JP2002525590A - 分析物測定法のための支持体および該支持体を製造する方法 - Google Patents
分析物測定法のための支持体および該支持体を製造する方法Info
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Abstract
Description
に、規定の検査材料において生物学的な関連分子を正確に検出することは突出し
た意義を有する。その際、遺伝情報は種々のDNAの核酸配列の莫大な多様性の
形で存在する。この情報の具体化はDNAのRNAでのコピーの製造を介して、
主にタンパク質が合成される。タンパク質としてこれらはしばしば生化学的反応
に関与する。
の順序の決定は研究および使用される医学のための有用なデータを提供する。医
学においては一段と大量にインビトロ診断(IVD)によって、重要な患者のパ
ラメータを決定するための計器を開発し、かつ取り扱う医者に提供することがで
きる。多くの疾患についてはこれらの機器が無くては十分に早期の時点までの診
断は不可能である。現在では遺伝子分析は重要な新規の方法として、例えばHI
VおよびHBVのような感染症、一定の癌または別の疾患に関する遺伝的素因、
法医学および多数の他の利用分野のために確立されている。基礎研究および臨床
研究の緊密な関連において、幾つかの病型の分子的原因および(病理学的)関連
は遺伝情報のレベルにまで遡って解明されることがある。だが開発は始まったば
かりであり、現在まさに治療戦略への転換のために非常に徹底的な努力が必要で
ある。全体的にゲノム科学およびこれに追随する核酸分析は生命の分子的基礎の
理解にも非常に複雑な病型および病理学的プロセスにも多大に貢献する。
て負担がかかる。ここでは診断的および治療的な使用可能性を実現することを押
し進めるだけでなく、出資に耐えうる医療システムへの統合を促進させるべきで
ある。
範囲で、また大学の範囲において同様に行うことができる。
開発の始まりにあり、同様に遺伝子分析もしくは遺伝子工学分析の診断可能性の
実現段階である。今まで確立されていた方法は主に作業コストがかかり、かつ比
較的効率が悪く、例えば情報獲得のコストおよび能力に表れている。重大な革新
は、いわゆるオリゴヌクレオチド−アレイの開発であり、該アレイには定義され
た配列の非常に多量の相対的に短いオリゴヌクレオチドが固体マトリクス(主に
シリコン)上にカップリングされており、かつそれによって検査素材中での相補
的な配列の並行的なハイブリダイゼーションのために提供される。しかしながら
高価な製造および高い価格は現時点ではマスプロダクトとしての市販ができない
。
症(HIV、HBV等)およびそのサブタイプのため、腫瘍学(腫瘍早期発見、
腫瘍分類、例えば種類および状態)のため、および遺伝的素因の決定のために、
繰り返しの使用を可能にするべきである。
遺伝子における非常に多くの測定点の包括が望ましい。これから多大な知識獲得
が生物学的な基礎研究(発生生物学、幹細胞培養、組織工学、移植医学、再生)
にもたらされ、また該研究によって生物医学における重要な突破口および相応の
使用にも導かれる。
77−1082)、塩基順序における点突然変異間のハイブリダイゼーションの
相応する生化学的な限定条件とは区別されることがある。更に本明細書に記載し
ている系に関しては、法的目的、例えば犯罪者の証拠提出または親族関係の証明
のために使用できる広範囲に当てはまるスクリーニングを可能にする。
伝子変化した生物の規定の遺伝子の存在に基づいて可能である。
製造は依然として純度への安全予防措置のための高い出費と結びつけられている
。このような試料の時間効果的および費用効果的なスクリーニングは本発明によ
り可能であり、例えば感染性の物質(HIV、HBV、HCV等)によるコンタ
ミネーションを予防する。
された、特異的な相互作用のパートナーとして使用できるバイオマテリアル(例
えばDNA−オリゴヌクレオチド)ならびにシリコンマトリクスを有する小型化
されたハイブリッド機能エレメントである。主にこれらの機能エレメントは縦横
に配置され、これはバイオチップアレイと呼ばれる。何千もの生化学的な機能エ
レメントがバイオチップ上に配置されうるのならば、これらは顕微技術的方法で
製造せねばならない。
って進められている。この環境で活動している最も重要な会社を以下に一覧する
: アフィメトリックス、ベックマンインストゥルメント、ブルーチップバイオシス
テムズ、カリパーテクノロジーズ、クラ−ゲン、ゲノメトリクス、ジーントレー
ルシステムズ、ハイセク、インサイトファーマシューティカルズ、モレキュラー
ツール、ナノゲン、ファルマシア、シンテナイ、サードウェーブテクノロジーズ
、ヴァイシス。
アレイの“高密度”製造のためにホトリソグラフィーの原理を使用している。そ
のためこの会社は大差で先んじてオリゴ配列の検出の並行化を進めている。
) その製造はDNAオリゴヌクレオチドのインサイチュー合成によって平坦なチ
ップ上で高密度に実施される(’98年7月:1cm2上に64000の種々の
オリゴ)。半導体工業で使用されかつ最適化されたホトリソグラフィーを基礎と
し、その際オリゴはチップ表面ならびに既に存在しているオリゴに光活性的に結
合する。製造時間は多数のプロセス工程に基づいて数時間である。検出は平坦な
チップのシリアルな光学的検出によって蛍光スキャナー中で実施する。試料のチ
ップ上へのハイブリダイゼーション時間は約1.5時間である。最初の製品(腫
瘍マーカーp53エキソン2〜11、乳癌遺伝子BRCA1エキソン11のため
の配列決定チップ、HIV遺伝子チップ)は既に市販されている。価格は目下の
ところ遺伝子チップに関しては数百ドルの範囲であるが、検出装置も必要である
。
号およびEP−A−0430248号である。
方法であり、該方法は工程: (a)少なくとも1つの通路を有する支持体を準備する工程、 (b)ポリマーレセプタの合成のための構成成分を有する液体を支持体の1つ以 上の通路を導通させる工程 (c)レセプタ構成成分を1つ以上の通路の事前に規定された位置もしくは領域 のそれぞれに位置特異的および/または時間特異的に固定化する工程 (d)所望のレセプタが事前に規定された位置もしくは領域のそれぞれに合成さ れるまで工程(b)および工程(c)を繰り返す工程 を含む。
である。支持体は生物学的または化学的に機能的な材料もしくはレセプタ(プロ
ーブ)またはこれらの構成成分を装備可能または装備された固相である。本発明
の前記の実施態様においては、支持体は空隙、例えば少なくとも1つの通路およ
び特に有利には多数の通路を有する表面を有する。これらの通路は、有利には例
えば10〜1000μmの断面を有する微小通路である。これらの通路は(表面
特性に依存して)毛管通路であってよいが、キャピラリー作用を有さない通路で
あってもよい(例えばテフロン(登録商標)による被覆に基づいて)。支持体は 、有利には少なくとも部分的に、レセプタが装備される位置もしくは領域の範囲 において光学的に透明である。レセプタが装備される支持体の領域は、有利には 化学的かつ物理的に互いに同一である。すなわちこれらは実質的に同一の表面性 質を有している。
の、請求項14記載の方法であり、該方法は工程: (a)支持体を準備する工程、 (b)含有しているレセプタまたはポリマーレセプタの合成のための構成成分を 有する液体を支持体上に導く工程、 (c)レセプタまたはレセプタ構成成分を支持体上の事前に規定した位置もしく は領域のそれぞれに位置特異的および/または時間特異的に固定化させる 工程、 (d)場合により、所望のレセプタが支持体上の事前に規定された位置もしくは 領域のそれぞれに合成されるまで工程(b)および工程(c)を繰り返す 工程、 (e)測定される分析物を含有する試料と支持体を接触させる工程、 (f)分析物を、これが支持体上に固定化されたレセプタに結合することによっ て測定する工程 を含む。
目的である。この実施態様においても平坦な支持体を使用してよい。
特に複数の毛管通路を有する、分析物の測定のための支持体であり、その際前記
通路中には多数の種々のレセプタが固定化されている。有利には、該支持体は少
なくともレセプタを装備する領域の範囲において光学的に透明である。
のような支持体および支持体上でのポリマーレセプタの合成のための構成成分を
有する。更にこの試薬キットは支持体上でのレセプタの合成のための反応液さえ
も含んでいる。
析物の測定のための装置であり、該装置はプログラム可能な光源マトリクス、検
出マトリクス、光源マトリクスと検出マトリクス間に配置される支持体ならびに
支持体中への液体の供給および支持体からの液体の排出のための手段を有する。
プログラム可能な光源マトリクスもしくは照射マトリクスは反射マトリクス、光
弁マトリクス、例えばLCDマトリクスまたは自己発光性の照射マトリクスであ
ってよい。前記装置の有利な実施態様は請求項30および31に記載の目的であ
る。
れた装置を、試料中の分析物の測定のために使用することである。有利な使用は
請求項33から38までのいずれか1項記載の目的である。
システムを意味するべきであり、該システムはISAシステムを意味するべきで
ある。本発明により有利な合成および分析の直接の統合によって、周期的に進行
させる方法において従来技術に対して明らかに改善された分析物の高処理量測定
を可能にする。その際に、分析される物質は、例えば高分子鎖の断片またはフラ
グメントとして存在してよい。
成される支持体の合成の間の直接的な論理的結びつきが提供され、その際、前の
周期からの情報獲得は後続の周期に転用されうる。前記のように分析システムの
学習が徐々に展開される。
実施する支持体上でのレセプタの合成の順序は任意に屡々(所望の任意に選択さ
れる中断基準に達するまで)繰り返してよい。
る方法および装置は非常に大きくかつ複雑な分析分子鎖の研究、例えば個々のゲ
ノム、例えば個人のヒトゲノムの配列決定のために適当である。時間の消費はそ
の際、先行技術に対して少なくとも100倍、むしろ1000倍、潜在的には1
0000倍も改善される。
のために、これらの位置的配分、それぞれのマッピングを含めて使用できる。前
記のやり方で、各個人および各種の個々の遺伝子プロフィールをゲノムの部分ま
たは全ゲノムの配列決定によっても作成することが可能である。
れる試料中での既に公知の配列(レセプタプローブの形で表される)と未知の配
列との比較のために使用できる。公知の配列はこれを目的とし、かつ問題提起に
応じて選択される。
上にその場で個々のポリマーレセプタを生じさせ、かつ引き続き調査される試料
の分析を直ちに実施させることを可能にする。この可能性によって最小限の必要
場所で最大限のレセプタの変型多様性が生じる。
要求に短時間で適合できる。
めに相応するレセプタもしくはポリマープローブが一般に公知の配列に基づいて
選択される。遺伝子発現の決定のための前記方法の使用は高処理量のスクリーニ
ングに関しても実施できる。
と異なるバッチがスクリーニング法、および物質ライブラリーの構築および分析
のために想定されうる。これは、例えば薬理学的な活性物質の探索および特徴付
けに関連して実施できる。
本発明による方法および本発明による装置は広く区分され、かつ原則的にガスク
ロマトグラフィー、薄層クロマトグラフィー、ゲル電気泳動、キャピラリー電気
泳動、質量分析法等のような分析の全ての使用に関連している。同様のものは、
原則的に極めて並行固相分析の全ての使用と見なされている。
プタの総数および選定に関する制限はない。必要な総数のレセプタは複数の反応
支持体もしくは1つの反応支持体において複数の周期にわたり分配されうる。そ
れというのも比較結果の論理的評価のためには個々のレセプタが位置的基準の影
響下にないからである。
平坦および高密度の配置(アレイ)を形成させるために、有利には個々の塩基(
G、A、CおよびT)または全オリゴヌクレオチド(塩基配列)の光制御合成の
使用のためのベースとしての新規の“支持体”である。
に透明であり、かつ有利には平坦な物体中に微小通路、有利には毛管からなる構
造を有する。液体の使用物質はレセプタ合成またはレセプタ固定化の際に通路を
通して支持体中に導入され、かつ局所的に活性化されて通路壁に結合される。こ
れによって迅速、効果的およびそれにより廉価な製造のための技術的な前提条件
が成し遂げられ、該支持体は広範囲で使用できる。密度および並行性は競合技術
と同じオーダーであり、数十万の規定のオリゴヌクレオチドが支持体上にある。
新規の技術の利点は、均一な表面と比較して複数の通路中の流動プロセスおよび
湿潤プロセスの有利な物理化学的特性である。
持体の製造ならびに個々の微小通路壁への生化学的被覆プロセスからなるので、
引き続きポリマーレセプタ、例えばオリゴヌクレオチドを複数の通路中で合成で
きる。この際に、支持体中の個々の通路において適当な光源による光活性によっ
て個々のレセプタ構成成分、オリゴマーのシントン(例えばジヌクレオチド、ト
リヌクレオチド、テトラヌクレオチドまたはペンタヌクレオチド)または完全な
塩基配列(オリゴ)が位置特異的に付着する。これによって各通路において多数
のレセプタを装備した領域(特異的結合部位もしくはハイブリダイゼーション部
位)が生じ、その際、その個々のレセプタ−配列組に基づく個々の領域は特異的
分析物、例えばDNA断片の結合および引き続いての検出のために役に立つ。該
領域は平坦な支持体の一面において複数の通路壁によって互いに分離されており
、かつ個々の通路に沿って2つの隣接した領域間で光活性結合では相応の空間が
残る。極めて並行、高集積された特異的レセプタのアレイが生じる。オリゴ配列
および並行通路(詳細はチャプター5を参照のこと)の多重使用の可能性に基づ
いて、製造時間は単一の塩基を使用する場合は1/4に、ジヌクレオチドを使用
する場合は1/8に、かつトリヌクレオチドを使用する場合には1/16に、オ
リゴ(使用物質)および複数の湿潤している通路の相応する多重使用によって短
縮可能である。またこれによって顧客の要求にフレキシブルに適合させる(“オ
ーダーメイド”バイオチップ)ことも可能である。これらの体系的な加速は平坦
システム(平坦チップ)において不可能である。
て導入され、かつレセプタへの結合の機会は、例えば存在するのであれば相補鎖
へのハイブリダイゼーションによって得られる。それぞれの分析物結合、例えば
DNAハイブリダイゼーションの検出および評価のためには、有利には高解像度
の並行CCDチップが使用される。固定化されたレセプタへの分析物の結合は適
当な先行技術から公知のシグナル供与基、例えば発光基による。しかしながら新
規の検出方法も使用できる。複数の通路のサイズが、それぞれの測定点が十分な
数の検出器、例えばCCDチップのピクセルエレメントを覆うように選択される
場合には、検出において光学的に結像するレンズ系を使用できない。多数(現在
1cm2あたり16Mioピクセル;研究の水準1cm2あたり80Mioピク
セル)のピクセル(光学的なセンサ)を有する極めて並行の(光学的でない)C
CDマトリクスチップを直接使用することによって、多数の光シグナルを並行に
検出できる(ジェノメトリクス社のBioScannerを参照のこと)。それと同時に検
出装置において、高価な光学的な配置の代わりに多数かつ廉価に完成されたハイ
−テク製品を使用することも試みられている。
A配列の同時の測定(高集積の小型化された支持体および高解像度の光学的検出
によって達成される)、廉価な試験の提供(製造における多重使用、廉価な“デ
ィスポーサブル”な、例えば射出成形からの支持体、製造における迅速な合成)
、少容量に基づく分析における迅速な実施ならびに有利な湿潤プロセス、支持体
等の流動ジオメトリーによる使用物質の低減、迅速な評価(平坦な配置[DNA
チップ]における並行な光学的な評価によって達成される)、廉価な分析システ
ム(高価なマイクロシステム技術および光学的成分の放棄によって達成される)
ならびに製造と同様に分析における品質の保証(支持体中の規定の流動プロセス
によって達成される)がカバーされる。
プロセッサとプログラム可能な光源マトリクスとの技術基盤の組合せをもたらす
。それというのも、前記のことによって個々の支持体のための製造コストは同時
に品質改善されて約10〜100倍低減されうるからである。これによって初め
て廉価な極めて並行な高集積かつ同時に容易に小型化可能かつ自動化可能なDN
Aチップ−技術が提供される。
けを必要とする。それというのも周期ごとにか、または消耗時にのみ交換が必要
な支持体は、まずレセプタ合成の開始前には全て同一だからである。全ての特質
はまず特異的なレセプタ合成および、合成/分析周期の後に情報に変えられる、
分析によって徐々に得られる情報からもたらされるので、特質、すなわち生物学
的/化学的な物質の特徴は反対に電気的なデータの形でのみ存在する。
セプタの段階的な生化学的合成に基づく。これらの複数の通路は支持体、例えば
小さな平坦なチップ上に配置されている。この合成は相応の塩基または複数の塩
基のオリゴヌクレオチド(塩基配列)での光活性化された位置特異的結合によっ
て実施する。調査されるDNA分析物で特異的に“標識された”通路の湿潤およ
び引き続いてのシグナル供与基による結合反応の検出は1つのプロセス周期を締
めくくる。
へのレセプタの生化学的発生を含む。レセプタの特異的合成は支持体の製造時に
直接か、または最初の使用の際に実施できる。
はプラスチック)を使用できる。通路壁が光活性合成における励起波と同様に引
き続きの検出(分析)における光波(場合により励起および反応シグナル)に対
して良好に透過性であることが重要である。その材料の使用に応じて通路壁を反
応性材料で被覆せねばならず、これによってレセプタまたはレセプタ構成成分が
表面に結合しうる。
路に覆われた表面のサイズは検出のために使用されるCCDチップによって規定
される。支持体中の複数の通路のために種々の製造方法が使用できる。その際、
複数の通路の断面ジオメトリーの影響が考慮され、この断面ジオメトリーは相応
する流動工学的な力に大きな影響を有し、かつ複数の通路の清浄能力を有する。
製造方法としては、例えばレーザー、フライス、エッチングまたは射出成形を使
用できる。
な通路を使用する場合には、合成の時間は短縮できるが、個々の通路の湿潤もし
くは充填は相応して複雑である。極端には僅か1つの単一の長い通路を有する場
合、合成が相応して緩慢である。それというのも複数の通路の多重使用を塩基ま
たは全オリゴに使用できず、かつ全てのプロセスはシリアルにのみ次々に進行し
うるからである。1つだけの通路の利点は試料を各測定点で全ての通路に事前に
流動させる分析にある。
の通路を通して容器から導管、弁および取り付け部品によって1種以上の液体を
充填される。ドイツ国特許出願19839254.0号から公知の、有利にはプ
ログラム可能なドイツ国特許出願19907080.6号に記載されているよう
な光源マトリクスもしくは照射マトリクスを意味する照射/検出装置を使用して
、支持体の選択された位置もしくは領域を照射させ、こうしてレセプタの個々の
反応を制御することができ、その際、これに関連する支持体は光学流体マイクロ
プロセッサを意味する。照射の代わりに、選択された反応領域の個々の流動的活
性化も可能である。反応の完了後に反応領域を洗い流し、新たに充填し、その後
に再度反応周期に引き続く。レセプタ合成のプロセスは適当な検出装置を使用し
て実施かつ制御できる。
スが提供される。
イ、9/97、384〜389ページ;トレンド イン バイオテクノロジー、1
1/97、465〜468ページ)、主に相補配列、いわゆるオリゴヌクレオチ
ドまたはオリゴに核酸ストランドにハイブリダイズすることを配列分析のために
使用できる。更に合成オリゴヌクレオチドの高密度配置が固体マトリクス上に生
じ、かつ多様な並行のハイブリダイゼーション試験が可能になる。先端の方法(
’98年8月)は合成前段階のホトリソグラフィーおよびそれによる活性化であ
る。マイクロエレクトロニクス的製造から借用される技術への依存において、並
行な配置はチップと呼ばれる。
増加によって多大な分析能力が達成される。
され、かつ増幅工程(例えばPCR)によって増幅され、かつその際に標識、例
えば色素標識、蛍光標識または発光標識を受ける。
定も可能であり(シーケンシング−バイ−ハイブリダイゼーションSBH、Bi
oTec3/98、52〜58ページ参照)、更なる使用は点突然変異−多型(
すなわち規定のDNA断片における幾つかの塩基の個体間の差異)を示し、とり
わけ数百の被験者におけるこのような多型を並行して同定することを可能にする
(サイエンス280、5/98、1077〜1082ページ)。
ばProc, Nat. Acad. Sci. USA 95, 3/98, S. 3752-3757)。
た多数の方法の使用を可能にする。更に同時にこのような使用の多大な増加およ
びそれによる大きな科学研究が結びつく。それというのも光学流体マイクロプロ
セッサは現存の方法よりフレキシブルな技術および明らかに少ない費用を提供す
ると想定されるからである。
光活性によってレセプタ構成成分、例えば個々の塩基(G、A、C、T)または
オリゴヌクレオチド配列(有利には約2〜4塩基長)を位置特異的に付加する。
複数の通路を順次に合成構成成分、例えばG、A、CおよびTで充填し、かつ複
数の通路に沿って位置特異的に規定の波長および強度の高解像度光で照射する。
被覆周期の間に複数の通路を相応して洗い流して未結合のレセプタ構成成分を除
去する。
ダイゼーション部位)が生じ、各反応領域はその個々のレセプタ−配列に基づい
て、特異的な分析物、例えばDNA断片の結合および引き続いての検出のために
役に立つ。反応領域は平坦な支持体の第1のディメンションにおいては複数の通
路壁によって互いに分離され、かつ第2のディメンションにおいては個々の通路
に沿って隣接した2つの反応領域間で光活性化の際に相応の空間が残る。
ともできる。しかしながら別の方法を使用してもよい。
クス、光弁マトリクスまたは反射マトリクスの使用下に照射プロセスを実施し、
そのマトリクス点もしくは光源エレメントは、特に光の強度および、場合により
光の色に関して制御可能であることが意図されている。このようなマトリクスを
使用して、それぞれの必要な二次元的な照射パターンを容易に、特にコンピュー
タ支援により作成できる。支持体の製造の際のオリゴの有利な光活性化は照射マ
トリクスによって直接実施する。このために必要な、例えば365nmの波長(
可視光の近傍の上部UV領域)はプログラム可能な光源マトリクスの全ての変型
によって制御可能である。
構成できる。
例えば光シグナルに導かれるべきである。これは、例えば吸着、励起光(蛍光)
または光子放出(発光)によって実施できる。有利にはシグナル検出のために、
有利には支持体の下に直接配置されるCCDチップが使用される。励起光源は、
有利には支持体の上に配置され、相応して透過光法で測定される。
応じて波長(色)で区別される。受容したスペクトルを質的または量的に評価で
きる。更に、波長および強度の区別はシグナル源の区別も可能にする。
のレーザー光)または不均質性(例えば吸着測定のための白色光)が選択される
。
イチュースポット(in-situ Spotten)の以下に挙げられる欠点が克服される。
て使用物質としてのレセプタ構成成分および複数の通路の間の相応するマルチプ
レキシングによって製造時間を劇的に短縮させる可能性である。
の、平坦な表面上での位置的に高解像度の光活性化による位置特異的作成のため
にDNA−チップアレイの各領域(計算例:各塩基配列において20塩基)で4
回の(4つの異なる塩基によって生じる)合成周期を必要とする。20塩基の階
層に関しては、従って4×20=80周期である。同じ表面でジヌクレオチド(
2塩基)を使用するときには、一度に2階層が生じるが、但し、これらの2階層
のためには42=16の合成周期が必要である。20階層のためには従って80
周期の代わりに10×16=160の合成周期が必要であり、これは製造時間の
倍増を意味する。トリヌクレオチド(3塩基)の使用において、これらの効果は
5倍より多く周期数を増大させる。従って単一の平坦な表面において光活性化D
NAチップの作成のための最も迅速な可能性として単一の塩基の使用が挙げられ
る。合成周期数を低減する可能性は生じない。
またはジヌクレオチド(42=16の組合せ)またはトリヌクレオチド(43=
64の組合せ)の種々の変型が種々の通路に分配される可能性が生じる。つまり
少なくとも下方の“支持体近傍の”階層においては、通路あたり1つの塩基もし
くは可能な塩基配列の1つが取り込まれるにすぎない。支持体の複数の通路に発
生する全塩基配列の規定に応じて、上方の階層においては原理は部分的に帳消し
になるはずである、すなわち塩基−平面、ジヌクレオチド−平面またはトリヌク
レオチド平面のためには1つより多い塩基またはオリゴを複数の通路の1つを通
して流さねばならない。またこれによって合成周期の数は再び幾らか増加する。
しかしながら全体的に製造時間の非常に大きな低減は、レセプタ合成における使
用物質として、単一の塩基の場合には理論的に周期の1/4、ジヌクレオチドの
場合には周期の1/8、かつトリヌクレオチドの使用時には周期の1/16に留
まる(より長いオリゴにおける等)。特異的支持体に必要な周期の数は、支持体
上もしくは支持体中の反応領域の数、並行な通路の数ならびに支持体上で合成さ
れるオリゴの長さが規定されている場合には各支持体に個別であり、かつ統計学
的平均値としてのみ定めることができる。支持体の合成時間の最適化は開発され
たソフトウェアツール(例えばCAMS Computer Aided Multiplexing Synthes
i)によって実施すべきである。このソフトウェアツールは開発された分析シス
テムの制御装置もしくは接続された計算機に組み込まれる。
も引き続いての試料の検出においても単一の表面の使用と比較して極めて高めら
れる。そのため複数の通路の同時の湿潤は流動技術的に非常に容易であり、液体
の消費が僅かであり、かつそれ故に非常に容易に小型化および自動化が可能であ
る。特にこのことは複数の通路の必要な洗浄プロセスに関しても十分な質で適用
される。
液体はほぼ50%に低減される。このことは製造中の支持体の被覆、レセプタの
合成と同様に分析のための“試料塗布”に関しても適用される。液量の更なる低
減は貫流される液体による通路壁の良好な湿潤によって、かつ就中効果的な洗浄
プロセスによって行われる。この洗浄プロセスは、例えば複数の通路内での“清
浄化”気泡によって著しく改善できる。表面上での試料の統計的に十分な良好な
分配は、それに対して非常に大量の試料を使用してのみ実現できるにすぎない。
少量の液量およびそれに追随する迅速な化学反応および完了によってもたらされ
る。これは結果として短い合成時間もハイブリダイゼーション時間ももたらす。
、このことは材料の使用および時間の投入ごとに評価可能な測定の数を更に高め
、品質保証のための基礎を形成する。この基礎は正確に定義可能および再現可能
な流動プロセスを作り上げる。
れている新規の分析システム全体の容易な小型化および自動化のための基礎を形
成する。
拡大できる。表面のサイズは製造時のオリゴの付加のために、試料からの事前に
流動されたDNA断片の付加および、それによって得られるハイブリダイゼーシ
ョンの実施における光シグナルの強度と同様に重要である。
よって、同一の底面積、すなわち平坦な支持体の2つの平面における同一の所要
面積において4倍の反応表面を有する。流動技術的な要求から複数の通路が内部
で丸く設計されている場合でさえも(例えば通路中での気泡による良好な清浄可
能性)、平坦な表面と比較して約3倍の反応表面を保持する。この三次元的流動
ジオメトリーの使用によって所要使用物質(製造および分析)を更に低減できる
。
持体の周囲材料中の複数の通路の内部空間の移行時の光の屈折。そのため各曲率
は光の伝播方向に集束作用または散乱作用を有する。そのため該支持体において
は流動通路ジオメトリーの上側および下側の相応する選択によって光の経路を最
適化できる。
カメラの永続的に増加する電圧が使用される。このことは単一の測定プロセスに
おいて反応検出もしくはハイブリダイゼーション検出のための全ての光シグナル
の検出を可能にする。このために40×40mmの表面上に最近のカラーCCD
チップは約10×10μmのピクセルサイズを有する約3000×3000ピク
セルを提供する。研究の水準は相応のCCDチップでは約4000×6000ピ
クセルを有する。シグナル検出は一瞬のうちに全てのピクセルに関して同時に実
施される。同時にCCDチップ技術の記載される適用に関しても大きな成長電位
が生じ、支持体中の106個の個々の反応領域の並行な検出が技術的に実現でき
る。これによって市販のシステムの時間のかかるスキャンプロセスが回避され、
かつ正味の測定時間は最小限に削減され、この測定時間は別のプロセス工程と比
較すると完全にとるに足らないものである。
格破壊によって問題なく可能である。
実質的に低いエネルギー量の利点を有し、このエネルギー量はミスのない検出の
ために光を必要とする。かかる配置は(別の文脈で試験されて)光学系を有する
比較可能な配置の励起光量の10%を使用するに過ぎない。別の表現では、光学
系は光エネルギーの90%を消費する。僅かな光強度によって、支持体(通路の
周囲)中での望ましくない散乱作用が、使用される光源の場合により必要な冷却
と同様に著しく低減される。更に光学系の排除は大きなスペースの節約ならびに
検出装置のための製造費用の低減を意味する。
装置は、同様に完全に排除される。CCDチップの規定の寸法(数cm2)は適
度な通路サイズ(10〜100μmの範囲)を有する非常に多くの並行な通路の
使用を可能にする。
こともできる。原則的にガラスチップ、シリコンチップ、金属チップ、セラミッ
クチップまたはプラスチックチップ(廉価な射出成形法)ならびに別の実施法も
可能である。
解釈される。しかしながらここではチップの高価な製造に基づいて、たいてい1
回もしくは数回の測定だけの後にチップを使い捨てることに対して非常に高い費
用が報告されている。
、例えばインターネットにおける配列バンクおよび遺伝子データバンクを考慮し
て集中的にオリゴヌクレオチドアレイの合成が意図される。
ダイゼーションは(緩慢な)貫流で達成され、稀な出来事(例えば稀な測定遺伝
子)の検出を可能にする。同時にクロマトグラフィーの原理をDNAアレイ技術
に導入した。
ゴヌクレオチドの使用によって、更なる製造時間の短縮を達成できる。とりわけ
、より単純なアレイに関しては合成装置を直接顧客側で使用でき、かつ更にアレ
イの組成を最終的に個別化できる。
、結果として全ての種に関する一般的な遺伝子カタログに当てはめられることが
重要である。支持体は、例えば第1の測定周期において、インターネットで自由
に入手できるか、または分類学にのみ専門に調達される塩基データを個々の患者
の差異によって合わせる能力および、結果から被験者に実際の試験を適合させて
実施する相応の第2のDNAアレイを形成する能力が開かれる。
。これによって多数の使用のために非常に複雑かつ同時に廉価なペプチドアレイ
が提供される。
上の支持体における通路の配置において、ただ1つの通路も多数の並行な通路の
配置と同様に想定されうる。こうして25×37mmの1つの表面上に製造技術
的に問題なく37mmの長さおよびそれぞれ750個の反応領域を有する500
個の通路(従来技術:900nmの直径を有する500個の並行な毛管)を配置
できる。同数の反応領域(500×750=375000)が約20m長を有す
る単一のコイル状通路中にも収納することができる。
従って稀な成分の探索のために特に適当である。多数の並行な通路は、支持体の
合成での製造時間が使用物質および通路の多重使用ならびに全ての流動プロセス
によって最少化できるという利点を有する。従って通路配置は支持体合成ならび
に各試料中の十分な数の分析物のコピーによる全ての分析のために有利である。
小通路からのみなっているにもかかわらず使用物質を、支持体合成の際に複数の
通路への入口に並行に取り付け部品によって導入する。この効果は支持体または
機器成分への弁の導入によっても実施できる。従ってバイアコア(Biacore)社
は2成分から成る射出成形チップに流動的に制御可能な弁を、複数の通路の下部
からチップの上側に押圧し、こうして複数の通路を閉鎖するメンブレンによって
実現した。
可能である。流動プロセスの高い並行性のために、例えば並行または“コイル状
”の構造が容易である。この場合、複数の通路の分配はデュアル原理に基づいて
実施する。これはそれぞれの通路から2つの新たな通路が生じ、かつ全ての通路
が同じ長さであることである。このように10分割によって既に210=204
8個の通路に達する。コイル状の配置は、該配置が僅かな乱流性の流動プロセス
を有し、より良好に清浄されうるという利点がある。これらの大きな欠点は、3
次元において上下に実施せねばならない供給もしくは排出であり、これは製造技
術および光学的にむしろ都合が悪い。
またはプラスチックが可能である。構築は2層で、例えば接着またはボンドによ
って互いに接して構成されるか、またはされないで行われる。この場合、通路の
構造は片側でのみか、または両側もしくは半分でもたらされることがある。この
ために製造方法としては、とりわけレーザーまたは精密フライスを使用できる。
射出成形が特に廉価であり、これは十分な質で製造可能である。他の方法はLI
GA技術または熱成形である。
ためには原則的に2つの可能性がある。顧客は製造者から完成した支持体を固定
化された塩基配列を選択して入手するか、または合成装置中で自己選択的な配列
を未標識支持体上に合成する。相応の配列に関連する情報は、例えばインターネ
ット中のデータバンクから得ることができ、これらの情報はここでは自由にか、
または支持体の製造者によって特別にも提供される。
レセプタ、例えば塩基または塩基配列の合成の際に支持体表面上もしくは通路壁
上で位置特異的に高度な精度および正確な解像度で照射する。既に4.4で言及
したように、照射はプログラム可能な光源マトリクスによって実施することもで
きる。ホトリソグラフィー装置を使用するときには、Siウェハの光活性エッチ
ングに関する半導体チップ製造でのように使用できる。
して効率のよい合成装置が必要であり、該装置はできる限り長いオリゴ(3以上
の塩基長)を使用物質として使用し、該物質は複数の通路中に並行に導入(射出
)され、こうして1つの支持体あたりの製造時間は短縮される(多重使用性)。
この場合、支持体中に特定の入口を提供することができ、その意図によりできる
限り多数の並行かつそれにより短い通路が得られ、それには左右されずに分析プ
ロセスのための通路構造が提供される。
めに、使用物質(G、A、C、Tおよびバッファー等)の準備は支持体において
直接的に相応の貯蔵所において可能である。余計な使用物質は相応する支持体中
の部屋に収容させねばならない。かかる部屋の容量は上下への3次元的な拡大に
よって問題なく全通路容量の何倍までも設計できる。支持体の変型の使用は特に
研究所のために想定されうるが、小さなエッチング実施のためにも想定される。
のために使用できる。どのような機構もなく、使用物質ならびに試料による毛管
の充填は支持体中の弁の容易な調節によって実施できる。“廃棄物部屋”は適当
なフリース物質の埋込によって促進された吸収作用が働く。必要な液体量の最少
化を達成するために、回収されないストリームの排出(循環されず、従って使用
物質が再使用されない)の際に、常に変わらない長さの毛管を顧慮するべきであ
る。これは同様に毛管力の機能に関するポンプとして重要である。
に重力も使用できる。これらの力が支持体中の全ての必須の液体輸送を実現する
ために十分でない場合、別の適当なポンプ機構を提供することができる。この可
能性は(支持体中に組み込まれた)電極または支持体の外部(古典的なポンプ)
からの相応する力作用による支持体の部屋の容量低下による液体の電気泳動的な
運動である。
列および並行な通路の多重使用の利点を提供する。それ故これらの(超)高処理
量スクリーニングおよび支持体製造機のための変法は推奨に価する。多重使用は
支持体との接点で行われる。ここでは各合成周期のために特定の塩基配列が別の
通路を湿潤させる。技術的に高価であるが、場合により確かな方法は相応する弁
システムによる装置中での多重使用である。ここでは種々の塩基配列の使用によ
り生じうる置き換えを顧慮すべきである。
することである。ここでは循環(分離された材料の再利用)も分離された使用物
質の除去も想定されうる。
の核酸の、固定化されたオリゴヌクレオチド下に相補的なストランドへのハイブ
リダイゼーションによって実施する。
ンサイチュー合成原理によってカップリングさせることができる。かかるペプチ
ドは多様かつ部分的に極めて特異的な、ペプチド、タンパク質および他の物質と
の結合反応可能であるので、潜在的な分析物の範囲は著しく拡張できる。
に廉価のペプチドアレイを提供する。
。これらの核酸は全ゲノム、その断片、染色体、プラスミドまたは合成源(例え
ばcDNA)から得られる。1つの実施態様において、試料材料はヒトゲノムに
由来する。
、腫瘍抗原、血清因子、抗体のタンパク質、ポリペプチドおよびペプチド、炭化
水素、例えば種々の食料または農作物中の糖、機能的な糖、ポリマーおよび別の
有機分子、例えばdrugs of abuse’、薬物、代謝物、アミノ酸、伝
達物質、化学殺虫剤、殺虫剤、塗料、種々の毒物等である。
法 レセプタへの分析物の結合は核酸においては相補的な核酸、例えば高分子、例
えばcDNA、合成オリゴヌクレオチド、PNA、RNAのハイブリダイゼーシ
ョンによって実施できる。レセプタとしてのペプチド、例えば合成ペプチドまた
は天然ペプチドはタンパク質−タンパク質相互作用またはタンパク質−核酸相互
作用によって分析物と結合できる。
は反応中に標識された分析物の直接的な検出(有利にはハイブリダイゼーション
による核酸分析の方法)ならびに分析物もしくはターゲット配列の標識されたス
タンダードによる競合による間接的な検出。第1の変法は幾つかの使用のために
、例えば血清成分の診断のために良好に確立されているが、むしろ不適当であり
、ペプチドアレイを使用して支持体においても可能である。そのため第2の変法
は使用に関しては有利であり、更に該方法は原則的にユーザーによる試料調製を
可能にする。
ー酵素による分析物の標識、引き続きの反応(例えば化学発光または生体発光)
、結合された分析物の選択的な標識、例えば挿入された(蛍光)色素、二本鎖結
合したタンパク質または二本鎖結合した抗体または結合した分析物の第2の成分
による二次的な検出、例えばPNA−DNAハイブリッドにおいてはDNA特異
的抗体により実施できる。標識されたスタンダードとしては酵素結合したスタン
ダード(例えばアルカリ性ホスファターゼ、ペルオキシダーゼ等による化学発光
および生体発光)または(蛍光)色素結合したスタンダードが使用できる。タン
パク質スタンダードはリポーター酵素(前記参照)または自己蛍光性タンパク質
(例えばGFP)との融合タンパク質として、例えば組み換え抗体、タンパク質
−ホルモン、成長因子等のために使用できる。
めに調製の方法は重要ではない。それというのも接点において常に液体中に溶解
されたDNA断片が目的とされる調査に十分な量で調製されるからである。
に統合された調製装置中で実施できる。検出準備のできた試料を手動または自動
のピペッティングによるか、またはそれに匹敵する方法によって支持体中に導入
する。
、同じどころかまたはより短い時間がレセプタ合成のために、例えばPCRによ
る試料のDNA増幅が不可避である場合に達成される。これによって合成システ
ムまたはそれどころか支持体へのPCRの統合は多くの使用のために合理的であ
る。
たは高圧によってDNA単離と同様に事前の細胞溶解を統合できる。
すべきであり、その際、励起光源(光学的な検出のための蛍光、発光または吸光
)は光シグナル測定のためのCCDチップに直接的に向かい合って配置される。
支持体アレイは光源と検出チップの間に存在する(サンドイッチ型)。励起光源
としては照射マトリクスが考慮される。この装置の空間的配置は必要に応じて実
施できる(例えばチップにおける流動プロセスのための重力の使用)。できるだ
けコンパクトな型によって光の進路および必要な光の強度も低減される。高価な
位置集中的な光吸収性の高い光学系の使用は、励起面だけでなく検出面でも放棄
されるべきである。
新しい開発においても既に少量の塩を必要として25℃でハイブリダイゼーショ
ンを達成する)は検出装置中の相応する温度エレメントまたは励起光源もしくは
励起光によってそれだけで実施できる。支持体における温度エレメントは同様に
可能である。
ランプ(白色光)からの極めて並行な光、放電管からの極めて並行な光、極めて
並行な単色光、単色レーザー光線、レーザー線の拡大による平坦な照射、単色レ
ーザー線またはプログラム可能な光源マトリクスが該当する。
体アレイの間に存在してよい。
ば25×37mmの表面上に約2000×3000ピクセルを有する(キャノン
)。25×37mmのこのような表面上に約20μmの直径を有する約500個
の並行な通路を配置するとき(1つ間隔のダブルピクセル列)、1つ間隔のダブ
ルピクセルだけを通路下で使用する場合に各通路に750個の測定点(領域)が
得られる。それと同時に単一の支持体上に375000個の反応領域を有し、そ
の際、各反応領域は4個のカラーピクセルもしくは12個の白黒ピクセルを覆い
、かつ20×20μmの表面を有する。光シグナルを光学的CCD上にできるだ
け密に発生させなければならず、これによって光シグナルおよび測定点の誤りの
ある割り当てをその特異的な塩基配列ならびに隣接した光シグナルの重なりによ
って遮断できる。さもなくば重なった領域のシリアルな検出を実施するか、また
は繊維光学エレメントが使用される。
のデジタル値の間の4×500×750=1.5Mioのカラーシグナルもしく
は4.5Mioの強度値)は検出される光シグナルの分析における広範囲の統計
を可能にするベースを形成する。生じるデータ量の加工は、現代のコンピュータ
システムの性能の発展と同時に価格破壊によって問題なく可能である。
中に位置する)が付加パートナーを見いだし(例えば蛍光標識ラベルの使用)、
かつ捕捉分子クラスがハイブリダイゼーションパートナーを幾つであるか見いだ
す。
CDカメラチップ間に存在していてよい。
合、分析系における検出は別の高感度なセンサによっても実施できる。
ように検査装置の使用に関心がある。この検査装置は電子的に調節可能な光源マ
トリクス、すなわち光源マトリクスの方に向かい合っている光センサマトリクス
、すなわちCCDイメージレシーバーを有する。
が想定される。ユーザーは重要なデータ(DNA配列)を容易にCD−ROMま
たはインターネットからロードでき、かつその照射マトリクスCCD装置におい
てその個々のDNAチップを製造し、これを引き続き試料で湿潤させ、かつシグ
ナルを選別する。
その間で通路の内部の投影にあるピクセルを永続的なプロセス制御のために使用
できる。そのために、例えば通路の2つの液体間に気泡を個々にかつ動的に流入
させてよい。またG、A、CおよびTのための支持体液の色が想定されるので、
正確なオリゴの存在を検査でき、かつ色変化は置き換えを信号化できる。引き続
いての検出において、再び位置特異的光励起および必要に応じて色特異的な光励
起を実施できる。これによって目下のところ存在しないような検出方法のための
全く新しい可能性が生じる。
における流動プロセスは製造(つまりオリゴ合成)の間でも分析の間でも観察で
きる。このために、例えば清浄気泡は複数の通路中の2つの液体間で、または個
々の液体の着色を使用できる。
性の分離のために、例えば360〜370nmの必要な波長を発生しかつ伝達す
る照射マトリクスが役に立つ。
よる検出が実現される場合、このために場合により背景照明を切り換えねばなら
ず(自動的に可能である)、その際、光学フィルタおよび/またはガラス繊維エ
レメント(“テーパ(Taper)”)を使用することができる。ここでは場合によ
り新規の検出法も使用でき、これはまず極めてフレキシブルな個々の照射および
個々の反応領域の検出によって可能である。
ために約55〜65℃の温度が必要である。最も簡単にはこの温度は照射マトリ
クスの照射エネルギーによって発生する(廃熱および波長)。これによって更な
る配置の小型化が可能である。
ット(Phosphoramidit)成分の使用下に適当な保護基、例えばジメトキシメチル
(DMT)を伴って使用できる。固相にカップリングしたリンカーから始まって
、相応の液体DNA合成を実施できる。
と組み合わせてよい。それに関して光依存性の脱保護を可能にする保護基は公知
であるので、主にシントンの5’炭素原子に結合している保護基は適当な波長の
光によって脱保護される。前記のように毛管中で18ヌクレオチド以上の長さの
核酸の合成が可能である。
可能であるように、反応生成物は、例えば高性能液体クロマトグラフィー(HP
LC)によって分析できる。この場合、完全長の生成物の割合によって毛管DN
A合成の効率を示すことができる。
たは時間特異的に適当な光源を使用して、例えば水銀蒸気灯、レーザー光(例え
ば373nmを有する窒素レーザー)またはUV−LEDで照射させる。同様に
、十分な高エネルギー線を有する光源も適当である。
装置中の支持体の概略図を示している。
の概略図を示している。
走る通路、例えば37nmの長さを有する500個の通路が確認される。T、G
、A、Cによって個々の使用物質(塩基)のための貯蔵所が指示されている。3
によってガスの入口が指示されている。5は弁を示している。7は試料投入を示
しており、9は他の合成化学物質ならびに清浄液/洗浄液のための入口を示して
いる。
D検出マトリクスからなる検査装置中の図1による支持体を示している。
、その際、根本的な構成は、支持体が各周期において交換可能であっても、また
は消耗してしまった場合であってもそれに依存しない。最終的な場合においては
、それ自体の通路の清浄および引き続いての再使用を実施する。30はプログラ
ム可能な光源マトリクスを示している。そのプログラム可能性は計算機もしくは
コンピュータから構成されるシステム成分20に組み入れられているので、1つ
のみの自由に装着可能な光源マトリクスを成分30として必要とする。この光源
マトリクス30は規定の波長および強度の光を少なくとも2次元のマトリクスの
任意の位置に照射する。該光源マトリクス30は支持体40における反応領域の
極めて並行な照射に役に立つ。上記の支持体40は光源マトリクス30によって
計算機制御されたエネルギー波からなる光パターンで全ての反応領域において個
別に照射される。液体の接続システム64を介して、液体モジュール60から調
製された液体が支持体40に輸送され、かつ図示されていない支持体の微小構造
中に適当な方法で反応領域に再伝達される。これによって支持体40は光学流体
マイクロプロセッサになる。これは各使用に応じて交換するか、または各使用に
応じて清浄して、消耗時の実用目的のためのみに交換できる。
めに使用できる。
えば通過光において光源マトリクス30の支持体を通過する光であってよい。し
かしながら、これは光シグナルであってよく、該シグナルは支持体40の個々の
反応領域で、例えば蛍光または発光を生じる。
50は光源マトリクス30と向かい合ってこれらの間にある支持体40を有して
、これによって3重のマトリクス配置が光マトリクス、支持体および検出マトリ
クスから構成されるように配置されている。
質、例えば溶剤等および試料材料の供給のために役に立つ。液体モジュール60
はタンク61からなり、該タンクはポンプ62および弁63によって適当な方法
で空にされる。該タンクは個々にまたはまとめて交換されるか、または新しく充
填される。永続的に必要な液体、例えば保護ガスは導管によって連続的に(シス
テム中にタンクがない)供給できる。種々の方法の液体廃棄物は支持体40中の
組み込まれたタンク中にか、または廃棄物システム65中に、またはまとめて個
々のシステムの外部に受容させることができる。
集中的または分散的なクラスターにおいて使用することもできる。これらのクラ
スターは常に情報技術的に互いに連結されている。一カ所にあるシステムは一緒
に手動操作または自動化された成分によってエネルギー、液体、例えば使用物質
、反応化学物質、保護ガスおよび試料材料ならびに必須の支持体を供給できる。
は調節を引き受けている。そこではプローブ配列もしくはレセプタ配列の計算に
基づいて個々の反応領域に関して光源マトリクス30ならびに液体成分60が制
御される。更に検出マトリクス50のデータが考慮されかつ評価される。
置からなる別のシステムまたは別の計算機またはデータベースと通信されていて
よい。これは、例えば導線、バスシステムまたはインターネットを介して行われ
てよい。この場合、通信はメイン計算機を介して集中的にか、または同等のシス
テムのクラスターとして行うことができる。同様にデータインターフェースはシ
ステム環境に予め備えられている。
また支持体を示している。これは液体による脱保護モジュール32によってコン
ピュータ制御で個々に湿潤される。液体接続システム64を介して、液体モジュ
ール60から調製された液体を支持体に輸送し、かつ図示されていない支持体の
微小構造に適当な方法で反応領域に再伝達される。これによって支持体41は光
学流体マイクロプロセッサになる。これは各使用に応じて交換するか、または各
使用に応じて清浄し、かつ実用目的に消耗時に交換してもよい。
めの光が供給されてよい。
領域への照射によって発生させることができる。
つの湿潤成分33(例えばノズル、キャピラリ等)で個々に液体を接触させるこ
とができる。これによって、例えば局所的に化学的および生化学的な反応を活性
化できる。
ュール32の供給に役立つ。液体モジュール31はモジュール60と同様に構成
され、かつ必要に応じてタンク、導管、弁などからなっている。
リクス50は液体による保護モジュール32と向かい合ってその間にある支持体
41を伴って、またこれによって3重のマトリクス配置が生じるように配置され
る。
どならびに試料材料での支持体41の供給に役立つ。液体モジュール60はタン
ク61から構成され、該タンクはポンプ62および弁63によって適当な方法で
空にする。該タンクは個々にかまたはまとめて交換するか、または新しく充填で
きる。永続的に必須の液体、例えば保護ガスは導管によって(システム中にタン
クがない)連続的に供給できる。種々の方法の液体の廃棄物は支持体41中で組
み込まれたタンクにおいて、または廃棄物システム65中で、またはまとめて個
々のシステムの外部に受容できる。
20はシステムの制御もしくは調節を引き受けるコンピュータまたは計算機の形
で示されている。これにより個々の反応領域のためのプローブ配列の計算をベー
スとして液体モジュール31および60ならびに液体による脱保護モジュール3
2が制御される。更に検出マトリクス50のデータが考慮され、かつ評価される
。
による装置からなるシステムまたは別の計算機またはデータバンクと通信してい
てよい。これは、例えば導線、バスシステムまたはインターネットを介して行わ
れていてよい。この場合、通信はメイン計算機を介して集中的に行われ、または
同等のシステムのクラスターとして行われる。同様にデータインターフェース2
1はシステム環境に予め備えられている。
装置中の支持体の概略図を示している。
の概略図を示している。
学物質ならびに清浄/洗浄液の入口、 10 システムの境界、 20 システ
ム成分、 21 データインターフェース、 30 光源マトリクス、 31
液体モジュール、 32 脱保護モジュール、 33 湿潤成分、 40、41
支持体、 50 検出マトリクス、 60 液体モジュール、 61 タンク
、 62 ポンプ、 63 弁、 64 液体の接続システム、 65 廃棄物
システム、 T、G、A、C 貯蔵所。
Claims (38)
- 【請求項1】 以下の工程、 (a)少なくとも1つの通路を有する支持体を準備する工程、 (b)支持体の1つ以上の通路を通してポリマーレセプタの合成のための成分を
有する液体を導く工程、 (c)1つ以上の通路におけるそれぞれの予め規定された位置にレセプタ成分を
位置特異的および/または時間特異的に固定化する工程、 (d)所望のレセプタがそれぞれの予め規定された位置に合成されるまで工程(
b)および(c)を繰り返す工程 を含む、分析物の測定のための支持体の製造方法。 - 【請求項2】 それぞれ同一のレセプタ種を有する規定の表面領域を有する
支持体を製造する、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 少なくとも1つの支持体表面上に複数の通路が配置されてい
る、請求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 支持体が、有利には互いに並行に配置されている多数の通路
を有する、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項5】 レセプタを核酸および核酸類似体から選択する、請求項1か
ら4までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項6】 レセプタ成分をヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、ヌクレ
オチド類似体およびオリゴヌクレオチド類似体から選択する、請求項5記載の方
法。 - 【請求項7】 レセプタをポリペプチドから選択する、請求項1から4まで
のいずれか1項記載の方法。 - 【請求項8】 レセプタ成分をアミノ酸およびペプチドから選択する、請求
項7記載の方法。 - 【請求項9】 レセプタ成分の位置特異的および/または時間特異的な固定
化を照射によって実施する、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項10】 照射をプログラム可能な光源マトリクスによって実施する
、請求項9記載の方法。 - 【請求項11】 レセプタ成分の位置特異的および/または時間特異的な固
定化を、活性化された位置の制御可能な選択下に活性化された液体での湿潤によ
って実施する、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項12】 ポリマーレセプタのパターンをコンピュータプログラムに
よって規定する、請求項1から11までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項13】 支持体を試料中の分析物の測定のために使用する、請求項
1から12までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項14】 以下の工程、 (a)支持体を準備する工程、 (b)ポリマーレセプタを合成するためにレセプタまたは成分を含有する液体を
支持体上に導く工程、 (c)支持体上のそれぞれの予め規定された位置にレセプタまたはレセプタ成分
を位置特異的および/または時間特異的に固定化する工程、 (d)場合により所望のレセプタが支持体上のそれぞれの予め規定された位置に
合成されるまで工程(b)および(c)を繰り返す工程、 (e)支持体を、分析物を含有する試料と接触させる工程、 (f)支持体上に固定化されたレセプタへの結合によって分析物を測定する工程
を含む、支持体上での統合された合成および分析測定のための方法。 - 【請求項15】 合成および分析測定を統合された装置中で実施し、その際
、合成プロセスおよび/または分析測定プロセスを支持体上の任意の数の位置に
おいて監視かつ調節する、請求項14記載の方法。 - 【請求項16】 プログラム可能な光源マトリクス、検出マトリクス、光源
マトリクスと検出マトリクス間に配置された支持体ならびに支持体中への液体の
供給のための手段および支持体からの液体の排出のための手段を含む、統合され
た装置を使用する、請求項15記載の方法。 - 【請求項17】 測定後に再び分析物を支持体から除去する、請求項14か
ら16までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項18】 幾つかの合成/分析測定サイクルを実施し、その際、後続
のサイクルのためのレセプタを先行するサイクルからの情報に基づいて合成する
、請求項14から17までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項19】 先行のサイクルからのレセプタの伸長の後続のサイクルの
ために実施する、請求項18記載の方法。 - 【請求項20】 後続のサイクルのために先行するサイクルに対して変更さ
れたレセプタを有する新規の支持体を合成する、請求項18記載の方法。 - 【請求項21】 レセプタの変更を、配列の変更および/または先行するサ
イクルの陰性のレセプタを排除する、請求項20記載の方法。 - 【請求項22】 平坦な支持体を使用する、請求項14から21までのいず
れか1項記載の方法。 - 【請求項23】 多数の通路を有する支持体を使用する、請求項14から2
1までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項24】 合成/分析測定サイクルのために幾つかの支持体を使用す
る、請求項14から23までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項25】 幾つかの支持体を、情報技術的に互いに接続されているが
、空間的には互いに隔離されていてよい種々の検出装置中で合成かつ分析する、
請求項24記載の方法。 - 【請求項26】 多数の通路、特に毛管通路を有する支持体を請求項13か
ら25までのいずれか1項記載の方法で分析物の測定のために使用し、その際、
複数の通路中には多数の種々のレセプタが固定化されている使用。 - 【請求項27】 支持体が、少なくとも反応領域の範囲において光学的に透
過性である、請求項26記載の使用。 - 【請求項28】 請求項26または27のいずれか1項記載の支持体および
請求項13から25までのいずれか1項記載の方法における支持体上のポリマー
レセプタの合成のための成分を含む試薬キットの使用。 - 【請求項29】 プログラム可能な光源マトリクス、検出マトリクス、光源
マトリクスと検出マトリクス間に配置された支持体ならびに支持体中への液体の
供給のための手段および支持体からの液体の排出のための手段を含む支持体上で
の統合された合成および分析測定のための装置の、請求項15から25までのい
ずれか1項記載の方法における使用。 - 【請求項30】 装置が更に支持体上の反応成分の脱保護のための手段を含
む、請求項29記載の使用。 - 【請求項31】 装置が更に電子的な制御手段および調節手段を含む、請求
項29または30の使用。 - 【請求項32】 請求項1から25までのいずれか1項記載の方法、請求項
26または27記載の支持体、請求項28記載の試薬キットまたは請求項29か
ら31までのいずれか1項記載の装置の、試料中の分析物の測定のための使用。 - 【請求項33】 核酸の配列決定のための、請求項32記載の使用。
- 【請求項34】 複雑な遺伝子材料、例えば個人のゲノムまたは合成核酸の
新規配列決定および/または再配列決定のための、請求項33記載の使用。 - 【請求項35】 個々の患者の管理、例えば薬物の個々の作用のための診断
的情報を得るための、請求項32記載の使用。 - 【請求項36】 薬理学的な物質の作用分析のための、請求項32記載の使
用。 - 【請求項37】 物質ライブラリーの作成および分析のための、請求項32
記載の使用。 - 【請求項38】 個体群における検体の比較のための、請求項32記載の使
用。
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