determine the percentage between. You The user You can specify the sensor or sensors to be read. After that, The user Switch on the OK button, This is a system Automatically configure the system.   Figure 49 shows Event-driven by the control software shown in FIGS. It is a flow chart which shows construction. As shown Of the synthesizer GUI The I / O Object module 1450, which is the heart, Various target modules that make up the GUI Facilitate communication between the two. When the control software is started, Module 14 60 is Load the configuration file into the I / O Object module. These files Is Variable Objects module 1456, Lookup Table Objects Module 1 457, Macro Objects module 1458, Group Objects Module 1459 , Valve Object Array Module 1461 and Sensor Object Array Module Used to construct 1462.   The Lookup Table Objects module Valves and sensors their corresponding Map it to a reaction vessel, Each individual valve and sensor associated with a particular reaction vessel. This file is used to eliminate the need to manually address the server. Macro Ob The jects module Store a list of defined macros. Variable Object s module Store the defined variables, The defined group object is Group Objec ts Stored in the module.   The Valve Object Array module Identify each individual valve in the system Store the array. To open and close the valve, The I / O Object module Opponent Scan the Valve Object Array module until is found. Find a partner When, The Valve Object Array module Emits a signal to control that particular valve . To control the valve group, The I / O module is Together with the Group Objects module Similarly, scan the Valve Object Array, It selects the appropriate control signal I will send it to Lube.   The Sensor Object Array module Identify each individual sensor in the system Store the array. The I / O module is Sensor Object A until a partner is found By scanning the rray module, I can read the sensor, That To read a particular sensor. To read the sensors, I / O and Group O The bjects module Scan the Sensor Object Array module, Read Choose an appropriate sensor.   The GUI also Dialog Box Objects Module 1453 and Synthesis Object Includes module 1454. The Dialog Box Objects module A command Contains the dialog box target that will be displayed when invoked. Synthesis Object The module is Store the current synthesis setup file. Run another synthesis To do The GUI is Synthe desired synthesis setup file from memory sis Read into Object module. vice versa, The contents in the Synthesis Object module are , Written in memory, Save the synthesis setup file.   The Main Window Object (MWO) module 1452 GUI on screen Communicates with the View Object module 1455, which displays the main window (Fig. 33) of I do. In response to a user command, The Message is sent to MWO. This Messe The page is Interpreted to determine the appropriate command to execute. For example, if When the Macro command is received, MWO is for I / O target, Dialog Box Objects Module to Macro Dialog Box Target and Macros Objects Module To receive a list of macros from. The View Object module This feeling Information from the I / O module, Display it on the GUI.   In one embodiment, The I / O module is If the computer is in error When, Contains a Watchdog routine to stop the synthesizer. For example, I / O target Jules Programmed to send one pulse to the synthesizer every 2 seconds be able to. if, with some reason, The synthesizer receives these pulses If you don't It is thought that the control computer malfunctioned, The power is turned off.   Example   The example below Further exemplifies the present invention, Is intended to limit the invention. There is no.   Example 1 Library creation and screening   In this example, How to combine peptide synthesis products on resin beads But, Oligos on beads that correspond to each amino coupling step in the synthesis It shows whether it can be explicitly identified by attaching a nucleotide identification tag. Each Is Telling you which amino acid monomer was attached at a particular step in the synthesis, The entire sequence of peptides on any bead is obtained by reading the tag on that bead. Can be inferred. Beads collection Fluorescence activated cell sorting (FACS) equipment Using Screened for binding to fluorescently labeled anti-peptide antibody Can be These beads, to which the antibody binds strongly, By FACS Can be separated, Oligonucleotides attached to individual sorted beads The otid identification tag can be amplified by PCR. The sequence of the amplified DNA was determined Is We demonstrate the identification of peptide sequences that bind to antibodies with high affinity. High capacity ( capacity), Information storage based on oligonucleotide code, Amplification methodology and fluorescence By combining the classification based on The method is Natural and non-natural chemical structures Identify the identity of each member of a vast library of molecules synthesized from building blocks To do And individual with high affinity ligands for biological receptors It provides a means for the rapid and efficient separation of beads.   In this example, Single-stranded oligonucleotide L- and D-amino acid construction Combined peptide synthesis using blocks and 10 μm diameter polystyrene beads Code Used for The oligonucleotide tag is Have high information content, Extremely high Can be detected and decoded for sensitivity, And using this method, It is stable to the reagents used for tide synthesis. Peptides and nucleotides are Each bead has both a single peptide sequence and a unique oligonucleotide identification tag To have many copies of Assembled in parallel alternating composition. Orient Gonucleotide is Have both a common 5'and 3'-PRR priming site, Thus the beads can serve as templates for PCR. Enko The synthetic library About 8. 2 x 10FiveAnti-dinorph containing a hepta-peptide In B monoclonal antibody D32.39 (Barrett and Goldstin, 198 5. See Neuropeptize 6: 113-120. This is cited in the present invention by reference. Individual beads that bind strongly to the antibody are selected for binding to Screened using a fluorescence activated cell sorting (FACS) instrument. Classification After PCR amplification of the oligonucleotide tags on the beads, the DNA was Sequenced to determine the identity of the Tide ligand.   A. Reagents and general methods   The monodisperse 10 μm diameter bead material used in this work was manufactured by Pharmacia (Pharmacia). custom-made functionalized with 1,12-diaminododecane linker purchased from It was a macroporous styrene-divinylbenzene copolymer made. beads The Genecia assembler support of Pharmacia Pharmacia Monobeads ™ that are not derivatized with rinkers. Uge Rustad and Moke, 1980, Advanced Colloidal Interface Cy See Enns, 13: 101-140, which is incorporated herein by reference.   All protected amino acids are available from Backchem Biosciences Inc. Obtained from Ted. PCR and sequencing primers are based on Applied Bios The stem model 394 was synthesized using an oligonucleotide synthesizer. An authentic sample of a peptide is the Fmoc protected amino acid, HBTU / HOB t in situ activation chemistry, and with 40: 1: 1 TFA / water / ethanedithiol Applied Biosystems Model 431A Peptide With Deprotection Synthesized with a synthesizer. These peptides are water / acetonite as eluent Rainin C with Lil / 0.1% TFA18Purified by HPLC on reverse phase column (> 95% purity), structure was verified by mass spectroscopy.   B. Parallel combination of 69-base oligonucleotide and opioid peptide dinorphin B Success   C of opioid peptide dynorphin B Terminal 7 amino acid fragment H-Arg-Gln-Phe-Lys-Val-Val-Thr-NH2(RQFKVVT) ( SEQ ID NO: 2) is a 69-mer oligodeoxynucleoside on 10 μm diameter beads. Cide (ST08) was used to synthesize in parallel. The sequence of ST08 is Five'-ATC CAA TCT CTC CAC (ATC TCT ATA CTA TCA) TCA CC [TA TC CT AT TT TT  AC] CTC ACT CAC TTC CAT TCC AC-It was 3 '(sequence identification number: 20). This arrangement The underlined part of the row corresponds to the PCR priming site and the region in parentheses is It is homologous to the primers used to sequence this template. In parentheses The closed 14 base sequence represents the coding sequence of the template.   The beads were initially succinimidyl 4-O-DMT-oxybutyrate (Molecular Prob es), and N-Fmoc-2,4-dimethoxy-4 '-(carboxymethyloxy) -benzhi Drillamine (ie acid cleavable Knorr carboxamide linker) ) Or N-Fmoc-Thr (t-Bu) -OH (for non-cleavable experiments). Treated with a mixture of Nzotriazole. DMT protected hydroxy on beads The ratio of Fmoc-protected amino groups to residue is spectroscopically about 20: 1. It has been determined. The beads consist of the 3'-O-methyl-N, N-diisopropylate of the following nucleotides: 20 cycles on an automated synthesizer using a phosphoramidite Subjected to gonucleotide synthesis: N6-Bz-5′-O-DMT- (7-deaza) -2′-deoxy Adenosine (Very and Associates, Michigan, Ann Arbor), NFour-B z-5'-O-DMT-2'-deoxycytidine, and 5'-O-DMT-thymidine (Glen Research ).   The beads are then removed from the device to remove the Fmoc protecting group. For this, it was treated with 10% piperidine in DMF for 5 minutes. The first amino acid residue ( After coupling N-Fmoc-Thr (t-Bu) -OH), the beads are loaded with possible unreacted amine. Treated with acetic anhydride and 1-methylimidazole in DMF to cap . All peptide conjugation reactions were performed for 20 minutes and 0.11M Fmoc- in DMF. Amino acids, 0.1M HBTU, 0.1M HOBt and 0.3M DIEA were included. Next The beads were loaded with 2 cycles of nucleotide addition on the synthesizer (TCA Detritylation; Tetrazole-catalyzed phosphitylation; Acetic anhydride In water; oxidation with iodine in acetonitrile / water). The successive steps of amino acid binding and dinucleotide addition are performed using the peptide sequence RQFK. Synthesis of VVT (SEQ ID NO: 2) and oligonucleotide coding region It was repeated until the build was complete. Perform an additional 35 cycles of oligonucleotide synthesis After that, the beads were treated with piperidine / DMF (1: 9, 8 minutes), thiophenol. / Triethylamine / dioxane (1: 2: 2, 4 hours), ethylenediamine / Ethanol (1: 1, 5 hours at 55 ° C), and TFA / water (20: 1, 1 hour) More sequentially processed to fully deprotect both peptide and oligonucleotide chains did. In experiments with acid-cleavable linkers, the TFA deprotection reaction The supernatant was concentrated under reduced pressure and the isolated crude peptide was then analyzed by HPLC. Was.   C. Build the encoded library   The parallel synthesis described above was used to construct the library. Site of peptide synthesis N-Fmoc-Thr (t-Bu) OBt and succinimidyl 4 on all beads as described above. By coupling a mixture of -O-DMT-oxybutyrate, D Different from the NA synthesis site. The placement of oligonucleotide tags in the library The columns differed from ST08 only within the coding region. Oligonucleotide The 3'-conserved region of ST08 was initially loaded with a total bead amount of 35 mg (approximately 1.75 x 108Bi Above). The Fmoc protecting group was removed, and the above beads amounted to 7 Divided into equal parts. 7 different α-N-Fmoc protected amino acids (side Chain protecting groups are shown in parentheses): Arg (NG-Pmc), Gln (Trt), Phe, Lys (tBoc), V al, D-Val and Thr (tOne of Bu) has been combined. Next, each part is Two rounds of reotide synthesis were submitted. Uniquely identifies different amino acid residues The respective sequences of the attached dinucleotides are TA, TC, CT, AT, T T, CA and AC. The beads are then pooled, mixed thoroughly and the whole bead Amount of Fmoc was deprotected.   Bead splitting, peptide binding, oligonucleotide dimer synthesis, bead replation This cycle of sollation and Fmoc removal was repeated a total of 7 times. The last Fmoc protecting group Was not removed. Instead, use 35 cycles of oligonucle Subjected to reotide synthesis. The library was then completely deprotected as above.   D. Library coloring and FACS analysis   The library section (typically 0.5-2 mg of beads) is loaded with blocking buffer Suspend in (PBS, 1% BSA, 0.05% Tween-20) and incubate at room temperature for 1 hour. I started. The beads were pelleted by centrifugation and a solution of mAb D32.39 (block Resuspended in 10 mg / ml in rocking buffer). Suspend the suspension on ice for 30 minutes. Incubate, pellet by centrifugation, and wash with blocking buffer. Was. The beads were then loaded with phycoerythrin-conjugated goat anti-mouse antibody ( Suspended in a solution of Molecular Probes) on ice for 20 minutes. Blocking beads Wash in liquid and Fluorescence Activated Cell Sorting (FACS) device (Becton Dickinson FACStar)  Plus) for dilution into PBS. Bee combined with mAb D32.39 Were identified by their acquired fluorescence. The most strongly colored 0 in the library. PCR each beads from 17% and from the category with the lowest fluorescence (about 98%). Sorted into small centrifuge bottles. The specific binding of D32.39 to beads was 10 μM. To the soluble peptide Ac-RQFKVVT-OH (SEQ ID NO: 2) at the final concentration Was blocked by preincubation of the mAb.   E. FIG. PCR of beads-bound template   Buffer system supplied by the manufacturer (50 mM KCl, 10 mM Tris-HCl, pH 9.0, 0.1%  Triton X-100, 2 mM MgCl2) In 0.2 mM dATP, dCTP, and dGTP, 0.8 mM dUTP , 2 mM each plastic Immers, 3 unitsTaq  Polymerase (Promega) and 1 unit of uracil DNA Glycosylase (Gibco BRL) (total volume 70 L) is used to perform PCR amplification Was. Primer sequence, 5'-ATC CAA TCT CTC CAC-3 '(SP13) (SEQ ID NO: 2 1) and 5 '-(bithione) -GTG GAA TGG AAG TGA-3' (SP14) (SEQ ID NO: 22) ) Were homologous and complementary to template ST08, respectively. PCR reaction is 95 ℃ , 30 seconds denaturation, 50 ° C, 1 minute primer annealing, and 72 ° C, 1 minute It consisted of 45 cycles of extension. The reaction is 20% acrylamide or 2% low melting point aga It was analyzed by electrophoresis in a rose gel.   F. Sequencing of PCR products   Biotinylated PCR products from individual reactions were co-transfected with streptavidin. Separation was performed using magnetic beads (Dynal) loaded. Unbiotinylated chain Each bead sample was treated with sequencing cocktail after alkaline elution and washing of . The dideoxy sequencing was performed using the primer 5'-ATC TCT ATA CTA TCA-3 '(SP15) Row identification number: 23) andBstUsing polymerase (Bio-Rad), the manufacturer's instructions As indicated, except that deoxy-to dideoxynucleotide triphosphate (Ph armacia) at a ratio of 1: 100.   G. FIG. Determination of peptide binding affinity   The binding affinities of various peptides for the monoclonal antibody D32.39 are competitive. It was measured in a combined experiment. cAM D32.3 fused to a consensus substrate sequence for P-dependent protein kinase Tracer peptide containing a known epitope for 9 (LRRASLGGGR RQFKVVT (SEQ ID NO: 24); 50 pM) is [g-33P] ATP (Re et al., 1989,Proc. Natl. Acad. Sci. USA  86: See 558-562. In the present specification by reference Incorporated) to give a highly specific activity radiolabeled and the peptide of interest Of various concentrations (10 μM to 1 pM). This peptide mixture was added to D32.3 9 (0.1 Gmg / ml) coated polystyrene wells. Sample 2 at 4 ° C Incubate for a period of time, count the radioactivity associated with each well, and Used to make the tube. IC under assay conditions50Is the dissociation constant of the peptide ( Kd) Must be close to.   Example 2: Synthesis and stability studies of thiazolidinones   The following examples relate to the synthesis of thiazolidinones using the method of the invention. this Synthesis is based on US patent application no. 08 / 265,090 (June 23, 1994) Are incorporated herein by reference.   A. Preparation of double-labeled thiazolidinone   H2N-S-TentaGel (500 mg) (commercially available polystyrene-based resin, doy Tukuni, Chubingen, Rapp Polymere, 1 g, 0.30 mmol / g load), α- Fmoc-Gly-OH (2- labeled on carbon13C, 99%, Massachusetts Cambridge Isotope Laboratori, Andover, County es). The resin is Ac2Cap with O, deprotect with piperazine, and The Fmoc-photolinker was attached as its OBt activated ester. Press the resin again. Capped, deprotected and unlabeled as anhydrous with Fmoc-Glycine-OH. I responded. One additional round of capping and deprotection was to remove free amine resin. occured. PhCHO labeled at carbonyl (carbonyl-13C) 99%, 0.75M from Cambridge Isotope Laboratories, Inc., Andover, Sa. 70 ° C in ACN containing 3Å molecular sieves with 2.0M mercaptoacetic acid Reaction for 2 hours at 37 ° C. yielded a double labeled thiazolidinone resin. Thorough resin Washed (3X5 ml CH2Cl2 3X5 ml DMF, 3X5 ml CH2Cl2, 3X5 ml MeOH, 3X5 ml  CH2Cl2, 3X5 ml Et2O), and vacuum dried.   B. TFA stability study   Part of resin (20 mg) 95% TFA / 5% H2Treat with O for 1 hour, then CH2Cl2, MeO H and Et2Washed with O. Resin gel-13C NMR analysis shows two labeled charcoals. Shows no loss of thiazolidinone, as evidenced by the relative integrals of the primes Was. See panel B in FIG. Some of the photolinker or thiazolidinone The breakdown is believed to result in a decrease in the integral value of benzyl carbon. This experiment Both Azolidinone and Photolinker are stable to TFA treatment Indicated.   C. DNA synthesis stability studies   Put a portion of the resin (20mg) into a standard DNA synthesis cartridge and fill in A, C and T 40 of DNA synthesis using Leotide (used as their phosphoramide) Cycling was followed by iodine oxidation after each cycle. Mock dimethoxy trime Chill (DMT) was removed by adding 2% TFA / CH to the resin at the beginning of each cycle.2Cl2At It was done by reason. Remove resin from cartridge, wash with DMF, gel -13It was analyzed by C NMR spectral analysis. See panel A in FIG. Profit The spectra obtained show almost no destruction of the photolinker or thiazolicinone molecules. Or none at all. Photolysis of part of the resin (2 mg) in PBS buffer pH 7.4 for 3 hours The released thiazolidinone was analyzed by HPLC. Panels of Figures 31 and 32 See Le A. The data show that thiazolidinone was released in high purity and photo Both linker and thiazolidinone are significant by treatment with standard DNA synthesis reagents It was not possible to change to.   Example 3: Combinatorial synthesis   The combinatorial synthesis of YGGFL was performed using the above synthesizer. Synthesis is a reaction Performed in Vessels 1-6, Reaction Vessels 7-9 were unconnected. Added to beads The other six amino acids were L, E, G, Y, A and F. YGGFL is the other Identified with peptide. Beads were added to the parent container (29.4 mg) and placed in DMF. Suspended. Each synthesis cycle consists of redistribution, peptide bond, capping, amine Deprotection, a collection of deprotections for FMOC, at DMF The steps involved rinsing and recombining in the parent container.   Following synthesis, labeled Hertz antibody was introduced to the mixed beads. Hertz antibodies mostly bind to YGGFL. FACS analysis shows the existence of YGGFL Was identified. This is because this particular combination was synthesized by a synthesizer Prove that. The experiments featured a diverse collection of peptides, including YGGFL. And can be synthesized by a synthesizer.   The invention has been described in some detail by way of illustration and example for purposes of clarity and understanding. Although described in detail, certain changes and modifications may be made within the scope of the appended claims. Is obvious.   Example 4: Investigation of bead distribution using the device of the present invention   Investigate whether the mixed beads from the parent vessel are evenly distributed to the reaction vessel In order to do so, some beads were biotinylated. One biotinylated bead I put it in my reaction container. Eight other reaction vessels with non-biotinylated beads Got it inside. The synthesizer parented all beads from 9 reaction vessels. Copy in a container. Take a sample from the parent container and set the fluorescent streptavidin Allowed to bind with biotin on the mouse. Fluorescence activated cell sorter (FACS) Analysis shows that about 9.1% of the beads in the parent container were biotinylated. Then bee Rearranged into 9 reaction vessels and paired with biotinylated beads in each vessel. The percentage of total beads was determined by FACS analyzer. Table 5 shows certain reaction vessels The mixed beads in have a ratio of biotylated beads to total beads that is similar to the parent container. To indicate   It should be understood that the above description is illustrative and not restrictive. above Many embodiments will be apparent to those of skill in the art upon reviewing the description. Therefore, the scope of the present invention is , Which is not determined by the above description, but by the appended claims and Etc. should be decided according to the whole range.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI C12Q 1/68 9309−2G G01J 1/42 N G01J 1/42 0273−2J G01N 21/27 Z G01N 21/27 9282−4B C12N 15/00 ZNAA (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG ,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN, TD,TG),AP(KE,MW,SD,SZ),AM, AT,AU,BB,BG,BR,BY,CA,CH,C N,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE ,HU,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LK, LR,LT,LU,LV,MD,MG,MN,MW,N L,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE ,SI,SK,TJ,TT,UA,US,UZ,VN (72)発明者 ケダー,ハイム アメリカ合衆国,カリフォルニア州 94306,パロ アルト,カレッジ アベニ ュー 433 (72)発明者 ドワー,ウイリアム,ジェイ. アメリカ合衆国,カリフォルニア州 94025,メンロ パーク,ブランナー ア ベニュー 2307 (72)発明者 バーレット,ロナルド,ダブリュ. アメリカ合衆国,カリフォルニア州 94087,サニーヴェイル,カーリスル ウ ェイ 562 (72)発明者 ギャロップ,マーク,エー. アメリカ合衆国,カリフォルニア州 94022,ロス アルトス,オレンジ アベ ニュー 511 (72)発明者 ニーデルス,ミカエル,シー. アメリカ合衆国,カリフォルニア州 94024,レッドウッド シティ,テメスカ ル ウェイ 727─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI C12Q 1/68 9309-2G G01J 1/42 N G01J 1/42 0273-2J G01N 21/27 Z G01N 21/27 9282-4B C12N 15/00 ZNAA (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (KE, MW, SD, SZ), AM, AT, AU, BB, BG , BR, BY, CA, CH, CN, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GE, HU, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LK, L R, LT, LU, LV, MD, MG, MN, MW, N L, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SI, SK, TJ, TT, UA, US, UZ, VN (72) Inventor Kedder, Heim, USA 94306, Palo Alto, College Avenue 433 (72) Inventor Dower, William, Jay. United States, California 94025, Menlo Park, Brunner Avenue 2307 (72) Inventor Barrett, Ronald, W. USA, California 94087, Sunnyvale, Carlisle Way 562 (72) Inventor Gallop, Mark, A. USA, California 94022, Los Altos, Orange Avenue 511 (72) Inventor Niedels , Michael, C. United States, California 94024, Red Head City, Temesuka Le Way 727

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.複数の基体上で多様な分子を合成する方法において、 複数の反応容器に該基体を分配する工程、 該反応容器の各々の中で異なった試薬を用いて、該反応容器中の該基体に該多 様な分子の第一の部分をカップリングさせる工程、 該基体を、流通管を通じて混合容器中に移し、そして該基体を混合する工程、 該流通管を通じて、該基体を、該混合容器から該反応容器に再分配する工程、 及び 該多様な分子の該第一の部分に該多様な分子の第二の部分をカップリングさせ て、該基体上で多様な分子を形成する工程 を含む合成方法。 2.該再分配工程が、該基体の少なくとも一部を共通のマニホールドを通じて再 分配する工程を含む請求の範囲第1項に記載の方法。 3.固体支持体上での並列カップリング反応のための装置であって、 親容器、 該親容器に連結された少なくとも一つの反応容器貯蔵場所(ここで、該反応容 器貯蔵場所は、該カップリング反応 を並列で行うために複数の反応容器を含む)、 該親反応容器と該反応容器の間の複数の流通管(ここで、該流通管は、該反応 容器と該親容器の間に流路を形成する)、 該反応容器貯蔵場所に試薬を届けるためのデリバリー系、及び 該親容器と該少なくとも一つの反応容器貯蔵場所の間の、該固体支持体の移動 を調整するための、プログラム可能なコンピューター を含む装置。 4.共通のマニホールドを含み、かつ該共通のマニホールドが、該複数の流通管 の少なくとも一つに連結されている、請求の範囲第3項に記載の装置。 5.該デリバリー系が更に、該試薬を、装置の第一の部分から装置の第二の部分 にデリバリーするための手段を含み、かつ該第一の部分が、該第二の部分より高 い圧力を有する、請求の範囲第3項に記載の装置。 6.該反応容器貯蔵場所が更に、該複数の反応容器の内容物を、同時に撹拌する ための手段を含む請求の範囲第3項に記載の装置。 7.該反応容器貯蔵場所が更に、第一モードにおいて、該 試薬を該複数の反応容器の選ばれたものへと並列的にデリバリーするための、そ して第二のモードにおいて、該試薬を該複数の反応容器の選ばれたものへと逐次 的にデリバリーするための、該プログラム可能なコンピューターからの指令信号 に応答するバルブ手段を含む請求の範囲第3項に記載の装置。 8.該親容器、該反応容器貯蔵場所及び該デリバリー系が、該並列のカップリン グ合成反応の間、大気から遮断されている請求の範囲第3項に記載の装置。 9.該親容器及び該複数の反応容器の間で該固体支持体を移すためのバルブを含 み、ここで、該バルブは、該親容器と該複数の反応容器の間を移動している間に 、固体支持体がそれを通り抜ける唯一のバルブである、請求の範囲第4項に記載 の装置。 10.該反応容器貯蔵場所が更に、第一モードにおいて、該試薬を該複数の反応 容器の選ばれたものへと並列的にデリバリーするための、そして第二のモードに おいて、該試薬を該複数の反応容器の選ばれたものへと逐次的にデリバリーする ための、該プログラム可能なコンピューターからの指令信号に応答するバルブ手 段を含む請求の範囲第9項に記載の装置。 11.並列にてビーズ上でカップリング反応を行う方法において、 親容器から複数の反応容器へと、懸濁物中の該ビーズを移す工程、 並列にて、該複数の反応容器の内で、ビーズ上で該カップリング反応を行う工 程、 該ビーズを、該複数の反応容器から該親容器へと移す工程、及び 該ビーズを混合する工程、 を含む方法。 12.該工程を、所定の回数繰り返す請求の範囲第11項に記載の方法。 13.該移す工程が更に、該ビーズの少なくとも一部を共通のマニホールドを通 じて移す工程を含む請求の範囲第11項に記載の方法。 14.実質上半透明の管内の液の存在を検出する光学検出器と共に用いるための 光学配列ブロックにおいて、 該光学検出器の発信器からの光のビームを、該管の中心を通して、該光学検出 器の集光部上に振り向ける手段、及び 該光学検出器の発信器から放出された(上記の光のビーム以外の)光が、該検 出器の集光器の一部に達することを 禁止する手段、 を含むブロック。 15.該振り向け手段が、該光学配列ブロックを通るピンホール孔を含む請求の 範囲第14項に記載の光学配列ブロック。 16.該光学検出器が、2つのフォークを含み、発信器は、第一のフォークに配 置され、集光部は第二のフォークに配置され、かつ該光学配列ブロックが更に、 該2つのフォーク間に該光学配列ブロックを摩擦的に係合する手段、及び 該ピンホール孔の長さ方向の軸が、該管の半径方向の軸と、90度の角度にて 交叉するように該管を配置するための手段 を含む請求の範囲第15項に記載の光学配列ブロック。 17.該振り向け手段が更に、発信器及び該光学検出器の集光部の間に該管を配 置するための手段を含む請求の範囲第14項に記載の光学配列ブロック。 18.第一のポート及び第二のポートを有する、一つの2方バルブ、 第一の通過路及び第三のポートを有する、一つの3方バルブ、 該第三のポートを該第一の通過路と選択的に連絡させるための、プログラム可 能なコンピューターに応答する手段、 該第一のポートを該第二のポートと選択的に連絡させるための、プログラム可 能なコンピューターに応答する手段、及び 該第一のポートを該第一の通過路に封止的に連結し、それによってマニホール ドを形成する手段、 を含む、試薬をデリバリーするためのデリバリー系。 19.該第三のポートが、試薬を運ぶ第一の管に連結され、そして該第一のポー ト及び該第二のポートの他方は、アルゴンを運ぶ第二の管に連結され、そしてこ こで、該第一の管は、該マニホールドの方へ又はそこから離れる方のいずれかに 、該試薬を運ぶ、請求の範囲第14項に記載の系。 20.少なくとも一つの反応容器貯蔵場所(ここで該反応容器貯蔵場所は、複数 の反応容器及び複数のモノマーリザーバーを含み、該リザーバーの各々は、該反 応容器の一つに連結している)、及び 共通の試薬リザーバー(該共通の試薬リザーバーは、共通のマニホールドを通 じて該複数の反応容器に共通の試薬をデリバリーするために、該少なくとも一つ の反応容器貯蔵場所に連結している) を含む、ビーズ上でカップリング反応を行うための結み合せ合成装置。 21.ライブラリー中の各々の異なった分子が、共有結合的に固体支持体に結合 され、かつ1以上の異なったタグを用いてタグが付与され、ここで、該1以上の 異なったタグの夫々は種々の炭化水素領域及び分子フックを含み、該タグはまた 、共有結合的に該固体支持体に結合されているところの、タグを付与した分子ラ イブラリーを合成するための方法において、(a)支持体を複数の反応容器間で 確率論的方法により配分する工程、(b)最初の化学構築ブロックに各反応容器 中の支持体をさらす工程、(c)支持体をプールする工程、(d)支持体を確率 論的方法により複数の反応容器間で配分する工程、(e)化学構築ブロックに各 反応容器中の支持体をさらす工程、及び(f)工程(a)〜(e)を少なくとも 1〜20回繰り返すことを含む方法。 22.該固体支持体がリンカーである請求の範囲第21項に記載の方法。 23.該固体支持体が、Monobead(商標)である請求の範囲第21項に記載の方 法。 24.該分子が、リンカーによって該固体支持体に結合さ れる請求の範囲第21項に記載の方法。 25.該リンカーが切断可能である請求の範囲第24項に記載の方法。 26.該1以上の異なったタグの各々が、 該1以上の異なったタグの各々を該固体支持体に結合する切断可能なリンカー 、 分子フック、及び 該リンカーを該分子フックに連結する種々の長さの炭化水素鎖を含む、請求の 範囲第21項に記載の方法。 27.該1以上の種々のタグの各々が、式 (ここで、nは1〜10であり、Xは、切断可能なリンカーであり、そしてRは 、分子フックである) を含む請求の範囲第21項に記載の方法。 28.Xが、光切断可能なリンカーである請求の範囲第26項に記載の方法。 29.該分子フックが、ビオチン、活性化可能な基及び高会合ペプチドからなる 群より選ばれる請求の範囲第21項に記載の方法。 30.該分子が、該固体支持体から切断され、次いで、該レセプターへのリガン ドの結合を導く条件下でレセプターと共に温置される、請求の範囲第25項に記 載のタグが付与された分子ライブラリーのスクリーニング方法。 31.該分子がペプチドであり、該固体支持体が、直径で約50〜500μmの ビーズであり、該切断可能なリンカーが、切断可能なリンカーの混合物であり、 そして該ビーズ上の該分子の一部分のみが、該温置工程に先だって切断される、 請求の範囲第30項に記載の方法。 32.複数の異なったメンバーを含む合成ペプチドライブラリーを合成する方法 であって、各メンバーは、ビーズに連結されたアミノ酸モノマーの配列からなる ペプチドを含み、ビーズにはまた、該ペプチド中のモノマーの配列を同定する1 以上のオリゴヌクレオチド同定タグが連結しており、ここで、該アミノ酸モノマ ーは、Fmocで保護され、そしてピペリジンが、Fmoc保護基を除くために 用いられる方法において、5〜15%のピペリジンで5〜60分間又は15〜3 0%のピペリジンで1〜30分間処理することによりFmocの除去を行うこと を特徴とする方法。 33.該ビーズが、直径で約10μmであり、かつドデシルアミンリンカーを用 いて誘導されたマクロ孔性の スチレン−ジビニルベンゼンコポリマーからなる請求の範囲第32項に記載の改 善。 34.該ビーズが、Monobead(商標)である請求の範囲第32項に記載の改善。 35.該アミノ酸モノマーが、tBu側鎖保護基を有し、TFAが、該tBu側 鎖保護基を除去するために用いられ、そして該オリゴヌクレオチドタグが、7− デアザー2’−デオキシアデノシンを含む、請求の範囲第32項に記載の改善。 36.請求の範囲第26項に記載の方法における、1以上の異なったタグの存在 を検出するための方法において、 該固体支持体から該1以上の異なったタグを切断する工程、 該1以上の異なったタグを固定化する工程、 増幅可能で検出可能な基を、該1以上の異なったタグ上の該分子フックに連結 する工程、 該増幅可能で検出可能な基を増幅する工程、及び 該増幅可能で、検出可能な基の存在を検出する工程、ここで、該増幅可能で検 出可能な基の存在は、該1以上の異なったタグの存在の指標である、 を含む方法。 37.該増幅可能で、検出可能な基が、該分子フックに結合できるオリゴヌクレ オチド配列を含む請求の範囲第35項に記載の方法。 38.請求の範囲第21項に記載のタグが付与された分子ライブラリー中の固体 支持体に結合された分子の合成順序を決定するための方法において、該固体支持 体に結合された該1以上の異なったタグの存在を個々に検出することを含み、こ こで、該1以上の異なったタグの存在又は不存在が、該分子の合成順中の特定の 合成工程の発生の指標である方法。 39.該1以上の異なったタグの個々の検出が、 該1以上の異なったタグをそれらの構造に従って物理的に分離し、それによっ て、1以上の異なったタグのための分離パターンを得る工程、 該分離パターンを保存するために該1以上の異なったタグを固定化する工程、 該タグをオリゴヌクレオチド配列で処理し、それによって、オリゴヌクレオチ ド配列を選択的に、該1以上の異なったタグに結合する工程、 該オリゴヌクレオチド配列を増幅する工程、 該オリゴヌクレオチド配列の存在を検出する工程、ここで、該オリゴヌクレオ チド配列の存在又は不存在は、該1以上の異なったタグの存在又は不存在の指標 となる、 該分離パターン中の該1以上の異なったタグの相対位置により、存在する該1 以上の異なったタグを同定する工程、及び 該分子の合成順中の特定の合成工程の発生を、該1以上の異なったタグの存在 又は不存在と相関させる工程、 を含む、請求の範囲第38項に記載の方法。[Claims] 1. In a method of synthesizing various molecules on a plurality of substrates, a step of distributing the substrates into a plurality of reaction vessels, using different reagents in each of the reaction vessels, Coupling a first portion of various molecules, transferring the substrate into a mixing vessel through a flow tube, and mixing the substrate, passing the substrate from the mixing vessel through the flow tube into the reaction vessel Redistributing to a container, and coupling a second portion of the diverse molecule to the first portion of the diverse molecule to form the diverse molecule on the substrate. 2. The method of claim 1, wherein the redistributing step comprises redistributing at least a portion of the substrate through a common manifold. 3. An apparatus for parallel coupling reactions on a solid support, comprising: a parent vessel, at least one reaction vessel storage location connected to the parent vessel, wherein the reaction vessel storage location is the coupling reaction. A plurality of reaction vessels for performing in parallel), and a plurality of flow tubes between the parent reaction vessel and the reaction vessel (wherein the flow tube is a flow path between the reaction vessel and the parent vessel). A delivery system for delivering reagents to the reaction vessel storage location, and a programmable system for controlling movement of the solid support between the parent vessel and the at least one reaction vessel storage location. A device that includes a computer. 4. 4. The apparatus of claim 3 including a common manifold, the common manifold being connected to at least one of the plurality of flow tubes. 5. The delivery system further comprises means for delivering the reagent from the first part of the device to the second part of the device, and the first part has a higher pressure than the second part. An apparatus according to claim 3. 6. The apparatus of claim 3 wherein said reaction vessel storage location further comprises means for simultaneously agitating the contents of said plurality of reaction vessels. 7. The reaction vessel reservoir is further for delivering the reagent in a first mode in parallel to a selected one of the plurality of reaction vessels, and in a second mode, for reacting the reagent to the plurality of reactions. 4. The device of claim 3 including valve means responsive to command signals from the programmable computer for sequential delivery to selected ones of the containers. 8. An apparatus according to claim 3, wherein the parent container, the reaction container storage location and the delivery system are isolated from the atmosphere during the parallel coupling synthesis reaction. 9. A valve for transferring the solid support between the parent vessel and the plurality of reaction vessels, wherein the valve is while moving between the parent vessel and the plurality of reaction vessels, The device of claim 4 wherein the solid support is the only valve passing therethrough. 10. The reaction vessel reservoir is further for delivering the reagent in a first mode in parallel to a selected one of the plurality of reaction vessels, and in a second mode, for reacting the reagent to the plurality of reactions. 10. The apparatus of claim 9 including valve means responsive to command signals from the programmable computer for sequential delivery to selected ones of the containers. 11. In a method of performing a coupling reaction on beads in parallel, a step of transferring the beads in suspension from a parent container to a plurality of reaction containers, in parallel, on the beads In the coupling reaction, transferring the beads from the plurality of reaction vessels to the parent vessel, and mixing the beads. 12. The method according to claim 11, wherein the step is repeated a predetermined number of times. 13. 12. The method of claim 11, wherein the transferring step further comprises transferring at least a portion of the beads through a common manifold. 14. An optical array block for use with an optical detector for detecting the presence of liquid in a substantially translucent tube, wherein a beam of light from a transmitter of the optical detector is passed through the center of the tube to the optical detector. Means for directing onto a condenser and means for inhibiting light (other than the above beam of light) emitted from the transmitter of the optical detector from reaching a portion of the condenser of the detector. A block containing ,. 15. The optical array block according to claim 14, wherein the directing means includes a pinhole hole passing through the optical array block. 16. The optical detector comprises two forks, the transmitter is arranged on the first fork, the condenser is arranged on the second fork, and the optical array block is further arranged between the two forks. The means for frictionally engaging the optical array block and the tube are arranged so that the longitudinal axis of the pinhole hole intersects the radial axis of the tube at an angle of 90 degrees. 16. An optical array block according to claim 15 including means for: 17. 15. An optical array block according to claim 14 wherein said directing means further comprises means for placing said tube between the transmitter and the light collecting portion of said optical detector. 18. One two-way valve having a first port and a second port, one three-way valve having a first passage and a third port, the third port as the first passage A programmable computer responsive means for selectively contacting; a programmable computer responsive means for selectively contacting said first port with said second port; and said first Means for sealingly connecting the port of said to said first passage, thereby forming a manifold, for delivering a reagent. 19. The third port is connected to a first tube carrying a reagent, and the other of the first port and the second port is connected to a second tube carrying argon, where the 15. The system of claim 14 wherein a first tube carries the reagent either towards or away from the manifold. 20. At least one reaction vessel reservoir (wherein the reaction vessel reservoir includes a plurality of reaction vessels and a plurality of monomer reservoirs, each of the reservoirs being coupled to one of the reaction vessels); and A reagent reservoir, the common reagent reservoir being connected to the at least one reaction vessel reservoir for delivering a common reagent to the plurality of reaction vessels through a common manifold. Combined synthesis device for carrying out coupling reaction. 21. Each different molecule in the library is covalently bound to a solid support and tagged with one or more different tags, where each of the one or more different tags is A method for synthesizing a tagged molecular library comprising various hydrocarbon regions and molecular hooks, the tag also being covalently bound to the solid support, comprising: (a) Partitioning the supports among a plurality of reaction vessels by a stochastic method, (b) exposing the supports in each reaction vessel to the first chemical building block, (c) pooling the supports, (d) ) Distributing the support among a plurality of reaction vessels by a stochastic method, (e) exposing the support in each reaction vessel to a chemical building block, and (f) steps (a)-(e). Repeat at least 1 to 20 times No way. 22. 22. The method of claim 21, wherein the solid support is a linker. 23. 22. The method of claim 21, wherein the solid support is Monobead ™. 24. 22. The method of claim 21, wherein the molecule is attached to the solid support by a linker. 25. 25. The method of claim 24, wherein the linker is cleavable. 26. Each of the one or more different tags has a cleavable linker that attaches each of the one or more different tags to the solid support, a molecular hook, and various lengths that connect the linker to the molecular hook. 22. The method of claim 21, comprising a hydrocarbon chain of. 27. Each of the one or more various tags is an expression 22. The method of claim 21, wherein n is 1-10, X is a cleavable linker, and R is a molecular hook. 28. 27. The method of claim 26, wherein X is a photocleavable linker. 29. 22. The method of claim 21, wherein said molecular hook is selected from the group consisting of biotin, activatable groups and highly associated peptides. 30. 26. A tagged molecule library according to claim 25, wherein the molecule is cleaved from the solid support and then incubated with the receptor under conditions which lead to binding of the ligand to the receptor. Screening method. 31. The molecule is a peptide, the solid support is beads about 50-500 μm in diameter, the cleavable linker is a mixture of cleavable linkers, and only a portion of the molecule on the beads 31. The method of claim 30, wherein is cut prior to the incubation step. 32. A method of synthesizing a synthetic peptide library comprising a plurality of different members, each member comprising a peptide consisting of a sequence of amino acid monomers linked to beads, the beads also comprising the sequence of monomers in the peptide. Is linked to one or more oligonucleotide identification tags, wherein the amino acid monomer is Fmoc protected and piperidine is used to remove the Fmoc protecting group by 5-15%. A method comprising removing Fmoc by treating with piperidine for 5 to 60 minutes or with 15 to 30% of piperidine for 1 to 30 minutes. 33. 33. The improvement according to claim 32, wherein the beads are about 10 [mu] m in diameter and consist of macroporous styrene-divinylbenzene copolymers derived with dodecylamine linker. 34. 33. The improvement according to claim 32, wherein the beads are Monobead ™. 35. The amino acid monomer has a tBu side chain protecting group, TFA is used to remove the tBu side chain protecting group, and the oligonucleotide tag comprises 7-deaza 2'-deoxyadenosine. Improvement according to section 32. 36. A method according to claim 26 for detecting the presence of one or more different tags, the step of cleaving the one or more different tags from the solid support, the one or more different tags. Immobilizing said tag, linking an amplifiable detectable group to said molecular hook on said one or more different tags, amplifying said amplifiable detectable group, and said amplifying Detecting the presence of possible and detectable groups, wherein the presence of the amplifiable and detectable groups is indicative of the presence of the one or more different tags. 37. 36. The method of claim 35, wherein the amplifiable, detectable group comprises an oligonucleotide sequence capable of binding to the molecular hook. 38. A method for determining the synthetic sequence of molecules bound to a solid support in a tagged molecule library according to claim 21, wherein the one or more bound to the solid support is A method comprising individually detecting the presence of different tags, wherein the presence or absence of said one or more different tags is indicative of the occurrence of a particular synthetic step in the synthetic sequence of said molecule. 39. The individual detection of the one or more different tags physically separates the one or more different tags according to their structure, thereby obtaining a separation pattern for the one or more different tags, Immobilizing the one or more different tags to preserve the segregation pattern, treating the tags with an oligonucleotide sequence, thereby selectively binding the oligonucleotide sequence to the one or more different tags A step of amplifying the oligonucleotide sequence, a step of detecting the presence of the oligonucleotide sequence, wherein the presence or absence of the oligonucleotide sequence indicates the presence or absence of the one or more different tags. Identifying the one or more different tags present by the relative position of the one or more different tags in the separation pattern, which is indicative; The occurrence of a specific synthetic steps in the synthesis order of the child, said comprising one or more different presence or step of correlating with the absence of a tag, the method according to the paragraph 38 claims.
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