JP2002536665A - ランダムに並んだアレイにおける自動情報処理 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ランダムに配置されたアレイから得られた画像を比較するためのコンピューターシステムの使用に関する。このシステムは、アレイ中の各部位の相対位置を保存するものであり、その結果、異なる画像における同じ部位を比較することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 発明の分野 本発明は、ランダムに並んだアレイから得られた画像を比較するためのコンピ
ューターシステムの使用に関する。このシステムはアレイ中の各部位の相対位置
を保存して、別の画像における同じ部位を比較できるものである。

【０００２】 発明の背景 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多く
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。 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。 光ファイバーをイン・ビトロ／イン・ビボセンサーにおいて使用する場合、１
またはそれ以上の光吸収色素をその遠位末端近くに置く。典型的には、適当な光
源由来の光を用いて、ファイバーの近位末端を通じて色素を照らす。光は、光フ
ァイバーの長さに沿って伝搬し、この伝搬した光の一部は遠位末端を出て、色素
によって吸収される。光吸収色素は、固定されていてもよく、またはされていな
くてもよく；光ファイバー自体に直接接着してもよく、またはしなくてもよく；
１以上の目的の被検体を含有する流体試料中に懸濁されていてもよく、またはさ
れていなくてもよく；第２の光学的測定における二次使用のために保持可能であ
ってもよく、保持可能でなくてもよい。 いったん光が色素に吸収されると、波長および強度の異なるいくつかの光が再
発光し、同一ファイバーまたは収集ファイバーのいずれかによって、観察および
測定する検出システムに伝えられる。光ファイバーによって伝えられた光と光吸
収色素の特性との間の相互作用は、定性および定量測定のための光学的基礎を提
供する。 種々の分析目的のためのファイバーストランドおよび光ファイバーの束と共に
従来より使用される光吸収色素の多くの異なるクラスのうち、吸収後に光を放射
する「発蛍光団（fluorophore）」と呼ばれる組成物および光を吸収し、光とし
てそれを放射するよりもむしろ、吸収した光を内的に熱に変換する「発色団（ch
romophore）」と呼ばれる組成物がより一般的である。

【０００３】 蛍光は、特定の波長で光（光子）を吸収し、次いで、より長波長の光をより低
エネルギーで放射するいくつかの分子の能力に基づく物理現象である。蛍光を発
することのできる物質は、いくつかの共通の特徴：１の波長λ_abで光エネルギー
を吸収し；励起状態のエネルギー状態に達し；次いで、別の光波長λ_emで光を放
射する能力を有する。吸収および蛍光発光スペクトルは、各発蛍光団に特有であ
り、しばしば、わずかに重複する２つの別々の曲線として線図で表される。同じ
蛍光発光スペクトルは、一般に、励起光の波長に関係なく観察され、したがって
、励起光の波長およびエネルギーは適度に変化させてもよいが；発蛍光団によっ
て放射される光は常に、同じ発光スペクトルを提供するであろう。最後に、蛍光
シグナルの強度は、放射された光の収量として測定してもよい。蛍光収量は、最
初に発蛍光団によって吸収された光子数と比較した放射された光子数の比率であ
る。これらの各特徴のより詳細な情報のために、下記の参考文献を推薦する。La
kowicz, J.R., Principles of Fluorescence Spectroscopy, Plenum Press, New
York, 1983; Freifelder, D., Physical Biochemistry, 第２版, W.H. Freeman
and Company, New York, 1982, "Molecular Luminescence Spectroscopy Metho
ds and Applications; PartI" (S. G. Schulman編) in Chemical Analysis, vol
. 77, Wiely & Sons, Inc., 1985, The Theory of Luminescence, Stepanovおよ
びGribkovskii, lliffe Books, Ltd., London, 1968。 対照的に、光を吸収し、蛍光を発しない物質は、通常、光を熱または運動エネ
ルギーに変換する。吸収した光を内的に変換する能力は、「発色団」として色素
を同定する。発色団のような光エネルギーを吸収する色素は、エネルギーの個々
の波長でそのように行い、その波長で特有のモル吸収係数によって特徴付けられ
る。ファイバー光ストランドおよび吸収係数と組み合わせた可視光および紫外線
波長を用いる吸収分光法を用いる化学分析は、スペクトル測定によって目的の特
異的分析のための濃度の決定を可能にする。光ファイバーを介した吸光度測定の
最も一般的な使用は、ベールの法則にしたがって計算される濃度を決定すること
である；したがって、単一の吸光度波長で、所定の波長で光エネルギーを吸収す
る組成物の量が多ければ多いほど、試料に対する光学濃度がより大きくなる。こ
のように、直接吸収された光の総量は、試料中の組成物の量に相関する。

【０００４】 定性および定量分析測定において光ファイバーセンサーを使用する近年の発展
の多くは、光ファイバーの遠位末端に種々の光吸収色素を置く、および／または
固定することが望ましいことに関係する。このように、種々の異なる光ファイバ
ー化学センサーおよび方法が、特異的分析測定および応用、例えば、ｐＨ測定、
酸素検出および二酸化炭素分析について報告されてきた。これらの発展は、下記
の出版物によって例示される。Freemanら、Anal. Chem. 53:98 (1983); Lippits
chら、Anal. Chem. Acta. 205:1, (1988); Wolfbeisら、Anal. Chem. 60:2028 (
1988); Jordanら、Anal. Chem. 59: 437 (1987); Lubbersら、Sens. Actuators
1983; Munkholmら、Talanta 35:109 (1988); Munkholmら、Anal. Chem. 58:1427
(1986); Seitz, W.R., Anal. Chem. 56:16A-34A (1984); Petersonら、Anal. C
hem. 52: 864 (1980); Saariら、Anal. Chem. 54:821 (1982); Saariら、Anal.
Chem. 55: 667 (1983); Zhujunら、Anal. Chem. Acta. 160:47 (1984); Schwab
ら、Anal. Chem. 56: 2199 (1984); Wolfbeis, O.S., "Fiber Optic Chemical S
ensors", Ed. CRC Press, Boca Raton, FL, 1991, 2nd Volume;およびPantano,
P., Walt, D.R., Anal. Chem. 481A-487A, Vol. 67, (1995)。 より最近になって、単一の別個の光ファイバー束と共に複数の色素の使用を可
能にするファイバー光センサーが構築された。Waltらの米国特許第５，２４４，
６３６号および第５，２５０，２６４号は、複数の異なる色素を束の遠位末端に
付着するシステムを開示する（これらの各特許の教示は、出典明示により本明細
書の一部とされる）。開示された形態は、束の分離した光ファイバーが光学上、
個々の色素に接近できるようにする。これは、２個以上の色素由来のシグナルが
結合する場合に生じる各色素からの再発光において分離したシグナルを解読する
という問題を回避し、色素の発光スペクトルにおいて有意な重複が存在する。 米国特許第０８／８１８，１９９号および０９／１５１，８７７号は、微小球
またはビーズを基質の表面で、例えば、光ファイバー束の末端上で（個々の各フ
ァイバーは光学的サインを含有するビーズを含む）利用するアレイ構成物を記載
する。ビーズはランダムに落ちるので、アレイを「デコード」するためには、独
特の光学的サインが必要である。すなわち、アレイを作成後、アレイ上の個々の
部位の配置と特定部位におけるビーズまたは生物活性剤との相関を生じることが
できる。これは、ビーズがアレイ上にランダムに分布しうることを意味し、先行
技術のｉｎ ｓｉｔｕ合成またはスポッティング技術のいずれかと比べて高速の
費用のかからないプロセスであることを意味する。下記により詳しく概説するよ
うに、いったんアレイにビーズを負荷すれば、試験後に生じる完全または部分的
デコーディングを用いて、アレイをデコードすることができ、または使用するこ
とができる。 連続的な画像を登録するための基準は、スクリーン印刷（米国特許第５１２９
１５５号）および人体中の移植片（米国特許第４９９１５７９号）および種々の
画像処理（米国特許第５２４５６７６号および第５１２９０１４号）に使用され
ている。 したがって、一般的には基体表面上の分離した部位に分布したビーズから構成
されるランダムアレイを含むバイオセンサーであって、アレイの連続的なデータ
画像の比較を可能にするためにコンピューターシステムおよび基準を用いるバイ
オセンサーを提供することが本発明の１の目的である。

【０００５】 発明の概要 上記の目的によると、本発明は、分離した部位を含む表面を有する基体、少な
くとも１の基準、ならびに少なくとも第１および第２のサブ集団を含む微小球集
団を含むアレイ構成物を提供する。各サブ集団は生物活性剤を含み、微小球は該
表面上に分布される。各サブ集団はユニークな光学的サイン、すなわち、同定物
結合リガンド（identifier binding ligand）を含んでいてもよく、該同定物結
合リガンドはデコーダー結合リガンドに結合して、生物活性剤の同定を可能にす
る。 さらなる態様において、本発明は、特定の様式でコンピューターを機能させる
ためのコンピューター読み込み可能メモリーを含む構成物を提供する。コンピュ
ーター読み込み可能メモリーは、複数の分離した部位を含むランダムアレイのデ
ータ画像を受け取るための獲得モジュール、データ画像を登録するための登録モ
ジュール、ならびに登録データ画像を比較するための比較モジュールを含む。各
モジュールは、その機能を実行するためのコンピューターコードを含む。登録モ
ジュールはいずれかの数の基準を用い、該基準としては、基体が光ファイバー束
を含む場合には基準ファイバー、基準微小球、あるいはランダムアレイから得ら
れる基準鋳型等が挙げられる。

【０００６】 さらなる態様において、本発明は、本発明のアレイ構成物の製造方法を提供し
、該方法は、基体上に分離した部位を含む表面を形成し、微小球を表面上に分布
させて個々の部位が微小球を含むようにし、次いで、少なくとも１つの基準を表
面上に含ませることを特徴とする。アレイが完全な回転自由度を有する場合、少
なくとも２つの基準がアレイ中にあって、回転を修正できることが好ましい。 さらなる態様において、本発明は、ランダムアレイの別々のデータ画像を比較
するための方法を提供する。該方法は、ランダムアレイの第１のデータ画像を登
録して登録された第１のデータ画像を得るためのコンピューターシステムを用い
、ランダムアレイの第２のデータ画像を登録して登録された第２のデータ画像を
得るためのコンピューターシステムを用い、次いで、第１の登録データ画像と第
２の登録データ画像とを比較してそれらの間の相違を調べることを特徴とする。 さらなる態様において、本発明は、ここで説明するようにランダムアレイ構成
物を用意することを特徴とする、ランダムアレイ構成物をデコードする方法を提
供する。アレイ構成物に第１の複数のデコーディング結合リガンドを添加し、第
１のデータ画像を得る。基準を用いて第１の登録データ画像を得る。アレイ構成
物に第２の複数のデコーディング結合リガンドを添加し、第２のデータ画像を得
る。基準を用いて第２の登録データ画像を得る。コンピューターシステムを用い
て第１の登録データ画像と第２の登録データ画像を比較して、少なくとも２つの
生物活性剤の位置を同定する。 さらなる態様において、本発明は、試料中の標的分析対象の存在を決定する方
法を提供する。該方法は、ランダムアレイ構成物の第１のデータ画像を得て、次
いで、第１のデータ画像を登録して登録された第１のデータ画像を得ることを特
徴とする。次いで、試料をランダムアレイに添加し、第２のデータ画像をアレイ
から得る。第２のデータ画像を登録して登録された第２のデータ画像を得る。次
いで、第１の登録データ画像と第２の登録データ画像とを比較して、標的分析対
象の存在または不存在を決定する。データ獲得は異なる波長におけるものであっ
てもよい。

【０００７】 発明の詳細な説明 本発明は、ビーズに基づく分析化学系を含むランダムに並んだアレイの使用に
関するものであり、ビーズは微小球とも称され、異なる化学官能基を担持してお
り、個々の微小球に結合しうる分離した部位のパターン化された表面を含む基体
上に分布している。一般的には、ビーズは基体上にランダムに置かれる。すなわ
ち、各ビーズは任意にあるいは乱雑に部位上に置かれる。このことは、アレイ上
の配置から分離されるべき候補物質（すなわち、核酸および抗体のごとき化合物
）の合成を可能にする。すなわち、候補物質はビーズ上で合成されうるか、ある
いは異なった基体上で合成され、次いで、ビーズ上に置かれ、そしてビーズはパ
ターン化された表面上にランダムに分布させられる。 しかしながら、ビーズのランダム配置は、合成後にアレイの全部または一部が
「デコード（decode）」されなければならないことを意味する。すなわち、アレ
イ作成後に、アレイ上の個々の部位の位置とその特定部位におけるビーズまたは
候補物質とを関連づけることができる。一般的には、６０／０９０４７３、０９
／１８９５４３、０８／９４４８５０、０８／８１８１９９、０９／１５１８７
７および０８／８５１２０３（これらを出典明示により本明細書に一体化させる
）に記載されたように、このエンコーディング／デコーディング（decodong/enc
oding）を多くの方法で行うことができる。これらの方法は下記のことを包含す
る：（１）特定のビーズ上の化学官能基を同定するために使用できるユニークな
光学的サイン、一般的には蛍光色素を用いてビーズを「エンコード」すること；
（２）ビーズに結合された生物活性剤または同定物結合リガンド（ＩＢＬｓ）の
いずれかに結合する、一般的には直接標識されたデコーディング結合リガンド（
decoding binding ligand）（ＤＢＬ）を用いること；（３）例えば、後でより
十分に説明するが、ビーズの配置を標的化することにより（例えば、光活性化可
能または光開裂可能な部分を用いて特定位置へのビーズの選択的付加を行うこと
により）、あるいは部位のサブ−束もしくは部位の選択的ローディングのいずれ
かを用いることにより位置のデコーディングを使用すること；（４）選択的デコ
ーディングを用いること（標的に結合するビーズのみがデコードされる）；ある
いは（５）これらを組み合わせること。いくつかの場合において、後でより十分
に説明するが、このデコーディングはすべてのビーズについて起こり得るか、あ
るいは特定の標的分析対象に結合するビーズについてのみ起こり得る。同様に、
このデコーディングは標的分析対象の添加前あるいは添加後のいずれにおいても
起こり得る。 このことは、ビーズがアレイ上にランダムに分布してもよいことを意味し、従
来のin situ合成またはスポット法のいずれと比較しても迅速かつ安価なプロセ
スであることを意味する。 アレイ中の各微小球の同一性（すなわち、現実の物質）および位置が固定され
たならば、標的分析対象を含有する試料にアレイをさらすのであるが、後で説明
するように、これをアッセイ前、アッセイ中またはアッセイ後に行うことができ
る。後でさらに十分に説明するように、標的分析対象は生物活性剤に結合し、特
定のビーズの光学的シグナルを変化させるであろう。

【０００８】 本発明は、デコーディングおよびアッセイ分析中に得られた連続的なデータ画
像の比較を可能にする構成物および方法に関するものである。すなわち、最も広
い意味において、本発明は、同じアレイの多数の捕捉画像を貯蔵し分析して、デ
コーディング画像および実験画像、いくつかの実験画像またはいくつかのデコー
ディング画像を比較することを可能にするプロセッサーおよびコンピューター読
み込み可能メモリーを含むコンピューターシステムを提供するものである。すな
わち、後でより十分に説明するが、第１のデータ画像をランダムアレイから得て
、基準鋳型または外部基準を用いて、データ画像を登録する。次いで、第２のデ
ータ画像を得て登録し、２つの登録データ画像を比較することができる。 好ましい具体例において、本発明は、種々のこれらの画像を均一かつ信頼でき
る方法で比較することを可能にする種々の「登録」方法を提供するものである。
すなわち、複数のユニークな部位を含むアレイから得た多数のデータ画像を比較
するためには、分析中に正しい個々の部位を比較することが重要である。非常に
複雑かつ小さい系において、第１データ画像中の第１部位を第２データ画像中の
第１部位と正確にマッチさせることを確実ならしめる方法が必要である。したが
って、本発明は、このイメージごとの登録を可能にする１またはそれ以上のリフ
ァレンス特徴（「マーカー」または「基準」または「登録ポイント」ともいう）
の包含を提供する。空間的に分離した多くの基準があって、少量の歪みおよび減
少／増大を調べて考慮できることが一般的に好ましい。

【０００９】 さらに後で説明するように、これらの基準は多くの形態であってよい。例えば
、ランダムアレイがビーズを含む場合には、基準はユニークな光学的サインまた
は他の特徴を有するビーズであってもよい（図１）。ランダムアレイが光ファイ
バー束を含む場合、基準はユニークな形態または光学的特性を有するファイバー
エレメントであってもよい。あるいはまた、基体は他のタイプの物理的基準を有
していてもよく、例えば、縁に沿って間隔をあけて配置できる基準が１またはそ
れ以上の縁にあって、その縁が特徴的な光学的特性を有するものであってもよく
、あるいは基準が縁全体を含むようなものであってもよい（図２）。あるいはま
た、基準はアレイ固有の特徴であってもよく、例えば、アレイの部位中の小さな
不規則性（特徴）が基準として用いられて、「基準鋳型」を生じるものであって
もよい。 したがって、本発明は、少なくとも個々の部位を含む表面を有する第１の基材
を含むランダムアレイ構成物を提供する。「ランダム」アレイは、最初は未知で
あるアレイの少なくともいくつかの部位（すべての部位ではないとしても）にお
いて物質の同定を生じさせる条件下で製造されるアレイを意味する。すなわち、
一般的に再現性のない様式で各物質がアレイの部位上に任意に置かれる。ランダ
ムアレイにおいて重要で、本発明を非常に有用ならしめる事柄は、一般的にラン
ダムアレイが、比較されるべきデータ画像を生じさせる少なくとも１つの、通常
にはいくつかの「デコーディング」工程を必要とするということである。さらに
、本発明の方法を種々のランダムアレイに対して使用することができるが、下記
の議論は、分離した部位を含む表面上にランダムに置かれた微小球を含むアレイ
の使用に関するものである。しかしながら、当業者に理解されることであるが、
他のタイプのランダムアレイ、すなわち、ビーズを含まないランダムアレイを本
発明の方法に使用してもよい。

【００１０】 「アレイ」は、配列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１
０,０００〜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成してよい。加えて
、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。 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成できることである。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２５,０００
,０００以上の密度（場合により１億も）で、１ｍｍ²のファイバーオプティク・
バンドル中４０,０００以上（場合によっては１００万）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。

【００１１】 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^Ｒ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、オプテ
ィカルファイバー・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
。 さらに、後でより十分に説明するように、基体は、材料のコーティング、縁取
りあるいはシース（sheath）を包含してもよく、それらは一般的に検出可能なも
のであり、１またはそれ以上の基準として役立ちうる基材の縁を明確にするもの
である。

【００１２】 好ましい具体例において、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ＰＣＴ
／ＵＳ９８／０９１６３に一般的に記載されているような、オプティカルファイ
バー・バンドルまたはアレイであり、これらを出典明示で本明細書に組み入れる
。好ましい具体例は、予め成形された一単位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「予め成形された一単位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、一体となったファイ
バーオプティック・バンドルを意味する。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。しかしながら、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単位のアレイとを区別する１つのことは、形成
された一単位のアレイをアレイ分離物質を用いて意図的に処理しない場合には（
例えば、酸感受性の形成アレイを酸で処理して、隙間の材料をエッチングし、か
くして、個々のコアを分離する等しない場合には）、ファイバーを個別的に物理
的に操作できないことである。しかしながら、これらの意図的な処理がない場合
、一般的には、ストランドの長さに沿ったいずれのポイントにおいても１のファ
イバーストランドを別のファイバーストランドから物理的に分離することはでき
ない。

【００１３】 基体の少なくとも１の表面を修飾して、後で微小球が結合する分離した個々の
部位を含むようにする。いくつかの具体例においてこれらの部位は「特徴」とも
称される。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
、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。 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にする。かくして、基体表面を
修飾し、単一の会合ビーズのみを有することができる分離した部位を形成しえｔ
もよく、別法として、基体表面を修飾し、ビーズがイズレカノ位置で沈み、最後
に分離した部分に入らせることもできる。

【００１４】 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
のくぼみを含ませる。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。 好ましい具体例において、物理的変化を基体の表面に作成し、部位を生じさせ
る。好ましい具体例において、基体はファイバーオプティカル・バンドルであり
、基体の表面は、米国特許出願０８／８１８,１９９号および０９／１５１,８７
７号に一般的に記載されるファイバー・バンドルの一末端である。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成される
。この具体例において、個々のファイバーの芯を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くぼみが形成される。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。

【００１５】 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、本発明の微小球を基体上の別個の部位または位置に
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、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、さらに対応する反応性官能基を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、一の型の官能基の付加；微小球を結合させるの
に用いることのできる一の型の粘着物の付加（粘着物を付加するための従来の官
能基導入によるか、または吸着物の直接的付加のいずれかによる）；微小球がそ
の部位と反対の荷電基を有する場合に、微小球を静電気的結合させるための一の
型の荷電基の付加（官能基導入と類似）；適当な実験条件下、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（hydroaffinity）に基づいて微小球の
該部位への結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一
の型の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、そのビーズは優先的に該
部位に結合する。上記したように、「型」は、この意味において、ビーズを別個
の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別個の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。 好ましい具体例において、本発明の組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、一個の微小球または複数の同じ微小球とすることのできる別
々のサブ集団がある。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一個のビーズを含有するだけであって
もよいが、好ましい具体例は各タイプの複数のビーズを利用する。

【００１６】 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。ビーズの組成物は、生物活性剤の種類
および合成方法に応じて変化するであろう。適当なビーズ組成物は、ペプチド、
核酸および有機物の合成に用いられる組成物、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^Ｒ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（Microspere 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。加えて
、生物活性剤の付着またはＩＢＬの付着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。 本発明で重要なことは、検定の過程でビーズが動かないように、ビーズを基体
の表面にある別個の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。 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、本発明の微小球に付着することのできる分子
、例えば、蛋白、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。本発明の組成物には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、
特定の標的解析物質の存在；例えば、特定のヌクレオチド配列または特定の蛋白
、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組成物が用いられ
る。別の好ましい具体例において、当該組成物を用い、生物活性剤、すなわち、
薬物候補物質を特定の標的解析物質への結合についてスクリーニングすることが
できる。

【００１７】 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、蛋白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。核酸および蛋白が特に好ましい。 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
。加えて、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。

【００１８】 好ましい具体例において、生物活性剤は蛋白である。本明細書の「蛋白」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、蛋白類、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。蛋白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、同種−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。 一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蛋白または天然
に存在する蛋白のフラグメントである。このように、例えば、蛋白を含有する細
胞抽出物または蛋白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蛋白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蛋白が特に好ましく、
とりわけ後者が好ましく、ヒト蛋白が最も好ましい 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蛋白の消化物、
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、ランダム化蛋白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
物活性蛋白性物質のライブラリーを形成することができる。 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、標的分析
対象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つが標的分析対象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、免疫応答特性で一の手
掛かりが得られる：１０⁷−１０⁸種の抗体の多様性は、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。公表されているインビトロ選択法もまた、標的への親
和性を有する構造を見出すには１０^７−１０^８のライブラリーサイズで十分であ
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１０ ⁶ 、好ましくは１０⁷、より好ましくは１０⁸種、最も好ましくは１０^９種の生物
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
場所においても配列の優先性および定常性はない。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、配列内のある場所は、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、ＳＨ−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。

【００１９】 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
ら、Eur.J.Biochem.、81：579（1977）；Letsingerら、Nucl.Acids Res.、14：3
487（1986）；Sawaiら、Chem.Lett.、805（1984）；Letsingerら、J.Am.Chem.So
c.、110：4470（1988）；およびPauwelsら、Chemica Scripra、26：141（1986）
）、ホスホロチオエート（Magら、Nucleic Acids Res.、19：1437（1991）；お
よび米国特許第５６４４０４８号）、ホスホロジチオエート（Briuら、J.Am.Che
m.Soc.、111：2321（1989））、ｏ−メチルホスホルアミド連結（Eckstein、オ
リゴヌクレオチドおよびアナログ：A Practical Approach、Oxford University
Pressを参照のこと）およびペプチド核酸骨格および連結（Egholm、J.Am.Chem.S
oc.、114：1895（1992）；Meierら、Chem.Int.Ed.Engl.、31：1008（1992）；Ni
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
.Natl.Acad.Sci.USA、92：6097（1995））；非イオン性骨格（米国特許第５３８
６０２３号；第５６３７６８４号；第５６０２２４０号；第５２１６１４１号；
および第４４６９８６３号；Kiedrowskiら、Angew,Chem.Intl.Ed.English、30：
423（1991）；Letsingerら、J.Am.Chem.Soc.、110：4470（1988）；Letsingerら
、Nucleosides＆Nucleotides、13：1597（1994）；第２章および第３章、ＡＳＣ
シンポジウム・シリーズ５８０、「アンチセンスリサーチにおける炭水化物修飾
」、Y.S.SanghuiおよびP.Dan.Cook編；Mesmaekerら、Bioorganic＆Medicinal Ch
em.Lett.、4：395（1994）；Jeffsら、J.Biomolecular NMR、34：17（1994）；T
etrahedron Lett.、37：743（1996））および米国特許第５２３５０３３号およ
び第５０３４５０６号ならびに第６章および第７章、ＡＳＣシンポジウム・シリ
ーズ５８０、「アンチセンスリサーチにおける炭水化物修飾」、Y.S.Sanghuiお
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頁を参照のこと）。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、標識などの更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
ＤＮＡ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、
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。

【００２０】 蛋白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
核酸であってもよい。例えば、蛋白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（試料の標的分析対象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、Ma
niatis et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2d Edition, 1989
およびShort Protocols in Molecular Biology, ed. Ausbel, et al.参照のこと
（いずれも参照により本明細書に一体化させる）。ストリンジェント条件は配列
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 Biolog
y-Hybridization with Nucleic Acid Probes, "Overview of principles of Hyb
ridization 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（Ｔｍ
）よりも約５〜１０℃低くなるようにストリンジェント条件を選択する。Ｔｍは
、平衡状態（標的配列が過剰に存在する場合、Ｔｍにおいて平衡となっているプ
ローブの５０％が占領されている）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である（一定のイオン強度、ｐ
Ｈおよび核酸濃度において）。ストリンジェント条件は、塩濃度が約１．０Ｍ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。

【００２１】 本明細書の用語「標的配列」または文法的同義語は、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、あるいは他のものの一部であっても
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
形態であってもよい。例えば、より大きな核酸配列、すなわち、遺伝子またはｍ
ＲＮＡ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。後でより十分に説明するが、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
プローブが作成される。一般的に言えば、この用語は当業者によって理解される
であろう。

【００２２】 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、ユニークな生物活性剤を含む１種よりも多い微小球を用いるものである
、すなわち、微小球のサブ集団の使用によって系中に構築された縮重が存在し、
サブ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。

【００２３】 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
合物が固体支持体上で合成されている。ビーズを使用するように現行の合成方法
を調節することは比較的重要なことである。 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、スルホナートおよびスルファート
を包含する。

【００２４】 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くつかの種類
の異なった候補作用剤を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−機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成し、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（参照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蛋白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. Therapeutic Dru
g Carrier Systems, 7(4):275-308 (1991)参照（特に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
方法を用いて蛋白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（参照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。

【００２５】 酵素を微小球上に固定化する個々の方法は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
塩緩衝化セイライン（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 m
icropure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。

【００２６】 いくつかの実施態様において、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、結合対をなす。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。いくつかの実施
態様において、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。 ＩＢＬ−ＤＢＬ結合対は、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
化剤対もまた有用である。抗原−抗体対、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対、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
適当な結合対である。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対もまた有用である。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（ap
tamers）」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−標的対は、ＩＢＬ−ＤＢＬ対として用いることができる。同
様に、組合せ化学的方法をベースとした結合対の開発に関連する広範囲にわたる
一群の文献がある。

【００２７】 好ましい具体例において、ＩＢＬは、選択的に結合するＤＢＬの存在下におい
て色または発光特性が変化する分子である。例えば、ＩＢＬは、ｐＨによって発
光強度が変化する蛍光ｐＨインジケーターであってもよい。同様に、ＩＢＬは、
イオン濃度によって発光特性が変化する蛍光イオンインジケーターであってもよ
い。 あるいはまた、ＩＢＬは、種々の溶媒の存在下で色または発光特性が変化する
分子である。例えば、ＩＢＬは、疎水的環境において蛍光強度が増大するエチジ
ウム塩のごとき蛍光分子であってもよい。同様に、ＩＢＬは、水性溶媒と無極性
溶媒との間において色が変化するフルオレセインの誘導体であってもよい。 一の実施態様において、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。 好ましい実施態様において、ＩＢＬ−ＤＢＬ対は、実質的に相補的な一本鎖核
酸を含む。この実施態様において、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、該同定物プローブおよ
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対間で
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。 好ましい実施態様において、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、直接同定されるアイデンティファイヤー部分（「ＩＭ」）として用いられ
る。

【００２８】 好ましい具体例において、微小球は、結合した生物活性剤を同定するのに使用
できる光学的サインを含んでいる（一般的にはＵＳＳＮ０８／８１８１９９およ
び０９／１５１８７７にて説明されている、これらを出典明示により本明細書に
一体化させる）。すなわち、微小球の各サブ集団は、微小球の当該サブ集団のユ
ニークな生物活性剤の同定に使用できるユニークな光学的サインまたは光学的タ
グを含む。異なった光学的サインを用いて、ユニークな光学的サインを含むビー
ズを他の位置のビーズから識別することができる。ここで説明するように、各生
物活性剤は結合したユニークな光学的サインを有し、その結果、当該生物活性剤
を含む微小球がサインに基づいて同定可能となるであろう。後でより十分に説明
するように、例えば、別のレベルの同定を用いる場合、例えば、異なるサイズの
ビーズを用いる場合、あるいは異なったバッチのビーズがアレイに連続的に負荷
される場合、アレイ中において光学的サインを再使用または複製することが可能
である。 好ましい具体例において、一般的には、光学的サインはレポーター色素、好ま
しくは、蛍光色素の混合物である。混合物の組成（すなわち、１の色素の他の色
素に対する割合）および色素濃度（シグナル強度の相違につながる）の両方を変
えることにより、ユニークなタグのマトリクスを得てもよい。色素をビーズ表面
に共有結合させることにより、あるいは別法として、色素をビーズ中にトラップ
することにより、これを行ってもよい。色素は発色団またはリン光体であっても
よいが、好ましくは、蛍光色素であり、その強力なシグナルにより、デコーディ
ングのための良好なノイズ対シグナル比が得られる。本発明における使用に適し
た色素は、蛍光性ランタニド錯体、例えば、ヨーロピウムおよびテルビウムの錯
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（Malachit
e green）、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 Blue^TM）、テキサスレッド（Texas Red）のほか、リチャード
・ピー・ホーグランド(Richard P. Haugland)によるザ・モレキュラー・プロー
ブズ・ハンドブック(the Molecular Probes Handbook)の第６版（出典を示すこ
とにより特に本明細書の一部とする）に記載のものを包含するが、これらに限ら
ない。

【００２９】 好ましい具体例において、少なくとも２種の色素を一定比率としてエンコーデ
ィングを行うことができるが、例えば、ビーズサイズ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付加してもよい。さらに、ビーズは互いに区別でき
るものである。よって、２種の異なるラベルが異なった分子（すなわち、２種の
異なった蛍光）を含むものであってもよく、あるいはまた１のラベルが２種の異
なった濃度または強度であってもよい。 好ましい具体例において、色素はビーズ表面に共有結合される。これを、ビー
ズ表面上の官能基を用いる生物活性剤の結合に関して一般的に説明されているよ
うにして行ってもよい。当業者に理解されることであるが、色素への影響が最小
となるようにこれらの結合を行う。 好ましい具体例において、一般的には、色素をビーズマトリックスまたは孔に
トラップすることにより色素をビーズに非共有結合させる。デコーディングの際
に蛍光シグナル強度がより良好なノイズ対シグナル比を提供するので、一般的に
は蛍光色素が好ましい。さらに、単一色素の濃度よりもむしろ２種またはそれ以
上の色素の比率におけるエンコーディングが好ましい。なぜなら、２種またはそ
れ以上の色素の比率におけるエンコーディングは、レポーター色素のサインおよ
びディテクター感度を調べるために使用する光の強度に対する感受性がないから
である。 １の具体例において、ビーズにではなく生物活性剤に色素を添加するが、一般
的にはこのことは好ましくない。 １の具体例において、微小球は光学的サインを含まない。

【００３０】 好ましい具体例において、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「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。 好ましい実施態様において、ビーズの各部分母集団は、複数の異なる同定物結
合リガンド（ＩＢＬ）を含む。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ＩＢＬ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、３ ⁿ 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）。 別法として、生物活性剤を種々の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の組合せを用いて、タ
ンパク質または核酸の配列を明らかにすることができる。 かくして、例えば、２種類のＩＢＬ（ＩＢＬ１およびＩＢＬ２）を用いた場合
、核酸の１位を明らかにすることができる：例えば、アデノシンは、ＩＢＬ１お
よびＩＢＬ２の両方の存在により表すことができる；チミジンは、ＩＢＬ１が存
在するがＩＢＬ２が存在しないことにより表すことができ、システインは、ＩＢ
Ｌ２が存在するがＩＢＬ１が存在しないことにより表すことができ、グアノシン
は、共に存在しないことにより表すことができる。核酸の２位は、ＩＢＬ２およ
びＩＢＬ４を用いて同様に行うことができる；かくして、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Ｔ
Ａなどを与える。３位は、ＩＢＬ５およびＩＢＬ６などを用いる。このようにし
て、２０種類の同定物の使用により、全ての起こりうる１０量体に対する固有の
コードを得ることができる。

【００３１】 該系は、タンパク質に類似しているが、各位置での可能な多様性に依存して、
各位置を同定するために多数の異なるＩＢＬを必要とする。かくして、例えば、
全てのアミノ酸が全ての位置で可能である場合に、各位置について５種類のＩＢ
Ｌが必要である。しかしながら、上記で概略記載したように、例えば、生物活性
剤としてランダムペプチドを用いる場合、系中に構築された偏りがあってもよい
；全てのアミノ酸が全ての位置に存在できるとは限らず、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、各アミノ酸にについて４種類のＩＢＬを用
いることが可能である。 このようにして、核配列に対する１種類の「バーコード」を構築することがで
きる；各々異なったＩＢＬの存在または不在は、各生物活性剤の同定を可能にす
る。 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１倍濃度のＩＢＬを有し、第２の
薬剤を含む第２ビーズが１０倍濃度のＩＢＬを有する場合、対応する標識ＤＢＬ
の飽和濃度を用いることにより、ユーザーは２つのビーズを区別できる。

【００３２】 好ましい具体例において、さらに本発明の構成物は少なくとも１つの基準を含
む。「基準」または「マーカー」または「登録ポイント」は、アレイの連続的な
データ画像の正確な比較を可能にする物理的リファレンス特徴または特性を意味
する。基準の使用は種々の理由から有用である。一般的には、アッセイは対象の
モニタリングを必要とする。すなわち、経時的に取られた一連のいくつかのデー
タ画像フレームに関する空間的に異なった位置に存在する生物活性剤（特徴）を
必要とする。フレームごとに生じる変化は物質の分析を複雑にする。恒久的な基
準をアッセイ構成に含ませることにより、手動または自動により各データ画像を
並べて比較して、画像の正確な比較、およびトランスレーション（すなわち、Ｘ
−Ｙ方向のシフト）および／または回転のコントロール、ならびに画像の縮小ま
たは拡大のコントロールを行うことができる。さらに、蛍光に基づくアッセイを
用いる場合（デコーディングまたは分析対象アッセイあるいはそれらの両方のた
めに）、一定の映像において、ラベルの特性および調べる波長によって、あるい
は分析対象またはＤＢＬの存在または不存在等によって、特定の領域または特徴
が蛍光を放出してもよく、あるいはしなくてもよい。蛍光の存在は、バックグラ
ウンド強度に対する特徴の強度における正の変化として検出され、次いで、これ
を用いてコアに関してソフトウェア「セグメント」を描く。コアが暗い場合、す
なわち、その特定の特徴において蛍光が検出されない場合、コアに関してセグメ
ントを正確に描くことは困難である。 したがって、好ましい具体例において、少なくとも１つの基準をアレイ中に含
ませる。好ましい具体例において複数の基準を用いるが、理想的な数はアレイの
サイズ（すなわち、基準１個あたりの特徴）、アレイ密度、アレイ形態、アレイ
の不規則性等による。一般的には、少なくとも３つの非線形基準を用いる。すな
わち、平面を確定する３つの基準（すなわち、直線上にないもの）を用いる。さ
らに、基準のうち少なくとも１つがアレイの縁または縁付近にあるのが好ましい
。

【００３３】 好ましい具体例において、基体は光ファイバー束であり、基準は基準ファイバ
ーである。当業者に理解されることだが、基準ファイバーの特徴は非常に広範で
ある。例えば、好ましい具体例において、基準ファイバーはユニークまたは特別
な光学的特性を有していてもよい。例えば、基準ファイバーは可視光のスペクト
ル範囲を超えた広範な蛍光を示すストックガラスからできていてもよい。広範な
組成のガラスが利用でき、ガラス材料中の不純物またはドーパントの存在により
固有の蛍光を有することが多い。好ましい具体例において、基準ファイバーは、
アレイの他のファイバーとは形態またはサイズ、あるいはその両方が異なってい
る。さらに、本明細書で述べるすべての基準法にあてはまることであるが、異な
った特性を有する異なった基準を有することがしばしば好ましい。すなわち、基
準間において非対象であり、さらなるレベルの登録が可能となっていることが好
ましい。例えば、四隅に基準を有する四角いアレイフォーマットにおいて、４つ
の基準の１つが他の３つのとは異なる形態またはサイズであるか、あるいは位置
的に相殺するものであってもよい。 基準ファイバーをそれぞれ同じまたは異なるラベルで標識してもよい。好まし
い具体例において、ファイバーを単一ラベルでコートする。さらに、アレイに含
まれる複数のファイバーを同じラベルで標識する。別の具体例において、複数の
基準ファイバーのそれぞれが異なったラベルまたは別個のラベルで標識される。
好ましい具体例において、基準ファイバーは色素、蛍光有機色素または量子ドッ
トのごとき蛍光無機粒子のような検出可能ラベルを含む。 一般的には種々の方法で基準ファイバーを含むアレイを作成する。

【００３４】 １の具体例において、機械にてロッドにして引き伸ばす前に、溶融段階におい
てファイバーに蛍光有機色素または量子ドットのごとき蛍光無機粒子を塗る。 好ましい具体例において、蛍光ドーパント物質のごときラベルの溶液にガラス
ロッド材料を浸すか、あるいはかかる溶液にて覆う。好ましい具体例は、サイズ
が小さく、高い蛍光量子効率を示し、長時間にわたり極端に光安定性（すなわち
光脱色耐性）がある無機ナノ粒子（量子ドット）を用いる。量子ドットの蛍光特
性は粒子サイズに直接関連することが知られている。好ましい具体例において、
粒子の多分散コレクションを用いて広範な吸収および発光特性を得る。 もう１つの具体例において、テルビウム塗布ファイバーのごとき前以て塗布さ
れたファイバーを基準の基礎として用い、蛍光粒子のごときラベルをこれらのコ
アガラスの外側に付加して、内部および外部ドーパントの両方の蛍光特性を示す
ファイバーを得る。 上記のコアバーのいずれかの外側をラベルでコートした後、バーを低屈折率の
クラッディングチューブに挿入し、引き伸ばす。コートしたファイバーをクラッ
ディングすることにより、励起光をコアに伝達でき、コア自体、またはこの場合
にはコアとクラッドとの間の界面のいずれかに存在する蛍光物質を励起すること
ができる。次いで、蛍光をコア中にカップリングさせ、ファイバーの先端面まで
光を導いて、そこで例えばＣＣＤカメラにより検出を行う。 別の具体例において、複数のファイバーのそれぞれをアレイ中に含ませ、それ
ぞれを異なったラベルでコートする。基準ファイバーに用いるラベルの数を増加
させることにより、ラベルおよび／またはレジスターの数および複雑さが増加す
る。

【００３５】 好ましい具体例において、基準はランダムアレイの基準ビーズである。基準フ
ァイバーと同様に、基準ビーズをランダムアレイ中のいずれの位置に添加しても
よい。よって、例えば、生物活性剤含有ビーズの添加前または添加と同時に少数
の基準ビーズをアレイに添加してもよい。この場合、基準ビーズをランダムにア
レイ上に置いてもよい。別法として、ウェルを用いる場合、基準ビーズの標的添
加を行ってもよい。例えば、一定の位置に大きなウェルを作成することにより（
例えば、少数の大きなファイバーを用いて、エッチング法を用いて）、大きな基
準ビーズを特定部位に作成してもよい。基準ファイバーに関して上で説明したよ
うに、基準ビーズの検出可能な特性は物質を含むビーズの特性とは異なっている
。さらに、ランダムに置かれた基準ビーズを用いる場合、得られるアレイの利点
は、基準のパターンが必然的に個々のアレイの「サイン」であるということに注
意すべきである。すなわち、同じ空間的配置となった基準ビーズを含む２つのア
レイの存在可能性が非常に小さいので、個々のアレイを視覚的に識別でき、アレ
イについての一種の内部「ラベル」として役立つ。

【００３６】 もう１つの具体例において、マーカービーズはラベルを含まないが、残りのビ
ーズまたは微小球がラベルされる。かくして、ラベルの不存在はアレイ上のマー
カービーズの同定に役立つ。 好ましい具体例において、アレイは少なくとも１個のマーカービーズを含むが
、１個よりも多いマーカービーズが特に好ましい。 他の微小球の添加前、添加と同時、あるいは添加後のいずれにおいてもマーカ
ービーズを基体またはアレイに添加することができる。

【００３７】 好ましい具体例において、基準は基体の特定の縁（複数も可）である。当業者
に理解されるであろうが、これを種々の方法で行うことができる。１の具体例に
おいて、非常に蛍光性のガラスのごとき基準材料のコーティングまたはシースを
アレイ構成物中に含ませる。基準材料は登録のための何れの数の物理的特徴を有
していてもよい。例えば、基準材料の「縞」がその長さ方向に沿って切れ目、暗
色不純物、または他の同定特徴を有していてもよい。あるいはまた、基準材料を
別個のスポットとして、あるいは別個の形態として置く。基本的には、検出すべ
き画像のトランスレーション、回転、拡大または縮小を可能にするいずれの方向
を用いてもよい。

【００３８】 好ましい具体例において、外来性の基準を使用しない。むしろ、アレイ固有の
特性を用いる。すなわち、基準として役立つようにアレイ中に特別な特徴を含ま
せるよりはむしろ、アレイの特徴の固有の変化を用いて一種の「基準鋳型」を作
成する。この具体例において、すべての特徴が等しく照射され、互いに分別でき
る条件下でアレイの画像を得る。例えば、基体表面に白色光を照射して、すべて
の特徴が等しく照射されるようにしてもよい。基体がエッチングされたウェルを
有する光ファイバー束である場合に、このことは、ビーズからの反射光がクラッ
ディングおよびスペーサー材料からの反射光とは強度が異なるように照射角度お
よび強度が選択されるという点で特別な用法であることがわかる。好ましい具体
例は、偏光または種々の角度で衝突する光を用いるものである。別法として、ア
レイ表面を蛍光溶液と接触させて、すべての特徴により等しく蛍光が集められる
ようにしてもよい。 好ましい具体例において、本発明は、ランダムに並んだアレイにより得られる
画像を使用して、アレイを同定および／またはラベルすることである。ランダム
アレイを形成する場合、アレイ上の多くの（すべてではない）微小ウェルを微小
球で満たす。アレイ上の満たされない部位と満たされた部位の割合はランダム化
される。かくして、アレイ上の満たされた位置を満たされない位置とはっきり区
別して示すアレイの画像または画像混成物は、アレイのユニークな同定物として
役立つ。よって、特定のアレイの画像は統計学的に異なるものであり、異なるア
レイが機能的同等性を有するものであっても、別のアレイの画像または画像混成
物とは異なるものである。「統計学的に」異なるとは、２つのアレイが類似であ
るという理論的確率があっても、その確率は非常に低いので有意でなくあるいは
重要でないことを意味する。

【００３９】 １の具体例において、アレイは少なくとも１種の微小球サブ集団を有する。ア
レイ上に微小球をランダムに集めることにより作成されたアレイ上のパターンは
、特定のアレイの同定に役立つ。アレイの画像は各ビーズの位置を登録するもの
であり、その結果、アレイから得られた複合画像を直接比較することができる。
例えば、第１の物質に曝露した後のアレイにより得られた画像を、第２の物質に
曝露した同じアレイからの画像と直接比較することができる。別法として、微小
球の単一集団を複数の波長により分析し、直接比較することもできる。 もう１つの具体例において、これらのアレイは各アレイにおいて２種またはそ
れ以上の微小球サブ集団を有する。アレイがランダムに組み立てられるので、各
サブ集団を示すビーズの個々の位置はランダムである。よって、特定のサブ集団
中の各ビーズの位置を登録する画像または画像混成物は、異なるアレイが機能的
同等性を有する場合であっても、別のアレイの画像または画像混成物とは統計学
的に異なる。同様に、同じアレイ中の別のサブ集団に関する画像または画像混成
物は、別のアレイの画像または画像混成物とは統計学的に異なる。 さらに、実際に一定のアレイを構成する各サブ集団のビーズ数を変化させても
よい。アレイの各サブ集団中のビーズの特定の数はPoisson分布により決定され
る。サブ集団を表すビーズの数の変化は個々のアレイの同定のためのもう１つの
ディメンションを加えるものである。

【００４０】 機能的に同等なアレイが異なった画像を生じるという認識は、その相違を各ア
レイの「指紋」として用いる可能性を生じさせる。必然的に、各ランダムアレイ
は、アレイを同定し追跡するための方法の中に組み込まれている。 よって、本発明は、ランダムアレイ中の本質的特徴を用いて特定のアレイを同
定し追跡することを容易ならしめる。特定のアレイを同定し追跡する能力は、品
質管理、在庫管理、品質モニタリングならびに使用モニタリングにおいて機能的
に重要である。例えば、アレイを同定する能力は、それを何時使用するのか、お
よびそれを再使用するのかどうかを決定することを可能にするであろう。

【００４１】 好ましい具体例において、鋳型画像を用いてデータ画像上に置かれる「格子」
を決定する。特徴の位置を決定するための鋳型画像の使用はオプションであるが
、目下のところ好ましい。Image Pro（Media Cybernetics）のごとき標準的な画
像処理ソフトウェアを用いて、この格子に基づいて鋳型を構築する。このタイプ
のソフトウェアは、単純な１ステップセグンメント化関数を用いて目的の領域に
おける平均特徴強度を計算するための同時ソフトウェアセグメントをユーザーに
提供する。次いで、アッセイプロトコルにおいてこのソフトウェアに基づく基準
鋳型を各データ画像上にマッピングして、各データ画像の各領域に関してデータ
を収集することができる。例えば、米国特許第５７６８４１２号参照。このこと
は、各アレイ特徴の位置の決定を可能にする。

【００４２】 候補物質およびユニークなタグを含む微小球が得られたならば、それらを基体
に添加してアレイを形成させる。一般的には、独自にエンコードされうる異なる
候補物質の数を最大にするようにアレイ作成およびアレイデコーディング方法を
行う。本発明の構成物を種々の方法で作成できる。一般的には、ビーズ含有溶液
またはスラリーを、ビーズ付着部位を有する表面に添加することによりアレイを
作成する。粋せおおよび有機溶媒、ならびに混合物を包含する種々のバッファー
中でこれを行う。溶媒を蒸発させ、過剰のビーズを除去することができる。

【００４３】 アレイのすべての部位がビーズを含むとは限らないことに注意すべきである。
すなわち、基体表面上に空の部位がいくつかあってもよい。さらに、基体表面上
に１個よりも多いビーズを含む部位がいくつかあってもよいが、このことは好ま
しくない。 さらに、いくつかの場合において、空の部位が基準として役立つことに注意す
べきである。すなわち、一貫して「暗い」部位を基準として使用することもでき
る。アレイの充填効率が高い場合、すなわち、大部分の部位がビーズを含む場合
にこの知見は特に有用である。さらに、上記のごとく暗い部位をアレイの「指紋
」として用いることもできる。すなわち、明るい部位および暗い部位の画像は特
定アレイの決定または同定に役立つ。この画像は、比較する目的でアレイを登録
することにも役立つ。

【００４４】 いくつかの具体例において、例えば、化学結合を行う場合には、ビーズを非ラ
ンダムまたは秩序ある様式で結合させ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もしくはマスクを用いて、アレイ
上の選択された部位を逐次的に結合に適するようにして、一定のビーズ集団が配
置されるようにしてもよい。 候補物質の同一性に関する情報がアレイ中に構成されるように本発明のアレイ
を構築して、ファイバーウェル中のビーズのランダムな沈着が「デコード」され
てすべての位置において候補物質が同定されうるようにする。種々の方法で、そ
して標的分子を検出するためのアレイを使用する前、使用中または使用後に、こ
れを行ってもよい。 よって、アレイ作成後に、１種またはそれ以上の生物活性剤の位置、すなわち
表面上のビーズの各サブ集団の位置を同定するためにアレイがデコードされる。
一般的には、デコーディングならびに標的分析対象の存在または不存在を決定す
るための実験的アッセイについてはいずれもすでに説明したが、これらは連続的
なデータ画像を比較して２つのデータ画像間の相違を調べることを必要とする。
一般的には、第１または初期データ画像を取り、登録された第１のデータ画像を
作成するために基準を用い、アレイをデコーディング条件に付し、次いで、第２
のデータ画像を得ることにより、これを行う。登録された第２のデータ画像を得
るために同じ基準を用い、次いで、２つの登録された画像を比較することができ
る。この文脈において、「データ画像」は１次データ画像または画像のリダクシ
ョンを包含し、例えば、対応強度値を伴ったＸ−Ｙ座標のセットにまで画像をリ
ダクションしてもよい。 好ましい具体例において、プロセッサを含むコンピューターシステムおよびコ
ンピューター読み込み可能メモリーを用いてこれを行う。コンピューター読み込
み可能メモリーは、ランダムアレイからのデータ画像を受け取ることのできるコ
ンピューターコードを含む獲得モジュールならびに少なくとも１つの基準（基準
鋳型を包含）を用いてデータ画像を登録して登録データ画像を得ることのできる
コンピューターコードを含む登録モジュールを含む。次いで、この登録されたデ
ータ画像を必要に応じて保存モジュール中に保存することができる。必要ならば
、この同じコンピューターコード、あるいは異なるコードを用いてさらなるデー
タ画像を受け取り、さらなる登録されたデータ画像を得ることができ、これらを
保存することもできる。さらにコンピューター読み込み可能メモリーは、登録デ
ータ画像間の相違を決定するために登録データ画像を比較することのできるコン
ピューターコードを含む比較モジュールを含んでおり、アレイのデコーディング
および標的分析対象の検出の両方が可能である。すなわち、デコーディングを行
う場合、少なくとも２つの登録されたデータ画像の比較によりアレイ上の少なく
とも２つのユニークな生物活性剤の位置の同定が可能となる。

【００４５】 かくして、本明細書記載のシステムを用いてランダムアレイをデコードする。
好ましい具体例では、選択的なデコード系が用いられる。この場合、目的分析対
象の結合の結果として光学的信号の変化を示すような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る部位の数が一般的に
低い場合に行われる。すなわち、まずアレイを目的分析対象が存在しない実験条
件下で走査する。目的分析対象を含有する試料を加え、光学的信号の変化を示す
ような位置だけをデコードする。例えば、陽性または陰性の信号位置にあるビー
ズに選択的にタグを付すか、あるいは（例えば、光開裂可能なリンカーを用いて
）アレイから遊離させ、引き続いて、蛍光活性化された細胞の選別器（ＦＡＣＳ
）で選別または濃縮すればよい。すなわち、すべての陰性ビーズを放出させた後
、陽性ビーズを放出させるか、あるいはその場で分析する。あるいは、すべての
陽性物を放出させ、分析する。あるいは、標識がハロゲン化芳香族化合物を含有
していてもよく、標識の検出は、例えば、ガスクロマトグラフィー、化学的な標
識、同位元素による標識、または質量スペクトルによる標識を用いて行う。 好ましい具体例において、アトミックフォース顕微鏡法（ＡＦＭ）を用いてア
レイをデコードする。この具体例において、ＤＢＬを含むＡＦＭチップをデコー
ドされる部位に置く。該ＤＢＬはＩＢＬを含む。ＡＦＭを用いてＩＢＬ／ＤＢＬ
間の相互作用力を測定する。さらに、ＡＦＭは原子解像度を有するので、物理的
サイズおよび形態を含む種々の他の物理的特徴を用いてデコードすることができ
る。例えば、異なる「形態」の分子をＩＢＬとして使用できる。この具体例にお
いて、ＡＦＭチップはＤＢＬまたは異なる表面を検出できる部分のみを含んでい
てもよい。さらに、ＡＦＭを「ナノトウィーザー（nanotweezer）」として使用
してアレイ上の特定位置にビーズをデリバリーし、あるいは戻すこともできる。

【００４６】 当業者に理解されるように、これは、アレイがデコードされない系；すなわち
、ビーズ組成と位置との相関関係が決して必要でない系で行ってもよい。この具
体例では、ビーズをアレイに供給し、アッセイを行う。次いで、「陽性物」、す
なわち光学的信号の変化を示すようなビーズ（以下で、より十分に概説する）を
「標識」して、それらを「陰性」ビーズから区別し、分離する。これは、いくつ
かの方法で、好ましくは光ファイバーアレイを用いて、行うことができる。好ま
しい具体例では、各ビーズは、蛍光色素を含有する。「陽性物」または「活性ビ
ーズ」のアッセイおよび同定の後、一般的には光活性化された試薬（典型的には
、溶解した酸素）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、すべての活性ビーズは光脱色される。かくして、すべての
ビーズを非選択的に放出させ、引き続いて、例えば、蛍光活性化された細胞の選
別器（ＦＡＣＳ）の機械を用いて、選別することにより、非蛍光活性ビーズを蛍
光陰性ビーズから選別することができる。あるいは、陰性ファイバーに光を当て
る場合には、すべての陰性物が非蛍光性であり、陽性物は蛍光性であり、選別を
続行することができる。結合した生物活性な薬剤の特性決定は、例えば、質量分
析法を用いて直接的に行ってもよい。 あるいは、ＩＢＬに類似しているが、必ずしもＤＢＬに結合する必要のない同
定物部分（「ＩＭ」）を用いて、同定を行ってもよい。すなわち、生物活性な薬
剤の構造を直接的に解明するよりむしろ、ＩＭの組成物を同定物として利用して
もよい。かくして、例えば、ＩＭの特定の組合せは、ビーズをコードするのに利
用し、これを用いて、ビーズから放出させた後、引き続いて、例えば、ガスクロ
マトグラフィーまたは質量分析器を用いて分析することにより、ビーズ上の薬剤
を同定することができる。 あるいは、各ビーズに蛍光色素を含有させるよりむしろ、各ビーズは蛍光色素
の蛍光前駆物質を含有させる。例えば、蛍光分子上におけるオルト−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、「陽性」または「陰性」ファイバーに再び光を当てて、これ
らの集団を区別する。次いで、照射された前駆物質は、蛍光色素に化学的に変換
される。次いで、すべてのビーズを選別しながらアレイから放出させて、蛍光お
よび非蛍光ビーズ（陽性物および陰性物、あるいはその逆）の集団を形成させる
。

【００４７】 別の好ましい具体例では、ビーズの結合部位（例えば、ウェル）が光重合可能
な試薬を含むか、あるいは組み立てられたアレイに光重合可能な薬剤を加える。
試験アッセイを行った後、「陽性」または「陰性」ファイバーに再び光を当てて
、これらの集団を区別する。照射の結果として、すべての陽性物またはすべての
陰性物は重合し、部位に捕捉または結合されるが、残りのビーズ集団をアレイか
ら遊離させることができる。 好ましい具体例では、生物活性な薬剤の位置は、デコーダー結合リガンド（Ｄ
ＢＬ）を用いて決定される。上で概説したように、ＤＢＬは、同定物結合リガン
ド（存在すれば）または、好ましくは生物活性な薬剤が核酸またはタンパク質で
ある場合には、生物活性な薬剤自体に結合する結合リガンドである。 好ましい具体例では、上で概説したように、ＤＢＬはＩＢＬに結合する。 好ましい具体例では、生物活性な薬剤は一本鎖の核酸であり、ＤＢＬは生物活
性な薬剤に結合（ハイブリダイズ）する実質的に相補的な一本鎖の核酸であり、
ここではデコーダープローブと呼ばれる。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成し、それを用いてアレイをデコードする。この具体例で
は、候補プローブおよびデコーダープローブは、特異性を可能にするのに十分な
長さを有する（およびデコード工程が適当な条件下で行われる）必要がある；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。 好ましい具体例では、ＤＢＬは直接的または間接的に標識される。ここで「標
識される」とは、化合物が、この化合物の検出を可能にするように結合した、少
なくとも１個の元素、同位元素または化学化合物を有することを意味する。一般
的に、標識は３種類：ａ）同位元素の標識（放射性同位元素または質量数の大き
い同位体）；ｂ）磁気的、電気的、熱的；およびｃ）着色または蛍光色素に分類
されるが、酵素や、磁気的粒子などの粒子も同様に標識に含まれる。好ましい標
識としては、蛍光標識が挙げられる。好ましい具体例では、ＤＢＬは直接的に標
識される；すなわち、ＤＢＬは標識を含有する。別の具体例では、ＤＢＬは間接
的に標識される；すなわち、ＤＢＬに結合する標識用結合リガンド（ＬＢＬ）が
用いられる。この具体例では、標識用結合リガンド−ＤＢＬペアは、ＩＢＬ−Ｄ
ＢＬペアについて上記したとおりとすることができる。 従って、個々のビーズ（またはビーズの部分集団）の位置の同定は、標識され
たＤＢＬとＩＢＬまたは生物活性な薬剤との間の結合（すなわち、生物活性な薬
剤が核酸である場合には、候補プローブとデコーダープローブとの間のハイブリ
ダイゼーション）からなる１種またはそれ以上のデコード工程を用いて行われる
。デコードした後、ＤＢＬを除去し、アレイを用いることができる；しかし、場
合によっては、例えば、ＤＢＬがＩＢＬに結合し、生物活性な薬剤に結合しない
場合には、ＤＢＬの除去は必要ない（場合によっては、望ましいかもしれないが
）。さらに、ここで概説したように、デコードは、アレイをアッセイに用いる前
、アッセイの間、あるいはアッセイの後に行うことができる。

【００４８】 １の実施態様において、単一のデコード工程を行う。この実施態様において、
各ＤＢＬを特有の標識で標識して、特有の標識の数が生物活性剤の数と等しいか
それ以上になるようにする（いくつかの場合において、本明細書に記載のように
、特有の標識の「再使用」を行うことができる；同様に、変種が別のディメンシ
ョン（すなわちビーズサイズまたは標識）にエンコードされている場合は、候補
プローブの少数の改変体が同じデコーダーを共有することができる）。各生物活
性剤またはＩＢＬについて、それに特異的に結合し、特有の標識（例えば、１つ
以上の蛍光色素）を含むＤＢＬを作製する。このようにして、各ＤＢＬの同一性
（その組成（すなわち、それが核酸である場合は、その配列）およびその標識の
両方）がわかる。次いで、ＤＢＬを、ＤＢＬと生物活性剤またはＩＢＬのいずれ
かとの間の複合体（成分が核酸である場合は、ハイブリダイゼーション複合体と
称する）の形成を可能にする条件下で生物活性剤を含むアレイに加えることによ
って、各ＤＢＬの位置を明らかにすることができる。このことは、各生物活性剤
の位置の同定を可能にし、ランダムアレイがデコードされる。次いで、必要であ
れば、ＤＢＬを除去することができ、標的試料をアプライする。

【００４９】 好ましい実施態様において、特有の標識の数は特有の生物活性剤の数より少な
く、従って、連続的な一連のデコード工程が使用される。議論を容易にするため
に、この実施態様を核酸について例示するが、他の型の生物活性剤およびＤＢＬ
も同様に有用である。この実施態様において、デコーダープローブをデコード用
にｎ組に分割する。組の数は特有のタグの数に対応する。各デコーダープローブ
をｎ個の別々の反応でｎ個の異なるタグで標識する。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個のみを含み、すべてのプールにわたって２個のデコーダ
ープローブが同じタグの配列を有することはない。これが真実であるために必要
とされるプールの数は、デコーダープローブの数およびｎによって決定される。
各プールのアレイへのハイブリダイゼーションは、ＩＢＬを含む全てのアドレス
においてシグナルを生じる。各プールの連続的ハイブリダイゼーションは次に、
各候補プローブについて、特有の配列特異的なコードを生じる。これは、アレイ
中の各アドレスにおいて候補プローブを同定する。例えば、４個のタグを使用す
る場合、４×ｎの連続的ハイブリダイゼーションによって理想的には４ⁿ個の配
列を識別することができるが、いくつかの場合において、より多くの工程が必要
とされ得る。各プールのハイブリダイゼーションの後、ハイブリッドを変性させ
、デコーダープローブを除去して、プローブを次のハイブリダイゼーションのた
めに１本鎖にする（制限した量の標的をハイブリダイズさせて、利用可能なプロ
ーブが飽和しないようにすることも可能である。連続的ハイブリダイゼーション
を実施し、既存のシグナルを以前のハイブリダイゼーションから差し引くことに
よって分析することができる）。

【００５０】 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個の特
有のタグ（例えば、４つの異なる蛍光；標識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の工程はデコー
ダープローブ１〜４をタグＡで、デコーダープローブ５〜８をタグＢで、デコー
ダープローブ９〜１２をタグＣで、デコーダープローブ１３〜１６をタグＤで標
識することである。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
を含むアレイと接触させる。次いで、各タグ（および従って各デコーダーおよび
候補プローブ対）の位置を決定する。次いで、第１の組のデコーダープローブを
除去する。第２の組を加えるが、今回は、デコーダープローブ１、５、９および
１３をタグＡで、デコーダープローブ２、６、１０および１４をタグＢで、デコ
ーダープローブ３、７、１１および１５をタグＣで、デコーダープローブ４、８
、１２および１６をタグＤで標識する。従って、両方のデコード工程においてタ
グＡを含んだビーズは候補プローブ１を含み；第１のデコード工程においてタグ
Ａを含み第２のデコード工程においてタグＢを含んだビーズは候補プローブ２を
含み；第１のデコード工程においてタグＡを含み第２の工程においてタグＣを含
んだビーズは候補プローブ３を含む、など。

【００５１】 １の実施態様において、デコーダープローブをインサイチュ（in situ）で標
識する；すなわち、これらをデコード反応前に標識する必要はない。この実施態
様において、入れるデコーダープローブは、候補プローブよりも短く、デコード
プローブ上に５’「突出」を作り出す。標識ｄｄＮＴＰ（各々特有のタグで標識
されている）およびポリメラーゼの添加は、配列特異的なタグの付加を可能にし
、従ってシグナルの配列特異的パターンを作製する。同様に、他の改変（連結な
どを含む）を行うことができる。 さらに、アレイのサイズは特有のデコード結合リガンドの数によって設定され
るので、１組の特有のＤＢＬを「再使用」して、より多数の試験部位を可能にす
ることができる。これはいくつかの方法で、例えば、光学的特徴を含むいくつか
のサブ集団を使用することによって行い得る。同様に、アレイ内の位置的コード
スキームの使用；異なるサブバンドル（sub-bundle）が１組のＤＢＬを再使用し
得る。同様に、１つの実施態様は、ビーズサイズをコード様式性（coding modal
ity）として利用し、従って各ビーズサイズについての１組の特有のＤＢＬの再
使用を可能にする。あるいは、アレイへのビーズの連続的部分的負荷も、ＤＢＬ
の再使用を可能にする。さらに、「コード共有（code sharing）」も同様に生じ
得る。

【００５２】 好ましい実施態様において、ビーズのいくつかのサブ集団が光学的特徴を有す
るようにさせることによってＤＢＬを再使用し得る。好ましい実施態様において
、光学的特徴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つの色素の他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）の両方を変動させることによって、特有の光学的特
徴のマトリックスを生じさせ得る。これを、色素をビーズの表面に共有結合させ
ることによって、あるいは色素をビーズ内にトラップさせることによって行い得
る。色素は発光団またはりん光体であってもよいが、好ましくは蛍光性色素であ
り、これはその強力なシグナルによってデコードに良好なＳＮ比を提供する。本
発明における使用に適切な色素は、蛍光性ランタニド錯体、例えば、ヨーロピウ
ムおよびテルビウムの錯体、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（Malachite green）、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 Blue^TM）、テキサスレッド（Texas Red
）のほか、リチャード・ピー・ホーグランド(Richard P. Haugland)によるザ・
モレキュラー・プローブズ・ハンドブック(the Molecular Probes Handbook)の
第６版（出典を示すことにより特に本明細書の一部とする）に記載のものが挙げ
られるが、これらに限定されない。

【００５３】 好ましい実施態様において、一定比率の少なくとも２個の色素でエンコードを
達成することができるが、例えば、より多くのエンコードディメンションをビー
ズサイズに加えてもよい。さらに、標識は互いに識別可能である；従って、２つ
の異なる標識が異なる分子（すなわち、２つの異なる蛍光）を含んでいてもよく
、あるいは２つの異なる濃度または強度の１つの標識であってもよい。 好ましい実施態様において、色素はビーズの表面に共有結合される。これは生
物活性剤の結合について一般に概説されるように、ビーズの表面上の官能基を使
用して行い得る。当業者には明らかなように、これらの結合は色素の影響を最小
化するように行う。 好ましい実施態様において、一般にビーズの孔中に色素をトラップさせること
によって、色素を非共有的にビーズと会合させる。 さらに、単一の色素濃度ではなくむしろ２つ以上の色素の比でのエンコードが
好ましい。なぜならこれはレポーター色素の特徴および検出器の感度を調べるた
めに使用する光の強度に対する無感応性を提供するからである。

【００５４】 好ましい実施態様において、空間的または位置的コードシステムを行う。この
実施態様において、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
）が利用される。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、これは他のサブアレイ（これはサブアレイの位置によって分離されている
）の同じ標識（すなわち、電話番号）を有することができる。従って、例えば、
同じユニークな標識を束ごとに再使用することができる。従って、５０個の特有
の標識の、１００個の異なるサブアレイとの組合せでの使用は、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。この実施態様において、１の
束を他の束から同定可能であることが重要になってくる。一般的には、手動また
はマーカービーズ（すなわち、各サブアレイに関してユニークなタグを含むビー
ズ）の使用によりこれを行う。

【００５５】 別の実施態様において、微小球サイズのようなさらなるエンコードパラメータ
ーを追加することができる。例えば、異なるサイズのビーズの使用もＤＢＬの組
の再使用を可能にし得る；すなわち、異なるサイズの微小球を使用して微小球の
エンコードディメンションを拡大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む光ファイバーアレイを製造することができる
；あるいは、２つ以上の光ファイバー束（各々が個々のファイバーの異なる断面
を有する）を一緒に加えて、より大きなバンドルを形成させることができる；ま
たは同じサイズの断面のファイバーの光ファイバー束を、異なるサイズのビーズ
とともに使用することができる。異なる直径を用いて、最大のウェルに最大の微
小球を充填し、次いで全てのサイズのウェルが充填されるまで、次第により小さ
なウェル中のより小さな微小球に移動することができる。こうして、同じ色素比
を使用して、異なるサイズの微小球をエンコードし、それによってアレイ中に存
在する異なるオリゴヌクレオチド配列または化学官能基の数を拡大することがで
きる。光ファイバー基材について概説したが、この方法ならびに本明細書中に概
説する他の方法に、他の基材および他の結合様式を同様に使用することができる
。

【００５６】 好ましい実施態様において、コードおよびエンコードを、微小球のアレイへの
連続的負荷によって達成する。空間的コードについて上記で概説したように、こ
の実施態様において、光学的特徴を「再使用」することができる。この実施態様
において、各々が異なる生物活性剤を含む微小球のライブラリー（または各々が
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する；例え
ば、所望のアレイのサイズおよびユニークなタグの数に依存して、各々が全ライ
ブラリーの約１０％を含む１０個のサブライブラリーを作製することができ、各
サブライブラリーはおおよそ同じユニークなタグを含む。次いで、第１のサブラ
イブラリーをウェルを含むファイバー光バンドルに加え、各生物活性剤の位置を
、一般にＤＢＬの使用を介して決定する。次いで、第２のサブライブラリーを加
え、各生物活性剤の位置を再度決定する。この場合、シグナルは「第１」ＤＢＬ
および「第２」ＤＢＬ由来のシグナルを含む；２つのマトリックスを含めること
によって、各サブライブラリー中の各ビーズの位置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的に加えることによってアレイ
を充填させる。

【００５７】 好ましい実施態様において、いくつかの方法でコードを「共有」させることが
できる。第１の実施態様において、標的分析対象の結合強度が十分に異なる場合
は、単一のコード（すなわち、ＩＢＬ／ＤＢＬ対）を２個以上の物質に割り当て
ることができる。例えば、ｍＲＮＡ定量アッセイにおいて使用される２個の核酸
プローブは、そ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
は、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
に他よりずっとより高い濃度で存在する場合に生じ得る。あるいは、２つの標的
配列は常に同様な濃度で存在し得るが、ハイブリダイゼーション効率が異なり得
る。

【００５８】 これとは別に、物質が機能的に等価である場合、たった一つのコードを多くの
物質に割り当てることができる。例えば、一組のオリゴヌクレオチドプローブを
特定遺伝子の存在を検出するという共通の目的で設計する場合、該プローブはそ
れらの配列が異なっていても機能的に等価である。同様に、分析対象のクラスま
たは「ファミリー」が所望される場合、キナーゼまたはＧ-タンパク質結合レセ
プター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でき
る。同様にこのタイプのアレイは既知遺伝子の相同物を検出するのに用いること
ができる。この態様において、各遺伝子は一組の異種構造のプローブにより示さ
れ、異なる遺伝子領域（およびそれゆえ、配列が異なる）にハイブリダイゼーシ
ョンする。該プローブセットは共通のコードを有する。相同物が存在する場合、
それはプローブの全部ではないがいくらかにハイブリダイゼーションすることが
できる。相同性のレベルはハイブリダイゼーションしてい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り示すことができる。同様に
、同じタンパク質に対する多数の抗体は全て同じコードを共有することができた
。

【００５９】 一度作成されると、本発明の組成物は、多くの適用において使用できる。好ま
しい態様において、存在する標的分析対象の量の定量化を含め、標的分析対象の
存在または不在に関してサンプル溶液を試験するために該組成物を用いる。本明
細書中の「標的分析対象」または「分析対象」または文法的に等しいものにより
、結合パートナーが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
の分析対象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
ずれの分析対象もまたは、結合パートナー（すなわち薬物候補物質）が求められ
ているいずれの分析対象も用いることができる。

【００６０】 適当な分析対象には、生物分子を含む有機および無機分子が含まれる。標的分
析対象の検出を行う場合、適当な標的分析対象には、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）、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。特に好ましい分析対象は、核酸およびタンパク質である。

【００６１】 好ましい態様において、標的分析対象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を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分析対象がある。適当なタンパク質標
的分析対象には、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。 好ましい態様において、標的分析対象は核酸である。これらの分析は、幅広い
範囲の適用に用いられる。 好ましい態様において、プローブは遺伝子診断に用いる。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、ＢＲＣＡ１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徴候前スクリーニング(presymptomatic screening)す
ることが可能となる。

【００６２】 さらなる態様において、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試験は抗ＨＩ
Ｖ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サンプル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。 好ましい態様において、本発明の核酸は、水および食物サンプルのスクリーニ
ングにおいて毒性細菌のためのプローブとして用いる。例えばサンプルを処理し
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組成物
を用いて評価することができる。 さらなる態様において、犠牲者および容疑者から採取したサンプルに対して犯
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。 さらなる態様において、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。

【００６３】 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、多型ＤＮＡマーカーを使用することにより遺伝子変異
と表現形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、
多型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型(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ＳＮＰｓ、特にコーディング配列内およびその付近のものは
、治療的適切な表現形変種の直接原因であるようである。臨床的に重要な表現形
を引き起こす多くの周知の多型があり、例えば、ａｐｏＥ２/３/４はアルツハイ
マーおよび他の疾患（Cordor et al., Science 261(1993)を参照されたい）の異
なる相対リスクと関連する。オリゴヌクレオチドアレイに対する配列ハイブリダ
イゼーションを用いたＳＮＰ位の多重ＰＣＲ増幅は、少なくとも何百のＳＮＰｓ
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
発明の組成物は従来技術の配列に容易に取って代わることができる。

【００６４】 好ましい態様において、本発明の組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変更する物質を見出す。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分析対象を標識し、
標的分析対象を生物活性剤に結合させて標識をビーズに補充し、続いて検出する
。 好ましい態様において、生物活性剤と標的分析対象の結合は特異的である；つ
まり、生物活性剤は標的分析対象に特異的に結合する。本明細書中、「特異的結
合」は、分析対象と、試験サンプルの他の成分または汚染物質を分けるのに十分
特異的に物質が分析対象に結合することを意味する。しかし、当業者には明らか
な様に、それほど特異的でない結合を用いて分析対象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、特定分析対象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「特徴」によるものであり、「電子ノーズ(electronic nose)」が働
く様式と類似している。これは化学分析対象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段階を含む（いくらかの態様において
は、洗浄段階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
なわち低い親和性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、分析対象の結合リガン
ドに対する解離定数は１０^-4-１０^-5Ｍ^-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。

【００６５】 一般に、（標的分析対象の検出のための、または、標的分析対象の結合パート
ナーをスクリーニングするための）標的分析対象を含むサンプルを、少なくとも
一つの生物活性剤に対する標的分析対象の結合に適した条件下、すなわち、一般
に生理的条件で配列に添加する。次いで、標的分析対象の存在または不在を検出
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により生
じる可能性がある。少数の例としては、ビーズへの色素付けした分析対象の結合
、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
素との分析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挙げられる。 好適な一具体例において、光学的シグナルの変化は、直接的または間接的に検
出可能な標識（好適には蛍光色素のような光学的標識）で標識された標的検体の
結合の結果として生じる。したがって、例えば、タンパク質のような標的検体を
用いる場合、例えば標識化抗体の使用を介して蛍光（fluor）で直接的または非
直接的に標識できる。同様に、核酸は、当業者に既知のように例えばPCR増幅を
通じて容易に標識される。別法として、標的配列の結合に基き、ハイブリダイゼ
ーション指示剤を標識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
剤は通常可逆的に、好適に二本鎖核酸と結合する。ハイブリダイゼーション指示
剤は、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
部を含む。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ダイゼーションの存在下でのみ標識が明るくなる。
したがって、標的検体の生物活性薬剤への結合に基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。 別法として、いくつかの場合において、上記のように、酵素のような標的検体
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。 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き
うる。例えば、ある化学的標的検体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
。 当業者に理解されるように、いくつかの具体例では、標的検体の存在または不
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。

【００６６】 さらに、デコーディングに関して上で説明したように、標的分析対象の存在ま
たは不存在についてのアッセイにはコンピューターシステムを用いたデータ逐次
処理を用いる。よって、好ましい具体例において、コノピューターシステムの獲
得モジュールを用いてランダムアレイの第１のデータ画像を得る。この初期デー
タ画像をデコードしてもよい。すなわち、いくつかまたはすべての生物活性剤の
位置を知ってもよく、あるいはアッセイ中またはアッセイ後にデコーディングを
行ってもよい。外的な基準または基準鋳型（本明細書で説明したように、例えば
、アレイをイブニングイルミネーション（evening illumination）することによ
り鋳型データ画像を獲得することにより得られる）のいずれかを用い、コンピュ
ーターシステムの登録モジュールを用いて登録された第１のデータ画像を得る。
次いで、試料をアレイに添加し、獲得モジュールを用いて第２のデータ画像を得
る。次いで、基準および登録モジュールを用いて、登録された第２のデータ画像
を得る。次いで、コンピューターシステムの比較モジュールを用いて登録データ
画像を比較して、該標的分析対象の存在または不存在を決定する。

【００６７】 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
ステップおよび洗浄ステップを用いることができる。

【００６８】 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。各々異なるフルオロフォアで標識した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正しい配列
を用いて、一定比率の２つのシグナルから遺伝子型を得ることができる。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。それゆえ、
競合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
とを補助することができる。

【００６９】 好適な一具体例においては、本発明の組成物を用いてジデオキシヌクレオチド
連鎖反応終結による配列決定を行う。この具体例においては、ＤＮＡポリメラー
ゼにより蛍光的に標識したｄｄＮＴＰまたは他の連鎖反応終結ヌクレオチドを用
いてプライマーを延長する。該プライマーの３’末端はＳＮＰ部位近傍に位置す
る。この方法において。単塩基の延長は該ＳＮＰ部位の配列に相補的である。各
塩基について１つの、４つの異なったりん光体を用い、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、捕捉プローブを延長できる；こ
のアプローチでは、プローブはビーズ上の合成５’−３’であるか、５’末端に
結合されポリメラーゼ延長のための遊離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させ、
延長させる。また、後者の場合、標的配列は標識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、このプロー
ブは特に複合試料の分析に有益な特異性を増加させる。

【００７０】 さらに、プライマー伸長が可能である。液相中における鋳型に結合したプライ
マーの伸長の後に、伸長したプライマーがアレイ上で捕獲される。 さらに、標的検体およびＤＢＬの双方が試薬に結合する場合、解読の拮抗を介
して非標識化標的検体の検出を行うことも可能である。

【００７１】 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、全アレイ上の全プローブのパフォーマンスのポジティブテ
スト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テスト
を与えるだけではなく、そのデコーディングプロセス自身で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。

【００７２】 品質管理手順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、塵または他の汚染のランダムな点はいくつかのセンサーに正しくないシ
グナルを与えることがある−これは解読の間に検出できる。複数のアレイに由来
する１以上の作用因の遺漏もまた検出できる。この品質管理法の利点は、それが
アッセイ直前に使用され、それが個々のセンサーの真の機能試験であるというこ
とである。それゆえ、アレイ組み立てと実際の使用との間に生じうる問題が検知
されうる。非常に高レベルの信頼度が必要とされる適用例において、および／ま
たは実験中にセンサー故障が有意に起こる確率がある場合に、デコーディングお
よび品質管理を、実際の試料分析の前および後のいずれにおいても行うことがで
きる。

【００７３】 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、また品質管理され
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組が試薬とし
て提供されうる。典型的には、多数の異なった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
レイの代わりに変数としての試薬（ＤＢＬとして定式化した）を処理することに
よってこれを行うことができる。

【００７４】 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キャリブレーショ
ンに用いる。ｍＲＮＡ定量のような多くの適用にとって、標的検体の濃度に対し
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、非線型であっても濃
度とシグナルとの間の関係を決定し標的検体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キャリ
ブレーション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
ートする条件下でキャリブレーション曲線を作成できる。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。よって、この具体例において、連続デコーディングスキームは
異なる濃度で実施され、該異なる濃度は異なった蛍光発色団というよりむしろコ
ード「標識」として使用される。このようにして、濃度に対する応答としてのシ
グナルを各ビーズについて測定することができる。アレイ使用の直前にこのキャ
リブレーションを行って、必要に応じて各アレイ上の各プローブがここにキャリ
ブレートされるようにすることができる。

【００７５】 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。これらの問題は解読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。

【００７６】 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、試料間の検体濃度にお
ける相違を検出する能力、これらの相違を定量する能力、ならびに分析対象の絶
対濃度を測定する能力であり、これらはすべて、検体、関係する検体の複合混合
物の存在下におけるものである。この課題の例は全細胞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からのシグナルを平均することによって得られ
る。一部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アッセイに基いた核酸への一般的な
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、濃度に基いたコードを用いる上記のアレイキャリブレーションスキームに
よって行われる。各配列および全配列を有効な方法でテストできるので、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
正確さ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は経験的に選択さ
れることに注目することは重要である。対照的に、秩序づけられたアレイを用い
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は基準ファイバーを含む光ファイバー束を示す。

【図２】 図２は、基準マーカーを含む多−多ファイバー、光ファイバー束
（多ファイバー）および１本の光ファイバー（単ファイバー）の構成を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ， ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，Ｓ Ｌ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 トッド・エイ・ディッキンソン アメリカ合衆国92122カリフォルニア州サ ンディエゴ、レボン・ドライブ3435番、ア パートメント1133 (72)発明者 ケビン・ガンダーソン アメリカ合衆国92024カリフォルニア州エ ンシニタス、ジューニパー・ヒル・ドライ ブ1543番 Ｆターム(参考） 2G054 AA06 CA22 CA23 CE02 EA01

Claims (43)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ａ）分離した部位を含む表面を有する基体；および ｂ）少なくとも第１のサブ集団および第２のサブ集団を含む微小球の集団、こ
   こに各集団は生物活性剤を含み；および ｃ）少なくとも１つの基準 を含み、該微小球が該表面上に分布しているアレイ構成物。
2. 【請求項２】 各サブ集団がユニークな光学的サインを含むものである請求
   項１記載のアレイ構成物。
3. 【請求項３】 各サブ集団が、デコーダー結合リガンドに結合する同定物結
   合リガンドを含み、その結果、生物活性剤の同定が可能である請求項１記載のア
   レイ構成物。
4. 【請求項４】 該基体が光ファイバー束であり、該基準が基準ファイバーで
   ある請求項１記載のアレイ構成物。
5. 【請求項５】 該基体が光ファイバー束であり、該アレイが直線上にない少
   なくとも３つの基準を含み、該基準のそれぞれが基準ファイバーである請求項１
   記載のアレイ構成物。
6. 【請求項６】 少なくとも１つの該基準ファイバーが他のファイバーとは異
   なる形態を有するものである請求項５記載のアレイ構成物。
7. 【請求項７】 該基準が該基体の特定の縁である請求項１記載のアレイ構成
   物。
8. 【請求項８】 該基準が基準ビーズである請求項１記載のアレイ構成物。
9. 【請求項９】 該生物活性剤が核酸である請求項１記載のアレイ組成物。
10. 【請求項１０】 該生物活性剤が蛋白である請求項１記載のアレイ構成物。
11. 【請求項１１】 ａ）第１のデータ画像を受け取るコンピューターコード；
    および ｂ）該基準を用いて該第１のデータ画像を登録して第１の登録されたデータ画
    像を得るコンピューターコード を含むコンピューター読み取り可能メモリーをさらに含む請求項１記載のアレイ
    構成物。
12. 【請求項１２】 該コンピューター読み取り可能メモリーが ａ）第２のデータ画像を受け取るコンピューターコード； ｂ）該基準を用いて該第２のデータ画像を登録して第２の登録されたデータ画
    像を得るコンピューターコード；および ｃ）該第１および該第２のデータ画像を比較するコンピューターコード をさらに含むものである請求項１１記載のアレイ構成物。
13. 【請求項１３】 特定の様式でコンピューターを機能させるためのコンピュ
    ーター読み取り可能メモリーを含む構成物であって、該コンピューター読み取り
    可能メモリーが ａ）複数の分離した部位を含むランダムアレイのデータ画像を受け取るための
    獲得モジュール； ｂ）データ画像を登録するための登録モジュール；および ｃ）登録されたデータ画像を比較するための比較モジュール を含むものである構成物。
14. 【請求項１４】 該ランダムアレイが光ファイバー束を含み、該登録モジュ
    ールが登録のための基準ファイバーを用いるものである請求項１３記載の構成物
    。
15. 【請求項１５】 該ランダムアレイが微小球を含み、該登録モジュールが登
    録のための基準微小球を用いるものである請求項１３記載の構成物。
16. 【請求項１６】 該登録モジュールが登録のための基準鋳型を用いるもので
    ある請求項１３記載の構成物。
17. 【請求項１７】 ａ）分離した部位を含む表面を有する基体 ｂ）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 を含むランダムアレイをさらに含む構成物であって、各サブ集団が生物活性剤を
    含み、該微小球が該表面上に分布しているものである請求項１３記載の構成物。
18. 【請求項１８】 ａ）基体上に個々の部位を含む表面を作成し； ｂ）個々の部位が微小球を含むように該表面上に微小球を分布させ、ここに、
    該微小球は生物活性剤を含む少なくとも第１および第２のサブ集団を含むもので
    あり、 ｃ）少なくとも１つの基準を該表面上に含ませる ことを特徴とするアレイ構成物の製造方法。
19. 【請求項１９】 該サブ集団が、デコーダー結合リガンドに結合する同定物
    結合リガンドを含み、その結果、生物活性剤の同定が可能である請求項１８記載
    の方法。
20. 【請求項２０】 該サブ集団がさらに光学的サインを含み、その結果、生物
    活性剤の同定が可能である請求項１８記載の方法。
21. 【請求項２１】 該基体が光ファイバー束であり、該基準が基準ファイバー
    である請求項１８記載の方法。
22. 【請求項２２】 該基体が光ファイバー束であり、該アレイが直線上にない
    少なくとも３つの基準を含み、該基準のそれぞれが基準ファイバーである請求項
    １８記載の方法。
23. 【請求項２３】 少なくとも１つの該基準ファイバーが他のファイバーとは
    異なる形態を有するものである請求項２２記載の方法。
24. 【請求項２４】 該基準が該基体の特定の縁である請求項１８記載の方法。
25. 【請求項２５】 該基準が基準ビーズである請求項１８記載の方法。
26. 【請求項２６】 該生物活性剤が核酸である請求項１８記載の方法。
27. 【請求項２７】 該生物活性剤が蛋白である請求項１８記載の方法。
28. 【請求項２８】 ランダムアレイの個々のデータ画像を比較する方法であっ
    て、 ａ）コンピューターシステムを用いて該ランダムアレイの第１のデータ画像を
    登録して、登録された第１のデータ画像を得て； ｂ）該コンピューターシステムを用いて該ランダムアレイの第２のデータ画像
    を登録して、登録された第２のデータ画像を得て、 ｃ）該第１および第２の登録されたデータ画像を比較して、それらの間の相違
    を決定する ことを特徴とする方法。
29. 【請求項２９】 該ランダムアレイが光ファイバー束を含み、該第１のデー
    タ画像の登録が基準ファイバーを用いるものである請求項２８記載の方法。
30. 【請求項３０】 該ランダムアレイが微小球を含み、該第１のデータ画像の
    登録が基準微小球を用いるものである請求項２８記載の方法。
31. 【請求項３１】 該第１のデータ画像の登録が基準鋳型を用いるものである
    請求項２８記載の方法。
32. 【請求項３２】 ａ）ｉ）分離した部位を含む基体と、ｉｉ）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ランダムアレイ構成物を用
    意し；ここに、各サブ集団は生物活性剤を含むものであり、該微小球は該表面に
    分布しているものであり、 ｂ）第１の複数のデコーディング結合リガンドを該アレイ構成物に添加し、第
    １のデータ画像を作成し； ｃ）基準を用いて第１の登録されたデータ画像を得て； ｄ）第２の複数のデコーディング結合リガンドを該アレイ構成物に添加し、第
    ２のデータ画像を作成し； ｅ）該基準を用いて第２の登録されたデータ画像を得て； ｆ）コンピューターシステムを用いて該第１および該第２の登録されたデータ
    画像を比較して、少なくとも２つの生物活性剤の位置を同定する ことを特徴とするランダムアレイ構成物のデコーディング方法。
33. 【請求項３３】 該ランダムアレイが光ファイバー束を含み、該第１のデー
    タ画像の登録が基準ファイバーを用いるものである請求項３２記載の方法。
34. 【請求項３４】 該ランダムアレイが微小球を含み、該第１のデータ画像の
    登録が基準微小球を用いるものである請求項３２記載の方法。
35. 【請求項３５】 該第１のデータ画像の登録が基準鋳型を用いるものである
    請求項３２記載の方法。
36. 【請求項３６】 該生物活性剤が蛋白である請求項３２記載の方法。
37. 【請求項３７】 該生物活性剤が核酸である請求項３２記載の方法。
38. 【請求項３８】 試料中の標的分析対象の存在を決定する方法であって、 ａ）ｉ）分離した部位を含む基体と、 ｉｉ）それぞれ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 とを含むランダムアレイ構成物の第１のデータ画像を獲得し；ここに、該微小球
    は該表面に分布していて、該分離した部位が微小球を含むようになっており、 ｂ）該第１のデータ画像を登録して登録された第１のデータ画像を作成し； ｃ）該ランダムアレイ構成物を該試料と接触させ； ｄ）該試料を伴った該アレイから第２のデータ画像を得て； ｅ）該第２のデータ画像を登録して登録された第２のデータ画像を作成し； ｆ）該第１および該第２の登録されたデータ画像を比較して、該標的分析対象
    の存在または不存在を決定する ことを特徴とする方法。
39. 【請求項３９】 該ランダムアレイが光ファイバー束を含み、該第１のデー
    タ画像の登録が基準ファイバーを用いるものである請求項３８記載の方法。
40. 【請求項４０】 該ランダムアレイが微小球を含み、該第１のデータ画像の
    登録が基準微小球を用いるものである請求項３８記載の方法。
41. 【請求項４１】 該第１のデータ画像の登録が基準鋳型を用いるものである
    請求項３８記載の方法。
42. 【請求項４２】 該生物活性剤が蛋白である請求項３８記載の方法。
43. 【請求項４３】 該生物活性剤が核酸である請求項３８記載の方法。