JP2002533727A - 微小球を利用する複合アレイ - Google Patents

微小球を利用する複合アレイ

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Abstract

(57)【要約】 本発明は多数の試料を同時プロセッシングできる、個々のアレイの複合アレイを含むセンサー構成物に関する。さらに、本発明は該複合アレイの作製方法および使用方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本出願は、１９９８年１２月２８日に出願された米国特許出願６０／１１３，
９６８号および１９９９年２月２４日に出願された同０９／２５６，９４３号の
継続出願である。 （発明の分野） 本発明は、多数の試料の同時プロセッシングを可能とする個々のアレイの複合
アレイを含むセンサー構成物に関する。さらに、本発明は該複合アレイの作製方
法および使用方法にも関する。
【０００２】 （背景技術） 流体および気体中の特異的物質の存在および／または濃度の検出のためのいく
つかのアッセイおよびセンサーがある。これらの多くは、検出メカニズムとして
特異的リガンド／アンチリガンド反応に依存する。すなわち、一対の物質（すな
わち、結合対またはリガンド／アンチリガンド）は、互いに結合するが、他の物
質に対してわずかに結合するか、または全く結合しないことが知られている。こ
のことは、これらの結合対を複合体の検出に利用するいくつかの技術の焦点であ
った。これらは、一般に、例えば、放射性同位元素、蛍光および他の光学上活性
な分子、酵素などを用いて検出可能な全複合体を製造するために、複合体の１の
成分をある方法で標識することによって行われる。
【０００３】 これらのセンサーにおいて、ルミネセンスを利用する検出メカニズムが特に使
用される。近年、化学分析測定のための光吸収色素と組み合わせた光ファイバー
および光ファイバーストランドの使用が、特に過去１０年の間に迅速に発展した
。このような目的の光ファイバーおよび技術の使用は、Milanovichら、"Novel O
ptical Fiber Techniques For Medical Application", Proceedings of the SPI
E 28th Annual International Technical Symposium On Optics and Electro-Op
tics, Volume 494, 1980; Seitz, W.R., "Chemical Sensors Based On Immobili
zed Indicators and Fiber Optics" in C.R.C. Critical Reviews In Analytica
l Chemistry, Vol. 19, 1988, pp. 135-173; Wolfbeis, O.S., "Fiber Optical
Fluorosensors In Analytical Chemistry" in Molecular Luminescence Spectro
scopy, Methods and Applications (S.G. Schulman編）, Wiley & Sons, New Yo
rk (1988); Angel, S.M., Spectroscopy 2 (4): 38 (1987); Waltら、"Chemica
Sensors and Microinstrumentation", ACS Symposium Series, Vol. 403, 1989,
p. 252およびWolfbeis, O.S., Fiber Optic Chemical Sensors, Ed. CRC Press
, Boca Raton, FL, 1991, 2nd Volumeによって記載されている。
【０００４】 より最近、光ファイバー・センサーが作製され、これは単一の分離した光ファ
イバーの束で、複数の色素の使用を可能としている。Waltらの米国特許５，２４
４，６３６号および第５，２５０，２６４号はファイバー束の遠位端での複数の
異なる色素はり付け用のシステムを開示しており、これらの各特許の教示を出展
明示で本明細書に組み入れる。開示された構成は、束の別々の光ファイバーが個
々の色素と光学的にアクセスすることを可能としている。これは、各色素が異な
るアナライトに対して感受性である２つ以上の色素からの信号が組み合わされ、
色素の発光スペクトルに有意なオーバーラップがある場合に起こる、各色素から
の反射光（returning light）中の別々の信号のデコンボルブ（deconvolving）
の問題を回避する。 米国特許出願０８／８１８，１９９号および０９／１５１，８７７号は基体の
表面上、例えば、各々の個々のファイバーが光学的サインを含むビーズを含んで
なる光ファイバー束の末端上の微小球またはビーズを利用するアレイ構成物を記
載している。ビーズはランダムに動くので、アレイを「デコード」するために独
特な光学的サインを必要とする。すなわち、アレイ作製後、アレイ上の個々の部
位の位置と、特定の部位のビーズまたは生物活性剤との相関を作ることができる
。これは、ビーズがアレイ上でランダムに分布してよいことを意味し、従来のin
situ合成またはスポッティング技術と比較して迅速で安価な方法である。一旦
、アレイにビーズを負荷すれば、以下に詳しく説明するように、テスト後に起こ
る完全または部分デコードに応じてアレイをデコードでき、あるいは使用できる
。 また、マイクロタイター・プレート中の複数のプローブ・アレイを含むシリコ
ン・ウエファースを含む構成物が米国特許第５，５４５，５３１号に記載されて
いる。
【０００５】 （発明の概要） 上記目的に従って、本発明は各アッセイ場所が複数の分離した部位を含む、複
数のアッセイ場所を含む表面を有する第１基体を含む複合アレイ構成物を提供す
る。この基体はさらに、各サブ集団が生物活性剤を含む、少なくとも第１および
第２のサブ集団を含む微小球の集団とを含む。該微小球は各アッセイ場所上に分
布している。 さらなる態様において、本発明は複数のアッセイ場所を含む表面を有する第１
基体と、各アレイ場所が分離した部位を含む、複数のアレイ場所を含む第２基体
とを含む複合アレイを提供する。この構成物はさらに、各サブ集団が生物活性剤
を含む、少なくとも第１および第２のサブ集団を含む微小球の集団とを含む。該
微小球が各アレイ場所上に分布している。 さらなる態様において、本発明は、上記したアレイ構成物を用意し、該アレイ
構成物に複数のデコーダー結合リガンドを添加して少なくとも複数の生物活性剤
の位置を同定することを特徴とするアレイ構成物のデコード方法を提供する。 さらなる態様において、本発明は、試料を上記した構成物と接触させ、標的ア
ナライトの存在または不存在を決定することを特徴とする１またはそれ以上の試
料中の１またはそれ以上の標的アナライトの存在決定方法を提供する。
【０００６】 （発明の詳細な説明） 本発明は、多数の試料の同時分析、すなわち、逐次（serial）プロセッシング
よりも並行プロセッシングをすることのできる非常に高密度なアレイの形成に向
けられている。これは「アレイのアレイ」、すなわち、複数の試料のプロセッシ
ングができるように配置された複数の個々のアレイを含む複合アレイを形成する
ことにより行える。例えば、各個々のアレイがマイクロタイター・プレートの各
ウェル内に存在している。かくして、マイクロタイター・プレートのサイズおよ
び個々のアレイのサイズによって、非常に多数のアッセイを同時に進行できる。
例えば、２０００の異なるスピーシーズ（高いレベルの重複組み込みを伴う）の
個々のアレイと、９６ウエルマイクロタイター・プレートを用いて、１９２,０
００の実験を一度に行うことができ、３８４マイクロタイター・プレート中の同
じアレイは７６８,０００の同時実験を提供し、１,５３６マイクロタイタープレ
ートは３,０７２,０００の実験を与える。
【０００７】 一般に、本発明のアレイ構成物は幾つかの様式で配置できる。好ましい具体例
においては、以下に詳細に説明するように、「１構成要素」系を用いる。すなわ
ち、複数のアッセイ場所（「アッセイ・ウエル」と称する場合もある）を含む、
マイクロタイター・プレートのような第１基体を、各アッセイ場所が個々のアレ
イを含むように配置する。すなわち、アッセイ場所はアレイ場所と同じである。
例えば、マイクロタイター・プレートのプラスチック材料を、各アッセイ・ウエ
ルの底部に複数の「ビーズ・ウエル」を含むように成型できる。ついで、生物活
性剤を含むビーズを、以下にさらに詳しく説明するように、各アッセイ場所のビ
ーズ・ウエルに負荷（load）することができる。本明細書の開示ではビーズの使
用を強調しているが、本発明の全ての具体例においてビーズを使用する必要はな
く、生物活性剤はアレイ場所と直接結合してもよい。例えば、他のタイプのアレ
イがよく知られており、このフォーマットも使用でき、また、スポット、プリン
トまたはフォトリトグラフィー・アレイもよく知られている。例えば、ＷＯ９５
／２５１１６、ＷＯ９５／３５５０５、ＰＣＴ／ＵＳ９８／０９１６３、米国特
許第５，７００，６３７号、第５，８０７，５２２号、第５，４４５，９３４号
、および米国特許出願０８／８５１，２０３号、０９／１８７，２８９号ならび
にこれらの引用文献参照。これら全てを出展明示で本明細書の記載に組み入れる
。１構成要素系において、ビーズを使用しない場合、好ましい具体例は非シリコ
ン・ウエハー基体の利用である。
【０００８】 別法として、「２構成要素」系を使用できる。この具体例において、個々のア
レイは第２基体上に形成され、ついで第１のマイクロタイター・プレート基体に
嵌るか、「浸漬（dipped）」する。当業者が判るごとく、種々のアレイ・フォー
マットおよび配置が利用できる。好ましい具体例は、個々のアレイとして光ファ
イバー束を利用し、一般に、各ファイバーの１表面にエッチングされた「ビーズ
・ウエル」を有し、生物活性剤を含むビーズが光ファイバー束の該端部に負荷さ
れている。かくして、複合アレイはマイクロタイター・プレートのウエル内に嵌
るように配置された多数の個々のアレイを含む。別法として、他のタイプのアレ
イ・フォーマットも２構成要素系に使用できる。例えば、スポッティング、プリ
ンティングまたはフォトリトグラフィー技術で作製されたような配列したアレイ
を上記したような第２基体上に位置させることができる。さらに、図１Ｃ〜Ｆに
示すように、アレイの「片（pieces）」をランダムに、または配列させた第１基
体として利用できる。
【０００９】 総じて、本発明は、異なる化学的機能を担持する微小球（microspheres）とも
称されるビーズを、個々の微小球と結合できる分離した部位を有するパターン化
した表面を有する基体上に分布させるビーズに基づく分析化学システムを含む先
の研究に基づいている。一般に、ビーズは基体上にランダムに置かれ、それ故、
幾つかの異なる方法がアレイの「デコード」に使用される。１つの具体例では、
独特の光学的サイン、一般に、蛍光色素がビーズに組み込まれ、個々のビーズ上
の化学的機能を確認するのに使用できる。これにより、候補薬剤（すなわち、核
酸および抗体のような化合物）の合成を、アレイ上のそれらの配置とは分離して
可能とする。すなわち、候補薬剤をビーズ上で合成でき、ついでビーズはパター
ン化した表面へランダムに分布される。ビーズはまず、光学的サインによりコー
ドされるので、これはアレイが後に「デコード」できることを意味する。すなわ
ち、アレイを作製後、アレイ上の個々の位置と、各位置におけるビーズまたは候
補薬剤とを相関させることができる。これはビーズをアレイ上にランダムに分布
でき、従来のin situ合成や、スポッティング技術と比べて迅速で安価な方法で
ある。これらの方法は、全般的に、ＰＣＴ／ＵＳ９８／０５０２５、ＰＣＴ／Ｕ
Ｓ９８／２１１９３、ＰＣＴ／ＵＳ９９／２０９１４、ＰＣＴ／ＵＳ９９／１４
３８７および米国特許出願０８／８１８，１９９、０９／３１５，５８４、０９
／１５１，８７７に説明されており、これら全てを出展明示で本明細書に組み込
む。また、本明細書での考察は、一般的に、ビーズの使用に向けられているが、
同じ構成はセルおよび他の粒子にも適用できる。例えば、ＰＣＴ／ＵＳ９９／０
４４７３参照。
【００１０】 これらのシステムにおいて、生物活性剤の配置は一般にランダムであり、それ
故、コーディング／デコーディング・システムはアレイ中の各位置における生物
活性剤を同定ないしは確認する必要がある。これは、以下に詳しく説明するよう
に、種々の方法で行うことができ、一般に、ａ）生物活性剤またはビーズに結合
した同定物（identifier）結合リガンド（ＩＢＬ）と結合する、一般に直接ラベ
ルされたデコーディング（decodingまたはdecoder）結合リガンド（ＤＢＬ）の
使用、ｂ）例えば、ビーズ配置を標的とするか（例えば、ビーズの個々の位置へ
の選択的付加を可能とする光活性化または光切断性部分の使用により）、または
以下に詳しく説明するようにサブ−バンドル（sub-bundles）の使用または部位
の選択的負荷による位置デコーディング、ｃ）標的と結合するビーズだけがデコ
ードされる選択的デコーディングが含まれる。場合により、以下に詳しく説明す
るように、このデコーディングは全てのビーズで起こってもよく、また、ある標
的アナライトと結合したビーズのみで起こってもよい。同様に、これは標的アナ
ライトの添加前でも後でも起こってよい。 一旦、アレイにおける各微小球の同一性（すなわち、実際の薬剤）および位置
が固定されたら、アレイを標的アナライトを含有する試料に曝す。以下に説明す
るが、これは分析前でも分析の間でもできる。標的アナライトは、以下に詳しく
説明するように生物活性剤と結合し、個々のビーズの光学的サインの変化をもた
らす。
【００１１】 本発明においては、「デコーディング」は、光学的サイン、デコーディング工
程の間に添加されるデコーディング結合リガンドまたはこれの方法の組み合わせ
が使用できる。デコーディング結合リガンドはビーズ上に位置する特有の同定物
結合リガンド・パートナーか、例えば、ビーズが一本鎖核酸を生物活性剤として
含む場合、生物活性剤自体と結合する。デコーディング結合リガンドは、直接ま
たは間接的にラベルされ、このラベルの存在を検出することによりデコーディン
グが起こる。デコーディング結合リガンドのプールを連続して使用することによ
り、デコーディング工程の数を非常に少なくすることが可能である。
【００１２】 したがって、本発明は、複数のアッセイ場所を含む表面を有する少なくとも第
１の基体を含むアレイ構成物（composition）を提供するものである。本明細書
における「アレイ」は、アレイ・フォーマットの複数の候補薬剤を意味し、アレ
イのサイズは構成物およびアレイの最終使用目的に依存する。アレイは、約２つ
の異なる生物活性剤（すなわち、異なるビーズ）から数百万まで含むことができ
、非常に大きなファイバーオプティック・アレイも可能である。一般に、アレイ
は、ビーズおよび基体のサイズ、アレイの最終使用目的に応じて、２から１０億
以上を含むことができ、すなわち、非常な高密度、高密度、中密度、低密度、非
常な低密度のアレイとすることができる。非常な高密度のアレイの好ましい範囲
は、約１０,０００,０００〜約２,０００,０００,０００（全ての数字はｃｍ2当
り）で、好ましくは約１００,０００,０００〜約１,０００,０００,０００であ
る。高密度アレイの範囲は、約１００,０００〜約１０,０００,０００で、特に
好ましくは約１,０００,０００〜約５,０００,０００である。中密度アレイの範
囲は、約１０,０００〜約１００,０００で、特に好ましくは約２０,０００〜約
５０,０００である。低密度アレイは、一般に、１０,０００より少なく、約１,
０００〜約５,０００が好ましい。非常な低密度アレイは約１,０００より少なく
、約１０〜約１,０００が好ましく、約１００〜約５００が特に好ましい。ある
具体例においては、本発明の構成物はアレイ・フォーマットでなくてもよく、す
なわち、ある具体例については、単一の生物活性剤を含む構成物も同様に作製し
てよい。また、いくつかのアレイでは、異なるまたは同一構成物の複数の基体を
使用してもよい。かくして、例えば、大きなアレイは複数のより小さい基体を含
むことができる。
【００１３】 また、本発明の構成物の１つの利点は、特に、ファイバーオプティック技術を
介して、極端な高密度アレイを作製できることである。例えば、２００μｍ以下
のビーズ（２００ｎｍのビーズも可能である）を使用でき、非常に小さなファイ
バーも公知であり、０．５ｃｍ2当り個々のビーズまたはファイバー１５,０００
,０００以上の密度（場合により２５〜５０×１０6も）で、１ｍｍ2のファイバ
ーオプティク・バンドル中４０,０００〜５０,０００以上（場合によっては百万
）もの多数の異なるファイバーおよびビーズを得ることも可能である。 本明細書で用いる「複合アレイ」または「組み合わせアレイ」あるいは文法的
均等物は、上記した複数の個々のアレイを意味する。一般に、個々のアレイの数
は用いるマイクロタイター・プレートのサイズによりセットされ、９６ウエル、
３８４ウエルおよび１５３６ウエルマイクロタイター・プレートは９６、３８４
および１５３６個の個々のアレイを含む複合アレイに利用されるが、当業者に判
るとおり、各マイクロタイター・ウエルが個々のアレイを含む必要はない。複合
アレイは同一、同様または異なる個々のアレイを含むことができることに注意す
べきである。すなわち、ある具体例では、９６の異なる試料について２０００の
同じアッセイを行うことが要望されることがあり、一方、同じ試料について１９
２０００の実験（すなわち、９６ウエルの各々に同じ試料）を行うことが要望さ
れうる。また、複合アレイの各列(row）またはカラムを重複（redundancy)／品
質管理用に同じにすることができる。当業者が判るように、このシステムを作る
ために種々の方法がある。また、アレイのランダム性はビーズの同じ集団を２つ
の異なる表面に付加し、実質的に同じ、ただし、多分同一ではないアレイをもた
らすことを意味しうる。
【００１４】 本明細書で使用する「基体」または「固体支持体」または他の文法的均等物は
、ビーズの結合または会合に適した分離した個々の部位を含むように修飾でき、
、少なくとも１つの検出法に敏感に反応するいずれかの物質を意味する。当業者
に明らかなごとく、可能な基体の数は非常に多い。可能な基体には、限定するも
のではないが、ガラス、修飾または機能化ガラス、プラスチック（アクリル、ポ
リスチレンおよびスチレンと他の物質との共重合体、ポリプロピレン、ポリエチ
レン、ポリブチレン、ポリウレタン、テフロン（登録商標）等を包含する）、多 糖類、ナイロンまたはニトロセルロース、樹脂、シリカまたはシリコンおよび修 飾シリコンを包含するシリカベース物質、炭素、金属、無機ガラス、プラスチッ ク、光ファイバー・バンドルおよび種々の他のポリマーが包含される。一般に、 基体は光学的検出を可能にし、それ自体は認められるほどに蛍光を発しない。 一般に、基体は平ら（平面）であるが、当業者に明らかなごとく、基体の他の
配置も同様に使用でき、例えば、試料のビーズへの接近（アクセス）を可能とし
、検出に共焦点（cofocal）顕微鏡を使用できるプラスチックの多孔質ブロック
にビーズを埋め込むことにより、三次元配置も使用できる。同様に、ビーズをフ
ロー‐スルー（flow-through）試料分析用のチューブの内表面に位置させて試料
容量を最少にすることもできる。好ましい基体には、以下に説明する光ファイバ
ー束や、ガラス、ポリスチレンと他のプラスチックおよびアクリルのような平面
が包含される。幾つかの具体例では、シリコン・ウエファー基体は好ましくない
。
【００１５】 第１基体は、標的アナライトのアッセイが行われる位置である複数のアッセイ
場所を含む表面を含む。アッセイ場所は一般に、例えば、マイクロタイター・プ
レートのウエルのように相互に物理的に分離しており、他の構成（疎水性／親水
性等）もアッセイ場所の分離に使用できる。 好ましい具体例において、第２基体は、米国特許出願０８／９４４,８５０号
および０８／５１９,０６２号ならびにＰＣＴ／ＵＳ９８／０５０２５およびＰ
ＣＴ／ＵＳ９８／０９１６３に一般的に記載されているような光ファイバー束ま
たはアレイであり、これらを出展明示で本明細書に組み入れる。好ましい具体例
は、予め成形された一元のファイバーオプティック・アレイを利用する。本明細
書で使用する「予め成形された一元のファイバーオプティック・アレイ」は、長
さ方向に沿って、共軸的に配置され、一体となった光ファイバー束を意味する。
ファイバーストランドは、一般的に個々にクラッディングされている。しかし、
他のファイバーオプティック・フォーマットと予め成形された一元のアレイとを
区別する１つのことは、ファイバーが個々に物理的に操作できないこと、すなわ
ち、一般に、１つのストランドが、長さ方向に沿ったいずれの点でも物理的に他
のフェアバーストランドから分離できないことである。 しかし、ある「２構成要素」具体例では、第２基体はファイバーオプティック
・アレイではない。 好ましい具体例において、アッセイ場所（「１構成要素システム」の）または
アレイ場所（「２構成要素システム」の）は複数の分離部位を含む。すなわち、
前者において、本明細書に記載するようにアッセイ場所はアレイ場所と同じであ
る。後者において、アレイ場所は別々にアッセイ場所に嵌る。これらの具体例に
おいて、基体の少なくとも１つの表面を修飾して、後の微小球との会合のため（
または、微小球を使用しない場合、生物活性剤の結合のため）の分離した個々の
部位を含ませる。これらの部位は、物理的に変化した部位、すなわち、ビーズを
保持して微小球をその中で支えることができる基体におけるウエルまたは小さな
くぼみのような物理的な構成、または、他の力（磁力または圧縮）の使用、また
は、化学的に機能化された部位のような化学的に変化したもしくは活性化された
部位、静電気的に変化された部位、親水性／疎水性的に機能化された部位、接着
剤のスポット等を含むことができる。
【００１６】 部位はパターン化、すなわち、一定のデザインまたは配置とすることができ、
またはランダムに分布させてもよい。好ましい具体例では、Ｘ−Ｙ座標平面でア
ドレス指定できるように部位の一定のパターンを用いる。この意味での「パター
ン」には、好ましくは基体上のビーズに高密度を可能とするユニット・セルの繰
返しが包含される。しかし、これらの部位は、分離した部位でなくてもよいこと
に注意すべきである。すなわち、例えば、いずれかの位置でビーズの会合を可能
にする接着剤または化学的機能性の均一な表面を使用することも可能である。か
くして、基体の表面を修飾して、個々の部位が他の部位と連続していても、不連
続であっても、微小球の個々の部位への会合を可能とさせる。例えば、基体の表
面を、単一の会合したビーズのみを有するように分離した部位を修飾するか、別
法として、基体の表面を修飾し、ビーズがどこかに沈み、最後に分離した部分に
入らせることもできる。
【００１７】 好ましい具体例において、基体の表面を修飾してウエル、すなわち、基体表面
の窪みを含ませる。これは、限定するものではないが、フォトリトグラフィー、
スタンプ技術、成型技術およびマイクロエッチング技術を包含する種々の技術を
用いて、当業者に一般的に知られている方法で行なうことができる。当業者に明
らかなごとく、用いる技術は構成物および基体の形状に依存する。第１基体がア
ッセイ場所と個々のアレイの両方を有する場合、好ましい方法は、マイクロタイ
ター・プレートの底部にビーズ・ウエルを形成する成型技術を利用する。同様に
、好ましい具体例は、アレイ・フォーマットに「フィンガー」または突起を含み
、各フィンガーがビーズ・ウエルを含む成型第２基体を利用する。 好ましい具体例において、物理的変化を基体の表面に作製し、部位を生じさせ
る。好ましい具体例において、例えば、基体がファイバーオプティカル・バンド
ルである場合、基体の表面は、米国特許出願０８／８１８,１９９号および０９
／１５１,８７７号に一般的に記載されるファイバー束一末端である。これらを
出展明示で本明細書に組み入れる。この具体例において、ウエルは、個々のファ
イバーを含むファイバーオプティカル・バンドルの末端または遠位端中に作製さ
れる。この具体例において、個々のファイバーの芯はクラッディングに関してエ
ッチングされ、ファイバーの一端に小さなウエルまたは窪みが形成される。ウエ
ルの必要な深さはウエルに加えるビーズのサイズに依存する。
【００１８】 一般に、この具体例において、該ウェルは以下に概説するように化学的に機能
するが、微小球はウェルに共有結合しておらず、ビーズ上に架橋剤を用いること
ができ、あるいは物理的バリアー、すなわち、フィルムまたは膜を用いることも
できる。 好ましい具体例においては、本発明の微小球を基体上の分離した部位または位
置に共有または非共有のいずれかで結合させるのに用いることのできる、修飾さ
れた部位、特に化学的に修飾された部位を含有するように基体の表面を修飾する
。本明細書中の「化学的に修飾された部位」とは、対応する反応性官能基も含有
するのが一般である微小球を共有結合させるのに用いることのできる、アミノ基
、カルボキシ基、オキソ基およびチオール基を含む、１つのパターンの化学的官
能基の付加；微小球を結合させるのに用いることのできる１つのパターンの接着
剤の付加（接着剤を付加するために先に化学的に官能化するか、または接着剤の
直接的付加のいずれかによる）；微小球を静電気的結合させるための１つのパタ
ーンの荷電基の付加（化学的官能化と同様）、すなわち、微小球がその部位と反
対の荷電基を含む場合；適当な実験条件下、同様に疎水性または親水性微小球の
付加がヒドロアフィニティーに基づいて微小球の該部位への会合をもたらすよう
に、該部位を特異に疎水性または親水性とする１つのパターンの化学的官能基の
付加を包含するが、これらに限定されるものではない。例えば、水性系にて、疎
水性部位を疎水性ビーズと使用すると、該部位上でのビーズの会合が優勢的に行
われる。 また、ビーズを基体と結合させるのに生物学的修飾も使用できる。例えば、本
明細書に一般的に記載するように、結合リガンド対を使用できる。１つのパート
ナーをビーズ上に、他のパートナーを基体上に存在させる。この態様の特に好ま
しいものは、相補的核酸鎖と抗原／抗体対である。 さらに、この方法における生物学的部分の使用は、複合アレイの創作も可能と
する。これは、基体１０がないことを除いて図１Ｆに示すシステムと同様である
。この具体例において、ビーズの集団は１つの結合パートナーを含み、この集団
のサブ集団は異なる生物活性剤を有する。異なる結合パートナーを有する異なる
集団と、空間的に分離した結合パートナーを有する異なるアッセイまたはアレイ
場所を含む基体を使用することにより、複合アレイを生じさせることができる。
この具体例も、以下に一般的に記載するように、複合アレイの各分離したアレイ
が同じコードを使用できるように、コードを再使用する。 上記したように、「パターン」は、この意味において、ビーズを分離した部位
に結合させるためにその表面を均一に処理するのに用いること、ならびにその表
面を処理して分離した部位を得ることを包含する。当業者に自明であるように、
これは種々の方法で行うことができる。
【００１９】 当業者が判るように、図面に一般的に示すようにシステムの多数の可能な配置
がある。本明細書に記載の標準的なフォーマットに加え、種々の他のフォーマッ
トを使用できる。例えば、図１Ｃ〜１Ｆに示すように、相互に連結していない基
体の「片」を使用できる。再び、これらは同じアレイでも、異なるアレイでもよ
い。これらの片を個別に作製することも、単一の基体上の大きなユニットとして
も作製し、ついで基体を異なる個々の基体に切断または分離できる。すなわち、
例えば、図１Ｃおよび１Ｄは第２基体のウエルに添加した複数のビーズを示し、
図１Ｃは混合を最大化するための「ビーズのビーズ」である。図１Ｄは複数の平
らな第１基体を利用するもので、当業者が判るように、これらは第２基体に結合
しても、しなくてもよい。１つの具体例においては、何ら特別な結合手段を用い
ない。これとは別に種々の結合技術が使用される。例えば、ビーズと基体の結合
について説明したように、接着剤、化学、疎水性／親水性相互反応等の使用を含
め、共有または非共有力を使用できる。また、基体は磁性であっても、磁力的に
保持されていても（所望により混合しても）よい。すなわち、例えば、図１Ｆに
示すように、結合部分を使用することができ、これらは共有結合または非共有結
合とすることができる。これらは単純に結合のため、または第１基体アレイを第
２基体中または上の個々の位置を標的とするために使用できる。すなわち、例え
ば、異なるオリゴヌクレオチドを、第１基体を第２基体に向け、結合させるため
に使用できる。 好ましい具体例において、イメージ作製に用いる基体に光学的特性を組み込む
。かくして、例えば、１構成要素または２構成要素システムのいずれでも、基体
に「レンズ化（lensing)」能を組み込むことができる。例えば、１構成要素シス
テムにおいて、１つ以上のアッセイ場所の底部は、レンズ、フィルター等の独特
な、特別の光学的要素を有していてもよい。
【００２０】 また、好ましい具体例はアッセイ反応の混合を容易にするための配置を利用す
る。例えば、好ましい具体例は混合を可能にする２構成要素システムを利用する
。すなわち、幾つかの具体例においては、アレイはブロックから突出し、反応を
撹拌して反応成分の良好な混合、反応の動力学を増加する等の「スティック」と
して使用できる。当業者が判るとおり、これは種々の方法で行うことができる。
好ましい具体例では、第１および第２の基体を、それらが相互に関してＸ−Ｙ座
標平面、Ｘ−Ｚ座標平面、Ｙ−Ｚ座標平面または三次元（Ｘ−Ｙ−Ｚ）で動くこ
とができるように配置される。好ましい具体例は、ブロックがプレートの平面内
またはプレート平面に対して直交して自由に動くことのできるブロック・ジグを
利用する。標準的混合条件は反応容量が小さい時には、しばしば、十分に作用し
ないので、これはこのような時に特に有用である。 また、これに加えて、あるいはこの代わりに、システムの一部としてさらなる
混合要素が存在してもよい。例えば、外来性混合粒子が存在してもよく、１つの
具体例では、例えば、混合を強制するために動く磁石と共に磁性粒子を利用する
。例えば、小さい磁性混合バーと、磁石回転板を使用できる。 別法として、１構成要素または２構成要素システムにおいて、標準的技術を用
い、所望により混合粒子を用い、システムを密閉し、振盪することにより行うこ
とができる。
【００２１】 好ましい具体例において、本発明の構成物はさらに一集団の微小球を含む。本
明細書中の「集団」とは、アレイについて上記したように、複数のビーズを意味
する。集団内には、単一の微小球または複数の個々の微小球とすることのできる
分離したサブ集団がある。すなわち、ある具体例においては、以下にさらに詳細
に記載するように、アレイは各生物活性剤用に単一のビーズを含有するだけであ
ってもよい；好ましい具体例は各タイプの複数のビーズを利用する。 本明細書中の「微小球」または「ビーズ」または「粒子」あるいは文法的に均
等な物は、小さな別個の粒子を意味する。ビーズの組成は、生物活性剤の種類お
よび合成方法に応じて変化する。適当なビーズ組成は、ペプチド、核酸および有
機物の合成に用いられる組成、例えば、プラスチック、セラミック、ガラス、ポ
リスチレン、メチルスチレン、アクリルポリマー、常磁性物質、トリアゾル、カ
ーボングラファイト、二酸化チタン、ラテックスまたは架橋デキストラン、例え
ば、セファロース、セルロース、ナイロン、架橋ミセルおよびテフロンを含むが
、これらに限定されるものではなく、このすべてを用いることができる。Bangs
Laboratories、Fishers INの「ミクロスフェア・ディテクション・ガイド（Micr
ospere Detection Guide）」が有用なガイドブックである。 ビーズは球状である必要はなく；不規則な粒子を用いることもできる。また、
生物活性剤の結合またはＩＢＬの結合に利用できるビーズの表面積を増加させる
のに、ビーズは多孔質であってもよい。ビーズの大きさは、ナノメーター、すな
わち１００ｎｍから、ミリメーター、すなわち１ｍｍの範囲にあり、約０．２ミ
クロンないし約２００ミクロンのビーズが好ましく、約０．５ないし約５ミクロ
ンのビーズが特に好ましいが、ある場合には、さらに小さなビーズを用いること
もできる。 本発明で重要な要素は、アッセイの過程でビーズが動かないように、ビーズを
基体の表面にある分離した部位に結合または付着させることのできる基体／ビー
ズのペアリングを使用することである。
【００２２】 当業者に明らかであるように、微小球は、各々、生物活性剤を含み、その合成
方法に応じて、生物活性剤を含まない微小球が存在してもよい。本明細書中の「
候補生物活性剤」または「生物活性剤」または「官能基物質」または「結合リガ
ンド」は、本明細書で用いる場合、本発明の微小球に結合することのできる、い
ずれもの分子、例えば、タンパク質、オリゴペプチド、小型有機分子、配位錯体
、多糖類、ポリヌクレオチドなどを意味する。本発明の構成物には２通りの主た
る用途があることが理解されよう。好ましい具体例において、以下にさらに詳細
に記載するように、特定の標的アナライトの存在、例えば、特定のヌクレオチド
配列または特定のタンパク質、例えば、酵素、抗体もしくは抗原の有無を検出す
るのに当該構成物が用いられる。別の好ましい具体例において、当該構成物を用
い、生物活性剤、すなわち、薬物候補物質を特定の標的アナライトへの結合につ
いてスクリーニングすることができる。
【００２３】 生物活性剤は、典型的には有機分子であり、好ましくは分子量が１００ダルト
ンより大きく、約２５００ダルトンよりも小さい、小型有機化合物であるが、多
くの化学種を包含する。生物活性剤は、タンパク質との構造的相互作用、特に水
素結合に不可欠な官能基を有しており、典型的には少なくとも１個のアミノ、カ
ルボニル、ヒドロキシルまたはカルボキシル基、好ましくは少なくとも２個の官
能基を含む。生物活性剤は、上記した１またはそれ以上の官能基で置換された、
環状炭素構造または複素環構造および／または芳香族またはポリ芳香族構造を含
む場合が多い。生物活性剤はまた、ペプチド、核酸、糖類、脂肪酸、ステロイド
、プリン、ピリミジン、その誘導体、構造アナログまたは組合せを含む生物分子
中にも見られる。核酸およびタンパク質が特に好ましい。 生物活性剤は、合成または天然化合物のライブラリーを含む、多種の供給源か
ら手に入れることができる。例えば、ランダム化オリゴヌクレオチドの発現を含
む、多種の有機化合物と生物分子のランダム合成および定方向性合成に多くの手
段を利用することができる。別法として、細菌、真菌、植物および動物抽出物の
形態の天然化合物のライブラリーも利用可能であり、あるいは容易に生成される
。また、天然または合成生成されたライブラリーおよび化合物は、慣用的な化学
、物理および生化学手段を介して容易に修飾される。既知の薬理学的物質を、ア
シル化、アルキル化、エステル化および／またはアミド化などの定方向性または
ランダムな化学的修飾に付し、構造的アナログを生成してもよい。
【００２４】 好ましい具体例においては、生物活性剤はタンパク質である。本明細書の「タ
ンパク質」とは、少なくとも２個のアミノ酸が共有結合したものを意味し、タン
パク質類、ポリペプチド、オリゴペプチドおよびペプチドを包含する。タンパク
質は天然に存在するアミノ酸とペプチド結合とから、あるいは合成ペプチド疑似
構造からできていてもよい。このように、本明細書で用いる場合の「アミノ酸」
または「ペプチド残基」は、天然に存在するアミノ酸と合成アミノ酸の両方を意
味する。例えば、ホモ−フェニルアラニン、シトルリンおよびノルロイシンは、
本発明の目的のためのアミノ酸であると考えられる。側鎖は（Ｒ）または（Ｓ）
配置のいずれであってもよい。好ましい具体例においては、アミノ酸は（Ｓ）ま
たはＬ−配置である。天然に存在しない側鎖を用いるならば、例えば、インビボ
分解を防止または妨げるのに非アミノ酸置換基を用いてもよい。
【００２５】 １つの好ましい具体例においては、生物活性剤は天然に存在するタンパク質ま
たは天然に存在するタンパク質のフラグメントである。このように、例えば、タ
ンパク質を含有する細胞抽出物またはタンパク質性細胞抽出物のランダムまたは
定方向性消化を用いることができる。この点では、原核生物および真核生物のタ
ンパク質のライブラリーを本明細書に記載のシステムにてスクリーニングするた
めに調製することができる。この具体例においては、細菌、真菌、ウイルスおよ
び哺乳動物のタンパク質が特に好ましく、とりわけ後者が好ましく、ヒトタンパ
ク質が最も好ましい。 好ましい具体例において、生物活性剤は、約５ないし約３０個のアミノ酸のペ
プチドであり、約５ないし約２０個のアミノ酸が好ましく、約７ないし約１５個
のアミノ酸が特に好ましい。ペプチドは上記した天然に存在するタンパク質の消
化物、ランダムペプチドまたは「偏向した」ランダムペプチドであってもよい。
本明細書の「ランダム化」または文法的に均等な物は、核酸およびペプチドが、
各々、本質的にランダムヌクレオチドおよびアミノ酸からなっていることを意味
する。一般に、これらのランダムペプチド（または以下に記載の核酸）は化学的
に合成されるため、それらはどのヌクレオチドまたはアミノ酸のどの位置に入る
こともできる。合成方法は、ランダム化タンパク質または核酸を生成し、配列の
長さのすべてまたは大部分で可能な組合わせを形成するように設計し、そうして
ランダム化生物活性タンパク質性物質のライブラリーを形成することができる。
【００２６】 好ましい具体例においては、生物活性剤のライブラリーを用いる。そのライブ
ラリーは生物活性剤の構造上十分に多様な集団を提供するものであり、標的アナ
ライトに対して蓋然的に十分な範囲にて結合する。したがって、反応体ライブラ
リーはそのメンバーの少なくとも１つが標的アナライトに対してアフィニティー
を付与する構造を有するように十分に大きくなければならない。反応体ライブラ
リーの必要とする絶対的な大きさを測ることは困難であるが、免疫応答特性で１
の手掛かりが得られる：１０7〜１０8の異なる抗体の多様性は、生物が直面する
可能性のある大部分の抗原と相互作用するのに十分にアフィニティーのある少な
くとも１つの組合わせを提供する。発表されたインビトロの選択技術も１０７〜
１０８のライブラリーの大きさが標的に対するアフィニティーを有する構造を見
出すのに十分であることを示している。このように、好ましい具体例においては
、少なくとも１０6、好ましくは少なくとも１０7、より好ましくは少なくとも１
０８、最も好ましくは少なくとも１０９の異なる生物活性剤を本発明の方法にて
同時に分析する。好ましい方法はライブラリーの大きさおよび多様性を最大限に
活用する。 好ましい態様においては、ライブラリーは十分にランダム化されており、どの
位置においても配列の優先性および定常性はない。もう１つの好ましい具体例に
おいては、ライブラリーを偏向させる。すなわち、配列内のある位置は、定常性
を保持するか、または可能性のある限定された数の中から選択される。例えば、
好ましい具体例において、ヌクレオチドまたはアミノ酸残基は、所定の種類、例
えば、疎水性アミノ酸、親水性残基、架橋してシステインを創製することに、Ｓ
Ｈ−３ドメインについてのプロリンに、リン酸化部位についてセリン、トレオニ
ン、チロシンまたはヒスチジン等に、またはプリンに立体的に偏向した（小型ま
たは大型）残基内でランダム化する。
【００２７】 好ましい具体例において、生物活性剤は核酸（一般に、本明細書中、「プロー
ブ核酸」または「候補プローブ」と称される）である。本明細書中の「核酸」ま
たは「オリゴヌクレオチド」または文法的に均等な物は、少なくとも２つのヌク
レオチドが一緒に共有結合したものを意味する。本発明の核酸はリン酸ジエステ
ル結合を含有するのが一般的であるが、場合によっては、以下に示すように、例
えば、ホスホルアミド（Beaucageら、Tetrahedron、49（10）：1925（1993）お
よびその中の引用文献；Letsinger、J.Org.Chem.、35：3800（1970）；Sprinzl
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リゴヌクレオチドおよびアナログ：A Practical Approach、Oxford University
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elsen、Nature、365：566（1993）；Carissonら、Nature、380：207（1996）、
そのすべてを出典明示により本明細書の一部とする）を含む、別の骨格を有して
いもよい核酸類似体が含まれる。他の類似する核酸は正の骨格（Denpcyら、Proc
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よびP.Dan.Cook編に記載の非リボース骨格を有する核酸を包含する。１またはそ
れ以上の炭素環状糖を含有する核酸もまた、核酸の定義内に含まれる（Jenkins
ら、Chem.Soc.Rev.、（1995）169−176頁を参照）。数種の核酸類似体が、Rawls
,C.＆E News、６月２日、１９９７年、３５頁に記載されている。これらの刊行
物はすべて出典を明示することにより本明細書の一部とする。リボース−リン酸
骨格においてこれらの修飾を行い、標識などのさらなる部分の付加を促進し、あ
るいは生理学的環境中のかかる分子の安定性および半減期を増加させることもで
きる；例えば、ＰＮＡが特に好ましい。加えて、天然に存在する核酸および類似
体の混合物を調製することもできる。また、種々の核酸類似体の混合物、および
天然に存在する核酸および類似体の混合物を調製することもできる。核酸は特記
されていれば一本鎖または二本鎖のいずれであってもよく、あるいは二本鎖また
は一本鎖の両方の配列の部分を含有していてもよい。核酸はＤＮＡ、ゲノムＤＮ
ＡおよびｃＤＮＡの両方、ＲＮＡまたはハイブリッドであってもよく；ここで、
核酸は、デオキシリボ−およびリボ−ヌクレオチドの組合わせ、ウラシル、アデ
ニン、チミン、シトシン、グアニン、イノシン、キサンタニン、ヒポキサンタニ
ン、イソシトシン、イソグアニンおよび塩基類似体、例えば、ニトロピロールお
よびニトロインドール等を含む、塩基のいずれの組合わせを含有していてもよい
。
【００２８】 好ましい具体例において、生物活性剤はクローン核酸のライブラリーであり、
ＤＮＡおよびＲＮＡを含む。この具体例において、一般的には、慣用的方法（プ
ラスミドまたはファージベクター中での増殖、ＰＣＲを包含する増幅方法等を包
含するが、これらに限らない）を用いて個々の核酸が調製される。好ましくは、
核酸は、マイクロタイター・プレート・フォーマット、およびライブラリーを付
着させるために添加されるビーズのごとき特定のフォーマットにおいて並べられ
る。 化学的またはアフィニティー捕捉（例えば、後でそれらを用いて核酸を表面に
付着させることができるAminoLinkまたはビオチン化ヌクレオチドのごとき誘導
体化ヌクレオチドを含ませること、ならびにハイブリダイゼーションによるアフ
ィニティー捕捉を包含）、架橋、および静電気的付着等を包含する当該分野で理
解されている種々の方法（これらの方法に限らない）において、クローンライブ
ラリー（または本明細書で説明するいずれかの核酸）の付着を行うことができる
。 好ましい具体例において、アフィニティー捕捉を用いてクローン核酸をビーズ
に付着させる。例えば、結合ペアーの一方のメンバーでクローン化核酸を誘導体
化し、結合ペアーの他方のメンバーでビーズを誘導体化することができる。適当
な結合ペアーはＩＢＬ／ＤＢＬペアーに関して本明細書で説明されているもので
ある。例えば、クローン化核酸ををビオチン化してもよい（例えば、ビオチン化
ヌクレオチドの酵素による取り込みを用いて、あるいはビオチンの光活性化架橋
により）。次いで、当該分野において知られているように、ビオチン化核酸をス
トレプトアビジン被覆ビーズ上に捕捉することができる。同様に、ジゴキシゲニ
ンおよび抗ジゴキシゲニン抗体のごとき他のハプテン−受容体の組み合わせを使
用することができる。別法として、核酸を表面に付加するために使用する化学基
を誘導体化ヌクレオチドの形態に付加することもできる。 好ましい付着は共有結合であるが、核酸分子１個につき複数の付着部位が存在
する場合には、比較的弱い相互作用（すなわち、非共有結合）であっても核酸を
表面に付着させるに十分でありうる。かくして、例えば、生物活性剤とは逆の電
荷を有するビーズを用いることにより、静電気的相互作用を付着に使用すること
ができる。 同様に、ハイブリダイゼーションを用いるアフィニティー捕捉を用いて、クロ
ーン化核酸をビーズに付着させることもできる。例えば、当該分野において知ら
れているように、オリゴ−ｄＴビーズへのハイブリダイゼーションによりポリＡ
付加ＲＮＡをルーチンに捕捉する。これには、オリゴ−ｄＴ捕捉およびその後の
架橋工程（例えば、プソラレン架橋）を用いてもよい。目的の核酸がポリＡ部分
を含まない場合には、当該分野で知られているように、ターミナルトランスフェ
ラーゼを用いるポリマー化、あるいはオリゴＡリンカーの連結により付着させる
ことができる。 別法として、例えば、当該分野で知られているように、チミジンを反応性基に
対して光活性化架橋することによって化学的架橋を行ってもよい。
【００２９】 一般的には、以下にさらに詳細に説明するように、クローンのアレイを解読す
るには特別な方法が必要である。 タンパク質に関して上で一般的に説明したように、核酸生物活性剤は天然に存
在する核酸、ランダム核酸または「偏向した」ランダム核酸であってもよい。例
えば、タンパク質に関して上で説明したように、原核および真核ゲノムの消化物
を使用してもよい。 一般的には、標的配列（試料の標的アナライト配列または本明細書に記載の他
のプローブ配列のいずれか）に対して相補的なものなるように本発明のプローブ
を設計して、標的と本発明のプローブとのハイブリダイゼーションが起こるよう
にする。この相補性は完全である必要はない。標的配列と本発明の１本鎖核酸と
の間のハイブリダイゼーションを妨害するいくつかの数の塩基対ミスマッチが存
在するかもしれない。しかしながら、最小のストリンジェンシーのハイブリダイ
ゼーション条件下においてさえも変異の数が多すぎてハイブリダイゼーションが
起こり得ない場合、その配列は相補的でない標的配列である。かくして、本明細
書において「実質的に相補的」とは、プローブが標的配列に対して十分に相補的
であり、選択された反応条件下においてハイブリダイゼーションすることを意味
する。高いストリンジェンシー条件は当該分野において知られており、例えば、
Maniatis et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2d Edition, 198
9およびShort Protocols in Molecular Biology, ed. Ausbel, et al.参照（い
ずれも出展明示により本明細書に一体化させる）。ストリンジェントな条件は配
列に依存し、異なる状況において異なるであろう。より長い配列はより高い温度
で特異的にハイブリダイゼーションする。核酸のハイブリダイゼーションに関す
るさらなるガイドはTijssen, Techniques in Biochemistry and Molecular Biol
ogy-Hybridization with Nucleic Acid Probes, "Overview of principles of H
ybridization and the strategy of nucleic acis assays" (1993)に見出される
。一般的には、一定のイオン強度およびｐＨにおける特異的配列の融解温度（Ｔ
ｍ）よりも約５〜１０℃低くなるようにストリンジェントな条件を選択する。Ｔ
ｍは、平衡状態において標的配列に相補的なプローブの５０％が標的配列にハイ
ブリダイゼーションする温度（所定のイオン強度、ｐＨおよび核酸濃度において
）である（標的配列が過剰に存在するので、Ｔｍにおいて、平衡状態ではプロー
ブの５０％が占領されている）。ストリンジェントな条件は、塩濃度が約１．０
Ｍのナトリウムイオンよりも低いものであり、典型的には、ｐＨ７．０ないし８
．３において約０．０１ないし１．０Ｍのナトリウムイオン濃度（または他の塩
）であり、短いプローブ（例えば、１０ないし５０ヌクレオチド）の場合には温
度は少なくとも約３０℃であり、長いプローブ（例えば、５０ヌクレオチドより
も長い）の場合には少なくとも約６０℃である。ストリンジェントな条件は、ホ
ルムアミドのごとき脱安定化剤の添加によっても達成されうる。もう１つの具体
例において、あまりストリンジェントでないハイブリダイゼーション条件が使用
される。例えば、当該分野で知られているような中程度ないし低いストリンジェ
ンシーの条件を用いてもよい。ManiatisおよびAusbelの上記文献およびTijssen
の上記文献参照。 本明細書の用語「標的配列」または文法的均等語は、核酸の１本の鎖上にある
核酸配列を意味する。標的配列は遺伝子、調節配列、ゲノムＤＮＡ、ｃＤＮＡ、
ｍＲＮＡおよびｒＲＮＡを包含するＲＮＡ等の一部であってもよい。それはいず
れの長さであってもよく、より長い配列がより特異的であることが理解されてい
る。当業者により理解されるように、相補的標的配列は多くの形態を取り得る。
例えば、より大きな核酸配列、すなわち、遺伝子またはｍＲＮＡの全体または部
分、プラスミドまたはゲノムＤＮＡの制限フラグメント等の中にそれが含まれて
いてもよい。以下に詳しく説明するように、標的配列にハイブリダイゼーション
して試料中の標的配列の存在または不存在を決定するようにプローブが作製され
る。一般的に言って、この用語は当業者によって理解されるであろう。
【００３０】 好ましい具体例において、生物活性剤は有機化学的部分であり、種々の有機化
学的部分が文献において利用可能である。 好ましい具体例において、各ビーズは単一タイプの生物活性剤を含むが、好ま
しくは、複数の個々の生物活性剤を各ビーズに付着させる。同様に、好ましい具
体例は、１つの特有の生物活性剤を含む１種よりも多い微小球を用いるものであ
る。すなわち、微小球の下位集団の使用によって系中に構築された縮重が存在し
、下位集団中の各微小球が同じ生物活性剤を含んでいるものである。 当業者によって理解されるように、ビーズ上で生物活性剤を直接合成してもよ
く、あるいは合成後にビーズに付着させてもよい。好ましい具体例において、リ
ンカーを用いて生物活性剤をビーズに付着させて、良好な付着を可能にし、標的
分子との良好な相互作用を可能にする十分な柔軟性を持たせ、望ましくない結合
反応を回避するようにする。 好ましい具体例において、ビーズ上で生物活性剤を直接合成する。当該分野で
知られているように、ペプチド、有機部分および核酸のごとき多くのクラスの化
合物が、ビーズを包含する支持体上で合成されている。 好ましい具体例において、生物活性剤を最初に合成し、次いで、ビーズに共有
結合させる。当業者に理解されるように、生物活性剤およびビーズの組成に応じ
てこれを行う。チオール、アミン、カルボキシル等のごとき化学的反応性の基を
用いる、ある種のポリマーのごとき固体支持体表面の官能化は当該分野において
広く知られている。したがって、使用者による所望の官能基の付着を容易ならし
める表面化学基を有する「ブランク」微小球を用いてもよい。ブランク微小球に
関するこれらの表面化学基のいくつかの例は、限定されるものではないが、脂肪
族および芳香族アミンを包含するアミノ基、カルボン酸、アルデヒド、アミド、
クロロメチル基、ヒドラジド、ヒドロキシル基、スルホネートおよびサルフェー
トを包含する。 一般的には既知の化学的方法を用い、これらの官能基を用いていずれの数の異
なった候補作用剤をもビーズに付加することができる。例えば、炭水化物を含有
する候補作用剤をアミノ−官能化支持体に付着させることができる。標準的方法
を用いて炭水化物のアルデヒドを作製し、次いで、アルデヒドを表面上のアミノ
基と反応させる。別の具体例において、スルフヒドリル・リンカーを用いてもよ
い。ＳＰＤＰ、マレイミド、α−ハロアセチル、およびピリジルジスルフィドの
ごとき当該分野で知られた多くのスルフヒドリル反応性リンカーがあり（例えば
、the 1994 Pierce Chemical Company catalog, technical section on cross-l
inkers, pages 155-200参照（出展明示により本明細書に一体化させる））、そ
れらを用いてシステイン含有タンパク質性作用剤を支持体に付着させることがで
きる。別法として、候補作用剤上のアミノ基を表面上のアミノ基への付着に使用
してもよい。例えば、多くの安定な二官能基リンカーが当該分野においてよく知
られており、同種二官能基および異種二官能基リンカーが包含される（Pierceの
カタログおよびハンドブック１５５〜２００ページ参照）。さらなる具体例にお
いて、よく知られたリンカー（Pierceのカタログ参照）を用いてカルボキシル基
（表面のもの、または候補作用剤のもののいずれか）を誘導体化してもよい。例
えば、カルボジイミドはカルボキシル基を活性化して、アミンのごとき良好な求
核剤による攻撃を受けるようにする（Torchillin et al., Critical Rev. Thera
peutic Drug Carrier Systems, 7(4):275-308 (1991)参照（出展明示で本明細書
に一体化させる））。当該分野で知られた他の方法、例えば、抗体をポリマーに
付着させるための方法を用いてタンパク質性候補作用剤を付着させてもよい。例
えば、Slinkin et al., Bioconj. Chem. 2:342-348 (1991); Torchillin et al.
, 上記文献; Trubetskoy et al., Bioconj. Chem., 3:323-327 (1992); King et
al., Cancer Res. 54: 6176-6185 (1994);およびWilbur et al., Bioconjugate
Chem. 5:220-235 (1994)参照（出展明示により本明細書に一体化させる）。上
記方法を包含する種々の方法で候補作用剤を付着させてもよいことが理解される
はずである。好ましくは、付着様式は候補作用剤の機能性を有意に変化させない
ものである。すなわち、その標的との相互作用を可能にするような柔軟性のある
様式で候補作用剤を付着させるべきである。また、これらのタイプの化学的また
は生物学的官能性を、図１Ｆに示すように、アレイをアッセイ場所、また、ビー
ズの個々のセットに付着させるために使用してもよい。
【００３１】 酵素を微小球上に固定化する具体的な方法が当該分野において知られている。
１の場合において、ＮＨ2表面化学基微小球を用いる。ｐＨを６．９にするリン
酸塩緩衝化食塩水（１０ｍＭ）（１３８ｍＭ ＮａＣｌ，２．７ｍＭ ＫＣｌ）中
２．５％グルタルアルデヒドを用いて表面の活性化を行う。室温で約２時間、こ
れを撹拌ベッド上で撹拌する。次いで０．０１％ツイーン２０（界面活性剤）を
添加した超純水で、微小球をすすぎ、次いで、０．０１％ツイーン２０を添加し
たｐＨ７．７のＰＢＳで再度すすぐ。最後に、好ましくは０．４５μｍのamicon
micropureフィルターを用いて前濾過した後、酵素を溶液に添加する。
【００３２】 いくつかの具体例において、微小球は、さらに、ある種のデコーディング系に
おいて用いる同定物結合リガンドを含む。本明細書において、「同定物結合リガ
ンド」または「ＩＢＬ」とは、対応するデコーダー結合リガンド（ＤＢＬ）と特
異的に結合してビーズに付着した生物活性剤の同一性の解明を容易にする化合物
を意味する。すなわち、ＩＢＬおよび対応するＤＢＬは、結合ペアをなす。本明
細書において、「特異的に結合する」とは、ＩＢＬが、対応するＤＢＬと他のＤ
ＢＬ（すなわち、他のＩＢＬに対するＤＢＬ）または該系の他の成分もしくは汚
染成分との間で区別するのに十分な特異性をもって、そのＤＢＬと結合すること
を意味する。該結合は、非特異的結合を除去するための洗浄工程を含むデコーデ
ィング工程の条件下で結合し続けるのに十分であるべきである。いくつかの具体
例において、例えば、ＩＢＬおよび対応するＤＢＬがタンパク質または核酸であ
る場合、ＩＢＬのそのＤＢＬに対する解離定数は、約１０-4〜１０-6Ｍ-1未満で
あり、約１０-5〜１０-9Ｍ-1未満が好ましく、約１０-7〜１０-9Ｍ-1が特に好ま
しい。
【００３３】 ＩＢＬ−ＤＢＬ結合ペアは、既知であるか、または、既知の記述を用いて容易
に見出すことができる。例えば、ＩＢＬがタンパク質である場合、ＤＢＬは、タ
ンパク質（詳しくは、抗体またはそのフラグメント（ＦＡｂなど）を包含する）
または小分子を包含するか、またはその反対の場合である（ＩＢＬが抗体であり
、ＤＢＬがタンパク質である）。金属イオン−金属イオンリガンドまたはキレー
ト化剤ペアもまた有用である。抗原−抗体ペア、酵素および基体または阻害剤、
他のタンパク質−タンパク質相互作用ペア、受容体−リガンド、相補的核酸（三
重螺旋を形成する核酸分子を包含する）、および炭水化物およびそれらの結合相
手もまた適当な結合ペアである。一本鎖もしくは二本鎖核酸結合タンパク質およ
び小分子核酸結合剤を包含する、核酸−核酸結合タンパク質ペアもまた有用であ
る。同様に、米国特許第5,270,163号、第5,475,096号、第5,567,588号、第5,595
,877号、第5,637,459号、第5,683,867号、第5,705,337号、および関連特許に概
略記載されているように（出典明示により本明細書の一部とする）、核酸「アプ
タマーズ（aptamers）」は、実際にいずれもの標的に結合するために開発するこ
とができる；かかるアプタマー−標的ペアは、ＩＢＬ−ＤＢＬペアとして用いる
ことができる。同様に、コンビナトリアル化学的方法をベースとした結合ペアの
開発に関連する広範囲にわたる一群の文献がある。
【００３４】 好ましい具体例において、ＩＢＬは、色または発光特性が選択的結合ＤＢＬの
存在下で変化する分子である。 一の具体例において、ＤＢＬは、蛍光体のようなラベルを担持していてもよい
、ビーズ、すなわち、「デコーダー・ビーズ」に付着していてもよい。
【００３５】 好ましい具体例において、ＩＢＬ−ＤＢＬ対は、実質的に相補的な一本鎖核酸
を含む。この具体例において、結合リガンドは、「同定物プローブ」および「デ
コーダー・プローブ」と称することができる。一般に、該同定物およびデコーダ
ー・プローブは、約４〜約１０００個の範囲の塩基対長であり、約６〜約１００
個が好ましく、約８〜約４０個が特に好ましい。重要なことは、該プローブが、
特異的であるのに十分に長く、すなわち、異なるＩＢＬ−ＤＢＬペア間で区別す
るのに充分に長く、しかも、ａ）必要に応じて、適当に実験条件下での、解離、
およびｂ）効果的なハイブリダイゼーションを可能にするのに十分に短いことで
ある。
【００３６】 好ましい具体例において、以下により詳しく概略記載するように、ＩＢＬは、
ＤＢＬと結合しない。むしろ、ＩＢＬは、例えば、質量分光分析法の使用を介し
て、直接同定される同定物部分（「ＩＭ」）として用いられる。 別法として、好ましい具体例において、ＩＢＬおよび生物活性剤は、同じ部分
であり；かくして、例えば、本明細書に概略記載するように、特に、光学的サイ
ンを用いない場合、生物活性剤は、同定物および該生物活性剤の両方として供す
ることができる。例えば、核酸の場合、ビーズ結合プローブ（生物活性剤として
供する）もまた、デコーダー・プローブを結合して、ビーズ上のプローブの配列
を同定することができる。かくして、この具体例において、ＤＢＬは、生物活性
剤と結合する。このことは、この具体例がデコーディングに加えてアレイまたは
アッセイについての情報を提供することができるので、特に有用である。例えば
、以下により詳しく記載するように、ＤＢＬの使用は、アレイ検量線作製および
アッセイ開発を可能にする。このことは、ＤＢＬをそのままで用いない場合でも
行われる；例えば、非ランダム・アレイにおいては、これらのプローブセットの
使用は、デコーディングが必要とされない場合でもアレイ検量線作製およびアッ
セイ開発を可能にすることができる。
【００３７】 好ましい実施態様において、微小球は、光学的サインを含まない。すなわち、
米国特許出願第08/818,199号および第09/151,877号に概略記載されているように
、従来の処理は、微小球の部分母集団の固有の生物活性剤を同定するのに用いら
れる固有の光学的サインまたは光学的タグを含む微小球の各部分母集団を有して
いた。すなわち、デコーディングは、ビーズの光学的特性を利用しており、これ
により、固有の光学的サインを含むビーズが異なる光学的サインを有する他の位
置のビーズと区別される。かくして、従来の処理は、各生物活性剤に固有の光学
的サインを付与し、これにより、この生物活性剤を含む微小球がこのサインに基
づいて同定される。これらの光学的サインは、色素、通常、発色基または蛍光体
を含み、これらは、ビーズ自体に取込まれているかまたは付着している。光学的
サインの多様性は、種々の蛍光色素、種々の比率の蛍光色素混合物、および蛍光
色素の種々の濃度（強度）を利用した。
【００３８】 かくして、本発明は、アレイをデコードするのに光学的特性の使用だけに頼る
ものではない。しかしながら、当業者に理解されるように、いくつかの実施態様
において、本発明の系と共に、付加的コーディング法として光学的サインを利用
することが可能である。かくして、例えば、以下により詳しく概略記載するよう
に、アレイの大きさは、有効に増大させることができるが、いくつかの方法にお
いて一組のデコーディング部分を用いた場合、そのうちの１つの方法は、光学的
サインと組み合わせてビーズを用いることである。かくして、例えば、一「セッ
ト（組）」のデコーディング分子を用いた場合、光学的サインを有するものと有
しないものの２つのビーズ群の使用により、アレイの大きさを有効に２倍にでき
る。同様に、複数の光学的サインの使用は、アレイの可能な大きさを増大させる
。
【００３９】 好ましい具体例において、ビーズの各サブ集団は、複数の異なるＩＢＬを含む
。各核生物活性剤をエンコードするのに複数の異なるＩＢＬを用いることにより
、起こりうる固有のコードの数が実質的に増加する。すなわち、一の生物活性剤
につき１個の固有のＩＢＬを用いることにより、アレイの大きさは、固有のＩＢ
Ｌの数となる（以下に概略記載するように、「再使用」は生じなかったと仮定す
る）。しかしながら、インジケーターとして各ＩＢＬの存在または不在を用いた
場合、ビーズ１個につき複数の異なるＩＢＬを用いることにより、アレイの大き
さを２nに増大させることができる。例えば、ビーズ１個につき１０個のＩＢＬ
の付与は、１０ビット二進符号を生じ、ここで、各ビットは、「１」（ＩＢＬが
存在する）または「０」（ＩＢＬが不在である）で示すことができる。１０ビッ
ト二進符号は、２10個の起こりうる変種を有する。しかしながら、以下により詳
しく検討するように、濃度または強度などのもう１つのパラメーターが含まれる
場合には、アレイの大きさは、さらに、増大できる；かくして、例えば、２種類
の濃度のＩＢＬを用いた場合、アレイの大きさは、３n増大する。かくして、こ
の実施態様において、アレイにおける各個々の生物活性剤は、生物活性剤の添加
前、生物活性剤の合成後、またはその間にビーズに添加することができるＩＢＬ
の組合せを付与される（すなわち、ＩＢＬおよび生物活性剤成分の同時添加）。
【００４０】 別法では、生物活性剤が異なる残基のポリマーである場合、すなわち、生物活
性剤がタンパク質または核酸である場合、異なるＩＢＬの組み合わせを用いてタ
ンパク質または核酸の配列を解明することができる。
【００４１】 したがって、例えば、２つの異なるＩＢＬ（ＩＢＬ１およびＩＢＬ２）を用い
て、核酸の第１の位置を解明することができる。例えば、アデノシンはＩＢＬ１
およびＩＢＬ２の両方の存在によって示すことができ；チミジンはＩＢＬ１の存
在およびＩＢＬ２の不在によって示すことができ、シトシンはＩＢＬ２の存在お
よびＩＢＬ１の不在によって示すことができ、グアノシンは両方の不在によって
示すことができる。核酸の第２の位置は、ＩＢＬ３およびＩＢＬ４を用いて同様
に解明できる。したがって、ＩＢＬ１、ＩＢＬ２、ＩＢＬ３およびＩＢＬ４の存
在はＡＡの配列を与え；ＩＢＬ１、ＩＢＬ２およびＩＢＬ３は配列ＡＴを示し；
ＩＢＬ１、ＩＢＬ３およびＩＢＬ４は配列ＴＡを与える。第３の位置は、ＩＢＬ
５およびＩＢＬ６などを利用する。このように、２０種の異なる同定物の使用が
全ての起こりうる１０−ｍｅｒに対する固有のコードを生じることができる。
【００４２】 該系は、タンパク質について同様であるが、各位置において許容される多様性
に依存して、各位置を同定するために多数の異なるＩＢＬを必要とする。したが
って、例えば、あらゆるアミノ酸があらゆる位置で許容される場合、各位置につ
いて５つの異なるＩＢＬが必要とされる。しかしながら、上記のように、例えば
、ランダムペプチドを生物活性剤として使用する場合、系中に組み込まれた偏り
があってもよく；全てのアミノ酸が全ての位置に存在できるとはかぎらず、いく
つかの位置を予めセットすることができ；したがって、各アミノ酸について４つ
の異なるＩＢＬを用いることが可能である。
【００４３】 このように、各配列について一種の「バーコード」のようなものを構築でき；
各々別個のＩＢＬの存在または不在が各生物活性剤の同定を可能にする。
【００４４】 さらに、ＩＢＬの種々の濃度または密度の使用は、ある程度の「再使用」を可
能にする。例えば、第１の薬剤を含むビーズが１ｘ濃度のＩＢＬを有し、第２の
薬剤を含む第２のビーズが１０ｘ濃度のＩＢＬを有する場合、対応するラベルさ
れたＤＢＬの飽和濃度を使用することにより、使用者に２つのビーズを区別させ
る。
【００４５】 いったん、候補薬剤および固有のＩＢＬを含む微小球を作製したならば、それ
らを基体に添加してアレイを形成させる。本明細書に記載される方法の大部分は
、アッセイの前にビーズを基体に添加するが、アレイの作製、使用およびデコー
ディングの順序は変更できる。例えば、アレイを作製し、デコードし、次いでア
ッセイを行うことができる。別法では、アレイを作製し、アッセイに使用し、次
いでデコードすることができる。これは、たった２、３個のビーズをデコードす
る必要がある場合に特別に有用でありうる。別法では、ビーズを基体に添加する
前に、ビーズをアッセイ混合物、すなわち、標的アナライトを含有する試料に添
加し；添加およびアッセイ後、アレイをデコードすることができる。これは、特
に、ビーズを含む試料を攪拌または混合する場合に好ましく；これは、単位時間
あたりにビーズに結合した標的アナライトの量を増加させることができ、かくし
て（核酸アッセイの場合）、ハイブリダイゼーション速度が速くなる。これは、
試料中の標的アナライトの濃度が低い場合に特に有用であり；一般に、低濃度の
場合、長い結合時間を用いなければならない。
【００４６】 さらに、ビーズをアッセイ混合物に添加することは、選別または選択を可能に
することができる。例えば、ビーズの巨大なライブラリーを試料に添加してもよ
く、試料に結合するビーズだけを基体に添加してもよい。例えば、標的アナライ
トが蛍光ラベルされる場合（直接的（例えば、核酸増幅反応物中へのラベルの取
り込みによって）または間接的（例えば、サンドウィッチアッセイの使用による
）のいずれか）、標的アナライト結合の結果として蛍光を示すビーズを蛍光活性
化セルソーティング（ＦＡＣＳ）によって選別することができ、これらのビーズ
だけをアレイに添加し、次いでデコードすることができる。同様に、選別はアフ
ィニティー技術によって行ってもよく；標的アナライトを含むアフィニティーカ
ラムを作製でき、結合するビーズだけをアレイにて使用する。同様に、２つのビ
ーズ系を使用でき；例えば、標的アナライトを含む磁性ビーズを使用して標的に
結合するビーズを取り出すことができ、次いで、磁性ビーズをその後に解離させ
（例えば、温度上昇による）、アレイへ添加することができる。
【００４７】 一般に、固有にエンコードされることのできる異なる候補薬剤の数を最大にす
るために、アレイの作製方法およびアレイのデコーディング方法を実施する。本
発明の構成物は、種々の方法において作製してもよい。一般に、アレイは、ビー
ズを含む溶液またはスラリーをビーズが結合するための部位を含有する表面に添
加することによって作製される。これは、水性および有機溶媒ならびに混合液を
包含する種々のバッファー中で行ってもよい。溶媒は蒸発させることができ、過
剰のビーズは除去される。
【００４８】 好ましい具体例において、非共有結合法を用いてビーズをアレイに結合させる
場合、アレイ上にビーズを負荷させる新規な方法が用いられる。該方法は、アレ
イを粒子（微小球および細胞を包含する）の溶液に曝露し、次いでエネルギーを
利用すること、例えば、混合物を攪拌または振動させることを含む。これは、弱
く結合したビーズを落とす（またはウエルの場合、外に落とす）ために十分なエ
ネルギーを用いて攪拌するので、より緊密に結合した粒子を含むアレイが得られ
る。次いで、これらの部位は、異なるビーズを結合するために利用できる。この
ように、部位に対して高アフィニティーを示すビーズが選択される。このように
作製されたアレイは、より静的な負荷に比べて、２つの主要な利点を有する。ま
ず、より高い割合の部位を容易に満たすことができ、第２に、このように負荷さ
れたアレイは、アッセイ中のビーズの損失を実質的に減少することを示す。した
がって、好ましい具体例において、これらの方法を用いて、少なくとも約５０％
、好ましくは少なくとも７５％、特に好ましくは少なくとも約９０％の部位を満
たすアレイが得られる。同様に、この方法で得られたアレイは、好ましくは、ア
ッセイ中、約２０％未満、好ましくは約１０％未満、特に好ましくは約５％未満
のビーズが損失する。
【００４９】 該具体例において、分離した部位を有する表面を含む基体を粒子（ビーズ、細
胞など）を含む溶液に浸漬する。表面は、本明細書に記載するように、ウエルを
含んでいてもよく、または部位に対して差別的なアフィニティーが存在するよう
なパターン化された表面上に他のタイプの部位を含んでいてもよい。差別的なア
フィニティーは拮抗的過程をもたらし、その結果、より緊密に結合する粒子が選
択される。好ましくは、ビーズが「負荷」されるべき全表面は、溶液と流動的に
接触している。該溶液は、一般に、約１０，０００：１〜１：１のビーズ：溶液
（容量：容量）の範囲内にあるスラリーである。一般に、溶液は、水性バッファ
ー、有機溶媒、塩、他の試薬成分などを包含するかなり多数の試薬を含むことが
できる。さらに、溶液は、好ましくは、過剰のビーズを含み；すなわち、アレイ
上の部位よりも多くのビーズが存在する。好ましい具体例は、２倍〜１０億倍過
剰のビーズを使用する。
【００５０】 浸漬は、アッセイ条件と同様とすることができ；例えば、アレイを上方から試
料を含むミクロタイタープレート中に「くぐらせる（dipped）」場合、該配置を
負荷の間に繰り返すことができ、かくして、重力のためにおそらく外に落ちるビ
ーズを最小限にする。
【００５１】 いったん表面を浸漬したならば、基体、溶液またはその両方を拮抗的過程に付
し、それにより、より低いアフィニティーを有する粒子を基体から解離させ、部
位に対してより高いアフィニティーを示す粒子に置き換えることができる。該拮
抗的過程は、熱、超音波処理、溶液または基体またはその両方をかきまぜるかま
たは混合し、振動または攪拌するという形態でエネルギーを導入することによっ
て行われる。
【００５２】 好ましい具体例は、攪拌または振動を用いる。一般に、アレイに対する損傷を
防ぐために、基体の操作量を最少にする。かくして、好ましい具体例は、どちら
でもよいが、アレイよりもむしろ溶液の攪拌を用いる。当業者に明らかなように
、この攪拌は多数の形態で行うことができ、好ましい具体例では、ビーズを含む
ミクロタイタープレートをミクロタイタープレートシェイカーを用いて攪拌する
ことを利用する。
【００５３】 攪拌は、アレイに所望の量まで負荷するのに十分な時間行う。ビーズの大きさ
および濃度ならびにアレイの大きさに依存して、該時間は約１秒〜数日の範囲で
あってもよく、約１分〜約２４時間が好ましい。
【００５４】 アレイの全ての部位がビーズを含むとは限らないことに注目すべきである。す
なわち、基体表面上のいくつかの部位は空であってもよい。さらに、好ましくな
いが、１個より多くのビーズを含有するいくつかの部位が存在しうる。
【００５５】 いくつかの具体例において、例えば、化学的結合を行う場合、無作為でないか
または規則正しい方法でビーズを結合することが可能である。例えば、光活性化
可能な結合リンカーまたは光活性化可能な接着剤またはマスキング剤を用いて、
ビーズの所定の集団が配置されるように、アレイ上の選択された部位を順次、結
合に適するようにしてもよい。
【００５６】 本発明のアレイは、候補薬剤の同一性についての情報がアレイ中に組み込まれ
るように、ファイバーウエル中におけるビーズのランダムな沈着を「デコード」
して、候補薬剤の同定が全ての位置で可能になるように構築される。これは、標
的分子を検出するために、アレイの使用の前、間または後のいずれかにおいて、
種々の方法で行ってもよい。
【００５７】 したがって、アレイを作製後、それは、基体表面上の１以上の生物活性剤、す
なわち、ビーズの各サブ集団の場所を同定するために「デコード」される。
【００５８】 好ましい具体例において、選択的デコーディングシステムが使用される。この
場合、標的アナライトの結合の結果として光学的シグナルの変化を示す微小球だ
けがデコードされる。これは、通常、「ヒット」の数、すなわち、デコードすべ
き部位の数が一般的に低い場合に行われる。すなわち、まずアレイを標的アナラ
イトの不在下での実験条件下で走査する。標的アナライトを含有する試料を添加
し、光学的シグナルの変化を示す場所だけをデコードする。例えば、陽性または
陰性シグナル場所のいずれかのビーズを選択的にラベルするか、または（例えば
、光開裂可能なリンカーによって）アレイから解離させてもよく、次いで、蛍光
活性化セルソーター（ＦＡＣＳ）中で選別または濃縮してもよい。すなわち、全
ての陰性ビーズを解離させた後、陽性ビーズを解離させるか、またはその場で分
析する。または別法では、全ての陽性物を解離させ、分析する。別法では、ラベ
ルは、ハロゲン化芳香族化合物を含んでもよく、ラベルの検出は、例えば、ガス
クロマトグラフィー、化学的タグ、同位元素タグまたはマススペクトルタグを用
いて行う。
【００５９】 当業者に明らかなように、これは、また、アレイがデコードされない系、すな
わち、ビーズ構成物と場所との相互関係は決して必要ではない系において行って
もよい。該具体例において、ビーズをアレイ上に負荷し、アッセイを行う。次い
で、「陽性」、すなわち、下記に十分に概説するように光学的シグナルの変化を
示すビーズを「マーク」して、「陰性」ビーズからそれらを区別または分離する
。これは、いくつかの方法、好ましくはファイバーオプティックアレイを用いて
行うことができる。好ましい具体例において、各ビーズは蛍光色素を含有する。
アッセイおよび「陽性」または「活性ビーズ」の同定の後、一般に光活性化試薬
（典型的には溶存酸素）の存在下で、陽性ファイバーまたは陰性ファイバーだけ
に光を当てる。前者の場合、全ての活性ビーズは光退色する。したがって、例え
ば、蛍光活性化セルソーター（ＦＡＣＳ）機械を用いるその後の選別を伴うビー
ズの非選択的放出において、非蛍光活性ビーズを蛍光陰性ビーズから選別できる
。別法では、光を陰性ファイバーに当てる場合、全ての陰性物が非蛍光性であり
、陽性物が蛍光性であり、選別を続行することができる。結合した生物活性剤の
特徴付けは、例えば、質量分析器を用いて直接行ってもよい。
【００６０】 別法では、同定は、ＩＢＬに類似するが、必ずしもＤＢＬに結合する必要のな
い同定物部分（「ＩＭ」）の使用によって行ってもよい。すなわち、生物活性剤
の構造を直接解明するよりもむしろ、ＩＭの構成物を同定物として利用してもよ
い。したがって、例えば、ＩＭの特定の組み合わせをビーズをコードするために
利用することができ、これを用いてビーズから解離させた後、例えば、ガスクロ
マトグラフィーまたは質量分光器を用いて分析することによって、ビーズ上の物
質を同定することができる。
【００６１】 別法では、各ビーズに蛍光色素を含有させるよりもむしろ、各ビーズは蛍光色
素の非蛍光前駆体を含む。例えば、蛍光分子上のある種のオルト−ニトロベンジ
ル基などの光開裂可能な保護基を用いて、蛍光色素の光活性化を行うことができ
る。アッセイ後、光を再び「陽性」または「陰性」ファイバーに当てて、これら
の集団を区別する。次いで、照明された前駆体は化学的に蛍光色素に変換される
。次いで、選別を用いて全てのビーズをアレイから解離させて、蛍光および非蛍
光ビーズ（陽性および陰性のどちらか、またはその逆）の集団を形成させる。
【００６２】 別の好ましい具体例において、ビーズの結合部位（例えば、ウエル）は、光重
合可能な試薬を含み、または光重合可能な薬剤が構築されたアレイに加えられる
。試験アッセイを実施後、光を再び「陽性」または「陰性」ファイバーのいずれ
かに当て、これらの集団を区別する。照射の結果として、全ての陽性物または全
ての陰性物のいずれかが重合し、該部位に捕捉または結合されるが、ビーズの他
の集団はアレイから解離させることができる。
【００６３】 好ましい具体例において、デコーダー結合リガンド（ＤＢＬ）を用いてあらゆ
る生物活性剤の場所が決定される。上記のように、ＤＢＬは、もし存在するなら
ば同定物結合リガンドに結合するか、または好ましくは、生物活性剤が核酸また
はタンパク質である場合、生物活性剤自体に結合する結合リガンドである。
【００６４】 好ましい具体例において、上記のように、ＤＢＬはＩＢＬに結合する。 好ましい具体例において、生物活性剤は１本鎖核酸であり、ＤＢＬは実質的に
、生物活性剤に結合（ハイブリダイズ）する相補的な１本鎖核酸（本明細書にお
いてデコーダープローブと称される）である。各候補プローブに実質的に相補的
なデコーダープローブを作製し、アレイのデコードに使用する。該具体例におい
て、候補プローブおよびデコーダープローブは特異性を与えるのに十分な長さ（
および適当な条件下で実施されるデコーディング工程）であるべきであり；すな
わち、各候補プローブは、各候補プローブの区別を可能にするのに十分な特異性
を有するその対応するデコーダープローブに結合する。
【００６５】 好ましい具体例において、ＤＢＬは直接的または間接的にラベルされる。本明
細書中における「ラベルされる」なる語によって、化合物が、化合物の検出を可
能にするために、結合した少なくとも１個のエレメント、同位元素または化学的
化合物を有することを意味する。一般に、ラベルは３つのクラス：ａ）放射性同
位元素または重同位元素であってもよい同位元素ラベル；ｂ）磁性、電気的、熱
；およびｃ）着色または発光性色素に分類されるが、ラベルは磁性粒子などの粒
子と同様に酵素を包含する。好ましいラベルは、発光性ラベルを包含する。好ま
しい具体例において、ＤＢＬは直接的にラベルされる。すなわち、ＤＢＬはラベ
ルを含む。別の具体例において、ＤＢＬは間接的にラベルされる。すなわち、Ｄ
ＢＬに結合するであろうラベル結合リガンド（ＬＢＬ）を使用する。該具体例に
おいて、ラベル結合リガンド−ＤＢＬ対はＩＢＬ−ＤＢＬ対に関する上記と同様
であることができる。適当なラベルは、限定するものではないが、ユーロピウム
およびテルビウムの錯体を包含する蛍光性ランタニド錯体、フルオレセイン、ロ
ーダミン、テトラメチルローダミン、エオシン、エリトロシン、クマリン、メチ
ル−クマリン、ピレン、マラカイトグリーン、スチルベン、ルシファーイエロー
（Lucifer Yellow）、カスケードブルー（Cascade BlueTM)、テキサスレッド、
ＦＩＴＣ、ＰＥ、ｃｙ３、ｃｙ５およびRichard P. HauglandによるMolecular P
robes Handbookの第６版（出典明示により明白に本明細書の一部とされる）に記
載される他のラベルを包含する。
【００６６】 １の具体例において、ラベルは、局所的環境の変化のためにその色または発光
の性質がＩＢＬの存在下で変化する分子である。例えば、ラベルは、（１）その
発光強度がｐＨにより変化する蛍光性ｐＨ指示薬；（２）その発光性がイオン濃
度により変化する蛍光性イオン指示薬；または（３）その蛍光強度が疎水性環境
下で増加するエチジウム塩のような蛍光分子であってもよい。
【００６７】 したがって、個々のビーズ（またはビーズのサブ集団）の場所の同定は、ラベ
ルされたＤＢＬとＩＢＬまたは生物活性剤との間の結合（すなわち、生物活性剤
が核酸である場合、候補プローブとデコーダープローブの間のハイブリアイゼー
ション）を含む１以上のデコーディング工程を用いて行われる。デコーディング
後、ＤＢＬを除去でき、アレイを使用することができるが、いくつかの状況にお
いて、例えば、ＤＢＬがＩＢＬに結合し、生物活性剤に結合しない場合、ＤＢＬ
の除去は必要とされない（いくつかの状況においてそれは望ましい）。さらに、
本明細書に概説されるように、デコーディングは、アレイをアッセイに使用する
前、アッセイ中、またはアッセイ後のいずれで行ってもよい。
【００６８】 １の具体例において、単一のデコーディング工程を行う。該具体例において、
固有のラベルの数が生物活性剤の数に等しいか、またはそれよりも多くなるよう
に、各ＤＢＬを固有のラベルでラベルする（いくつかの場合、本明細書に記載の
ように、固有のラベルの「再使用」ができ；同様に、変種が別の次元において、
すなわち、ビーズの大きさまたはラベルにおいてエンコードされる場合、候補プ
ローブの少数の変種が同じデコーダーを共有できる）。各生物活性剤またはＩＢ
Ｌの場合、特異的にそれに結合し、固有のラベル、例えば、１以上の蛍光色素を
含有するＤＢＬが作製される。したがって、各ＤＢＬの同一性、その組成（すな
わち、それが核酸である場合、その配列）およびそのラベルの両方が知られてい
る。次いで、ＤＢＬと生物活性剤またはＩＢＬのいずれかとの複合体（成分が核
酸である場合、ハイブリダイゼーション複合体と称される）の形成を可能にする
条件下で、生物活性剤を含有するアレイにＤＢＬを加えることによって、各ＤＢ
Ｌの場所を解明することができる。このことは、各生物活性剤の場所の同定を可
能にし；ランダムなアレイがデコードされる。次いで、必要ならばＤＢＬを除去
でき、標的試料を接触させる。
【００６９】 好ましい具体例において、固有のラベルの数は固有の生物活性剤の数より少な
く、したがって、一連のデコーディング工程が用いられる。議論を容易にするた
めに、他のタイプの生物活性剤およびＤＢＬも同様に有用であるが、該具体例は
核酸について例示する。該具体例において、デコーダープローブはデコーディン
グのためにｎ個のセットに分割される。セットの数は固有のタグの数に対応する
。各デコーダープローブは、ｎ個の別個のタグを用いるｎ個の別々の反応におい
てラベルされる。全てのデコーダープローブは同じｎ個のタグを共有する。デコ
ーダーの各プールは、各デコーダーのｎ個のタグバージョンのうち１個だけを含
有し、全プールにわたって同じ配列のタグを有する２個のデコーダープローブは
存在しない。このことを実現するために必要なプールの数は、デコーダープロー
ブの数およびｎによって決定される。各プールのアレイに対するハイブリダイゼ
ーションは、ＩＢＬを含むあらゆるアドレスでシグナルを生じる。各プールの連
続したハイブリダイゼーションは順に、各候補プローブに対して固有の配列特異
的コードを生じるであろう。このことは、アレイ中における各アドレスで候補プ
ローブを同定する。例えば、４個のタグを用いる場合、４ｘｎ個の連続したハイ
ブリダイゼーションによって理想的に言えば、いくつかの場合、より多くの工程
が必要とされうるが、４ｎ個の配列を識別することができる。各プールのハイブ
リダイゼーション後、ハイブリッドは変性し、デコーダープローブが除去され、
その結果、プローブは次のハイブリダイゼーションのために１本鎖にされる（し
かし、利用可能なプローブが飽和しないように、制限量の標的をハイブリダイズ
することも可能である。連続したハイブリダイゼーションを行うことができ、先
のハイブリダイゼーションから予め存在するシグナルを引き算することによって
分析することができる）。
【００７０】 一例を示す。１６個のプローブ核酸（番号１〜１６）のアレイおよび４個の固
有のタグ（４個の異なる蛍光（fluor）、例えば、ラベルＡ−Ｄ）を仮定する。
ビーズ上のプローブに対応するデコーダープローブ１−１６を作製する。第１工
程は、タグＡでデコーダープローブ１−４、タグＢでデコーダープローブ５−８
、タグＣでデコーダープローブ９−１２およびタグＤでデコーダープローブ１３
−１６をラベルすることである。プローブを混合し、プールを候補プローブが結
合したビーズを含有するアレイと接触させる。次いで、各タグの場所（およびし
たがって、各デコーダーおよび候補プローブ対）を決定する。次いで、デコーダ
ープローブの最初のセットを除去する。今回はデコーダープローブ１、５、９お
よび１３がタグＡでラベルされ、デコーダープローブ２、６、１０および１４が
タグＢでラベルされ、デコーダープローブ３、７、１１および１５がタグＣでラ
ベルされ、デコーダープローブ４、８、１２および１６がタグＤでラベルされて
いる第２のセットを加える。したがって、両方のデコーディング工程においてタ
グＡを含有したビーズは、候補プローブ１；最初のデコーディング工程における
タグＡおよび第２のデコーディング工程におけるタグＢを含有し、候補プローブ
２；最初のデコーディング工程におけるタグＡおよび第２の工程におけるタグＣ
を含有し、候補プローブ３を含有するなど。当業者に明らかなように、デコーダ
ープローブはいずれかの順番で作製でき、いずれの順番で加えることもできる。
【００７１】 １の具体例において、デコーダープローブをその場（ｉｎ ｓｉｔｕ）でラベ
ルする。すなわち、それらはデコーディング反応前にラベルする必要がない。該
具体例において、入れるデコーダープローブは候補プローブより短く、デコーデ
ィングプローブ上に５’「突出部」を作製する。ラベルされたｄｄＮＴＰ（各々
、固有のタグでラベルされた）およびポリメラーゼの付加は、配列特異的な方法
でタグの付加を可能にし、したがって、シグナルの配列特異的パターンを作製す
る。同様に、ライゲーションなどを包含する他の修飾を行うことができる。
【００７２】 さらに、アレイの大きさは、固有のデコーディング結合リガンドの数によって
設定されるので、より多くの数の試験部位を考慮に入れるために、固有のＤＢＬ
のセットを「再使用」することが可能である。これは、いくつかの方法、例えば
、光学的サインを含むいくつかのサブ集団を使用することによって行ってもよい
。同様に、アレイ内の位置的コーディングスキームの使用；異なるサブバンドル
はＤＢＬのセットを再使用しうる。同様に、１の具体例はコーディング様式とし
てビーズの大きさを利用し、かくして、各ビーズの大きさについて固有のＤＢＬ
のセットの再使用を可能にする。別法では、ビーズを用いるアレイの連続した部
分的負荷もまた、ＤＢＬの再使用を可能にする。さらに、「コード共有」も同様
に生じることができる。
【００７３】 好ましい具体例において、ＤＢＬは、ビーズのいくつかのサブ集団に光学的サ
インを含ませることによって再使用されうる。好ましい具体例において、光学的
サインは、一般に、レポーター色素（好ましくは蛍光性）の混合物である。混合
物の組成（すなわち、１の色素の別の色素に対する比率）および色素の濃度（シ
グナル強度の差を導く）の両方を変化させることによって、固有の光学的サイン
のマトリックスを生じさせることができる。これは、色素をビーズの表面に共有
結合させることによって、あるいは、ビーズ内に色素を取り込ませることによっ
て行ってもよい。色素は発色団または蛍燐光体であってもよいが、好ましくは蛍
光色素であり、それは、その強いシグナルのために、良好なシグナル対ノイズ比
をデコーディングに提供する。本発明の使用に適当な色素は、上記のラベルＤＢ
Ｌについて列挙したものを包含する。
【００７４】 好ましい具体例において、エンコーディングは、例えば、ビーズの大きさにお
いてより多くのエンコーディングディメンションを加えてもよいが、少なくとも
２色素の比率で達成できる。さらに、ラベルは互いに識別可能であり；したがっ
て、２つの異なるラベルは異なる分子（すなわち、２つの異なる蛍光）を含みう
るか、または別法では、２つの異なる濃度または強度で１つのラベルであっても
よい。
【００７５】 好ましい具体例において、色素はビーズの表面に共有結合する。ビーズの表面
上の官能基を用いて、一般に生物活性剤の結合について概説されたように、これ
を行ってもよい。当業者に明らかなように、これらの結合は、色素に対する影響
を最少にするために行われる。
【００７６】 好ましい具体例において、一般に、ビーズの孔中に色素を捕捉することによっ
て、色素はビーズと非共有結合する。 さらに、レポーター色素のサインおよび検出感度を調べるために使用される光
の強度に無反応であるので、単一の色素濃度よりもむしろ２以上の色素の比率に
おけるエンコーディングが好ましい。
【００７７】 好ましい具体例において、空間的または位置的コーディングシステムを行う。
該具体例において、利用されるサブバンドルまたはサブアレイ（すなわち、全ア
レイの一部）がある。電話システムから類推すると、各サブアレイは「地域番号
」であり、サブアレイの場所によって分けられている他のサブアレイの同じラベ
ル（すなわち、電話番号）を有することができる。したがって、例えば、同じ固
有のラベルをバンドル毎に再使用することができる。したがって、１００個の異
なるサブアレイと組み合わせた５０個の固有のラベルの使用は、５０００個の異
なる生物活性剤のアレイを形成することができる。該具体例において、１のバン
ドルを他のバンドルから同定できることが重要になり；一般に、これは手動で、
またはマーカービーズの使用（これらは各サブアレイについて固有のタグを含有
するビーズであることができる）、または異なる量における同じマーカービーズ
の使用、または異なる比率における２個以上のマーカービーズの使用によって行
われる。
【００７８】 別の具体例において、微小球の大きさなどの付加的なエンコーディングパラメ
ーターを加えることができる。例えば、異なる大きさのビーズの使用はＤＢＬの
セットの再使用も可能にしうる。すなわち、微小球のエンコーディングディメン
ションを広げるために、異なる大きさの微小球を使用することが可能である。異
なるファイバー直径または断面を有するピクセルを含有する光ファイバーアレイ
を作製することができ；別法では、より大きなバンドルを形成するために、２以
上のファイバーオプティックバンドル（各々が個々のファイバーの異なる断面を
有する）を一緒に加えることができ；または、同じ大きさの断面のファイバーを
有するが、異なる大きさのビーズを有するファイバーオプティックバンドルを用
いることができる。異なる直径を用いると、最大のウエルを最大の微小球で満た
すことができ、次いで、全ての大きさのウエルが満たされるまで、次第により小
さなウエル中により小さな微小球を移動させる。この方法で、同じ色素比を用い
て異なる大きさの微小球をエンコードすることができ、それにより、アレイ中に
おける異なるオリゴヌクレオチド配列または化学的官能性の数を拡大することが
できる。ファイバーオプティック基体について概説されるが、この方法ならびに
本明細書に概説される他の方法は、他の基体および他の結合様式を用いて同様に
行うことができる。
【００７９】 好ましい具体例において、コーディングおよびデコーディングは、微小球のア
レイ中への連続した負荷によって達成される。該具体例において、空間的コーデ
ィングに関して上記されたように、光学的サインを「再使用」することができる
。該具体例において、各々、異なる生物活性剤を含む微小球のライブラリー（ま
たは各々、異なる生物活性剤を含むサブ集団）を複数のサブライブラリーに分割
し；例えば、所望のアレイの大きさおよび固有のタグの数に依存して、各々、全
ライブラリーの約１０％を含む１０個のサブライブラリーを作製してもよく、各
サブライブラリーはおおよそ同じ固有のタグを含む。次いで、第１のサブライブ
ラリーをウエルを含むファイバーオプティックバンドルに加え、一般にＤＢＬの
使用によって、各生物活性剤の場所を決定する。次いで、第２のサブライブラリ
ーを加え、各生物活性剤の場所を再び決定する。この場合、シグナルは、「第１
の」ＤＢＬおよび「第２の」ＤＢＬ由来のシグナルを含むであろう。２つのマト
リックスを比較することによって、各サブライブラリー中における各ビーズの場
所を決定することができる。同様に、第３、第４などのサブライブラリーを連続
して加えることにより、アレイを満たすことができるであろう。
【００８０】 好ましい具体例において、いくつかの方法でコードを「共有」することができ
る。第１の具体例において、結合力が十分に異なる標的アナライトの場合、単一
のコード（すなわち、ＩＢＬ／ＤＢＬ対）を２以上の薬剤に与えることができる
。例えば、ｍＲＮＡ定量アッセイに用いた２個の核酸プローブは、それらのハイ
ブリダイゼーションシグナル強度の範囲が重複しない場合、同じコードを共有す
ることができる。これは、例えば、標的配列の１つが常に、他よりも非常に高い
濃度で存在する場合に起こることができる。別法では、２つの標的配列は常に、
同様な濃度で存在しうるが、ハイブリダイゼーション効率において異なる。
【００８１】 別法では、薬剤が機能的に等価である場合、単一のコードを複数の薬剤に与え
ることができる。例えば、オリゴヌクレオチドプローブのセットが特定の遺伝子
の存在を検出するという共通の目的で設計される場合、たとえプローブの配列が
異なっていても、プローブは機能的に等価である。同様に、アナライトのクラス
または「ファミリー」が所望の場合、キナーゼまたはＧ−タンパク質結合受容体
のようなクラスの個々のメンバーに対する全プローブは、コードを共有すること
ができた。同様に、該タイプのアレイを用いて既知遺伝子の相同物を検出するこ
とができた。該具体例において、各遺伝子は、異なる遺伝子領域にハイブリダイ
ズする（したがって、配列の異なる）プローブの異種セットによって示される。
プローブのセットは共通コードを共有する。相同物が存在する場合、プローブの
全てではないがいくつかにハイブリダイズしうる。相同性のレベルは、ハイブリ
ダイズするプローブのフラクションならびに平均ハイブリダイゼーション強度に
よって示される。同様に、同じタンパク質に対する複数の抗体は全て、同じコー
ドを共有することができた。
【００８２】 好ましい具体例において、自己構築されたランダムアレイ（self-assembled r
andom array）のデコーディングをｐＨ滴定に基づいて行う。該具体例において
、生物活性剤に加えて、ビーズは光学的サインを含み、ここに、光学的サインは
発光団のようなｐＨ応答色素（ときどき、本明細書において「ｐＨ色素」と称さ
れる）の使用によって生じる。該具体例は、溶液ｐＨがｐＫａより下からｐＫａ
より上に（またはその逆）調整される場合、本発明で使用される色素が蛍光強度
の変化を示す（または他の特性）ことを除き、ＰＣＴ ＵＳ９８／０５０２５お
よび米国特許第０９／１５１，８７７号（どちらも、出典明示により明らかに本
明細書の一部とされる）に概説されるもの類似する。好ましい具体例において、
各々が異なるｐＫａを有し、好ましくは、少なくとも０．５ｐＨ単位によって区
別されるｐＨ色素のセットを使用する。好ましい具体例は、ｐＫａ２．０、２．
５、３．０、３．５、４．０、４．５、５．０、５．５、６．０、６．５、７．
０、７．５、８．０、８．５、９．０、９．５、１０．０、１０．５、１１およ
び１１．５のｐＨ色素を使用する。各ビーズは、ｐＨ色素のいずれかのサブセッ
トを含有することができ、このように、生物活性剤に対して固有のコードが得ら
れる。したがって、アレイのデコーディングは、ｐＨ１からｐＨ１３でアレイを
滴定し、溶液ｐＨの相関として各ビーズ由来の蛍光を測定することによって達成
される。
【００８３】 好ましい具体例において、固有または別個のタグの数を増やすための付加的な
方法がある。すなわち、各ビーズ上の別個の属性を用いてコード数を増やすこと
ができる。さらに、連続したデコーディングにより、新規な方法でコードの再使
用を可能にする。これらの属性は互いに独立し、したがって、コードの数をデコ
ーディング工程の数と属性の数（例えば、別個のコード）の関数として指数関数
的に増大させることができる。しかしながら、単一のデコーディング工程におい
て得られるデコーディング情報の量を増やすことによって、デコーディング工程
の数が著しく減少する。あるいは、別個のコードの数が著しく増える。デコーデ
ィング工程あたりの属性の数を増やすことによって、より少ないデコーディング
工程が所定数のコードについて必要とされる。したがって、好ましい具体例にお
いて、種々の方法を用いて、アレイをデコーディングする過程において有用な多
数のコードを生じ、同時に、必要なデコーディング工程を最小限にする。例えば
、種々の異なるコーディング策法を組み合わせることができる。したがって、異
なる「色」、色の組み合わせ（「色相」）、色または色相またはその両方の異な
る強度などを全て組み合わせることができる。
【００８４】 好ましい具体例において、ＤＢＬは、物理的属性の定量的または別個のセット
をビーズに接着または埋め込むこと、すなわちビーズのラベル化に依存する。ビ
ーズの好ましい物理的属性は、限定するものではないが、表面の「平滑さ」また
は「ざらざらな状態」、色（蛍光およびその他）、色の強度、大きさ、検出可能
な化学的部分、化学的反応性、磁性、ｐＨ感度、存在する色素間のエネルギー移
動効率、疎水性、親水性、吸収性、電荷、ｐＨ感度などを包含する。
【００８５】 ビーズデコーディングスキームは、単一の定量可能な属性を各ビーズタイプに
与える／しみ込ませることを包含し、ここに、各ビーズタイプは該属性の定量可
能な値において異なる。例えば、所定数の蛍光体をビーズに接着させることがで
き、デコーディング過程において接着した蛍光体の数を定量することができるが
、実際、「所定数」の属性をビーズに接着させ、属性を正確に測定することは問
題があるかもしれない。一般に、目的は変動係数（ＣＶ）を減らすことである。
変動係数によって、連続的なラベル化においてビーズをラベルすることにおける
変化性を意味する。該ＣＶは、複数の試験において所定数のラベル（例えば、蛍
光体）でビーズをラベルし、ビーズによって発せられる得られるシグナルを測定
することによって決定できる。大きなＣＶは、いずれか所定の属性について、使
用可能な解明可能な「レベル」の数を限定する。
【００８６】 よりしっかりとしたデコーディングスキームは、定量的属性をコードに分ける
ために、絶対測定よりもむしろ比率測定を用いる。比率計デコーディングにより
、ある比率のラベル（すなわち、１：１０、１：１および１０：１）でビーズを
ラベルすることを意味する。理論上は、比率間のシグナルの差異が検出可能であ
るかぎり、いずれの比率も用いることができる。該過程は、より小さいＣＶを生
じ、所定の動的範囲内でより多くの属性分割を可能にする。したがって、好まし
い具体例において、比率計デコーディングの使用は変動係数を減少させる。
【００８７】 さらに、当業者に明らかなように、比率計デコーディングは異なる方法におい
て達成できる。該具体例において、第１のデコーディング反応において第１の色
素（または色素の組み合わせ）強度を有する所定数のＤＢＬおよび連続した第２
のデコーディング反応において第２の色素強度を有する第２の数を加えるよりも
むしろ、該比率計分析は、ある比率のラベル：非ラベルＤＢＬを用いて行っても
よい。すなわち、飽和濃度のデコーディングビーズのセット、例えば、１００，
０００ＤＢＬ／反応を与える場合、第１の強度のデコーディング工程は、１００
，０００個のラベルしたＤＢＬを加えることによって行ってもよく、第２工程は
１０，０００個のラベルしたＤＢＬおよび９０，０００個のラベルしていないＤ
ＢＬを加えることによって行うことができる。平衡は、第２工程が１０分の１の
シグナル強度を与えることを示す。
【００８８】 定量的に測定した属性値の拡散のため、別個のコードの数は実際に１２個未満
ほどのコードに限定される。しかしながら、異なる属性値を有するビーズを連続
的に「ペイント」（すなわち、一時的に属性レベルをビーズに接着する）し、「
剥がす」（属性レベルを除去する）ことによって、可能性のあるコードの数がデ
コーディング過程における一連の段階の数と共に指数関数的に増加する。
【００８９】 一例を示す。例えば、９個の異なるビーズタイプおよび３つの区別可能な属性
分布（表１）。ビーズを２つの異なる段階において、組み合わせ上別個のパター
ンにおける異なる属性値で「ペイント」（ラベル）することは、各ビーズタイプ
につき固有のコードを生じる。すなわち、９個の別個のコードが生じる。したが
って、好ましい具体例において、ビーズは、複数の段階において、組み合わせ上
別個のパターンにおける異なる属性でラベルされる。これは、各ビーズタイプに
つき固有のコードを生じる。異なる属性の例は上記される。異なる属性でのビー
ズのラベル化は、当該分野で既知の方法によって行われる。
【００９０】
【表１】 表１．連続的デコードは、少数の属性レベルを用いて固有のコードを生じる。
【００９１】 蛍光色は、デコーディングスキームにおいて使用するために特に都合のよい属
性である。蛍光色は、ＩＢＬを認識するいずれの薬剤にも接着できて、ラベルさ
れたＤＢＬを形成する。議論は、ＤＢＬとしてのオリゴヌクレオチド（核酸類似
物を包含する）に向けられる。蛍光ラベルしたオリゴヌクレオチドは、特異的、
かつ、可逆的にビーズのいずれか所望のサブセットを特定の色で、ハイブリダイ
ゼーションおよびデハイブリダイゼーション（すなわち、相補的配列を有するＤ
ＢＬに対して）の過程によって単純に「ペイント」（ラベル）することができる
ので、特に有用なＤＢＬである。さらに、蛍光は容易に画像化され、標準的な光
学的ハードウェアおよびソフトウェアを用いて定量される。所定のビーズタイプ
を特定の色で「ペイント」するために、ビーズタイプは固有のハイブリダイズ可
能なＤＮＡ配列（ＩＢＬ）でラベルされなければならず、デコーディング溶液は
該配列の色でラベルされた補体を含有しなければならない。
【００９２】 デコーディングスキームの実施において１の考慮すべき事柄は、集められる画
像の数を最小限にすることである。色に基づくスキームにおいて、集められる画
像の数は色の数および段階の数の産物である。画像の数は、各所定の段階につき
複数の色でビーズを「ペイント」することによって減らすことができる。複数の
色をビーズに与えることにより、効果的なコードの数が増加する。例えば、コン
ピューターによって使用される２４ビットの３色のスキーム（例えば、赤、緑、
青）カラーリングプロセスにおいて、全部で２５６＊２５６＊２５６＝１６．７
百万個の異なる「色相」がたった３色（赤、緑、青）から生じることができる。
【００９３】 したがって、好ましい具体例において、ＤＢＬは、有色の蛍光体の組み合わせ
を用いてラベルされる。該方法はそれ自体、ほんの少数の異なる色素（色）を用
いてＤＢＬをラベルするために利用可能なコードの数を増やすことにおいて有用
である。各デコーディング工程で利用可能なコードの数を増やすことは、所定の
デコーディング過程において必要とされるデコーディング工程の数を大幅に減ら
すであろう。
【００９４】 １の具体例において、単一のＤＢＬをエンコードするオリゴヌクレオチドの集
団は、ＤＢＬが結合する各ビーズが有色の蛍光体の組み合わせから公式化される
特徴的な「色相」に基づいて同定されるように、所定の比率の色でラベルされる
。好ましい具体例において、２つの別個の色を用いる。好ましい具体例において
、３またはそれ以上の別個の色素（色）が利用可能である。該例において、単一
のＤＢＬをエンコードしているオリゴヌクレオチドの集団をいずれかの所定の色
でラベルすることによって生じた区別可能なコードの数は３である。しかしなが
ら、ラベル化における色および色のレベルの組み合わせを考慮することによって
、より多くのコードが生じる。
【００９５】 ハイブリダイゼーションによってデコーディングする場合、識別可能な色調の
好ましい数は２〜２０００であり、識別可能な色調のより好ましい数は２〜２０
０であり、識別可能な色調の最も好ましい数は２〜２０である。３つの異なる色
調（強度）および３色を用いると、異なる色相の数が３４＝８１になる。色相と
連続的デコーディングの組み合わせにより、事実上無限数のコードを生じさせる
ことができる。
【００９６】 以前の記載のように、ＤＢＬは、ＩＢＬに結合するいずれかの薬剤であること
ができる。好ましい具体例において、単一のＤＢＬは予め決定された比率の色で
ラベルされる。該比率は、各ＤＢＬについて変化され、したがって、ラベルされ
る各ＤＢＬ自体につき固有の「色相」が可能である。ビーズのＤＢＬでの処理後
、ビーズを分析して、各ビーズと結合した「色相」を決定し、それにより、その
結合した生物活性剤を有するビーズを同定する。
【００９７】 例えば、４つの主要な色および２つの強度レベル（色の存在または不在）を用
いて、１５の異なる色相／段階が可能である。４つの色素および３つの異なる強
度レベルを用いる場合（不在、半分存在、完全に存在）、７３の異なる色相／段
階が可能である。この場合、たった４色の画像の獲得が、７３の異なるコーディ
ングの色相についての情報を得るのに十分である。
【００９８】 好ましい具体例において、本発明は、分離した部位を含む表面を有する第１の
基体を含むアレイ構成物を提供する。好ましい具体例は、該部位に分布した微小
球の集団を利用し、該集団は少なくとも第１および第２のサブ集団を含む。各サ
ブ集団は、生物活性剤およびさらに、所定のｐＫａを有する少なくとも１個の光
学的色素を含む。異なる光学的色素のｐＫａは異なる。
【００９９】 好ましい具体例において、例えば、アレイがクローン化した核酸を含む場合、
アレイをデコードするために用いることのできるいくつかの方法がある。好まし
い具体例において、クローン化核酸についてのいくつかの配列情報が知られてい
る場合、本明細書に広く概説するように、特定のデコーディングプローブを作製
することができる。
【０１００】 好ましい態様において、「ランダム」なデコーディングプローブを作製するこ
とができる。前に概説したように、一連のハイブリダイゼーションまたは複数の
ラベルの使用により、固有のハイブリダイゼーションパターンが各センサーエレ
メントに関して生じ得る。これにより、所定のクローンを示すビーズの全ては同
じグループに属するとみなすことができる。一般に、これは、配列依存的である
が高程度に配列特異的ではない様式で結合するランダムまたは部分変性デコーデ
ィングプローブを用いて行う。該プロセスは各回、異なるラベル物質を用いて何
回も繰り返すことができ、ある意味特異的な相互作用に基づく異なるシグナルパ
ターンを生じることができる。この方法において、各センサーエレメントに関し
て固有の光学的サインがついに確立される。パターン認識またはクラスター形成
アルゴリズムを光学的サインに適用することにより、ビーズを同じサインを共有
する（すなわち、同じプローブを有する）セットにグループ分けすることができ
る。 クローンそのものの実際の配列を同定するためには、追加的方法が必要とされ
、例えば、直接配列決定を行うことができる。斑点ｃＤＮＡアレイ(a spotted c
DNA)のような、クローンを含むオーダーアレイ(ordered array)を用いることに
より、該セット内でのその位置が分かっている特定クローンにハイブリダイゼー
ションパターンを関係付ける「鍵」を生じることができる。この方法で、クロー
ンを回収し、さらに特徴づけることができる。
【０１０１】 別法では、クローンアレイは、ベクタータグを有する二元デコーディングを用
いてデコードすることができる。例えば、部分的にランダム化したオリゴを核酸
ベクター（例えばプラスミド、ファージなど）中にクローン化する。各オリゴヌ
クレオチド配列は限られたセットの配列のサブセットから成る。例えば、限られ
たセットが１０配列を含む場合、各オリゴヌクレオチドは幾つかのサブセット（
または１０の全て）配列を有してもよい。つまり、１０配列のそれぞれがオリゴ
ヌクレオチド中に存在することもできるし、あるいは存在しないことも可能であ
る。それゆえ、２10または１,０２４の可能な組み合わせが存在する。配列は重
複してもよく、可能な組み合わせの数を増すために、副次的な変種を示すことも
できる（例えばＡ、Ｃ、ＴおよびＧ置換）。核酸ライブラリーをランダムなコー
ド配列を含むベクター中にクローン化する。別法では、ＰＣＲのような他の方法
を用いてタグを付加することができる。この方法において、クローンのアレイを
デコードするために、少数のオリゴデコーディングプローブを用いることができ
る。
【０１０２】 好ましい具体例において、判別分析およびクラスターアルゴリズムおよびコン
ピューター装置を用いて、本発明のアレイ由来のデコーディングデータを分析す
る。多段デコーディングプロセスにおいて異なる強度および「色相」の蛍光体の
使用と組み合わせた本発明に用いられる潜在的に多数のコードは、データの良好
な分類を必要とする。データ、特に強度データは、各段階にてビーズが異なる色
または色の混合（「色相」）で可逆的にラベルされる（例えば、色素ラベルされ
た相補的なデコーディングオリゴヌクレオチドをビーズ上のＩＢＬプローブにハ
イブリダイズすることによるか、または非核酸ＩＢＬ−ＤＢＬ対のための結合リ
ガンド対の形成による）多段プロセスにおいてもたらされる。難題は、各工程で
どの色がペイントされたかにしたがってビーズを正確に分類することである。ラ
ベルが互いにより密接に関係すればするほど（光学的画像システムによって決定
されるように）、分類が困難になる。
【０１０３】 画像システムによって示されるような色素の接近は、デコーディング色素のス
ペクトル特性および画像システムのスペクトルチャンネル分離によって決定され
る。より良好な色の分離は、狭い発光スペクトルを有する蛍光色素を用いること
によって、および色素を「ピークで」励起し、「ピークで」その発光を測定する
ために設計された狭い帯域通過励起および発光フィルターを有する光学系を用い
ることによって達成される。ビーズ上の色素を光学的に画像化する過程は、目の
中の３つの異なる円錐タイプにおける励起の比率を測定することによって脳が色
を見るヒトの視覚過程に類似する。しかしながら、光学的画像システムを用いる
と、実際の色のチャンネルの数は、ヒトの目に存在する３つよりも非常に多い。
ＣＣＤに基づく画像システムは、３５０ｎｍから８５０ｎｍまでの色を「見る」
ことができるが、目の円錐体は５００−６００ｎｍの可視スペクトルに調律され
ている。
【０１０４】 ビーズアレイをデコーディングする問題は、本質的に、判別分析分類の問題で
ある。したがって、好ましい具体例において、ハイパースペクトルαスペースに
おける変動の分析は、ビーズの色または色相の既知のセットにおいて行われる。
αスペースにおけるビーズクラスターの中心は、クラスターの重心と呼ばれ、ク
ラスター内の点の散乱がクラスターの拡散を決定する。しっかりとした分類スキ
ームは、異なるビーズクラス（色相）の重心間の距離がいずれかのクラスターク
ラスの拡散より非常に大きいことを必要とする。さらに、重心の場所は、ファイ
バー毎におよび実験毎に変化しないままであるべきである。
【０１０５】 したがって、好ましい具体例において、色相「ゾーン」は、色相の重心の周囲
であって、クラスターの拡散半径の外まで広がっているαスペース中の領域とし
て定義される。色相の重心および拡散半径の対照セットを用いると、経験的に決
定されるように、データの新規なセットの分類は、所定のビーズ点が色相クラス
ターの「ゾーン」の近くまたは中に落ちるかどうかを求めることによって達成で
きる。これは、異なる色相クラスの重心からビーズ点のマハラノビス距離（この
場合、それは単純にユークリッド距離計量である）を計算することによって達成
される。図３に示されるデータについて、重心の場所およびそれらの互いからの
距離を表２に示す。
【０１０６】
【表２】
【０１０７】 特定の色相クラスに異なるビーズを分類するために、０．３のユークリッド距
離カットオフを選択した。最も近い２つの重心、Ｂｏｄ−Ｒ６ＧおよびＢｏｄ−
５６４（距離＝０．５５）は、０．３のユークリッドまたはマハラノビス距離を
用いる場合、デコーディングゾーンにおいてわずかに重複する。分類における改
善は、この距離を減らし、異なる座標軸に適当に重みを与えることによって達成
される。
【０１０８】 したがって、本発明は、ビーズの色を分析および分類するコンピューター法を
提供する。ビーズの色の分類は、ハイパースペクトル「α」スペース中において
ビーズを調べることによって行われ（ａ１＝Ｉ１／ＳＩｉ，ａ２＝Ｉ２／ＳＩｉ ，ａ３＝Ｉ３／ＳＩｉ，など）、ここに、各座標軸は、所定の画像チャンネル内
のビーズ強度のフラクションを示す。例えば、４つの画像チャンネルを用いてビ
ーズを画像化する場合、ビーズの色または色相は、３−Ｄαスペース中の点によ
って示すことができる（Ｓａｉ＝１なので、第４の次元は必要ない）。ビーズを
ラベルする異なる主要な色素のセットを用いる場合、色素は比率の変化および組
み合わせパターンの変化において組み合わせることができるので、これらの色素
から生じることのできる色相の数は際限がない。実際の色相の数は、ハイパース
ペクトルαスペース中における異なる色相クラスターの分離によって、実験的に
決定される。
【０１０９】 図３は、４つの分離した画像チャンネルにおいて画像化される４つの異なる色
相でラベルされたビーズのハイパースペクトルαプロットを示す。ビーズが４つ
の別個のクラスターを形成することに注目すること。これらの４つのクラスター
がよく分離しているという事実は、しっかりとしたデコード分類スキームの実行
を可能にする。
【０１１０】 好ましい具体例において、デコーディング過程の品質管理分析を行う。これは
、各デコーディング段階につきαスペースのクラスター分析を行うことによって
達成される。決定されるクラスターの数は、色相の予想数によって固定されるで
あろう。クラスター重心の位置はモニターされ、予想される位置からのいずれか
の偏りが注目されるであろう。
【０１１１】 したがって、本発明は、本発明のアレイをデコーディングするための装置を提
供する。本明細書に概説される構成物に加えて、装置は、メモリーおよび入力／
出力装置のセット（例えば、キーボード、マウス、モニター、プリンターなど）
とバスを介して通信する中央処理装置を包含する。中央処理装置、メモリー、入
力／出力装置およびバスの間の一般的な相互作用は当該分野で既知である。本発
明の１の態様は、メモリー中に貯蓄されたハイパースペクトル「α」スペース分
類システムに向けられている。
【０１１２】 分類システムプログラムは、光学的リーダーまたは共焦顕微鏡（または他の画
像システム）からデータを受けるデータ獲得モジュールを包含する。一般に、分
類プログラムはまた、ハイパースペクトルαスペース中の変化を分析でき、クラ
スターの重心を計算でき、クラスターの散乱（拡散）を計算でき、色相ゾーンお
よび距離カットオフを明らかにすることのできる分析モジュールを包含する。一
般に、分析モジュールはさらに、マハラノビス距離を計算することによって、デ
ータ点が色相ゾーン内に落ちるかどうかを決定するであろう。
【０１１３】 最終的に、分析モジュールは、最終的に生物活性剤をビーズ場所に与えるため
に、異なる一連のデコーディング情報を分析するであろう。
【０１１４】 このように、各工程が判別分析計算を用いる一連のデコーディング工程を行っ
て、各工程にて、アレイ中の各ビーズを色相クラスターに与える。一連のデコー
ディング情報の蓄積は、ビーズの場所とそこに含まれる化学的性質の相互関係を
与える。
【０１１５】 一度作成されると、本発明の構成物は、多くの応用において使用できる。好ま
しい態様において、存在する標的アナライトの量の定量化を含め、標的アナライ
トの存在または不在に関して試料溶液をプローブするために該構成物を用いる。
本明細書中の「標的アナライト」または「アナライト」または文法的に等しいも
のにより、結合パートナーについて検出あるいは評価されるいずれかの原子、分
子、イオン、分子イオン、化合物または粒子を意味する。当業者には明らかであ
るように、多くのアナライトを本発明に用いることができ、基本的には、生物活
性剤を結合するいずれのアナライトも、または、結合パートナー（すなわち薬物
候補物質）が求められているいずれのアナライトも用いることができる。
【０１１６】 適当なアナライトには、生物分子を含む有機および無機分子が含まれる。標的
アナライトの検出を行う場合、適当な標的アナライトには、制限されるものでは
ないが、環境汚染物質（農薬、殺虫剤、毒素などを含む）、化学物質（溶媒、ポ
リマー、有機物質などを含む）、治療分子（治療薬および濫用薬物、抗生物質な
どを含む）、生物分子（ホルモン、サイトカイン、タンパク質、核酸、脂質、炭
水化物、細胞膜抗原およびレセプター（神経、ホルモン、栄養素および細胞表面
レセプター）またはそれらのリガンドなどを含む）、全細胞（原核細胞（病原性
細菌など）および真核細胞、哺乳動物の腫瘍細胞を含む）、ウイルス（レトロウ
イルス、ヘルペスウイルス、アデノウイルス、レンチウイルスなどを含む）およ
び胞子などが含まれる。特に好ましいアナライトは、核酸およびタンパク質であ
る。
【０１１７】 好ましい具体例において、標的アナライトはタンパク質である。当業者には明
らかであるように、本発明を用いて結合パートナーについて検出または評価する
ことができる、多数の可能性のあるタンパク質性標的アナライトがある。適当な
タンパク質標的アナライトには、制限されるものではないが、（１）免疫グロブ
リン；（２）酵素（および他のタンパク質）；（３）ホルモンおよびサイトカイ
ン（その多くは細胞レセプターのリガンドとして役立つ）および（４）他のタン
パク質が含まれる。
【０１１８】 好ましい具体例において、標的アナライトは核酸である。米国特許第６０／１
６０，０２７号；第６０／１６１，１４８号；第０９／４２５，６３３号および
第６０／１６０，９１７号（全て、出典明示により明らかに本明細書の一部とさ
れる）に広く概説されるように、これらのアッセイは、幅広い範囲の適用に用い
られる。
【０１１９】 好ましい具体例において、プローブは遺伝子診断に用いられる。例えば、プロ
ーブを本明細書中に開示する方法を用いて作成し、非ポリープ性の結腸癌、ＢＲ
ＣＡ１乳癌遺伝子、様々な癌に関連する遺伝子であるＰ５３、アルツハイマー病
のより大きな危険性を示すＡｐｏＥ４遺伝子のような標的配列を検出することが
でき、患者、嚢胞性繊維症遺伝子、シトクロムｐ４５０ｓまたは当業者によく知
られる他のいずれかの変異を容易に前駆症状スクリーニング(presymptomatic sc
reening)することが可能となる。
【０１２０】 さらなる具体例において、ウイルスおよび細菌の検出を、本発明の複合体を用
いて行う。この態様において、様々な細菌およびウイルス由来の標的配列を検出
するためにプローブを設計する。例えば、最新の血液スクリーニング技術は抗Ｈ
ＩＶ抗体の検出による。本明細書中に開示する方法により、ＨＩＶ核酸配列、特
に高度に保存されたＨＩＶ配列を検出するための臨床試料の直接スクリーニング
が可能となる。加えて、抗ウイルス治療の効能を評価する改良法のように、これ
により患者の体内に循環しているウイルスを直接測定することが可能となる。同
様に、白血病、ＨＴＬＶ-ＩおよびＨＴＬＶ-ＩＩと関連するウイルスをこの方法
で検出することができる。結核、クラミジアおよび他の性的伝染病のような細菌
感染を検出することもできる。
【０１２１】 好ましい具体例において、本発明の核酸は、水および食物試料のスクリーニン
グにおいて毒性細菌のためのプローブとして用いる。例えば、試料を処理して細
菌を溶解し、その核酸を放出させ、次いで、サルモネラ(Salmonella)、カンピロ
バクター(Campylobacter)、ビブリオコレラ(Vibrio cholerae)、リーシュマニア
(Leishmania)、イー.コリのエンテロトキシン菌株および在郷軍人病細菌のよう
な病原性菌株を含むがこれらには制限されない細菌株を認識するプローブを設計
することができる。同様に、バイオレメディエーション法を本発明の構成物を用
いて評価することができる。 さらなる具体例において、犠牲者および容疑者から採取した試料に対して犯罪
事件のＤＮＡ(crime-scene DNA)を対応させるための法医学「ＤＮＡフィンガー
プリント法」のために該プローブを用いる。 さらなる具体例において、アレイ中のプローブをハイブリダイゼーションによ
る配列決定のために用いる。
【０１２２】 本発明はまた、標的核酸配列における変異またはミスマッチの検出のための方
法として用いる。例えば、多形ＤＮＡマーカーを使用することにより遺伝子変異
と表現型の間の関係を分析することが近年注目されている。これまでの研究は、
多形位置マーカーとして短いタンデムリピート（ＳＴＲ）を利用したが、近年は
、単一ヌクレオチド多形(polymorphisms)（ＳＮＰ）の使用が注目されている。
共通のＳＮＰｓは、ヒトのゲノムＤＮＡ１キロベースあたり１以上の平均頻度で
生じる。いくらかのＳＮＰ、特にコーディング配列内およびその付近のものは、
治療的適切な表現型変種の直接原因であるようである。臨床的に重要な表現型を
引き起こす多くの周知の多形があり、例えば、ａｐｏＥ２/３/４変種はアルツハ
イマー病および他の疾患の異なる相対リスクと関連する（Cordor et al., Scien
ce 261(1993)を参照されたい）。オリゴヌクレオチドアレイに対するその後のハ
イブリダイゼーションを用いたＳＮＰ位の多重ＰＣＲ増幅は、少なくとも何百も
のＳＮＰを同時にゲノタイピング(genotyping)する迅速かつ信頼できる方法であ
ることが示されている：Wang et al., Science, 280:1077(1998)を参照されたい
；さらに、Schafer et al., Nature Biotechnology 16:33-39(1998)も参照され
たい。本発明の構成物は従来技術のアレイに容易に取って代わることができる。
特に、単一塩基伸長（single base extension（ＳＢＥ））およびパイロシーク
エンシング技術が特に本発明の構成物に有用である。
【０１２３】 好ましい態様において、本発明の構成物を用いて生物活性剤をスクリーニング
し、標的分子に結合して好ましくはその機能を修飾する薬剤を見出す。前記のよ
うに、当業者には明らかなように、幅広い種類の異なるアッセイフォーマットを
作動させてもよい。一般に結合パートナーが所望される標的アナライトをラベル
し、標的アナライトを生物活性剤に結合させてラベルをビーズに補充し、続いて
検出する。 好ましい態様において、生物活性剤と標的アナライトの結合は特異的である；
つまり、生物活性剤は標的アナライトに特異的に結合する。本明細書中、「特異
的結合」は、アナライトと、試験試料の他の成分または汚染物質を区別するのに
十分特異的に物質がアナライトに結合することを意味する。しかし、当業者には
明らかなように、それほど特異的でない結合を用いてアナライトを検出すること
ができるであろう。例えば、該システムは異なる結合リガンド、例えば異なるリ
ガンドのアレイを用いてもよく、特定アナライトのいずれの検出も結合リガンド
のパネルに結合するその「サイン」によるものであり、「電子ノーズ(electroni
c nose)」が働く様式と類似している。これは化学アナライトの検出において特
に利用できる。結合は、非特異的結合を除去するための洗浄工程を含む（いくら
かの態様においては、洗浄工程は必要とされないが）アッセイの条件下で結合を
維持するのに、すなわち低いアフィニティーの結合パートナーを検出するのに十
分であるべきである。いくらかの態様、例えばある種の生物分子の検出において
は、アナライトの結合リガンドへの分離定数は約１０-4-１０-６Ｍ-1より小さく
、約１０‐5-１０-9Ｍ‐1より小さいことが好ましく、１０-7-１０-9Ｍ-1より小
さいことが特により好ましい。
【０１２４】 一般に、（標的アナライトの検出のための、または、標的アナライトの結合パ
ートナーをスクリーニングするための）標的アナライトを含む試料を、少なくと
も一つの生物活性剤に対する標的アナライトの結合に適した条件下、すなわち、
一般に生理的条件下でアレイに添加する。標的アナライトの存在または不在を次
いで検出する。当業者には明らかなように、これは様々な方法で、一般に光学シ
グナルの変化を用いて行うことが出来る。この変化は、多くの異なるメカニズム
を介して起こることができる。少数の例としては、ビーズへの色素タグを付加し
たアナライトの結合、ビーズ上または付近での色素種の産生、存在する色素種の
破壊、ビーズ上の色素とのアナライト相互作用における光学的サインの変化、ま
たはその他の光学的に応答指令信号を送信可能な事象が含まれる。
【０１２５】 好適な一具体例においては、光学的シグナルの変化は、直接的または間接的に
検出可能なラベル（好適には蛍光色素のような光学的ラベル）でラベルされた標
的アナライトの結合の結果として生じる。したがって、例えば、タンパク質性標
的アナライトを用いる場合、例えばラベルした抗体の使用によって蛍光（fluor
）で直接ラベルするか、または非直接的にラベルできる。同様に、核酸は、当該
分野で既知のように例えばＰＣＲ増幅を通じて、蛍光色素で容易にラベルされる
。別法として、標的配列の結合に基づき、ハイブリダイゼーション指示薬をラベ
ルとして用いることができる。ハイブリダイゼーション指示薬は通常可逆的に二
本鎖核酸と優先的に結合する。ハイブリダイゼーション指示薬は、インターカレ
ーター(intercalator)ならびに副溝および／または主溝結合部を包含する。好適
な一具体例においては、インターカレーターを用いることができる；インターカ
レーションは通常二本鎖核酸の存在下においてのみ起こるので、標的ハイブリダ
イゼーションの存在下でのみラベルが明るくなる。したがって、標的アナライト
の生物活性剤への結合に基づいてこの部位に新たな光学的シグナルが発生し、検
出できる。
【０１２６】 別法として、いくつかの場合において、上記のように、酵素のような標的アナ
ライトは直接的または間接的に光学的に検出できる種を生じる。
【０１２７】 さらに、いくつかの具体例では、光学的サインの変化は光学的シグナルに基づ
きうる。例えば、ある化学的標的アナライトとビーズ上のある蛍光色素との相互
作用は光学的サインを変化させることができ、したがって異なる光学的シグナル
を生じる。
【０１２８】 当業者に理解されるように、いくつかの具体例では、標的アナライトの存在ま
たは不在は、他の光学的または非光学的シグナル（表面増強ラマン分光法、表面
プラズモン共鳴、放射活性等を含むが、これに限定されるものではない）におけ
る変化を用いてなされうる。
【０１２９】 当業者に理解されるように、アッセイは様々な実験条件下で実施できる。スク
リーニングアッセイにおいて、種々の他の試薬が含まれうる。これらは最適なタ
ンパク質−タンパク質結合を促進し、および／または非特異的もしくはバックグ
ラウンドの相互作用を減少させるために用いることができる塩、中性タンパク質
（例、アルブミン、界面活性剤等）のような試薬を包含する。また、プロテアー
ゼ阻害剤、ヌクレアーゼ阻害剤、抗微生物剤等のような、別の方法でアッセイの
効率を改良する試薬も用いることができる。成分の混合物は、必要な結合を与え
る任意の順番で添加できる。当業者に知られているように、種々のブロッキング
工程および洗浄工程を用いることができる。
【０１３０】 好適な一具体例では、２色拮抗ハイブリダイゼーションアッセイを実行する。
これらのアッセイは慣用のサンドイッチアッセイに基づくことができる。ビーズ
はＳＮＰの片側（上流または下流）に位置する捕獲配列を含み、標的配列を捕獲
できる。各々異なる蛍光体でラベルした２つのＳＮＰ対立遺伝子特異的プローブ
を標的配列にハイブリダイズさせる。通常、より良い結合を示す較正配列を用い
て、２つのシグナルの比率から遺伝子型を得ることができる。これは、ラベルさ
れる必要のない標的配列自体において有利である。さらに、プローブは拮抗する
ので、これは結合条件を最適化する必要がないことを意味する。ミスマッチのプ
ローブが安定して結合する条件下で、マッチしたプローブをさらに置き換えるこ
とができる。したがって、拮抗アッセイはそれらの条件下でより良い識別を与え
ることができる。多くのアッセイを平行して実施するので、全てのプローブにつ
いて条件を同時に最適化することはできない。したがって、拮抗アッセイシステ
ムを用いて、ミスマッチ識別についての非最適条件を補うことを補助するために
用いることができる。
【０１３１】 好適な一具体例においては、本発明の構成物を用いてジデオキシヌクレオチド
チェーン ターミネーション配列決定を行う。この具体例においては、ＤＮＡポ
リメラーゼにより蛍光的にラベルしたｄｄＮＴＰを用いてプライマーを伸長する
。該プライマーの３’末端はＳＮＰ部位に隣接する。この方法において、単一塩
基伸長は該ＳＮＰ部位の配列に相補的である。各塩基について１つの、４つの異
なる蛍光体を用い、４つの塩基特異的シグナルを比較することによりＳＮＰの配
列を導き出すことができる。これはいくつかの方法で行うことができる。第１の
具体例では、捕捉プローブを伸長できる；このアプローチでは、プローブはビー
ズ上で５’−３’合成されるか、または５’末端に結合されて、ポリメラーゼ伸
長のための遊離３’末端を与えなければならない。別法として、サンドイッチ型
アッセイを用いることができる；この具体例では、プローブによって標的をビー
ズ上に捕捉し、ついでプライマーをアニーリングし、伸長する。また、後者の場
合、標的配列はラベルされていなくてもよい。さらに、サンドイッチアッセイは
２つの特異的相互作用を必要とするので、これは複合試料の分析に特に有益なス
トリンジェンシーを増加させる。
【０１３２】 さらに、標的アナライトおよびＤＢＬの双方が薬剤に結合する場合、デコーデ
ィングの拮抗を介して非ラベル化標的アナライトの検出を行うことも可能である
。
【０１３３】 好適な一具体例においては、本発明の方法はアレイ品質管理において有益であ
る。本発明以前には、あらゆるアレイ上のあらゆるプローブの性能のポジティブ
試験を提供する方法は開示されていない。アレイのデコーディングがこの試験を
提供するだけではなく、そのデコーディング過程自体の間に生じたデータを利用
することによってもそのようにする。したがって、さらなる実験作業は要求され
ない。本発明はソフトウエアにコードできる１組のデータ分析アルゴリズムのみ
を必要とする。
【０１３４】 品質管理処置はアレイ中の広範な体系的およびランダムな問題を同定できる。
例えば、塵または他の汚染物質のランダムな斑点はいくつかのセンサーに正しく
ないシグナルを与えさせうる−これはデコーディングの間に検出できる。複数の
アレイに由来する１以上の薬剤の遺漏もまた検出できる。この品質管理処置の利
点は、アッセイ自体の直前に実行でき、個々のセンサーの真の機能試験であるこ
とである。したがって、アレイアセンブリ(assembly)と実際の使用との間で生じ
うるあらゆる問題を検出できる。非常に高レベルの信頼性が必要で、および／ま
たは実験手順の間にセンサーの故障の重大な可能性がある場合の応用において、
デコーディングと品質管理は実際の試料分析の前後両方で実施できる。
【０１３５】 好適な一具体例においては、アレイを用いて試薬品質管理を行うことができる
。多くの例では、生物学的な巨大分子が試薬として用いられ、品質管理されなけ
ればならない。例えば、オリゴヌクレオチドプローブの大きなセットが試薬とし
て提供されうる。多数の異なる生物学的な巨大分子において品質管理を実行する
ことは通常困難である。本明細書に記載したアプローチを用いて、アレイの代わ
りに変化可能である試薬（ＤＢＬとして定式化した）を処理することによってこ
れをなすことができる。
【０１３６】 好適な実施例においては、本明細書に記載した方法をアレイ較正に用いる。ｍ
ＲＮＡ定量のような多くの応用の場合、標的アナライトの濃度に対して線形応答
であるシグナルを有するか、または別法として、非線形の場合、濃度とシグナル
との間の関係を決定し標的アナライトの濃度を評価できることが望ましい。した
がって、本発明は、アレイにおける複数のビーズについて平行して較正曲線を作
成する方法を提供する。分析する試料の複雑さをシミュレートする条件下で較正
曲線を作成できる。各曲線は他の曲線（例えば、異なる濃度範囲について）と独
立して、アレイについての他の全曲線と同時に構築できる。したがって、該具体
例において、一連のデコーディングスキームは、異なる蛍光体よりもむしろ、異
なる濃度をコード「ラベル」として用いて実行される。この方法において、濃度
に対する応答としてのシグナルは各ビーズについて測定できる。該較正は、アレ
イの使用の直前に実施でき、その結果、あらゆるアレイ上のあらゆるプローブが
個々に、必要に応じて較正される。
【０１３７】 好適な一具体例においては、本発明の方法を同様にアッセイ開発に用いること
ができる。したがって、例えば、該方法は良いプローブおよび悪いプローブの同
定を可能にする；当業者に理解されるように、いくつかのプローブはうまくハイ
ブリダイズしないかまたは１以上の配列とクロスハイブリダイズするので、うま
く機能しない。これらの問題はデコーディングの間に容易に検出される。プロー
ブの性能を迅速に評価する能力はアッセイ開発の時間と費用を大きく減少させる
可能性を有する。
【０１３８】 同様に、好適な一具体例において、本発明の方法はアッセイ開発での定量にお
いて有益である。多くのアッセイの主要なチャレンジは試料間のアナライト濃度
における相違を検出する能力、これらの相違を定量する能力、およびアナライト
、関係するアナライトの複合混合物の存在下での全て、の絶対濃度の測定である
。この課題の例は全細胞性ｍＲＮＡの存在下における特異的ｍＲＮＡの定量であ
る。ｍＲＮＡ定量の基礎として開発された１つのアプローチは、複数のマッチし
たプローブ対とミスマッチのプローブ対を利用する（Lockhartら、１９９６）（
出典明示によって本明細書中にその内容を完全に取り込む）。このアプローチは
単純であるが、比較的多数のプローブを必要とする。このアプローチにおいて、
濃度に対する定量的応答は、目的の遺伝子または配列に対する１組の異なるプロ
ーブ由来のシグナルを平均することによって得られる。いくつかのプローブのみ
が定量的に応答し、これらのプローブを確実に予測することはできないので、こ
のことは必須である。事前の知識がない場合、適切に選択されたプローブのコレ
クションの平均応答のみが定量的である。しかしながら、本発明においては、他
のアッセイと同様に核酸に基づくアレイへの一般的な適用が可能である。要する
に、そのアプローチは特定のアッセイにおいて定量的に応答するプローブを同定
することであり、他のプローブとの平均ではない。これは、濃度に基づいたコー
ドを用いる上記のアレイ較正スキームによって行われる。各および全配列を有効
な方法で試験できるので、このアプローチの利点には；より少いプローブしか必
要でないこと；測定の正確さが用いられるプローブの数にあまり依存しないこと
；およびセンサーの応答が高度な確実性で知られることがある。特に複雑な配列
混合物中において、プローブ性能の予測の困難性と不確実性を避ける、うまく機
能するプローブが経験的に選択されることに注目することは重要である。対照的
に、オーダーアレイを用いる、これまでに記載された実験においては、混合物へ
既知のｍＲＮＡを添加する定量的なスパイク（spiking）実験の実施によって比
較的少数の配列がチェックされる。
【０１３９】 好適な具体例においては、ＲＮＡ発現プロファイリングのためにｃＤＮＡアレ
イを作成する。この具体例においては、宿主ベクター系において増殖させたｃＤ
ＮＡライブラリーから個々のｃＤＮＡクローンを増幅する（例えば、ＰＣＲを用
いて）。各増幅ＤＮＡをビーズの集団に結合させる。異なる集団を一緒に混合し
、ｃＤＮＡライブラリーを示すビーズのコレクションを作成する。該ビーズをア
レイにし、上記のようにデコードし、アッセイに用いる（本明細書中に記載した
が、同様にデコーディングがアッセイ後に起きてもよい）。抽出され、必要に応
じてラベルされ、アレイにハイブリダイズしたＲＮＡ試料（全細胞またはｍＲＮ
Ａ）を用いてアッセイを行う。拮抗分析は、個々のＲＮＡの発現レベルにおける
相違の検出を可能にする。較正標準の適当なセットとの比較は、ＲＮＡの絶対量
の定量を可能にする。
【０１４０】 また、ｃＤＮＡアレイをマッピングに用いて、例えば欠失／挿入をマッピング
し、または例えば、腫瘍や他の組織試料由来のゲノム中のコピー数の変化をマッ
ピングできる。これは、ゲノムＤＮＡのハイブリダイズによって行うことができ
る。ｃＤＮＡ（またはＥＳＴ等）の代わりに、ランダムゲノム断片を含むその他
のＳＴＳ（配列タグ部位）をこの目的でアレイにすることもできる。
【０１４１】 下記の実施例は、上記の発明の使用法をより詳しく記載するために、ならびに
本発明の種々の態様を実施することが意図される最良の様式を示すために役に立
つ。これらの実施例は、いかなる方法においても本発明の真の範囲を制限しよう
とするものではなく、むしろ例示目的で提供されることが理解される。本明細書
に引例した全ての参考文献は、出典明示によりその全てにおいて本明細書の一部
とされる。
【０１４２】 実施例 実施例１ ２つの異なる蛍光体（ＦＡＭおよびＣｙ３）を組み合わせて１６個の微小球（
ビーズ）をラベルした。ラベル化の第１ラウンドにおいて、微小球上のオリゴヌ
クレオチド（ＩＢＬ）に相補的なＦＡＭまたはＣｙ３のいずれかでラベルしたオ
リゴヌクレオチドを微小球とハイブリダイズした。オリゴヌクレオチドのラベル
化は、当該分野で周知のように行った。ハイブリダイゼーション条件は、当該分
野で既知である。
【０１４３】 ハイブリダイゼーションの第１ラウンド後、ビーズの２つのプールを各々、２
つのプールに分け、各々、ＦＡＭまたはＣｙ３でラベルしたオリゴヌクレオチド
のいずれかでラベルした。該過程をさらに２回繰り返した。かくして、ラベル化
の４つの連続するラウンドの後、各微小球は固有のコードでラベルされた（図４
参照）。各微小球の同一性は、連続して各蛍光体の同一性を決定することによっ
て解明され；末端の蛍光体を決定し、次いで、次の蛍光体を同定できるように除
去した。該様式において、４つほどの少ないデコーディング工程を用いて、１６
個の微小球の同一性を決定する。
【０１４４】 実施例２ 実施例１の記載と類似のデコーディングスキームを４色のデコーディングにつ
いて実行した。該実施例において、４つのラベルを各段階で用いた以外は実施例
１に記載のようにビーズをラベルした。Ｂｏｄ４９３、ＢｏｄＲ６Ｇ、Ｂｏｄ５
６４およびＢｏｄＴＸＲでラベルしたオリゴヌクレオチドを用いて４０１３個の
ビーズをラベルした。４色の連続するデコーディングに基づいて、１２８個の異
なるビーズタイプを同定した。
【０１４５】 実施例３ 複数の色を用いることに対する別法は、コーディングスキームとして比率計強
度を用いることである。あらゆるビーズがその「最大限の」強度を示す画像の標
準化がもたらされる。続くデコード段階は、「ラベル」：「非ラベル」相補的オ
リゴヌクレオチドの混合物をハイブリダイズすることによって強度コードを生じ
る。例えば、図１は、「高い」色調値で存在する全補体を有する段階に供給され
ることのできる３つの異なる強度の色調（低、中および高）を示す。１６個の異
なるビーズタイプ上のグレースケールデコーディングを用いる実験を図６に示す
。
【０１４６】 図６Ａは、ビーズを異なる比率のラベルしたオリゴヌクレオチドでラベルする
ためのコンビナトリアルプーリングスキームを示す。特定のオリゴが１００％Ｃ
ｙ３ラベル、４０％Ｃｙ３ラベル（６０％非ラベル）または１０％Ｃｙ３ラベル
（９０％非ラベル）フラクションで存在する。デコードオリゴを２分間、５０ｎ
Ｍ濃度でアレイに対してハイブリダイズした。次いで、２つの独立した標準化画
像（全オリゴ補体は１００％Ｃｙ３ラベル種として存在する）を獲得し、得られ
たビーズ強度を比較した。これは、標準化した値が互いに対してプロットされる
場合、図６Ｂにおいて示される。最終的に、ビーズを同定またはデコードするた
めに、α値（指示されるデコード段階におけるビーズ強度の標準化画像における
強度に対する比率）を（Ａ）に記載された３つのデコード段階についてプロット
する。段階１において、たった１６個のビーズタイプがアレイ上に存在するので
、たった２つのピークがα値ヒストグラムにおいて観察される。３つの区別可能
なピークが第２および第３デコード段階において観察され、グレイスケールデコ
ーディングの可能性を示す。
【０１４７】 物理的属性および属性の異なる「レベル」を、ビーズタイプを他から区別する
コードとして使用できる。したがって、属性がしっかりとしたコードとして作用
するために、ビーズを特定の属性の異なる「レベル」で染めることが可能である
べきである。属性の各「レベル」は、他の「レベル」から定量的によく分離され
るべきである。重要な点は、属性測定値の動的範囲を最大化し、測定値の拡散を
最少にすることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄおよび１Ｅは本発明の幾つかの異なる
「２構成要素」系具体例を示す。図１Ａはビーズアレイを示す。第１の基体１０
はウェル２５およびビーズ３０を保持するアレイ場所を有する。第２の基体４０
はアッセイ場所４５を有する。光学レンズまたはフィルター６０も示してあり、
当業者が判るように、これは基体の内部にあってもよい。図１Ｂも同様であるが
、ビーズを使用せず、アレイ場所２０は分離した部位２１、２２、２３等を有し
、これはスポッティング、プリンティング、フォトリトグラフィー技術等で形成
できる。図１Ｃ〜Ｆは複数の第１基体の使用を示す。図１Ｃは「ビーズのビーズ
」を示し、これは機能を混合するためのさらなる用途を有する。図１Ｄは複数の
ビーズアレイを示し、図１Ｅは複数の非ビーズアレイを示す。図１Ｆは「標的」
第１基体１０の第２基体４０上の位置に対する結合機能の使用を示し、当業者が
判るように、これは平面の第２基体上でもコンパートメント化された基体上でも
行うことができる。図１Ｆは、結合リガンド対７０／７０’、７１／７１’、７
２／７２’等を利用する。これらは化学的機能でも、オリゴヌクレオチドのよう
なＩＢＬ／ＤＢＬ対について記載されているような生物学的機能等でもよい。
【図２】 図２Ａおよび２Ｂは２つの異なる「１構成要素」系を示す。図２
Ａはビーズ３０を含むウエル２５を保持するアッセイ場所４５を有する基体５０
を有するビーズアレイを示す。図２Ｂは各アッセイ場所４５が分離した部位２１
、２２、２３等を有する非ビーズアレイを示す。
【図３】 図３はハイパースペクトルαスペース（α１＝Ｉ１／ΣＩｉ、α ２ ＝Ｉ２／ΣＩｉ、α３＝Ｉ３／ΣＩｉ等）におけるクラスターを示す。ファイ
バー束上に存在する１２８の異なるビーズタイプの１組を４つの色素、Bodipy-4
93、Bodipy-R6G、Bodipy-TXRおよびBod-564でラベルした相補的オリゴヌクレオ
チドのハイブリダイズセットでデコードした（オリゴヌクレオチド当たり１つの
色素のみ）。図示したものは４段階デコードの第２段階で、４０１３個のビーズ
がデコードされた。色相クラスターの領域の周囲に長円を描いてある。
【図４】 図４は２色デコーディングプロセスを示し、ＦＡＭラベルまたは
Ｃｙ３ラベルオリゴ補体を、アレイ上の異なるビーズタイプの「ペイント（ラベ
ル）」に使用している。
【図５】 図５は４色および４つのデコード段階で１２８の異なるビーズタ
イプのデコーディングを示す（挿入図は４つの異なる色素を用いて１６のビーズ
タイプをデコードする単一のデコード段階を示す）。
【図６】 図６は１６の異なるビーズタイプをデコードするグレースケール
を示す。（Ａ）相補的デコーディングオリゴ用のコンビナトリアルプール図表。
Ａ（Ｂ）２つの独立した正規化した像が得られ、得られたビーズ強度を比較した
。（Ｃ）α値（示したデコード段階におけるビーズ強度の正規化した像における
強度の比率）を（Ａ）に記載した３つのデコード段階についてプロットしている
。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 33/50 Ｇ０１Ｎ 33/50 Ｚ 33/543 ５０１ 33/543 ５０１Ｄ 33/566 33/566 37/00 １０２ 37/00 １０２ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｕ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ， ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，Ｌ Ｋ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ， ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，Ｔ Ｍ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ ，ＺＷ (72)発明者 ジョン・アール・スチュールプネイゲル アメリカ合衆国92024カリフォルニア州エ ンシニタス、ブリッグズ・アベニュー38番 Ｆターム(参考） 2G045 AA40 DA12 DA13 DA14 DA20 DA36 FA09 FA11 FB02 FB03 FB07 FB12 HA10 HA16 HA20 JA20 【要約の続き】

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ａ）各アッセイ場所が複数の分離した部位を含む、複数のア
    ッセイ場所を含む表面を有する基体と、ｂ）各サブ集団が生物活性剤を含む、少
    なくとも第１および第２のサブ集団を含む微小球の集団とを含み、該微小球が各
    アッセイ場所上に分布していることを特徴とする複合アレイ構成物。
  2. 【請求項２】 該アッセイ場所の各々が実質的に同様な生物活性剤のセット
    を含む請求項１記載の構成物。
  3. 【請求項３】 該基体がマイクロタイター・プレートで、各アッセイ場所が
    マイクロタイター・ウエルである請求項１記載の構成物。
  4. 【請求項４】 各分離した部位が１つのビーズ・ウエルである請求項１記載
    の構成物。
  5. 【請求項５】 該サブ集団の各々が、さらに、該生物活性剤を同定できる光
    学的サインを含む請求項１記載の構成物。
  6. 【請求項６】 該サブ集団の各々が、さらに、デコーダー結合リガンドと結
    合して生物活性剤の同定を解明できるようにする同定物結合リガンドを含む請求
    項１記載の構成物。
  7. 【請求項７】 ａ）複数のアッセイ場所を含む表面を有する第１基体と、ｂ
    ）各アレイ場所が分離した部位を含む、複数のアレイ場所を含む第２基体と、ｃ
    ）各サブ集団が生物活性剤を含む、少なくとも第１および第２のサブ集団を含む
    微小球の集団とを含み、該微小球が各アレイ場所上に分布していることを特徴と
    する複合アレイ構成物。
  8. 【請求項８】 該第１基体がマイクロタイター・プレートである請求項７記
    載の構成物。
  9. 【請求項９】 該第２基体が、複数の個々のファイバーを含む複数の光ファ
    イバー束を含み、各束が１つのアレイ場所を含み、個々のファイバーの各々が１
    つのビーズ・ウエルを含む請求項７または８記載の構成物。
  10. 【請求項１０】 該サブ集団の各々がさらに該生物活性剤を同定できる光学
    的サインを含む請求項７記載の構成物。
  11. 【請求項１１】 該サブ集団の各々が、さらに、デコーダー結合リガンドと
    結合して生物活性剤の同定を解明できるようにする同定物結合リガンドを含む請
    求項７記載の構成物。
  12. 【請求項１２】 ａ）ｉ）各アッセイ場所が複数の分離した部位を含む、複
    数のアッセイ場所を含む表面を有する基体と、ｉｉ）各サブ集団が生物活性剤を
    含む、少なくとも第１および第２のサブ集団を含む微小球の集団とを含み、該微
    小球が該部位上に分布しているアレイ構成物を用意し、ｂ）該アレイ構成物に複
    数のデコーディング結合リガンドを添加して少なくとも複数の生物活性剤の位置
    を同定することを特徴とするアレイ構成物のデコード方法。
  13. 【請求項１３】 ａ）ｉ）各アレイ場所が分離した部位を含む、複数のアレ
    イ場所を含む表面を有する基体と、ｉｉ）各サブ集団が生物活性剤を含む、少な
    くとも第１および第２のサブ集団を含む微小球の集団とを含み、該微小球が該部
    位上に分布しているアレイ構成物を用意し、ｂ）該アレイ構成物に複数のデコー
    ディング結合リガンドを添加して少なくとも複数の生物活性剤の位置を同定する
    ことを特徴とするアレイ構成物のデコード方法。
  14. 【請求項１４】 微小球の少なくとも１つのサブ集団が、デコーディング結
    合リガンドと結合できる同定物結合リガンドを含む請求項１２または１３記載の
    方法。
  15. 【請求項１５】 デコーディング結合リガンドが該生物活性剤と結合する請
    求項１２または１３記載の方法。
  16. 【請求項１６】 デコーディング結合リガンドがラベルされている請求項１
    ２または１３記載の方法。
  17. 【請求項１７】 各サブ集団の位置を決定する請求項１２または１３記載の
    方法。
  18. 【請求項１８】 ａ）ｉ）各アッセイ場所が複数の分離した部位を含む、複
    数のアッセイ場所を含む表面を有する基体と、ｉｉ）各サブ集団が生物活性剤を
    含む、少なくとも第１および第２のサブ集団を含む微小球の集団とを含み、該微
    小球が該部位上に、該分離部位が微小球を含むように分布している構成物と、試
    料とを接触させ、ｂ）標的アナライトの存在または不存在を決定することを特徴
    とする１またはそれ以上の試料中の１またはそれ以上の標的アナライトの存在決
    定方法。
  19. 【請求項１９】 ａ）複数のアッセイ場所を有する第１基体に試料を添加し
    、試料を該複数のアッセイ場所に含有させ、ｂ）ｉ）各アレイ場所が分離した部
    位を含む、複数のアレイ場所を含む表面と、ｉｉ）各サブ集団が生物活性剤を含
    む、少なくとも第１および第２のサブ集団を含む微小球の集団とを含み、該微小
    球が該部位上に、該分離部位が微小球を含むように分布している第２基体と試料
    とを接触させ、ｂ）標的アナライトの存在または不存在を決定することを特徴と
    する１またはそれ以上の試料中の１またはそれ以上の標的アナライトの存在決定
    方法。
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