CN1802565A - 孔内芯片扫描 - Google Patents

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CN1802565A
CN1802565A CNA2003801060457A CN200380106045A CN1802565A CN 1802565 A CN1802565 A CN 1802565A CN A2003801060457 A CNA2003801060457 A CN A2003801060457A CN 200380106045 A CN200380106045 A CN 200380106045A CN 1802565 A CN1802565 A CN 1802565A
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CN
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microarray
nucleic acid
nucleotide
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hybridization
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梅尔文·山本
斯蒂芬·P·A·福多尔
理查德·P·拉瓦
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Affymetrix Inc
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Affymetrix Inc
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Abstract

本发明通过一个实施例提供在有孔板的孔内悬浮的微阵列的封装方法和装置。本发明的另一实施例中，微阵列可以被以目标表面朝上或朝下的方式成功地扫描。

Description

孔内芯片扫描
相关的申请
本发明要求2002年12月13日提交的美国临时申请60/433,186的优先权，此处引入作为参考。
技术领域
本发明涉及物质的封装和扫描，更具体地，涉及微阵列的封装和扫描。
发明内容
本发明的一个实施例公开了封装微阵列的方法，其中微阵列悬浮于有孔板的孔内。在本发明的一个实施例中，微阵列选自切割的晶片，然后置于有孔板的孔内。通过使用光学透明的窗口，微阵列以悬浮的形式定位在具有或不具有缓冲液的有孔板的孔内。在本发明的一个实施例中，微阵列然后以其表面朝上或朝下的方式被成功扫描。
在本发明的另一个实施例中，微阵列能被选自切割的晶片并置于小盒的孔内。微阵列能被包含在有或没有缓冲液的有孔板的孔内。微阵列然后以其表面朝上或朝下的方式被成功扫描。
附图说明
此处出现的附图作为说明书的一部分，展示了本发明的实施例并与说明书一起用于揭示本发明的原理。
图1显示晶片，微量板孔和悬浮于有孔微量板的孔内的微阵列。
图2显示晶片、小盒和悬浮于小盒的孔内的微阵列。
具体实施方式
I总述
本发明具有很多优选的实施例，并在具体细节对本领域技术人员而言取决于很多专利、专利申请和其他文献。因此，当下文引用或重复专利、专利申请或其他文献时，应当理解在被引用的陈述之外，还将其全文引入作为各种目的的参考。
当在本申请中使用时，单数形式表示还包括复数形式，除非上下文清楚地表明不是如此。例如，术语“试剂”包括试剂的复数形式，包括其混合物。
个体不限于人，还可以是其他生物包括但不限于哺乳动物、植物、细菌或从上述任一得来的细胞。
在整篇公开中，本发明的不同方面能以范围的形式展示。应当理解以范围形式的描述只是为了方便和简捷的需要，不应当理解为对发明范围的固定的限制。因此，对范围的描述应当被认为公开了所有可能的子范围及该范围内单独的数值。例如，从1到6的对范围的描述应当认为明确地公开了子范围如1到3，1到4，1到5，2到4，2到6，3到6等，及公开了该范围内单独的数值，例如1，2，3，4，5和6。这与该范围的宽度无关。
除非另有说明，可以采用现有的技术和本领域技术人员公知的有机化学、聚合物技术、分子生物学(包括重组技术)、细胞生物学、生物化学和免疫学的描述来进行本发明的实施。这些现有技术包括聚合物阵列合成、杂交、连接和用标记物检测杂交。特定的合适的技术的例子可以参考下面的实施例。不过，当然也可以使用其他等效的现有方法。这些现有技术和描述可以在标准的实验手册中找到例如：基因分析：实验室手册系列(Tzols.I-IV)，抗体的使用：实验室手册，细胞：实验室手册，PCR引物：实验室手册和分子克隆：实验室手册(都来自cold spring harbor laboratory出版社)，Stryer，L.(1995)生物化学(第四版.)Freeman，New York，Gait，“寡核苷酸合成：实验方法”″Oligonucleotide Synthesis：A Practical Approach″1984，IRL Press，London，Nelson and Cox(2000)，Lehninger，生物化学原理，第三版.，W.H.Freeman Pub.，New York，NY and Berg等(2002)生物化学，第五版.，W.H.Freeman Pub.，New York，NY.上述所有全文引入作为多功能的参考。
本发明采用固体载体，包括一些优选实施例中的阵列。聚合物(包括蛋白质)阵列合成的方法和技术技术描述于美国申请序列号09/536,841，WO 00/58516，美国专利5,143,854、5,242,974、5,252,743、5,324,633、5,384,261、5,405,783、5,424,186、5,451,683、5,482,867、5,491,074、5,527,681、5,550,215、5,571,639、5,578,832、5,593,839、5,599,695、5,624,711、5,631,734、5,795,716、5,831,070、5,837,832、5,856,101、5,858,659、5,936,324、5,968,740、5,974,164、5,981,185、5,981,956、6,025,601、6,033,860、6,040,193、6,090,555、6,136,269、6,269,846和6,428,752，PCT专利申请：PCT/US99/00730(国际公开号WO 99/36760)和PCT/US01/04285(国际公开号WO 01/58593)，此处引入其全文作为多功能参考。
在特定的实施例中描述合成技术的专利包括美国专利5,412,087、6,147,205、6,262,216、6,310,189、5,889,165和5,959,098，上述专利中很多专利描述了核酸阵列，但这些技术也适用于多肽阵列。
本发明中有用的核酸阵列包括可从Affymetrix(Santa Clara，CA)购买获得的商品名GeneChip。阵列的例子在网站affymetrix.Com有显示。
本发明还预期对吸附在固体载体上的聚合物的应用。这些应用包括基因病毒监控、图谱、文库筛选、基因型分析和诊断。基因表达健康，和图谱方法在美国专利5,800,992、6,013,449、6,020,135、6,033,860、6,040,138、6,177,248和6,309,822中有显示。基因型分析和其应用显示于美国专利申请序列号60/319,253、10/013,598(美国专利申请公开号20030036069)和美国专利5,856,092、6,300,063、5,858,659、6,284,460、6,361,947、6,368,799和6,333,179。其他应用在美国专利5,871,928、5,902,723、6,045,996、5,541,061和6,197,506中有实施例描述。
本发明一些优选实施例中还考虑制备样品的方法。在基因型分析之前或同时，可以通过多种机制扩增基因组样品，一些可以使用PCR方法。参见，如PCR技术：DNA扩增的原理和应用(Ed.H.A.Erlich，Freeman Press，NY，NY，1992)；PCR操作方法：方法和应用指南(Eds.Innis，等，Academic Press，San Diego，CA，1990)；Mattila等，NucleicAcids Res.19，4967(1991)；Eckert等，PCR方法和应用1，17(1991)；PCR(Eds.McPherson等，IRL Press，O×ford)和美国专利4,683,202、4，683，195、4,800,159、4,965,188和5,333,675，此处每个文献引入其全文作为多功能参考。样品可以在阵列上扩增，参见例如美国专利6,300,070和美国专利申请序列号09/513,300，此处引入作为参考。
其他适合的扩增方法包括连接酶链式反应(LCR)(例如，Wu和Wallace，Genomics 4，560(1989)，Landegren等，Science 241，1077(1988)和Barringer等Gene 89：117(1990))，转录和扩增transcriptionamplification(Kwoh等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA 86，1173(1989)和WO88/10315)，自主序列复制(Guatelli etal.，Proc.Nat.Acad.Sci.USA，87，1874(1990)和WO90/06995)，选择性扩增目标多核苷酸序列(美国专利6,410,276)，共有序列引物扩增的聚合酶链式反应(CP-PCR)(美国专利4,437,975)，任意引物聚合酶链式反应(AP-PCR)(美国专利5,413,909，5,861,245)和依赖核酸序列的扩增(NABSA)(参见美国专利5,409,818、5,554,517和6,063,603，此处各自引入作为参考)。其他可以使用的扩增方法描述于美国专利5,242,794、5,494,810、4,988,617和美国专利申请序列号09/854,317，此处各自引入作为参考。
另外的样品制备的方法和降低核酸样品复杂性的技术描述于Dong etal.，Génome Research11，1418(2001)，和美国专利6,361,947、6,391,592及美国专利申请序列号09/916,135、09/920,491(美国专利申请公开20030096235)、09/910,292(美国专利申请公开20030082543)和10/013,598。
进行多核苷酸杂交分析的方法是本领域的成熟技术。杂交分析方法和条件根据申请而变化，并且根据通常已知的结合方法选择，参考：Maniatis等分子克隆：实验室手册(第二版Cold Spring Harbor，N.Y，1989)；Berger and Kimmel，Methods in Enzyrnology，Vol.152，分子克隆技术指南(Academic Press，Inc.，San Diego，CA，1987)；Young andDavism，P.N.A.S，80：1194(1983)。进行重复的和受控的杂交反应的方法和装置描述于美国专利.5,871,928、5,874,219、6,045,996和6,386,749、6,391,623，此处各自引入作为参考。
在一些优选的实施例中本发明还考虑配体间杂交的信号检测。参见美国专利5,143,854、5,578,832、5,631,734、5,834,758、5,936,324、5,981,956、6,025,601、6,141,096、6,185,030、6,201,639、6,218,803和6,225,625，美国专利申请序列号60/364,731和PCT申请PCT/US99/06097(公开号WO99/47964)，此处各自引入全文作为多功能参考。
信号检测和处理密度数据的方法和装置揭示于，例如美国专利5,143,854、5,547,839、5,578,832、5,631,734、5,800,992、5,834,758、5,856,092、5,902,723、5,936,324、5,981,956、6,025,601、6,090,555、6,141,096、6,185,030、6,201,639、6,218,803和6,225,625，美国专利申请序列号60/364,731和PCT申请PCT/US99/06097(公开号WO99/47964)，此处各自引入全文作为多功能参考。
本发明的实施还可以采用现有的生物学方法、软件和系统。本发明的计算机软件产品典型地包括含有实施本发明逻辑方法步骤的计算机可执行的指令的计算机可读的介质。合适的计算机可读介质包括软盘、CD-ROM/DVD/DVD-ROM、硬盘驱动器、闪存、ROM/RAM、磁带等。计算机可执行的治疗可以用合适的计算机语言和几种语言的组合写成。基础的计算机生物学方法描述于，例如Setubal和Meidanis等，计算机生物学方法介绍Introduction to Computational BiologyMethods(PWS Publishing Company，Boston，1997)；Salzberg，Searles，Kasif，(Ed.)，分子生物学中的计算机方法Computational Methods inMolecular Biology，(Elsevier，Amsterdam，1998)；Rashidi and Buehler，生物信息学基础：在生物科学和医学中的应用Bioinformatics Basics：Application in Biological Science and Medicine(CRC Press，London，2000)and Ouelette and Bzevanis生物信息学：基因和蛋白分析实践指南Bioinformatics：A Practical Guide for Analysis of Gene and Proteins(Wiley & Sons，Inc.，第二版，2001).参见美国专利6,420,108。
本发明还可以利用多种计算机程序产品和软件用于多种目的，例如用作探针设计、数据管理、分析和设备操作。参见美国专利5,593,839、5,795,716、5,733,729、5,974,164、6,066,454、6,090,555、6,185,561、6,188,783、6,223,127、6,229,911和6,308,170。
另外，本发明还具有优选实施例，包括通过网络例如英特网提供遗传信息，参见美国专利申请序列号10/063,559(美国专利公开US20020183936)，60/349,546，60/376,003，60/394,574和60/403,381。
II.术语
下面的术语用以表示如此处使用的概括的意思。
“阵列”是可以有意形成的合成和生物合成的分子的集合。阵列中这些分子可以彼此相同和不同。该阵列可以采用多种形式，如可溶性分子的集合、结合在树脂珠、硅片或其他固体支持物上的化合物的集合。
等位基因指细胞内或群体内遗传序列(如基因)的一种具体形式，该具体形式与该基因的其他形式在序列上差别至少一个，经常超过一个基因序列内的变异位点。这些在不同的等位基因之间存在差异的变异位点的序列称为“变异”、“多态性”或“突变”。
个体在每个常染色体的具体染色体位置或“位点”具有两个等位基因，一个遗传自父亲，而另一个遗传自母亲。个体如果在该位点具有两个不同的等位基因则该个体是“杂合的”。“纯合的”个体在该位点具有两个相同的等位基因。
核酸文库或阵列是有意构建的可以合成或生物合成并以多种方式筛选生物活性的核酸(如可溶性分子的集合、结合在树脂珠、硅片或其他固体支持物上的化合物的集合)的集合。此外，术语“阵列”包括可以以基本任何长度(如长度1到1000核苷酸单体)被布点到载体上而制备的核酸的那些文库。
此处使用的术语“核酸”涉及任何长度的核苷酸的聚合物形式，无论是含有嘌呤合嘧啶碱基的核糖核苷酸、脱氧核糖核苷酸或肽核酸(PNAs)，还是其他天然的、化学或生物化学修饰的、非天然的或衍生的核苷酸碱基。多核苷酸的骨架可以包括糖合硫酸基团，其可以在RNA或DNA中典型地发现，或是修饰的或替换的糖或硫酸基团。多核苷酸可以包括修饰的核苷酸，如甲基化核苷酸和核苷酸类似物。核苷酸的序列可以被非核苷酸组分中断。因此术语核苷、核苷酸、脱氧核苷和脱氧核苷酸通常包括此处描述的那些类似物。这些类似物是具有于天然存在的核苷和核苷酸相同的一些结构特征的分子，当其掺入到核酸和寡核苷酸序列中，能够与溶液中天然存在的核苷酸序列杂交。典型地，这些类似物通过置换和/或修饰碱基的方式从天然存在的核苷或核苷酸得来。这些改变可以设定用于使杂交稳定或不稳定，或增强与所需的互补核酸序列杂交的特异性。
生物聚合物(biopolymer)或生物聚合体(biological polymer)指生物学或化学基团的重复单元。代表性的生物聚合物包括但不限于，核酸、寡核苷酸、氨基酸、蛋白、肽、激素、寡糖、脂、糖脂、脂多糖、磷脂、上述物质的合成类似物，包括但不限于反向的核苷酸、肽核苷酸、meta-DNA及其组合。“生物聚合物合成”包括生物聚合物的有机的和无机的合成生产。
与生物聚合物相关的是“生物单体”，其指生物聚合物的单个单元，或不是生物聚合物的一部分的单个单元。因此，例如，核苷酸是寡核苷酸生物聚合物内的生物单体，而氨基酸是蛋白或肽生物聚合物内的生物单体，例如亲和素、生物素、抗体片段等也是生物单体。起始生物单体或“启动生物单体”指通过反应性亲核试剂共价结合到聚合物表面的第一生物单体，或结合到聚合物上的接头或臂的第一生物单体，接头或臂通过亲核试剂结合到聚合物上。
缓冲液：当酸或碱加入到溶液中时，降低溶液的酸度变化的物质。缓冲液含有弱酸和该酸的可溶性离子盐或弱碱和该碱的可溶性离子盐。
模块：形成称作孔的区域或空间的构造，其中含有微阵列并与液体通路分离开。
互补或基本互补：指在核苷酸或核酸之间的杂交或碱基配对，例如在双链DNA分子的两条链之间或寡核苷酸引物和带测序或扩增的单链核酸引物结合位点之间。互补的核苷酸，通常是，A和T(或A和U)，或C和G。RNA或DNA分子的两条单链据说是基本互补的，一条链的核苷酸以最优的方式与合适的核苷酸插入或缺失进行比对，与另一条链的核苷酸配对至少大约80％，通常至少大约90％到95％，更优选地从大约98到100％。任选地，在RNA或DNA链在选择性杂交条件下与其互补序列存在基本的互补。典型地，当在至少14到25个核苷酸的范围内存在至少大约65％的互补，优选地至少大约75％，更优选地至少大约90％互补，则可以产生选择性的杂交。参见M.Kanehisa，Nucleic Acids Res.12：203(1984)，此处完全包括并作为参考。
组合的合成策略：组合的合成策略是用于并行合成不同的聚合物序列的规则的策略，通过连续添加以反应物矩阵和开关矩阵形式的试剂来进行，而其产物是产物矩阵。反应物矩阵是l列m行的待添加的构建模块的矩阵。开关矩阵是二进制数字全集或子集，按照优选规则，在l和m之间分布在列中。“二进制策略”是至少两个连续步骤的照明载体的受关注区域的一部分，而且通常是一半。在二进制合成策略中，形成能通过规则排列的反应物产生的所有可能的化合物。在最优选的实施例中，二进制合成指还影响前一加样步骤的合成策略。例如，在一个策略中用于遮蔽先前照明过的策略半区域，照明先前照明过得区域的大约一半并保护剩下的一半(同时保护先前保护过的区域的大约一半并照明先前保护过的区域的大约一半)的开关矩阵。可以识别二进制轮次会被掺入非二进制轮次，只有一部分载体会接受二进制方案。组合的“遮蔽”策略是使用光或其他空间选择的去保护或激活因子以从物质上除去保护基团并添加其他物质如氨基酸等的合成。
有效量指足够诱导所需结果的量。
片段，部分或DNA片段指的是大的DNA多核苷酸或DNA的一部分。例如，多核苷酸能被断裂或分段称多个片段。将核酸分段的多种方法是本领域的现有技术。这些方法可以本质上是，例如化学的或物理的。化学的分段可以包括用DNase部分降解，用酸部分去嘌呤；限制性酶的使用；内含子编码的核酸内切酶，基于DNA的切割方法，例如依赖与核酸片段特异性杂交以定位切割试剂到核酸分子的特异性位点的三链或杂交形成方法；或在已知或未知的位置切割DNA的其他酶或化合物。物理的分段方法可以包括使DNA接受高剪切率。高剪切率可以通过将DNA转移通过带有凹陷或突起的腔室或通道，或使DNA通过限制大小的流道，例如，带有微米或亚微级的十字交叉的孔。其他的化学方法包括超声和喷雾。可以类似地使用物理和化学的分段方法的组合，例如通过加热和离子介导的水解进行的分段。参见例子Sambrook等，″分子克隆：实验室手册″3rd Ed.Cold SpringHarbor Laboratory Press，Cold Spring Harbor，New York(2001)(″Sambrook等)，此处引入全文作为多功能参考。这些方法可以被优化以将核酸消化成指定大小范围的片段。有用的大小范围可以从100、200、400、700或1000到500、800、1500、2000、4000或10,000碱基对。不过，较大的大小范围例如4000、10,000或20,000到10,000、20,000或500,000碱基对也可以使用。参见，如Dong等，GenomeResearch 11，1418(2001)，美国专利6,361,947、6,391,592，在此处引入作为参考。
基因组是生物体染色体中的所有遗传物质。来自特定生物体的染色体的遗传物质是基因组DNA。基因组文库是来自代表生物体的整个基因组的一组随机产生的重叠的DNA片段的集合。
基因分型指测定个体在基因组的一个或多个位置上携带的遗传信息。例如，基因分型可以包括测定对单个SNP而言个体带有哪个或哪些等位基因，或对多个SNP而言个体带有哪个或哪些等位基因。基因型可以是个体的一个或多个多态性位点上出现的等位基因的特征。
杂交条件通常包括盐浓度小于1M，大于500mM和优选小于大约200mM。杂交温度可以低至5℃，但通常大于22℃，更通常大于大约30℃，优选超过大约37℃。长的片段可以要求更高的杂交温度以使杂交更具特异性。其他的因素也可以影响杂交的严紧程度，包括碱基组成和互补链的长度，有机溶剂的存在和碱基错配的程度，这些参数的组合比任何一个单独的绝对度量都要重要。
杂交，例如，等位基因特异性的探针杂交，通常在严格的条件下进行。例如，盐浓度不小于1摩尔(M)和温度最小为25摄氏度(℃)，例如750mM NaCI，50mM的磷酸钠，5mM EDTA，pH7.4(5×SSPE)且温度从大约25℃到大约30℃。
杂交通常在严格的条件下进行，例如，盐浓度不超过1M和温度至少25℃。例如5×SSPE(750mMNaCI，50mM磷酸钠，5mM EDTA，pH7.4)和25-30℃的温度适合等位基因特异性的探针杂交。对严格的条件而言，参见例如Sambrook，Fritsche和Maniatis.″分子克隆：实验室手册″，第二版Cold Spring Harbor Press(1989)，其在此全文引入作为上述多功能参考。
术语“杂交”指两个单链多核苷酸非共价地结合形成稳定的双链多核苷酸的过程；三链杂交理论上也是可能的。得到的(通常)双链多核苷酸是“杂合的”。形成温度杂交的多核苷酸数目的比例在此称为“杂交程度”。
杂交探针是能以碱基特异性方式结合到核酸互补链的寡核苷酸。这样的探针包括Nielsen等，Science 254，1497-1500(1991)描述的肽核酸，和其他核酸类似物和拟核酸。参见美国专利6,156,501。
“特异性杂交到”指一个分子充分地或只特定地与核苷酸序列，或在严格的条件下与出现在DNA或RNA复合混合物(如全细胞)中的序列结合、二聚化或杂交。
分离的核酸是发明中的目标类型，其是出现的优势类型(即，在摩尔水平上比组合物的其他个体种类丰富)。优选地，分离的核酸占出现的所有大分子类型的至少大约50、80或90％(摩尔水平)。最优选地，目标类型纯化到基本同质(在组合物中通过现有检测方法不能检测到污染类型)。
配体：配体是被特定受体识别的分子。结合或与受体反应的试剂称作“配体”，该术语只对其相应的受体有意义。术语“配体”在该物质能结合或与受体反应之外，不暗示其任何具体大分子大小或其他结构和组成特征。同样，配体可以用作受体结合的天然配体，或以功能性类似物作为激动剂或拮抗剂。本发明研究的配体的例子包括但不限于细胞膜受体、毒素和毒液、病毒表位、激素(如鸦片剂、类固醇等)、激素受体、肽、酶、酶底物、底物类似物、转化态类似物、共同因子、药物、蛋白和抗体的激动剂和拮抗剂。
连锁不平衡或等位基因关联的意思是，具体的等位基因或遗传标记与染色体位点附件的特定等位基因或遗传标记优先的关联频率比预计随机的群体的任何具体等位基因的频率高。例如，如果位点X含有等位基因a和b，其具有相等的出现频率；关联的位点Y含有等位基因c和d，其具有相等的出现频率，可以预计ac组合出现的频率为0.25。如果ac组合出现得更加频繁，那么等位基因a和c是连锁不平衡的。连锁不平衡可能是由于特定等位基因的自然选择造成的，或因为等位基因引入到群体的时间太短还没有达到与连锁的等位基因形成平衡。
微孔板是标准形式的不连续的孔的阵列(96、384和1536孔)，其用于检测平行的多种样品的物理、化学或生物特征。
“混合群体”或“复杂群体”指任何含有需要的和不需要的核酸的样品。作为非限定性的例子，核酸的复杂群体可以是总基因组DNA，总基因组RNA或其组合。此外，核酸的复杂群体还可以是富集的但包括其他不需要的群体的特定群体。例如，核酸的复杂群体可以是富集了所需的信史RNA(mRNA)序列但还包括一些不需要的核糖体RNA(rRNA)序列的样品。
“单体”指能共同结合形成寡聚物或多聚物的一组分子的任何成员。本发明中有用的该组单体包括但不限于，例如在(多)肽合成中，L氨基酸组，D-氨基酸组或合成的氨基酸。这里使用的“单体”指用于合成寡聚物的基础组的任何成员。例如，L-氨基酸的二聚物形成400个单体的基础组用于合成多肽。不同的单体的基础组可以用于后面聚合物合成的步骤中。术语“单体”还指能与不同的化学亚单位结合形成比任何单独的亚单位大的化合物的化学亚单位。
这里使用的“mRNA”或“mRNA转录子”包括但不限于pre-mRNA转录子，转录加工中间体，可以进行翻译的成熟的mRNA，和该基因和多种基因的转录子，和从mRNA转录子得到的核酸。转录加工可以包括剪接、编辑和降解。这里使用的来自mRNA转录子的核酸指mRNA或其序列片段用作模板合成的核酸。因此，从mRNA反转录产生的cDNA，cDNA转录的RNA，从cDNA扩增的DNA，从扩增的DNA转录的RNA等，都是来自于mRNA转录子，检测到这些转录的产品说明在样品中存在和/或大量存在原始的转录子。因此，mRNA衍生的样品包括但不限于，基因或多种基因的mRNA转录子，从mRNA反转录产生的cDNA，cDNA转录的cRNA，从基因扩增的DNA，从扩增的DNA转录的RNA等。
核酸文库或阵列是有意建立的核酸的集合，其可以通过合成或生物合成的方法制备并以多种不同的形式用于筛选生物活性(如可溶性分子的库，和结合到树脂珠、硅片或其他固体支持物上的寡聚物的库)。此外，术语“阵列”的意思包括能通过将基本上任意长度(如，从1到大约1000核苷酸单体长度)的核酸点阵到载体上的那些核酸的库。此处使用的术语“核酸”指任意长度的含有嘌呤和嘧啶碱基或其他天然的、化学或生物化学修饰的非天然的或衍生的核苷酸的聚合物形式，或是核糖核苷酸，脱氧核糖核苷酸或肽核苷酸(PNAs)。多核苷酸的骨架可以包括典型地在RNA或DNA中发现的糖和磷酸机体，或是修饰的或取代的糖或磷酸基团。多核苷酸可以包括修饰的核苷酸，如甲基化核苷酸和核苷酸类似物。核苷酸的序列可以被非核苷酸组分中断。因此，术语核苷、核苷酸、脱氧核苷和脱氧核苷酸通常包括此处描述的那些类似物。这些类似物是具有与天然存在的核苷或核苷酸相似的结构特征的分子，当其掺入到核酸或寡核苷酸序列中，可以与天然存在的溶液中的核酸序列杂交。典型地，这些类似物通过碱基、核糖或磷酸二酯基团的置换和/或修饰从天然存在的核苷和核苷酸衍生得到。可以设定这些变化使杂交的形成变稳定或不稳定，或增强与所需的互补核酸序列杂交的特异性。
本发明的核酸可以包括任何嘧啶和嘌呤碱基的聚合物或寡聚物，优选地分别为胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶和腺嘌呤和鸟嘌呤。参见Albert L.Lehninger，生物化学原理，p793-800(Worth Pub.1982).事实上，本发明构思任何脱氧核苷酸、核糖核苷酸组分和其任何化学变体，例如这些碱基甲基化的、羟甲基化的或糖基化的形式等。聚合物或共聚物可以在组成上是杂合的或纯合的，并可以与天然来源的分离开，或可以人工或合成的制备。此外，核酸可以是DNA或RNA，或其混合物，并可以永久或暂时地以单链或双链形式存在，包括同源双链、异源双链和杂交形式。
“寡核苷酸”或“多核苷酸”是大小至少2个核苷酸，优选至少8个，更优选的至少20个核苷酸长度的核酸或特异性杂交到多核苷酸的化合物。本发明的多核苷酸包括可以从天然来源中分离到的，可以重组生产或人工合成的脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA)序列及其拟合物。本发明的多核苷酸的另外的例子是肽核酸(PNA)。本发明还包括存在非常见的碱基配对的情况，如Hoogsteen碱基配体，其被在一些tRNA分子中发现并假定存在与三联体螺旋中。“多核苷酸”和“寡核苷酸”在本申请中是可以互换的。
“光学透明”指光波能透过而光密度的损失或弱化最小的物质的性质。
探针：探针是可以被特定靶标识别的表面固定的分子。本发明研究的探针的例子包括但不限于细胞膜受体、毒素和毒液、病毒表位、激素(如鸦片肽、类固醇等)、激素受体、肽、酶、酶底物、共同因子、药物、凝集素、糖、寡核苷酸、核酸、寡糖、蛋白和单克隆抗体的激动剂或拮抗剂。
“引物”是能在合适的条件下如缓冲液和温度，在存在四种不同的核苷三磷酸和用于多聚化的试剂如DNA或RNA聚合酶或反转录酶的情况下，能引发模板指导的DNA合成的单链寡核苷酸。引物的长度，在任何给定的例子中，决定于例如使用引物的目的，通常的长度范围是15到30个核苷酸。短的引物分子通常要求较低的温度以与模板形成足够稳定的杂交复合物。引物不需要反应模板的确切序列但必须与这些模板足够互补以形成杂交。引物位点是模板上引物与其杂交的区域。引物对是包括与待扩增的序列5杂交的5’上游引物和与待扩增的序列的3’端的互补链杂交的3’下游引物的组。
多态性指群体中发生两个或多个遗传决定的代替序列或等位基因。多态性标记或位点是发生差异的位点。优选地标记具有至少两个等位基因，各自以选定群体的大于1％的频率出现，及更优选的大于10％或20％。多态性可以包括一种或多种碱基变化，如插入、重复或缺失。多态性位点可以小至一个碱基对。多态性标记包括限制型酶切片段长度多态性、不同的末端重复序列数目(VNTRs)，超变区、微卫星、二核苷酸重复、三核苷酸重复、四核苷酸重复、简单序列重复和插入单元如Alu。最先发现的等位基因形式被任意地指定为微参考的形式，其他的等位基因形式被指定为微替代的或变体的等位基因。在给定的群体中出现频率最高的等位基因形式有时被称为野生型。二倍体生物的等位基因形式可以是纯化的或杂合的。双等位基因多态性具有两种形式。三等位基因多态性具有三种形式。单核苷酸多态性(SNPs)也包括在多态性中。
受体：具有与给定的配体的亲和力的分子。受体可以是天然存在的或人造的分子。此外，它们还可以以未改变的形式或与其他种类的聚集体的形式使用。受体可以直接地或通过特异性的结合物质共价或非共价结合到结合成员上。本发明采用的受体的例子包括但不限于抗体、细胞膜受体、单克隆抗体和与特异性抗原决定簇(如病毒、细胞或其他物质)反应的抗血清、药物、多核苷酸、核酸、肽、共同因子、凝集素、糖、多糖、细胞、细胞膜和细胞器。本领域内受体有时指配体的抗体。如此处使用的受体术语，在意义上没有区别。当两个大分子通过分子识别结合形成复合物就形成“配体受体配对”。本发明研究的受体的其他例子包括但不限于美国专利5,143,854中描述的那些分子，在此引入全文作为参考。
“固体支持物”，“支持物”和“载体”可以互换使用，指具有刚性或半刚性表面的物质或一组物质。在许多实施例中，该固体支持物的至少一个表面基本是平整的，尽管在一些实施例中，其可以按照需要地用例如孔、升高的区域、针、蚀刻痕等物理性地分离不同化合物的合成区域。根据其他的实施例，固体支持物采用珠、树脂、凝胶、微球体或其他几何构型。参见美国专利5,744,305作为示例的载体。
悬浮指没有沉没或下落的漂浮状态。
表面或目标表面指待分析的微阵列的区域。
靶标：与给定的探针具有亲和力的分子。靶标可以是天然存在或人造的分子。此外，它们还可以以未改变的形式或与其他种类的聚集体的形式使用。靶标可以直接地或通过特异性的结合物质共价或非共价结合到结合成员上。本发明采用的受体的例子包括但不限于抗体、细胞膜受体、单克隆抗体和与特异性抗原决定簇(如病毒、细胞或其他物质)反应的抗血清、药物、寡核苷酸、核酸、肽、共同因子、凝集素、糖、多糖、细胞、细胞膜和细胞器。本领域内受体有时指探针的抗体。如此处使用的靶标术语，在意义上没有区别。当两个大分子通过分子识别结合形成复合物就形成“探针靶标配对”。
晶片：具有结合多个阵列的表面的物质。在优选的实施例中，阵列在载体的表面合成以制造物理上分开的多重阵列。在晶片的一个优选实施例中，该阵列以至少大约0.1、0.25、0.5、1或1.5毫米的距离被分离开。晶片上的该阵列可以是相同的，各个阵列可以不同、或是以上情况的一些组合。特别优选的，晶片是大约8″×8″并使用照相平板印刷方法制备的。
有孔板或板：具有多个阵列的物体，其中各微阵列被阻碍液体通过并形成区域或空间的物理屏障(被称作孔)分开。
III.孔内芯片TM扫描
图1显示本发明的实施例。本发明的一个实施例使用选自切割的晶片(101)的单独的微阵列的微阵列(102)。该单独的微阵列(102)被放置于有孔板(103)的孔(105)中，并被利用光学透明的窗口(104)保持在有孔板(103)的孔(105)中，且被成功扫描，所述的窗口可以由例如熔融石英制备。本发明的方法中使用的有孔板的例子基于标准的96孔微孔板。本发明的有孔板含有以多种方式排列的多个孔。在本发明的一个实施例中，单独的微阵列(102)不需要固定在孔内(105)。在本发明的另一个实施例中，单独的微阵列(102)可以悬液在有或没有缓冲液的孔内。
在图2所示的本发明的另一个实施例中，使用选自切割的晶片(201)的单独的微阵列(202)。该单独的微阵列(202)被置于小盒(203)的孔(204)内，并被利用光学透明的窗口(205)保持在孔内(204)并成功扫描，所述窗口由例如熔融石英制成。在本发明的一个实施例中，单独的微阵列(202)不需要固定在孔(204)内。在本发明的另一个实施例中，单独的微阵列(202)可以悬浮于有或没有缓冲液的孔(204)内。
应当理解本说明书用意是示例性而不是限制性的。本发明的多种修改在通过浏览上述描述后对本领域的技术人员而言是显而易见的。本发明的范围应当参考权利要求书和这些权利要求确定的全范围的等效物来确定。所有引用的文献，包括专利和非专利文献，以其全文引入作为多功能的参考。

Claims (11)

1.一种封装微阵列的方法，包括：
将微阵列置于有孔板的孔内；其中微阵列悬浮于孔内。
2.如权利要求1所述的方法，其中，该有孔板具有一个或多个孔。
3.如权利要求1所述的方法，其中，该微阵列悬浮于具有缓冲液的孔内。
4.如权利要求1所述的方法，其中，该微阵列悬浮于不具有缓冲液的孔内。
5.如权利要求1所述的方法，其中，该板具有光学透明窗口。
6.如权利要求1所述的方法，其中，该光学透明窗口由熔融石英制成。
7.一种扫描微阵列芯片的方法，包括：
将一个或多个晶片切割成单独的微阵列；
将单独的微阵列置于有孔板的孔中；其中单独的微阵列以悬浮的形式保持在具有光学透明窗口的孔内；
通过光学透明窗口扫描微阵列。
8.如权利要求7所述的扫描微阵列的方法，其中，该光学透明窗口由熔融石英制成。
9.如权利要求7所述的扫描微阵列的方法，其中，该扫描被以单独的微阵列的表面朝上的方式进行。
10.如权利要求7所述的扫描微阵列的方法，其中，该扫描被以单独的微阵列的表面朝下的方式进行。
11.如权利要求7所述的扫描微阵列的方法，其中，该有孔板具有一个或多个孔。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication