JP2003014753A - マイクロアレイおよびその製造方法 - Google Patents

マイクロアレイおよびその製造方法

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JP2003014753A
JP2003014753A JP2002103649A JP2002103649A JP2003014753A JP 2003014753 A JP2003014753 A JP 2003014753A JP 2002103649 A JP2002103649 A JP 2002103649A JP 2002103649 A JP2002103649 A JP 2002103649A JP 2003014753 A JP2003014753 A JP 2003014753A
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fiber
array
microarray
fibers
bundle
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JP2002103649A
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English (en)
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Norman G Anderson
アンダーソン，ノーマン，ジー．
N Leigh Anderson
アンダーソン，エヌ．，レイ
James A Braatz
ブラーツ，ジェイムズ，エー．
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Large Scale Proteomics Corp
Original Assignee
Large Scale Proteomics Corp
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【解決手段】１ｃｍ２あたり約５００個のウエルを含
み、微生物、リガンド、ヌクレオチド、抗体、抗原、蛋
白質、ペプチド、炭水化物、多糖類、受容体、薬剤標
的、植物あるいは動物細胞、細胞小器官、細菌、病原
菌、抗生物質、薬剤、毒物、天然生成物、試験化合物及
びこれらの分画からなる群から選択される対象物質を含
むマルチウエルプレートであって、前記ウエルの壁部
が、前記ウエルの基部とは異種材料で製造されている、
マルチウエルプレートの提供。 【効果】それぞれ特異な反応物を含む細管あるいはロッ
ドの束を薄切りしてこのアレイを作製すると、同じアレ
イを大量に製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
本願は、１９９９年７月３０日に出願された特許出願第
６０／１４６，６５３号の一部継続出願である２０００
年１月１３日に出願された特許出願第０９／４８２，４
６０号の一部継続出願である。これらの特許内容全体を
本明細書内に引用したものとする。
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、生体反応分子を含
むマイクロアレイ、その利用、およびその製造方法に関
する。このアレイは、特異な反応物をそれぞれ含む細管
あるいはロッドの束を薄切りにして大量に同一のアレイ
を作製することにより製造することができる。
【０００２】
【従来の技術】マイクロアレイは本質的に、二次元支持
体あるいはシートであり、この支持体あるいはシートの
異なる部分あるいはセル（セクタ）に、ヌクレオチド、
ポリヌクレオチド、ペプチド、ポリペプチド、糖あるい
は多糖などの異なる生体分子あるいは成分を結合させて
担持するものである。マイクロアレイは、マイクロアレ
イを用いるアッセイを小規模で行うことにより多くのア
ッセイを並行して行うことができる点を除き、他の固相
アレイと原理としては同じである。マイクロアレイはこ
れまで、通常生物科学において、数多くの解析を目的と
して利用されてきている。
【０００３】これまでの技術では、マイクロアレイ上の
生化学分子を、マイクロアレイに直接、あるいはマイク
ロアレイの特定セル（セクタ）上に合成する、あるいは
予備形成した分子が化学結合あるいは他の手段によりマ
イクロアレイの特定セル（セクタ）に装着している。１
つあるいは複数のマイクロアレイ上で同時に試験を行う
異なる種類のセル（セクタ）およびそれに伴う異なる種
類の生化学分子の数は数千におよぶ可能性がある。通常
市販のマイクロアレイプレートリーダーを用いて、各セ
ル（セクタ）の蛍光を測定して同時に数千の反応に関す
るデータを得ることにより、時間および労力の節約を図
っている。この分野における特許の代表例が米国特許第
５，５４５，５３１号である。
【０００４】現在、マクロ分子の二次元アレイは、高分
子が表面に結合するあるいは結合される条件下にて平坦
な表面に少量のアリコットを付着させることにより、あ
るいは、光活性反応あるいはこれ以外の合成反応を用い
て高分子を表面上にて合成できるようにすることによ
り、作製されている。これまでの方法の例として、印刷
技術を利用してアレイを作製することも挙げられる。ア
レイ作製方法の数例は、「Ｇｅｎｅ−Ｅｘｐｒｅｓｓｉ
ｏｎ Ｍｉｃｒｏ Ａｒｒａｙｓ： Ａ ＮｅｗＴｏｏ
ｌ ｆｏｒ Ｇｅｎｏｍｉｃｓ」Ｓｈａｌｏｎ，Ｄ．
著、Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｇｅｎｏｍｉｃｓ； Ｄｒ
ｕｇ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ｆｒｏｍ Ｇｅｎｅ ｔｏ
Ｓｃｒｅｅｎ、ＩＢＣ Ｌｉｂｒａｒｙ Ｓｅｒｉｅ
ｓ、Ｇｉｌｂｅｒｔ，Ｓ．Ｒ．＆Ｓａｖａｇｅ，Ｌ．
Ｍ．編、マサチューセッツ州Ｓｏｕｔｈｂｏｒｏ のＩ
ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｃｏｍ
ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｉｎｃ．、２．３．１．〜
２．３．８頁；「ＤＮＡ Ｐｒｏｂｅ Ａｒｒａｙｓ：
Ａｃｃｅｓｓｉｎｇ Ｇｅｎｅｔｉｃ Ｄｉｖｅｒｓｉ
ｔｙ」、Ｌｉｐｓｈｕｔｚ，Ｒ．Ｊ．著、Ｇｉｌｂｅｒ
ｔ，Ｓ．Ｒ．＆Ｓａｖａｇｅ，Ｌ．Ｍ．編、上記に同
じ、２．４．１．〜２．４．１６頁；「Ａｐｐｌｉｃａ
ｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｈｉｇｈ−Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ
Ｃｌｏｎｉｎｇ ｏｆＳｅｃｒｅｔｅｄ Ｐｒｏｔｅｉ
ｎｓ ａｎｄ Ｈｉｇｈ−ＤｅｎｓｉｔｙＯｌｉｇｏｎ
ｕｃｌｅｏｔｉｄｅ Ａｒｒａｙｓ ｔｏ Ｆｕｎｃｔ
ｉｏｎａｌＧｅｎｏｍｉｃｓ」、Ｌａｎｇｅｒ−Ｓａｆ
ｅｒ，Ｐ．Ｒ．、Ｇｉｌｂｅｒｔ，Ｓ．Ｒ．＆Ｓａｖａ
ｇｅ，Ｌ．Ｍ．編、上記に同じ；Ｊｏｒｄａｎ，Ｂ．
Ｒ．著「Ｌａｒｇｅ−Ｓｃａｌｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏ
ｎ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｂｙ ｈｙｂｒｉｄｉｚａ
ｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ：ｆｒｏｍ ｈｉｇｈ−ｄｅ
ｎｓｉｔｉｅｓ ｔｏ"ＤＮＡ ｃｈｉｐｓ"」、 Ｊ．
Ｂｉｏｃｈｅｍ．（東京）１２４：２５１〜８頁、１９
９８年；Ｈａｃｉａ，Ｊ．Ｇ．，Ｂｒｏｄｙ，Ｌ．Ｃ．
＆Ｃｏｌｌｉｎｓ，Ｆ．Ｓ．著、「Ａｐｐｌｉｃａｔｉ
ｏｎｓ ｏｆ ＤＮＡ ｃｈｉｐｓ ｆｏｒ ｇｅｎｏ
ｍｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ」、Ｍｏｌ． Ｐｓｙｃｈｉ
ａｔｒｙ３：４８３〜９２頁、１９９８年；および、Ｓ
ｏｕｔｈｅｒｎ，Ｅ．Ｍ．著、「ＤＮＡ ｃｈｉｐｓ：
Ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｂｙ ｈｙｂ
ｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ ｔｏ ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏ
ｔｉｄｅｓ ｏｎ ａ ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ」、Ｔ
ｒｅｎｄｓ ｉｎ Ｇｅｎｅｔｉｃｓ１２：１１０〜５
頁、１９９６年に掲載されている。
【０００５】こうした技術のいずれを用いても、各マイ
クロアレイは個別に別々に作成され、通常、一度のみの
使用で、それぞれ予め較正して数値を求めることができ
ない。したがって、誤差のないアレイを作製する製造シ
ステムの再生産性に依存している状態である。こうした
要因から現在作製されているバイオチップあるいはマイ
クロアレイは高額になっており、この技術が日常的な臨
床で利用されるまでには至っていない。
【０００６】アレイのスキャンには、電荷結合素子（Ｃ
ＣＤ）カメラを利用することができる。こうした装置の
価格は着実に低下してきており、現在では目的にかなっ
たカメラやソフトウェアが広範に入手可能である。この
装置では一般に、光源あるいは吸光度を検出する。提案
されている１つの応用例では、アレイを、一方の端部に
核酸あるいは抗体／抗原を装着している光ファイバ束の
もう一方の端部に配置する。これにより、光ファイバを
介して蛍光を検出することができる。米国特許第５，８
３７，１９６号を参照されたい。
【０００７】すべてのファイバを平行に保持した状態で
アレイを介して光学画像を伝送できるように、ガラスあ
るいはプラスチック製ファイバを平行に整列させること
により、ファイバ光学アレイを作製することができる。
平行なアレイを中空ガラスファイバで製造することも可
能であり、このアレイを、ファイバの軸に垂直に薄切り
すると、光学画像の増幅に用いられるチャネルプレート
を作製することができる。こうした装置は暗視および他
の光学信号増幅設備として利用される。チャネルプレー
トは、チャネルプレートの束を薄切りにし、その穴のグ
ループ毎に分離した別々の蛋白質あるいは核酸を固定化
した後に、充填された各穴との結合反応を検出できるよ
うに適合させたものである(米国特許第５，８４３，７
６７号)。
【０００８】中空多孔質ファイバは、腎臓透析器や浄水
機など、生物試料の透析に利用されている。ファイバを
平行なアレイに整列させ、プラスチックを含むファイバ
内に一定量を含浸させ、このアレイの端部を切削する方
法がこれまで記載されてきている(例えば米国特許第
４，２８９，６２３号を参照されたい)。例えば伊特許
第８３６，４６２号に開示されているように、固定化さ
れた酵素がエマルジョンからファイバ形態に形成されて
いる。米国特許第４，０３１，２０１号に開示されてい
るように、抗体および抗原は固相ファイバ内に組入れら
れている。固相イムノアッセイ、核酸ハイブリダイゼー
ションアッセイおよび固定化酵素の分野では、この他に
もさまざまな固定化技術が周知である。例えば、Ｈｅｒ
ｍａｎｓｏｎ，Ｇ．Ｔ．著、「Ｂｉｏｃｏｎｊｕｇａｔ
ｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ」Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅ
ｓｓ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、１９９５年、７８５頁；Ｈｅ
ｒｍａｎｓｏｎ，Ｇ．Ｔ．、Ｍａｌｌｉａ，Ａ．Ｋ．お
よびＳｍｉｔｈ，Ｐ．Ｋ．著、「Ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅ
ｄ Ａｆｆｉｎｉｔｙ ＬｉｇａｎｄＴｅｃｈｎｉｑｕ
ｅｓ」、Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓプレス、Ｎｅｗ
Ｙｏｒｋ、１９９２年、４５４頁；および「Ａｖｉｄ
ｉｎ−Ｂｉｏｔｉｎ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ： Ａ Ｈａ
ｎｄｂｏｏｋ」、Ｄ．Ｓａｖａｇｅ、Ｇ．Ｍａｔｔｓｏ
ｎ、Ｓ．Ｄｅｓａｉ、Ｇ．Ｎｉｅｌａｎｄｅｒ、Ｓ．Ｍ
ｏｒｇａｎｓｅｎおよびＥ．Ｃｏｎｋｌｉｎ著、イリノ
イ州ＲｏｃｋｆｏｒｄのＰｉｅｒｃｅ Ｃｈｅｍｉｃａ
ｌ Ｃｏｍｐａｎｙ、１９９２年、４６７頁を参照され
たい。
【０００９】現在入手可能なバイオチップには、１種類
の固定化反応物のみが含有されており、実施できる反応
も１種類のみである。多種類の臨床その他の分析をする
ためには、１枚のチップ内に反応物をさまざまに固定化
して組入れることのできるチップが必要である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、異種類の対象
生体物質をそれぞれ封入あるいは付着したロッドあるい
は細管を作製し、このロッドあるいは細管を平行な束の
状態に配置して保持する。そして、切削可能な接着剤材
料をこの束に含浸させるか、あるいは切削可能な接着剤
材料でこの束を包埋するかを任意に行い、含浸した後、
この束の構成要素すべてがその長手方向全体に一定の構
成あるいはパターンを維持していることを任意に確認
し、これを薄切りにして、同じアレイあるいはチップを
大量に作製する。例えば蛍光、吸光度あるいは化学発光
シグナルを得られる条件下にて、例えば酵素作用、免疫
作用、核酸ハイブリダイゼーションおよび小型分子結合
に基づいて各アレイあるいはチップについてさまざまな
生化学的定量分析を行い、このシグナルの画像を得て、
これを電子的に処理して比較することにより、臨床上お
よび実験上有用なデータとするための方法に関する。
【００１１】一態様において、本発明は、対象物質を含
有するか、対象物質がコーティングされているか、ある
いは対象物質を中に含有した長いフィラメントあるいは
チューブとその製造方法とに関する。本発明はまた、他
のすべてのファイバに対する各ファイバの位置がその長
手方向全体で変化しないようにファイバを束として構成
するための方法に関する。
【００１２】本発明はさらに、ファイバすべてを互いに
その全長にわたり装着あるいは接着させる手段および方
法に関する。関連態様において、本発明は、細長いフィ
ラメントあるいはチューブを互いに結束させ、これを何
度も短い間隔で横切る方向に切削してその断面スライス
を得ることによるマイクロアレイの調整、マイクロアレ
イの作製、こうして作製されたマイクロアレイとに関す
る。
【００１３】本発明の別の態様は、チューブあるいはフ
ァイバと一体化されているか、中空ファイバ内に含まれ
る媒体に含有されているかのいずれかにより標識を含有
させて、そのファイバをその長手方向全体にわたり識別
可能とすることである。本発明の態様にはさらに、束の
一方の端部にてファイバをそれぞれ照明し、光電手段に
よりもう一方の端部を識別してファイバの構成の保全性
を確認する手段も含まれる。
【００１４】もう１つの態様において、本発明は、対象
物質を含むファイバを形成すること、あるいは１つある
いは１種類の対象物質をファイバに固定化する手段に関
する。さらに別の態様において、本発明は、その生体が
各ファイバあるいは細管の切削端部上に露出するよう
に、生体セル、組織あるいは感染物質の全体あるいは断
片をファイバあるいは細管に包埋あるいは装着する手段
に関する。
【００１５】本発明の別の態様において、アレイは、細
管壁部に接着するゲルあるいは他の重合材料を含有した
細管からなる。本発明の別の態様において、対象物質
は、細いチューブの内腔に含まれる重合媒体あるいは懸
濁媒体に付着している。本発明のさらに別の態様におい
て、対象物質は、重合媒体内に懸濁している粒子に付着
している。細管はこの懸濁液で充填され、この細管を用
いてアレイ束およびアレイを作製する。
【００１６】本発明はさらに、核酸の配列決定、リボ核
酸（ＲＮＡ）およびデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）の錯体
混合物の解析、その他の蛋白質、多糖、有機ポリマーお
よび低分子質量分析物などの分析物の検出および、核酸
の定量に用いる固定化された核酸系物質の同一の平坦な
二次元アレイを、上記のような材料を含むファイバある
いはチューブの長い束の断面を薄切りにすることにより
大量生産する方法に関する。
【００１７】これに関連する態様において、本発明は、
１種類から多種類の対象物質までの多数の試料のマスス
クリーニングにマイクロアレイを利用することに関連す
る。本発明の別の態様において、製造した各ファイバに
対して品質管理アッセイを行い、ファイバ束を完全に機
能するファイバのみで構成することができる。関連する
別の態様において、本発明は、選択的に枝分かれの手順
で行われる異なるチップあるいはマイクロアレイ上にお
ける試験セットの開発に関するものであり、これにより
ヒトの疾病の診断にかかる費用、遅滞および不便性を軽
減しつつ、普通は時間のかかる一連の従来の試験により
得られる複雑なデータを提供することができる。
【００１８】さらに別の態様において、本発明は、十分
に安価な同じアレイを製造することにより、品質管理を
目的として同じアレイ数枚を１枚のスライドおよびある
いは試験ストリップ上に搭載して比較することができる
ようにすることに関する。さらに別の態様において、本
発明は、蛍光を励起させる光がアレイに侵入する深さを
調節するために、非蛍光染料あるいはこれ以外の光吸収
材料をアレイの物質内に組入れて蛍光分析物を検出でき
る深さを調節し、セル含有物内に深く拡散し過ぎて光を
拡散しない蛍光分析物を検出しないようにすることに関
する。
【００１９】別の態様において、本発明は、細管が完全
に支持媒体で充填されており、孔あるいは気泡を形成し
ていないことを特定する方法に関する。別の態様におい
て、本発明は、静水力あるいは遠心力を利用して細いチ
ューブを支持媒体で完全に充填する方法および装置に関
する。別の態様において、本発明は、バイオ分析用バイ
オチップあるいはマイクロアレイの再製が可能な製造に
関する。
【００２０】別の態様において、本発明は、特定の疾病
を検出および診断するように特に設計されたアレイの設
計および作製に関する。さらに別の態様において、本発
明は、マルチウェルプレートおよびその製造方法に関す
る。さらに別の態様において、本発明は、時間の経過に
伴う蛍光あるいは吸光度の連続測定を行い、時間の経過
に伴うアレイの各素子における蛍光あるいは吸光度の変
化率を特定する手段を設けることにより、複数の平行し
たアッセイのダイナミックレンジを拡大することに関す
る。
【００２１】本発明の別の態様は、各分析、および比較
試験や基準試験を日常的かつ同時に並行して行うため
に、１枚以上の使用が可能である安価で十分に規格化さ
れているバイオチップを製造することである。品質をさ
らに保証するため、束の別々の部分あるいは両端部から
の切片を用いてもよい。束の別々の部分に薄切りする１
つの方法は、束を半分で切断あるいは折り曲げてその２
本を揃えて１つの太い束を形成することにより、各ファ
イバが２度現れる切片を作製することである。
【００２２】別の態様において、本発明は、チューブ、
支持媒体、固定化表面内の組成物におけるアレイ素子あ
るいはセル（セクタ）が互いに異なるか、あるいは、セ
ル（セクタ）が異なれば対象物質の種類が異なるチップ
の作製に関する。別の態様において、本発明は、アレイ
の各セル（セクタ）表面にて、免疫反応、酵素的反応あ
るいはハイブリダイゼーション反応などの異なる種類の
反応を行うことのできるチップの作製に関する。
【００２３】本発明のさらに別の態様は、互いに接着し
て一面式リボン状アレイを形成しており別々に保管する
ことも可能なファイバあるいは細管のサブアレイの作製
に関する。二次元アレイに組み合わせる前にこの「リボ
ン」に品質管理分析を行ってもよい。異なる一次元アレ
イを用いて異なるアレイを組み合わせ、特定の研究およ
び臨床要件を満たす、注文にしたがったアレイを作製す
る選択肢を設けることができる。
【００２４】本発明はさらに、生理学的温度において温
度感受性反応が起こるように連続的に温度を上昇させた
後、ハイブリダイゼーション反応が起こるように温度を
上昇させることを含む、複数の平行なチップに基づく方
法の開発に関する。さらに別の態様において、本発明
は、各ファイバがその１種類を含む化合物のライブラリ
を調製することに関する。特定の化学的あるいは生物学
的作用に対し、このアレイを用いてその化合物すべてを
同時にスクリーニングすることができる。
【００２５】用語「結合成分」、「対象分子」、「対象
物質」、「リガンド」あるいは「受容体」は、数多くの
異種分子、生体セルあるいはその集合体のいずれでもよ
く、これらの用語は同義として交換して使用可能であ
る。各結合成分は、アレイのセル、セクタ、部位あるい
は要素に固定化され、検出対象である分析物に結合す
る。したがって、特異な結合成分を含む要素あるいはセ
ルの位置により、結合する分析物が決定される。蛋白
質、ポリペプチド、ペプチド、核酸(ヌクレオチド、オ
リゴヌクレオチドおよびポリヌクレオチド)、抗体、リ
ガンド、糖、多糖、細菌、菌類およびウィルスなどの微
生物、受容体、抗生物質、試験化合物(特に、組み合わ
せ化学で生成されるもの)、植物および動物細胞、細胞
小器官、あるいはこれらの分画、およびその他の生体成
分のいずれも、チップ上に固定化されれば結合成分とな
り得る。これらがチップ上の結合成分に結合すると、今
度はこれらがそれぞれ分析物と見なされる場合もある。
【００２６】対象分子が高分子量である場合、これを
「高分子」と呼ぶ。バイオポリマーの場合、高分子量と
はアミノ酸、ヌクレオチドあるいは糖分子１００個分の
長さを超えることをいう。用語「結合」には、永久的あ
るいは一時的を問わず、あらゆる物理的あるいは化学的
吸着あるいは密接な会合を含む。一般に、水素結合の相
互作用、疎水力、ファンデルワールス力、共有結合およ
びイオン結合などにより、対象分子と測定している分析
物との間を物理的に吸着させることができる。「結合」
相互作用は、結合により化学変化が起こる場合のように
短い場合がある。これは、結合成分が酵素であり、その
分析物が酵素用基質である場合に一般的である。結合物
質と分析物とが接触して生じる反応も本発明でいう結合
の定義内である。
【００２７】本願で用いる用語「セル」、「セクタ」、
「部位」あるいは「要素」は、一般に他のセル、セク
タ、部位あるいは要素とはその中身ならびに位置が異な
る独自のアドレスで識別されるアレイの単位構成要素を
いう。生体細胞は一般に、微生物、動物および植物細胞
などの種類でよぶ。用語「ファイバ」にはフィラメント
と中空毛細管との双方を含む。フィラメントあるいはロ
ッドは、モノシリック、多孔質あるいは複合材料形態、
あるいはその集合形態の固形糸状体でよい。複数の、通
常は大量のファイバをリボンあるいは束として互いに隣
接するように結合させると、「ファイバ束」が形成され
る。「ファイバ束」が、リボンなど、使用される実際の
束の一部を構成する場合もある。このファイバの断面形
状は、円形、三角形、四角形、矩形あるいは多角形な
ど、いずれでもよい。
【００２８】用語「粒子」は、多数の非溶性材料を包括
するものであり、その形状は、球状、針状、ブラシ状お
よび多くの不規則形状などのいずれでもよい。粒子は、
規則的あるいは無作為な内部チャネルを具備した多孔質
である場合が多い。例として、シリカ、セルロース、セ
ファロース（Sepharose）ビーズ、ポリスチレン(固体、
多孔質および誘導体)ビーズ、制御された多孔質ガラ
ス、ゲルビーズ、ゾル、生体セル、細胞内粒子、微生物
(原虫、細菌、酵母菌、ウィルスなど)ミセル、リポソー
ム、シクロデキストリン、２相系(ワックス内アガロー
スビーズなど)およびこの他、材料を封入あるいは被包
する構造体が挙げられる。対象蛋白質を発現する組換え
宿主およびウィルスが特に好適である。ポリマーおよび
錯体などの特定の高分子量材料も「粒子」を構成する固
定化構造として作用する場合がある。
【００２９】用語「焼結」は、ファイバ全体を実際に溶
解することなくファイバの表面を接着することをさす。
これを化学的あるいは熱的のどちらで行ってもよく、活
性化可能な自動接着成分を用いてもよい。用語「アレ
イ」および「マイクロアレイ」は、全体の寸法が異なる
点を除き、ある程度同義として交換可能に用いられる。
本発明ではこのどちらをも製造および使用するための同
一方法に関する。各アレイには通常数多くのセル（通常
１００〜１，０００，０００以上）が含まれており、各
セルは周知の位置にあり、対象特異成分を含有してい
る。したがって、各アレイには、対象となる非常に多く
の異種成分が含まれている。
【００３０】本発明では、核酸断片、ヌクレオチド、抗
原、抗体、蛋白質、ペプチド、炭水化物、リガンド、受
容体、薬剤標的、生体セルあるいはそのサブフラクショ
ン(粉砕した細胞、細胞小器官、溶剤抽出物など)、病原
菌あるいはそのサブフラクション、薬剤、毒物あるいは
天然生成物などの生体分子および成分を含む固定化結合
成分を含む小型プラスチック製ロッド、ファイバ、チュ
ーブ、あるいは細管の束を薄切りすることにより、マイ
クロアレイ、「チップ」あるいは「バイオチップ」を作
製する。本発明における包埋媒体は、小型チューブ内で
重合あるいは固化することができるし、あるいはロッド
あるいはシートに成形することができる。
【００３１】このチューブは、ガラス、金属、セラミッ
クあるいはプラスチックなどの材料で製造可能である。
核酸、蛋白質、セルなどの固定化された結合成分を、マ
イクロチューブ内あるいはチューブ外にコーティングす
るか、マイクロチューブ内のゲルに含有するか、あるい
は小型粒子あるいはビーズに吸着させるか、あるいはそ
の中に包埋してこれを用いてチューブを充填することが
できる。この粒子あるいはビーズは、ゲル化材料の成分
でも、さまざまな合成プラスチック類(ポリスチレンな
ど)から製造したラテックスビーズなどの分離した成分
でもよい。各ファイバが固形ロッドあるいはフィラメン
トである場合、対象物質を、そのフィラメントを型から
成形、押出あるいは引抜く前にそのプラスチックの表面
上あるいは内側に組み入れる。切削される各切片がさま
ざまな結合アッセイに用いるマイクロアレイを構成す
る。
【００３２】本発明の重要な態様は、経済的な利点を得
られるものであり、すなわち、ファイバあるいは細管
が、長期間の保存に安定な機能性を提供する方法のみを
用いて準備されることである。毎回新たに調製しなけれ
ばならない蛋白質含有液が必要な他の方法と異なり、比
較的乾燥した形態である固定蛋白質は非常に長い時間に
わたり安定であり、凍結が不要な場合も多い。
【００３３】作製されるマイクロアレイの各成分をファ
イバ内／表面上に別個に調製できることにより、アレイ
に組み入れる前に、各成分の定量を行い、各成分の機能
性あるいは反応性を評価することができる。スポッティ
ング技術でもｉｎ ｓｉｔｕ合成技術でも、アレイ作製
前に試験を行うことはできない上、品質管理検査でもマ
イクロアレイの少量部分のみしかサンプルすることがで
きない。これは各ファイバを試験することのできる本発
明と異なる点である。
【００３４】本発明のさまざまな態様を図１〜図７に例
示する。一般原理を図１に示す。ロッドあるいはチュー
ブ１に対象物質が組入れられている。このロッドあるい
はチューブを平坦で平行なアレイ２として接合し、その
後、複数の平坦なアレイを、複数の平行な束３として接
合することができる。別の方法として、束３を一連のロ
ッド１から１つのステップで作製してもよい。束３の端
部を切削あるいは薄切りすると、束全体に含まれる各ロ
ッドあるいはチューブの薄い切片５を含む最終的なアレ
イ４を得ることができる。長い束３を作製し、極薄い切
片４を切削することにより、同じアレイあるいはチップ
を大量に作製することができる。例えば、束３の長さが
１ｍであり、領域の厚さを１０ミクロンとする場合、１
００，０００枚の同じチップを作製することが可能であ
る。
【００３５】チャネルプレートなどの中空ガラスファイ
バの場合、この中空ファイバを、固定化された反応物を
含むゲルあるいは粒子で充填し、その束全体をアレイに
切削する。このように薄切りされる束を構成するロッド
あるいは細管は少なくとも８つの種類に分類し、それぞ
れをさらに細分化することができる。
【００３６】第1の種類は、固定化した結合成分をロッ
ドあるいはフィラメントの組成物の一部とした固形ロッ
ドあるいはフィラメントである。本発明における対象物
質は、非常に広範囲にわたる化学物質、錯体、組織、生
体セルあるいはその分画を含む可能性がある。有機溶媒
内における溶解性を高めるために界面活性剤で変性ある
いはコーティングすることのできる核酸、糖および蛋白
質や、広範囲の有機化合物をプラスチックの製造等に用
いられる重合混合物内に組み入れることができる。オリ
ゴヌクレオチドおよび核酸は塩化メチレン内で溶解する
ため、例えば、重合時にアクリル樹脂内に含有すること
ができる。
【００３７】数多くの重合包埋剤が組織学および組織化
学的研究上開発されてきた。その数例を、組成、硬化温
度、使用溶剤および粘性に関するデータとともに表１に
掲載する。
【００３８】
【表１】 固形ファイバを飽和させる他の方法の例として、超電力
を利用して固形ファイバのマトリクスにより対象物質を
集結させることが挙げられる。ファイバの第２の種類は
均質ではなく、重合あるいはゲル化材料に、フィラメン
ト、分岐要素などの固形構造体要素を含有してそのゲル
をさらに強化し、対象物質に対する吸着部位を設けるこ
とができる。したがって、添加する成分はゲルを強化す
る作用をし、デンドリマー分岐ポリ核酸、分岐あるいは
架橋ポリマー材料、金属あるいはガラス繊維など、含有
物に対する吸着部位を設けることができる。形状が糸、
ヤーン状およびブラシ状である構造体要素をファイバに
成形して強度を高め、ファイバの取扱あるいは乾燥をさ
らに容易にしてもよい。この構造体要素を所望の結合成
分に対するファイバ内の固定化成分として作用させても
よい。
【００３９】したがって本発明において現在利用可能な
押出加工技術を利用して、異種対象物質をそれぞれ含む
アクリル製あるいは他のプラスチック製の長いファイバ
を作製することは技術的に実現可能である。また、この
ファイバの切削端部を希釈溶剤で短時間処理して活性基
を露出させることができる。ファイバの第３の種類に
は、押出あるいは成形プラスチックが含まれ、これに、
第２の相が含まれる。この第２の相は、例えば、炭化水
素、水性あるいはフルオロカーボンミクロ液滴、糖ある
いは他の水性材料の粒子、あるいは、希薄酸に溶解して
活性基を出現させることのできる炭酸カルシウム粒子な
どの無機粒子の形態でもよい。チップの切削表面を短時
間溶剤に曝露すると、この含有物の幾つかが溶解し、対
象物質を含んでいる支持プラスチックの表面積を拡大す
ることができる。
【００４０】蛋白質あるいは核酸を吸着するポリスチレ
ンラテックスあるいはこれ以外のプラスチック粒子を組
入れた固形プラスチックも調製可能である。支持プラス
チックを数ミクロンの深さまで侵食して活性サブ粒子表
面を出現させるが、支持プラスチックラテックスビーズ
は溶解しないように条件を整えることができる。例え
ば、フッ素化された基を伴って誘導された蛋白質は、Ｔ
ｅｆｌｏｎ（登録商標）微小粒子に強力に付着する。例
えば、アクリル樹脂プラスチックあるいはこれ以外の適
した包埋媒体内に含まれるこのような誘導Ｔｅｆｌｏｎ
（登録商標）粒子を、塩化メチレンおよびエチルアルコ
ールなどからなる希薄アクリル溶剤によりプラスチック
表面に部分的に露出させることができる。別の方法とし
て、粒子を多孔質マトリクス内に包埋してもよい。
【００４１】対象物質を吸着するビーズを、クロマトグ
ラフィに用いるＳｅｐｈａｄｅｘ、Ｂｉｏｇｅｌｓその
他などの多孔質ゲルビーズにしても、クロマトグラフィ
に用いる例などの固体ビーズにしてもよい。支持構造体
を誘導し、これにポリペプチド、蛋白質、核酸、ポリヌ
クレオチド、糖、多糖および小型分子を吸着させる方法
はこれまでさまざまな種類が開発されてきており、これ
らは当業者に周知である。図２に示す細管の構造におい
て、細管６は、粒子９を支持するゲル８を含有したチュ
ーブ７からなる。この細管の端面図１０および拡大図１
１に示すように、切削した端部に粒子１２が露出してい
る。領域１３をさらに拡大した１４には、露出した粒子
１２の表面に固定化された反応物１５があることを示し
ている。
【００４２】記載しているロッドのすべての中央にひも
あるいは糸を配置して一緒に成形することにより、ロッ
ドの強度を高め、その取扱いを容易にすることができる
ことに留意されたい。ファイバの第４の種類は、ガラス
あるいはプラスチック製ビーズを焼結して、質量に対す
る表面の比率が高い多孔質材料を形成することにより作
製する。こうした材料は従来、ガラス、ポリテトラフル
オロエチレン（ＰＴＦＥ）（Ｔｅｆｌｏｎ（登録商
標））、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）ＡＦ、ポリエチレ
ン、ポリプロピレンにより製造され、ポリスチレンか
ら、またこれ以外にもさまざまなプラスチックから製造
することが可能である。熱、圧力あるいは溶剤蒸気への
曝露によりプラスチックを焼結することができる。こう
して焼結した材料をシートあるいは切削ロッドに誘導す
ることができる。対象物質をそこに結合させる見地か
ら、ポリスチレンが好適である。ポリスチレンの誘導に
ついては、蛋白質をそのアミノ基、カルボキシル基ある
いはスルフヒドリル基により吸着させる方法がこれまで
記載されている。他のプラスチックを接着する基を生成
する有機溶剤内の金属ナトリウム溶液を用いるとＴｅｆ
ｌｏｎ（登録商標）を活性化させることができ、これに
より誘導することができる。ポリエチレンおよびポリス
チレンの活性化はコロナプラズマ放電あるいは電子ビー
ム放射線により行うことができる。ポリスチレンおよび
ポリエチレンの焼結複合材料を生成することが有利な手
法である。ナイロンビーズを焼結および誘導することも
可能である。他にもすでに周知あるいは現在開発中の焼
結材料があり、その多くを本発明に適用することができ
ると考えられる。
【００４３】対象分子の固体材料への付着は、焼結前あ
るいは焼結後のどちらに行ってもよい。リガンドの付着
に関しては、付着させる物質を含むチューブ内にロッド
を吸引するか、あるいはロッドを帯状回転子を備える一
般形状の中空ボール式遠心分離機回転子（Ａｎｄｅｒｓ
ｏｎ，Ｎ．Ｇ．著、Ｎａｔｌ．Ｃａｎｃｅｒ Ｉｎｓ
ｔ．、Ｍｏｎｏｇｒａｐｈ Ｎｏ．２１を参照された
い）内部に巻入れることができるが、この場合遠心力に
より排液される可能性がある。そこで、付着物質の溶液
をまず焼結物内に遠心分離した後、ここから取出し、必
要に応じて洗浄する。焼結したロッドを乾燥させ、適し
た接着剤でコーティングし、束に組み合わせて薄切りす
ることができる。
【００４４】別の方法として、対象物質および物体を吸
着したビーズを圧力下で押出してロッドを形成し、これ
を一緒に焼結してもよい。組み合わせたチューブをさま
ざまなセメントあるいは重合可能プラスチックで一まと
めに保持することができる。このチューブの外側を改質
あるいは処理して、セメントあるいは重合可能プラスチ
ックが接着できるようにしてもよい。
【００４５】ファイバの第５の種類は、ポリエチレン、
ポリプロピレン、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）あるいはポ
リ塩化ビニルなど、これらに限定しないプラスチックか
ら通常形成される中空不透過性細管からなり、対象物質
が直接付着されたゲルあるいはこれ以外の重合材料で完
全に充填されたものである。チューブの外面を化学的あ
るいは物理的に改質して、チューブを束にまとめて結合
する接着剤を受容させることができる。その内面も、チ
ューブ内に導入されるゲルあるいは重合混合物が好まし
くは共有結合により接着するように、改質することがで
きる。アクリルアミド誘導体を壁部に架橋してアクリル
アミドゲルを接着させつつ、ゼラチン、寒天あるいはア
ガロース誘導体を吸着して同じように各ゲルに架橋させ
ることができる。蛋白質および核酸などの対象物質の線
状アクリルアミド、ゼラチンおよびアガロースへの架橋
方法は周知であり、誘導分子を、成形に用いるゲル内に
組入れることができる。アクリルアミドを、室温にて化
学的にあるいは光活性化を利用してゲルにすることがで
きるが、低温にてゲル化するＳｅｐｈａｒｏｓｅも利用
可能である。ゼラチンの形成は、室温を下回る温度にて
ゆっくり起こる。チューブの充填に利用するポリマーは
通常均質であるが、対象物質を含有する場合もあり、こ
の物質は重合媒体に付着する。例として、短いアクリル
アミド鎖に対する蛋白質の共有結合があり、これがアク
リルアミドゲルに組入られて蛋白質はゼラチンに共有結
合する。したがって、変性温度に曝露せずとも、変動性
生体分子を含むゲルを得ることができる、あるいは生成
することができる。こうしたチューブの構造を図３に例
示する。チューブ１６は架橋したゲル１７で充填されて
おり、このゲルには対象物質１８が付着している。薄切
りされたチューブの側面図１９および端面図２０によ
り、固定化物質２１が利用可能であることがわかる。
【００４６】中空ファイバを用いて作製するアレイの場
合、アレイの組み合わせ前に、ファイバ内部を、共有結
合あるいは適したポリマーコーティングにより、あるい
はゲル内にて生体分子でコーティングすることができ
る。全部ではないにしても大半の水酸基がポリイソシア
ネート基を担持するオキシエチレン系ジオールあるいは
ポリオールなどのイソシアネートポリマーが適切であ
る。こうしたポリマーにはポリ尿素／ウレタンポリマー
を含むものがある。このポリマーは良好に水和するた
め、ヒドロゲルとして分類することができる。適した開
始材料の例として、グリセロール、トリメチルプロパン
およびトリエタノールアミンなどのトリオール、テトラ
オールおよびポリエチレングリコールが挙げられる。適
したポリイシアネートの例として、ジイソシアネートな
どが挙げられる。ポリイソシアネートは芳香族、脂肪族
あるいは脂環式のいずれでもよい（Ｂｒａａｔｚ他に付
与された米国特許第５，１６９，７２０号およびＢｒａ
ａｔｚ，Ｊ．著、Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ Ａｐｐｌ
ｉｃａｔｉｏｎｓ ９：７１〜９６頁（１９９４
年））。別の方法として、束にまとめたアレイを、各中
空ファイバが、薄切りされる前に、ゲルとなる溶液内の
バイオポリマーで充填されるように配置することもでき
る。
【００４７】第６の種類のファイバあるいはチューブに
は、対象分子を内面に付着させているか、そうでなけれ
ば空であか、あるいは空にさている中身のない不浸透性
チューブが含まれる。図４に例示するように、薄切りさ
れたチップ２２には、支持プラスチック２４内に包埋さ
れた薄切りプラスチックチューブ２３が含まれている。
このチューブの内壁には対象物質２５が吸着されてお
り、中央部分２６は開口した状態である。この結果得ら
れるもの２７には、断面図からわかるように、薄切りさ
れたプラスチックチューブ２３と、固定化された物質２
５と、これらにより形成された開口穴２６とが含まれ、
これらすべてが互いに支持材料２４により保持されてい
る。このチップを超微量滴定量プレートと見なして、固
定化された親和力リガンド技術などに基づくフロースル
ー分析（Ｈｅｒｍａｎｓｏｎ他著、Ｉｍｍｏｂｉｌｉｚ
ｅｄ Ａｆｆｉｎｉｔｙ Ｌｉｇａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉ
ｑｕｅｓ， Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、１９９２
年、４０７頁）に、固定化されたオリゴヌクレオチドの
複製連鎖反応（ＰＣＲ）による増幅に、あるいは、例え
ば米国特許第５，８４３，７６７号に記載されているよ
うに、この規模で実現し得る他の検出反応などに利用す
ることができる。チューブを、内面あるいは外面が親水
性となるように処理したＴｅｆｌｏｎ(登録商標)で製造
した場合にも、その切削端部は疎水性のままである。こ
のチップ表面全体に親水性試験溶液を広げた場合にも、
自動制御容量によりこの溶液が穴の中に流動する傾向に
あるため、流体の全体量を適切に調節していれば、隣接
するセルに影響を及ぼすことは少なくなる。次いで、こ
の上面および下面を適した接着剤テープで密閉し、この
全体に、例えばＤＮＡ複製連鎖反応増幅に向けた反応を
起こさせる。別の方法として、図４に示すチップ３３の
挟持構造３２では、ガラスあるいは石英などの材料３４
の二片を用いてチューブの端部を密閉し、マイクロチャ
ンバ３５を形成することができる。この透明な端部の窓
を介して、蛍光あるいは光学吸収度における変化３６を
各環状構成要素について検出することができる。その反
応を比色計あるいは蛍光計により測定する。
【００４８】マイクロアレイ内部あるいはマイクロアレ
イの作成に用いる中空ファイバ内部では、上記以外のさ
まざまな反応を発生させることができる。例えば、ポリ
ペプチド、多糖あるいはポリヌクレオチドをその場で合
成する、かつ／またはエステル、アミド、カルボキシレ
ートなどの組み合わせ小型分子のライブラリを調製する
ことができる。ＰＣＲなどの同じ反応を、ファイバがそ
の反応物に対して十分に浸透性であれば、固形ファイバ
など他種類のファイバのいずれで行ってもよい。
【００４９】中空マイクロアレイの場合、対象物質をそ
の内部あるいは表面上に固定化しなくともよい。このよ
うな場合、それ自体は市販製品である非常に小型のマル
チウェルプレートを用意する。固定化の有無にかかわら
ず、生体セルを「空」の中空ファイバ内に配置すること
により、このマイクロアレイを用いて特異物質に対する
細胞反応を特定することができる。基質あるいは試薬を
その生体セルと同時に固定化して、特異分析物との接触
あるいは相互作用させた際に検出可能な生成物の生成を
刺激してもよい。
【００５０】マイクロアレイの形成のために切削する前
にファイバの内部に分子あるいは生体成分を投入するの
が通常の手法であるが、本発明の一実施態様では、分子
あるいは生体セルを、マイクロアレイの形成後に中空フ
ァイバ内に投入する。１例として、希薄懸濁液をマイク
ロアレイに添加することにより、生体セル、ウィルスあ
るいは他の粒子を複製するようなマイクロアレイの用途
がある。多種の対象物質をそれぞれ添加するには時間の
かかる可能性があるが、許容できる範囲である。隣接す
るアレイセル内にこぼれて流入する量をうまく利用する
ために、対象物質で「充填」された各アレイセルの間に
１列以上のセルを空のまま残しておいてもよい。
【００５１】上述した小型チューブの内面を化学的に改
質して、ポリヌクレオチド、ポリペプチド、多糖あるい
は他の分子を直接あるいはリンカーを介して付着させる
ことができる。分子を付着させることにより、チューブ
内部の反応部位数を増加することができる。ＤＮＡおよ
びＲＮＡは従来小型ポリスチレンビーズ上で合成され、
核酸を得る最も直接的な手法は、さまざまなシーケンス
を付着させたさまざまなビーズ群を用いて小型ポリスチ
レンビーズ上でオリゴヌクレオチドを合成し、小型のポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンあるいは他
のプラスチック、金属あるいはセラミック製チューブを
ビーズで充填し、これを固めてチューブを完全に充填す
ることである。このビーズを一定位置に保持し、注意深
くこれを加熱して焼結することができる。あるいは残存
性ラテックスをチューブに添加して、チューブ内に空気
を注入することにより一定位置で乾燥させる。
【００５２】第７の種類のチューブあるいはファイバに
は、透過性壁部を具備した細管が含まれる。腎臓透析機
械での利用および分子量の分留を目的とした中空で選択
的に透過性であるファイバの製造方法および手順が開発
されており(米国特許第４，２８９，６２３号および同
第３，９７６，５７６号）、現在では広範に利用されて
いる。このファイバを、固体で薄切りすることのできる
プラスチック内に包埋する方法も開発されており、透析
器端部にてファイバを細管に付着させるために利用され
ている。
【００５３】本発明では透過性中空ファイバを２通りで
使用可能である。第1の方法として、ファイバを、すで
にプラスチック内に包埋されている反応物担持ゲルで充
填する。このファイバを成形部分内に注意深く広げるこ
とにより、各チューブを上述したように選択的に充填す
ることができる。この手法では、小型アレイを迅速に形
成できるという利点や、別個の中空ファイバを形成する
ステップ、これを反応物で充填するステップ、これをア
レイに配列するステップ、およびこれを支持プラスチッ
クで浸潤させるために必要なステップすべてを行わなく
とも新たなアッセイを展開できることという利点が得ら
れる。
【００５４】第２の使用方法では、プラスチック内に包
埋する前に中空ファイバを充填する必要がある。浸透性
チューブの壁部浸透率を制御する技術がこれまでに開発
されている。これにより、ゲル化する際のモノマーおよ
びゲル化剤の流入および流出量を調節することができ、
ゲル化後に透過性物質を除去することができる。例え
ば、アクリルアミドおよびビスアクリルアミドをリボフ
ラビンの存在下にて紫外線光で架橋させることによりア
クリルアミドゲルを生成することができる。特定の結合
成分が感熱性であるか、あるいは他の化学物質に反応し
やすい場合に、この技術が好適である。引き続き行う蛍
光測定に干渉する可能性のある触媒を、重合後、細管の
壁部を介して透析することにより除去することができ
る。
【００５５】イソシアネート含有プレポリマーが、もう
１つのゲル化材料であり、これは、水との接触により重
合し、重合の副生成物として二酸化炭素のみを生成す
る。この結合成分をまず固相（１種類あるいは複数種
類）上に組み入れるか、あるいは別の方法でファイバ上
に配置した後、これを重合かつ／または乾燥させて、ゲ
ルの水和に利用する結合成分を組み入れる。
【００５６】透過性支持細管を利用すると、チューブ内
のゲルに、反応物をより安定にでき、ゲルの物性強度を
高め、薄切りを可能にする物質を浸透させることができ
る。例えば、ラクトースなどの糖、トレハロース、グリ
セロール、フラクトースおよび他の多価アルコールを投
入して蛋白質を安定化させ、ゲルに固形分を添加して薄
切りを容易にすることができる。この添加剤を、包埋さ
れている反応基を利用できるようにチップを使用する際
に、チップの露出面から部分的に除去してもよい。ゲル
内に拡散する添加剤も、強度の増強および乾燥後のゲル
量増加に利用してよい。
【００５７】また、リガンドあるいは受容体を含む粒子
をファイバ内に包埋する場合、包埋媒体を溶解性あるい
は溶融性にして、マイクロアレイの形成後に除去できる
ようにしてもよい。包埋媒体を除去すると、結合用に粒
子上により多くの活性部位を露出させることができる。
このような応用は、粒子が実際に、図３に示した架橋ポ
リマー（１７）と同様にリガンドあるいは受容体を固定
化して含むマイクロフィラメントのマイクロファイバあ
るいはマイクロブラシである場合に適している。
【００５８】チューブをゲルおよび試薬で充填した後、
チューブの外側を清浄にし、透過性支持プラスチックの
接着力を強化するために試薬で処理してもよい。続いて
これを束にして、薄切りするための製造物を作製する。
第８の種類のチューブあるいはファイバには、大型ブロ
ックから、好ましくはディスクから劈開することにより
合成したものが含まれる。まず対象分子を含むファイバ
材料をディスクとして成形した後、ディスクを回転させ
てその円周から長いファイバを剥離する。この技術は本
質的に、回転する丸太からベニアを製造する技術を小規
模にしたものと同じである。この技術には、長く薄いフ
ァイバに対して幾つかの具体的な空間上および取扱い上
の利点がある。ディスクにすれば、凍結、緩衝剤内への
浸漬、暗所などの特定条件下でその活性成分を維持する
必要がある場合には特に、より容易に保管することがで
きる。
【００５９】アレイあるいは平行なファイバを互いに装
着させるには多くの技術がある。好適な１方法は蒸着焼
結である。蒸気、多くの場合高温溶剤であるが、これを
アレイと特定の時間の間相互作用させた後、排気して除
去する。加熱焼結では、アレイの側面を圧縮するように
配置して、アレイをそのプラスチックの軟化点まで加熱
する。もう１つの手段は、ガリウムなどの融点の低い金
属を利用することである。低融点は、結合成分の生理学
的温度における、あるいはその前後の温度をいう。
【００６０】生体分子を反応形態に維持するさまざまな
組織学的包埋媒体がこれまでに開発されている。例え
ば、Ｄｕｒｃｕｐａｎ、ＮａｎｏｐｌａｓｔおよびＱｕ
ｅｔｒｏｌ ６５１は、非常にゆっくりした加熱により
硬化可能であり、ＪＢ−４およびＩｍｍｕｎｏｂｅｄは
室温で重合可能であり、水性アクリルポリマー、Ｌｏｎ
ｄｏｎ Ｒｅｓｉｎ ＧｏｌｄおよびＬｏｗｉｃｒｙｌ
は凍結点以下にて紫外線光により重合可能である（以上
すべてＰｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｉｎｃ．から入手可
能）。従来の包埋媒体では溶剤やワックスを利用するた
め、分析前にはこのワックスを少なくとも部分的に除去
しなくてはならない。
【００６１】このように、特異な生体分子を識別および
局在させる包埋および薄切り方法が利用可能である。核
酸の場合、特異な核酸標的を、例えば、ｉｎ ｓｉｔｕ
ハイブリダイゼーションおよび、複製連鎖反応（ＰＣ
Ｒ）およびこれ以外の核酸増幅技術（ＬＣＲ、ＲＣＡ、
ＳＤＡなど）による特異シーケンスの増幅により、検出
することができる。
【００６２】包埋する方法は、生体セル内における結合
成分に所望する特性あるいは複数の特性を維持するもの
とする。したがって、抗体がセル内に固定化されてお
り、抗体に対する抗原の結合特異性を所望する場合に
は、その固定化方法は、抗体の抗原結合性能を保持する
ものとなる。ファイバ同志を装着してアレイを形成する
方法および手段も、この抗体の抗原結合性能を保持する
ものである。
【００６３】同様に、ホルモン受容体に対する結合分子
候補がセルに含まれている場合、その固定化および吸着
方法および手段は、その候補分子の形状を維持してホル
モン受容体が識別および結合できるようにするものとす
る。さらに、免疫試薬を用いて数多くの蛋白質あるいは
炭水化物抗原を検出することができる。この検出は一般
に、蛍光染料を分析物あるいはサンドイッチアッセイの
第２の層内に組入れることにより、あるいは、蛍光性と
なる可能性のある不溶性染料を生成する酵素を分析物あ
るいはサンドイッチアッセイの第２あるいは第３の層に
結合させることにより行う。
【００６４】固相表面によっては、反応物の固定化に直
接利用できるものもあるが、その他の表面は改質して添
加可能な状態にしなければならない。抗体は清浄なポリ
スチレン表面に接着し、多くの蛋白質も同じである（Ｖ
ａｎ Ｏｓｓ，Ｃ．Ｊ．およびＳｉｎｇｅｒ，Ｊ．Ｍ．
著「Ｔｈｅ ｂｉｎｄｉｎｇ ｏｆ ｉｍｍｕｎｅｇｌ
ｏｂｕｉｎｓ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｐｒｏｔｅｉｎｓ
ｂｙ ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ ｌａｔｅｘ ｐａｒ
ｔｉｃｌｅｓ」、Ｊ．Ｒｅｔｉｃｕｌｏｅｎｄｏｔｈｅ
ｌｉａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ３：２９０４０、１９６６
年）。これまでは、マイクロタイタプレートあるいはビ
ーズの形態であるポリスチレンを変性して、ポリヌクレ
オチド、ポリペプチドおよび多糖などの生体分子を結合
できるようにしてきた。ポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）を含むパーフルオロカーボン（Ｔｅｆｌｏ
ｎ（登録商標）として周知のフルオロカーボンポリマー
など）、ポリビニルフルオリド、ポリビニリデンジフル
オリド製表面には、蛋白質あるいは他の生体分子が結合
する(米国特許第５，２７０，１９３号)。このような表
面には、表面を親水性に、または正あるいは負に帯電し
た状態に変化させるフッ素化表面活性剤を含有させて製
造することができる。制御された多孔質ガラスなどのガ
ラスを改質して、抗体、抗原、多糖、ポリヌクレオチ
ド、核酸などを共有結合できるようにすることができ
る。プラスチック表面をコロナプラズマ放電あるいは電
子ビーム放射線により非特異的に改質して、これにさま
ざまなコーティングあるいは接着剤をコーティングして
高分子を付着させることができる。さまざまな改質を行
うことにより、さらに特異的な生体分子の共有結合が可
能となり、反応基がポリスチレンあるいはアクリル表面
に付着する。続いてこの基が、延出したリンカーの有無
にかかわらず、緩やかな条件下にてバイオポリマーに結
合する。
【００６５】これまでさまざまなクロマトグラフィ媒体
が、固定化されたバイオリアクタを支持するように適合
させられてきた。こうした媒体の例として、主にアクリ
ルアミド、アガロース、Ｓｅｐｈａｒｏｓｅで構成さ
れ、化学的に架橋可能な軟性ゲルビーズ、および高圧力
クロマトグラフィ用に設計された圧縮性の低いビーズが
挙げられる。固定化支持体として有用な天然生成物はセ
ルロースであり、これは粉体として容易に入手可能であ
る。この支持体を、バイオリアクタを共有結合させるよ
うに化学的に変性するか、あるいは結合可能な状態であ
る変性形態として購入することができる。
【００６６】長いＤＮＡあるいはＲＮＡ分子をゲル内に
て重合して固定化させることができ、これを物理的な絡
み合いにより純粋に保持する。１例が、寒天あるいはア
クリルアミドゲル内にＤＮＡを保持することである。さ
らに、ポリペプチド、蛋白質、多糖あるいは核酸などの
他の生体分子では、長いポリマーに互いに連鎖すること
により、ゲル内に包埋した時点で拡散しなくなるため、
この生体分子を溶解性反応物との反応に利用できる状態
を保つことができる。例として、蛋白質あるいは核酸の
ポリエチレングリコール（所謂ペガレーション（PEGyla
tion））あるいは線状アクリルアミド鎖への結合が挙げ
られる。
【００６７】対象となる受容体あるいは分子を固定化し
て反応物の結合に用いる方法のほかに、ある種類の反応
物の固定化成分に対する一般方法がある。例えば、Ａ蛋
白質あるいはＧ蛋白質を固定化した後、これを特異なイ
ムノグロブリンの結合に用いることができる。次にこれ
が特異な分析物を結合する。さらに一般の手法は、アビ
ジンおよびビオチンなどの他のリガンドと受容体との間
の強力かつ特異な反応に関してのものである。アビジン
を固形支持体に固定化あるいはゲルに付着させて、ビオ
チンが互いに連鎖した抗体あるいは他の反応物の結合に
用いることができる。これにより、さまざまな反応物が
容易かつ迅速に付着することのできる表面を生成するこ
とができる（Ｓａｖａｇｅ他著、「Ａｖｉｄｉｎ−Ｂｉ
ｏｔｉｎＣｈｅｍｉｓｔｒｙ：Ａ Ｈａｎｄｂｏｏ
ｋ．」、Ｐｉｅｒｃｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａ
ｎｙ、１９９２年を参照されたい）。
【００６８】これまで、固定化された対象分子と溶解性
反応物との間の反応を検出するために、広範にさまざま
な方法が開発されてきた。こうした方法における相違点
は主に、シグナルの生成に用いるメカニズムと、シグナ
ル生成のために直接あるいは間接的に互いに挟み合わな
ければならない異種試薬の数とである。例として、分析
物に共有結合された蛍光標識を伴う蛍光（遅延蛍光を含
む）、分析物に結合する溶解性染料および、分析物への
結合後に蛍光量が大幅に増加する染料を含む蛍光が挙げ
られる。後者は核酸の検出に利用可能である。所謂サン
ドイッチアッセイなどのさらに複雑なシステムでは、検
出錯体内に酵素を固定化し、溶解性基質との組み合わせ
により、蛍光性となり得て好ましくは不溶性である染料
を生成する。あるいは、結合された分析物に付着した検
出錯体に、多くの蛍光染料分子が付着する、分岐ＤＮＡ
などの樹状分子を含有することができる。
【００６９】短い横軸方向のファイバを装着してブラシ
状の形状を設けているデンタルフロスの製造方法を応用
して、反応物を吸着することができる。ストランドある
いはファイバ上の情報をコードし識別するパターンを、
小さな線状に配置したドットの形態で用いることができ
る。マルチファイバ式内視鏡アレイの開発において、ア
レイを点検する方法が開発されてきた。この方法では、
光ビームあるいはラスタ画像を、その光が各ファイバを
連続して照射するようにファイバ束の一方の端部に投入
し、もう一方の端部から出る発光パターンを特定する。
パターンが同じであれば、位置の変化したファイバがな
いことになる。
【００７０】細管を充填している液体内の気泡あるいは
空隙を検知する技術が周知であり、これは、各チューブ
に沿って測定した際の屈折率、吸光度あるいは蛍光量に
おける変化に依存する場合がある。長さの短い細管の場
合には遠心力を利用して粘性媒体を充填する技術が、当
業者には明白である。
【００７１】組織ブロックは、軟質組織から骨までにわ
たる試料が含まれている可能性がある上、包埋材料（蝋
など）のブロック内に包埋されていることも多い。こう
した組織ブロックを薄切りにするミクロトームが市販さ
れており、ガラスあるいはプラスチック製スライドに切
片を装着し、そのスライドを自動的に処理して包埋媒体
をある程度あるいはすべて除去し、体系的にスライドを
一連の試薬に曝露するするさまざまな技術および設備も
同様に入手可能である。
【００７２】組み合わせられたチューブの束を薄い切片
に切削し、薄切り後も構成要素であるチューブの配向を
維持することのできるミクロトームおよび他の薄切りあ
るいは切削機械が周知である。ブレードを利用して切削
すると、マイクロアレイのセル間における結合成分の劣
化を低減できる可能性がある。マイクロアレイの厚さ
は、予想されるその使用法の要件に応じていずれでもよ
い。ファイバ束の剛性がもう１つの特定要因となる場合
もある。切片の厚さは１ｃｍ未満になる場合が多い。切
片の厚さは５０ｍｍ未満になる場合が多い。以下にさら
に詳細に例示するように、切片の厚さはミクロンの単位
となり得る。
【００７３】切片（マイクロアレイチップとして）を直
接、可撓性フィルムの接着剤表面に装着しても、あるい
はガラス製スライドなどの固体表面に装着してもよい。
複数の切片（本明細書では「チップ」の代わりに「切
片」を用いる）を他の切片を間に介在させながら配置
し、フィルムストリップに沿って間隔をあけながら装着
することも可能である。したがって、種類の異なる１ダ
ースあるいは１ダース以上の切片のセットをフィルムに
沿って反復順序で配置し、このフィルムを切削して１セ
ットを得ることもできる。シーケンスの研究には、挿入
ＤＮＡを増幅および標識し、大量のセットの切片に対し
てそのハイブリダイゼーションパターンを調べることが
できる。
【００７４】変形不可能なファイバ束を用いることによ
り、この束を横切る方向に切削あるいは切取り、再度整
合できると良好な同じプレートを大量に形成することが
できる。これにより統一性に優れた再製可能なアレイが
得られる。マイクロアレイの位置合わせ手段として、１
本以上のファイバに対して、容易に検出可能な異なる種
類の材料を用いることにより、再整合を容易にすること
ができる。
【００７５】大半の免疫化学アッセイあるいは競合アッ
セイは、分析物ではなく試薬からのシグナルに依存して
いる。しかしながら、錯体混合物内に脂肪族アミノ基を
含む蛋白質などの抗原を蛍光標識する方法も開発されて
きており、これらは複製可能であり定量可能である。例
えば、Ａｍｅｒｓｈａｍ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
からＣｙＤｙｅｓが市販されており、Ｃｙ２、Ｃｙ３お
よびＣｙ５が特に有用である。このような標識混合物の
成分が固定化抗体のアレイと反応すると、各特異抗体が
蛍光標識された分析物の１つに結合するため、特異的に
結合された標識分析物がそれぞれ蛍光を発し、これを検
出することができる。この方法にさらに改良を加えるに
は、この結合抗体アレイを非蛍光形態である周知の各分
析蛋白質の亜飽和量を含む溶液に曝露し、アレイを洗浄
し、このアレイを標識蛋白質の試験混合物に曝露するこ
とにより、複数の競合アッセイを生成する。
【００７６】固定化された結合パートナーを用いる従来
の結合アッセイ形式であればいずれも本発明のマイクロ
アレイシステムと併用可能である。簡単に言えば、マイ
クロアレイに複数のリガンドあるいは複数の受容体を含
有し、分析物を複数のリガンドあるいは複数の受容体に
することができる。分析物かマイクロアレイセルかのい
ずれかに結合する競合成分を添加してもよい。この試料
を標識化する、かつ／または競合成分を標識化する、か
つ／またはマイクロアレイセルを標識化することができ
る。この標識を互いに相互作用させて、検出可能なシグ
ナルあるいは生成物を形成させる、あるいはシグナルあ
るいは生成物を消光させることができる。その多様な組
合わせの数は数ダースにのぼり、そのいずれも、マイク
ロアレイアッセイのさまざまなセルに対するさまざまな
組合わせと同様、本発明に利用可能である。
【００７７】特定の疾病の診断をくだすために、数種類
の臨床試験が必要となることが多い。多くの場合、この
複数の試験は連続的に行われ、一連の試験の１試験ある
いは１要素がその次に行うべき試験を示唆し、順番に第
３の試験あるいは試験群を示唆していく。こうした試験
の中にはほとんどの場合外部に委託しなければならない
ものもある。したがって、機械が読み込める形態での正
確な数値結果を出す方法を利用して、一連の枝分かれし
た試験を同時に行うことができ、時間の経過に対しても
安定であり、現在使用されている臨床分析システムに比
較して小型で安価となりうる装置で読み取ることのでき
る安価なチップに対する要望がある。
【００７８】多くの生化学的分析では、その分析処理の
ダイナミックレンジを広くする必要がある。したがっ
て、時間をかけて反応過程を特定することにより、ある
いは一連の希釈物に対して複数の分析を行うことにより
酵素および免疫化学アッセイを行うことが多い。こうし
た分析を、発現試薬の分析物混合物に曝露している間に
時間的間隔をおきながらそのマイクロアレイを「読む」
ことにより行うことができる。さらに、標準型とブラン
ク（比較）とを用いる並行分析が必要であり、これらを
含むものとする。大量に作製し、標準化した安価なバイ
オチップにこうした要件を備える必要がある。このバイ
オチップに、例えば、抗原、薬剤、核酸あるいは他の分
析物を検出し測定できる異なる種類の反応物を組み入れ
ることができる。
【００７９】アレイには、生体作用特性を特定する以外
にも数多くの用途がある。化学的相互作用および反応を
同様に試験することができる。このようなアッセイで
は、例えば、１種類の試験物質あるいは材料に対して異
なる反応化学物質を同時に試験して、腐食、電気化学変
化あるいは他の相互作用を特定することができる。これ
は、化粧品、塗料、潤滑剤における例などの複数の物質
の化学配合物に特に有用である。あるいは、アレイ内の
分析物と対象分子のすべてとの間で所望する相互作用に
ついて分析してもよい。
【００８０】反応物の固定化にゲルを用いる際に起こる
一般の問題は、ゲルに固定化した対象物質に付着する可
能性のある反応物がゲル内外に拡散するのに長い時間が
かかることである。蛍光により検出を行う場合、励起光
を吸収する染料をゲル内に取り込んで検出を行うため、
その検出が表面に近い領域に限られてしまう。この問題
は、紫外線光吸収モノマー、４−メタクリルオキシ−２
−ヒドロキシベンゾフェノン（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅ
ｓ，Ｉｎｃ．製）をアクリル系包埋媒体内に取り込むこ
とにより解決することができる。蛍光発光前にＤＡＢＳ
ＹＬあるいはＤＡＢＣＹＬなどの消光分子を添加して振
動励起分子を受容することも有用となる可能性がある。
【００８１】マイクロアレイのファイバ内における粒子
の表面領域上で分析物と結合パートナーとの間の結合を
強化したい場合、各ファイバの包埋マトリクスをエッチ
ングして、マイクロアレイの各ファイバが含む粒子の表
面積を拡大してもよい。結合アッセイを行う際、分析物
をマイクロアレイのセル内によりよく拡散させてリガン
ド／受容体結合（感度）を強化し、マイクロアレイをさ
らに量的に複製可能とし、マイクロアレイに光を通過さ
せて行う場合には分光光度検出の改良が望まれる場合が
ある。マイクロアレイ内への拡散を促進するために、リ
ガンドをマイクロアレイのゲル材料内に押入れてもよ
い。これを、マイクロアレイを多孔質膜上に配置し、リ
ガンドあるいはリガンド溶液を流体力学、電気泳動ある
いは機械的手段を利用してそのマイクロアレイを通過さ
せることにより行うことができる。例えば、膜の両側に
おける圧力差を利用し、マイクロアレイを介して流体を
流動させることもできる。膜の裏側に単に複数のペーパ
ータオルを重ねて置き、流体を吸い出すことにより、マ
イクロアレイを介して流体を引き抜くこともできる。電
気泳動手段では、マイクロアレイ全体にわたりあるいは
マイクロアレイの１セルあるいはセルグループの両側に
配置した１地点式電極を用いて電位を印加する。機械的
手段としてさまざまな形状のポンプを用いて圧力差を設
けることにより、マイクロアレイを介して流体を機械的
に押出すあるいは引き抜くことができる。
【００８２】多孔質膜を利用すると、マイクロアレイの
洗浄時にバックグラウンドを低下させることができると
いう具体的な利点も得られる。ファイバ内に多孔質粒子
あるいは糸状構成要素を包埋する場合、その多孔質粒子
あるいは糸状構成要素を横切る方向に薄切りすると、得
られる構造の多孔度がさらに上昇し、試薬の接触面積も
洗浄面積も拡大できる可能性がある。包埋媒体あるいは
毛細管をエッチングしても、多孔率を高め、対象固定化
分子への曝露面積を拡大することができる。
【００８３】多孔質粒子を、好ましくは２回、薄切りす
ると、より太いチャネルが形成されて、より多くの流体
を含有できる通路を設けることができる。切断された粒
子を含むファイバを、透過性膜支持体の上、あるいは固
体基部支持体内の穴の上に搭載することができる。こう
することにより、流体はマイクロアレイのセルを通過で
きる。
【００８４】本発明を用いることにより、固相上の各セ
ルにそれぞれスポッティングする、あるいは各セルに化
合物を形成する難点を回避することができる。前者の方
法では、必ず人の関与および装置が必要であり、少量の
液体を定量測定できなければならない。後者の技術で
は、固相上で合成できる化合物の種類には限りがある。
これら双方の従来技術は費用もかかり、各アレイをそれ
ぞれ作製するには複雑で自動化された装置あるいは時間
のかかる作業が必要である。これに対して、「バッチ」
が数千から数百万個のマイクロアレイとなる本発明は、
技術的に単純かつ迅速である。各マイクロアレイに必要
となる個々の作業は切削するステップのみである。
【００８５】保管されていた複数セットの試薬から、あ
るいは異なる反応シーケンスあるいは化合物を基部チッ
プ上で合成することにより調製するマイクロアレイに
は、品質管理に難しい問題がある。大型アレイでは、最
終形態における試薬を利用前にそれぞれ別々に分析する
ことができない。その上、アレイのセットを製造し終わ
るまで、その場で合成されたシーケンスの正確性を確認
することができない。エラーあるいは標準を満たしてい
ない成分がアレイのバッチ内に見つかれば、アレイ全部
を処分しなければならない。こうした問題が、「バイオ
チップ」を普段の臨床研究に利用することに対する制約
となっている。
【００８６】固定化された蛋白質および核酸が、溶液内
よりも、特に乾燥状態にあると安定であることは周知で
ある。本発明における対象物質には、非常に広範な化学
物質、錯体、生体セルあるいはこれらの分画を含むこと
ができる。核酸、多くの蛋白質および、ナトリウム、ド
デシル硫酸ナトリウムなどの界面活性剤で変性あるいは
コーティングされた蛋白質は有機溶媒および広範囲の有
機化合物に溶解するため、プラスチックの製造に用いら
れる例などの重合混合物内に組み入れることができる。
したがって、本発明の実施に当たり、現在利用されてい
る押出加工技術を用いて異なる対象物質を含むアクリル
あるいはこれ以外のプラスチック製の長いファイバを作
製することが技術的に実施可能である。
【００８７】ファイバへの固定、束にまとめること、薄
切りおよびマイクロアレイの形成を行うことにより、多
数の異種で、潜在的新規性を有する活性化合物を同時に
スクリーニングすることができる。植物エキスなど、分
離後のピーク分画を同時に収集してマイクロアレイの形
成に利用することができる。次に、このマイクロアレイ
を同時に大量のアッセイシステムに利用することによ
り、劇的に時間および労力を削減しながら、目的如何に
かかわらず含有されている化合物すべてをスクリーニン
グすることができる。
【００８８】多数の蛋白質あるいはペプチドを大量生産
技術により生成すると特に好ましい。天然源からの分離
技術で得たさまざまな分画では、多くの異種蛋白質およ
びペプチドを含むソースとなる。多種化合物の混合物を
分離する数多くの分画処理が周知である。異なる種類の
分画あるいは特定組成物を用いて１本のファイバを形成
することができる。血清およびこれ以外の組織や天然源
からの二次元電気泳動ゲルでは、ゲル上に数千もの異種
蛋白質が分離生成される。各蛋白質を個々にゲルから取
出し（切断、溶離などにより）、これを対象分子として
利用して１本のファイバを形成することができる。この
ような方法では、異なる束では元である試料も異なるた
め、異種試料間における蛋白質の違いを容易に比較する
ことが可能である。
【００８９】固定化された高分子が抗体である場合、こ
のマイクロアレイを用いて、蛋白質に基づくさまざまな
異常を診断することができる。対象蛋白質に対する標識
した第２の抗体を用いて、セルをさらに強調表示させて
もよい。さらに、アレイを用いて、予め染色されている
か、固定化した後に染色するかのいずれかである病原菌
を固定化することもできる。このように、血清あるいは
結晶などの生体試料からの微生物は純化され、ＴＯＴＯ
−１あるいはＹＯＰＲＯ−１などの蛍光核酸染色で染色
された後、アレイ上で組合わせ抗体を発見することがで
きる。次に、その結合分析物を、蛍光をスキャンして検
出し、その位置から同定することができる。
【００９０】微生物あるいはこれ以外の対象分子を固定
化し、この固定化試薬を用いて、個体から得た流体から
抗体を局在させ、その位置を蛍光型抗ヒト抗体により発
見することにより、もともと抗体の生成を誘発した疾病
を診断することも同じように本発明の一部である。これ
までは、特異遺伝子からの挿入物を含むファージディス
プレイを用いるか、合成オリゴヌクレオチドを用いる
か、あるいは、ディスプレイ抗原あるいは抗体をある程
度まで用いてアレイを作製してきた。本願では、各ディ
スプレイファージを１本のファイバ作成に用いる場合、
ペプチドあるいは抗体ディスプレイファージの個体群を
用いてもよい。このような構造では、ファージが大きい
ため、各表面分子の一部がゲルあるいはプラスチックに
包埋されたままであり、残りの部分が露出することにな
る。対象分子をこのファイバ自体に結合してマトリクス
内部に封入しても、または、固相粒子あるいはファイバ
内部あるいは表面上の微小構造に結合してもよい。ファ
ージ、組換え細菌あるいは他の錯体生体構造物も固定可
能であり、所望に応じて、含有蛋白質をグルタルアルデ
ヒドあるいは同様の固定材料で架橋する。
【００９１】各ファイバに対象分子の混合物を含有する
ことができる。例えば、化学合成時に、数多くの異性体
が調製される。場合によってはファイバの形成前にこの
異性体を分離せずにおくと便宜がよい。同様に、混合物
を分断する場合、全体かつ完全な単離は難しく時間もか
かるため、受容体の混合物を含むファイバを形成しても
よい場合がある。
【００９２】ファイバの集合体を用いる、あるいはこの
他例えば、ファイバを形成するマトリクス内に粒子を包
埋する実施態様では、ファイバの相対的な位置をその束
の長手方向において維持する材料充填を用いると望まし
い場合がある。さまざまな膠および接着剤が従来技術に
おいて周知である。例えば、油脂成分を含む充填組成物
は、６００以上の比較的高い分子量の脂肪族炭化水素で
あり、無機成分およびブロックコポリマーは材料を濃密
化するがその粘性を低下させる。酸化防止剤、老化防止
剤も含有可能である。例えば米国特許第５，１８７，７
６３号を参照されたい。
【００９３】充填材料として、ファイバの位置合わせし
た状態を維持し、切削可能であり、マイクロアレイに施
されるその後の処理を干渉しないものを選択する。例え
ば、使用可能な他の例としてポリアクリルアミドなどの
重合性材料が挙げられる。ファイバに対する包埋マトリ
クスは、色が黒くても不透明でも、あるいはこれ以外に
も、標識の発光シグナルを吸収してセルとチップとの間
のクロストークを削減できればいずれでもよい。さら
に、ファイバとファイバとの間の接着剤に同じ吸収材料
を含有してマイクロアレイのセル間のバックグラウンド
を低減してもよい。任意に、この材料の特定層をファイ
バとファイバとの間に配置してから束を形成してもよ
い。中空ファイバを使用する場合、不透明材料をこの中
空ファイバ外殻自体の内部に組み入れてもよい。
【００９４】アレイには、さまざまなセルに抗原／抗体
などのセット全体を比較例とともに備えて、献血を輸血
する前に一般の血液を媒介とする疾病に対する血液試料
のスクリーニングを行うことができる。同様に、特定の
症状には数多くの一般原因があり、アレイを用いるとこ
れらを同時にスクリーニングできる可能性がある。例え
ば、尿路感染症は一般的であり、これは、さまざまな抗
生物質に対する感受性がさまざまである数多くの種類の
細菌によって引き起こされる。多種類の要因に対して同
時に試験を行うことができれば、かなりの時間と費用が
節約される。
【００９５】本発明によるチップの使用過程において、
さまざまな周知の技術および材料を用いて非特異的反応
を低減する。したがって、従来技術で周知のように、蛋
白質によるアッセイの場合、ファイバあるいはフィラメ
ントの物質、包埋材料および対象結合成分以外の本質的
にすべてによるチップ上の非特異部位を、アルブミンあ
るいは乳などのブロッキング剤に反応させて、このブロ
ッキング剤を、リガンド、分析物、レポータ分子あるい
は結合成分に特異結合するすべてと反応し得る結合成分
を含有しない領域に結合させる。
【００９６】アレイに異なるファイバで製造した２つ以
上の同じセルがあってもよいが、こうしたセルには同じ
結合剤を含有させるものとする。こうすることにより、
このアレイでは固有の品質保証確認を行うことができ
る。さらに、セルによっては、分析物の定量測定用に異
なる濃度の結合成分を備えると好ましい場合がある。こ
れにより、このマイクロアレイでは品質面での検出と量
面での検出とに対する固有の標準を設けることができ
る。例えば、一連のセルに濃度の異なる抗生物質を含有
させることができる。試料微生物をこのセルに接触させ
てインキュベートした場合に、１つのセルでは増殖が見
れらず、別のセルでは増殖されれば、およその最小発育
阻止濃度がわかる。トリパンブルーあるいはフルオレセ
インアセテートなどの活性染料で染色して同じことを行
うと、最小殺菌濃度を特定することができる。マイクロ
アレイには数千ものセルを設けられる可能性があるた
め、さまざまな抗生物質に対する抗生物質感受性を同時
に特定することができる。ゲル内で固定化されているリ
ガンドあるいは受容体との他の生物学的活性を質量的に
特定することも可能である。
【００９７】同じマイクロアレイにおいて本質的に同じ
ファイバを複数回使用することができる。こうすること
により、固有の品質管理点検が可能となり、結合アッセ
イの結果をより確かなものとすることができる。精度を
高めるように結合アッセイを行えば、さらなる定量測定
が可能となる。空のファイバ、対象分子を結合させてい
ないファイバは有用な負の比較対照となるため、あらゆ
るマイクロアレイで利用しなければならない。
【００９８】長いフィラメント、毛細管あるいは同軸二
部材料フィラメントを平行に配置し、これを焼結あるい
は接着剤により接合して束を形成する。この束は好まし
くは変形に対して耐性があり、各ストランドあるいは毛
細管は一方の端部からもう一方の端部まで連続したもの
である。ファイバあるいは毛細管の位置構成は束全体に
わたり不変としなければならない。同軸形成で２種類の
材料からなるフィラメントを使用してもよい。このコア
材料は、溶解し得る１種類の材料で形成し、かつ、被覆
材が同じ溶解条件において耐性である材料で形成する。
例えば、強アルカリにより特定種類のガラスは溶解する
が、それ以外のガラスは溶解しない材料である。含有さ
れる材料に依存して、この溶解ステップを薄切りステッ
プの前に、あるいは好ましくは後に行うことができる。
【００９９】別の方法として、被覆材を溶解性とし、耐
性のあるコア部分を、裏打ちシートに装着したマイクロ
アレイ上に「島」として隔離してもよい。いずれの場合
も、溶解ステップで形成された空間を、空のままとする
か、あるいは異なる材で充填することができる。一部を
溶解させて多孔質材料を得ることも本発明の範囲内であ
る。多孔質材料では表面積が拡大されるため、結合アレ
イには特に望ましい。
【０１００】粒子、特に多孔質ビーズを「化学的に焼
結」してフィラメント、シート、あるいは毛細管内部を
形成してもよい。この技術を利用して、異なるファイバ
を互いに接着してもよい。こうした１つの方法ではま
ず、対象分子を粒子に結合する。ブロッキング剤を添加
して、粒子上のその他の反応部位あるいは吸着領域をブ
ロックしてよい。まだ充填していなければ、ビーズをチ
ューブあるいは中空ファイバ内に詰める。次に、ブロッ
キング剤および／または対象分子および／またはビーズ
上の非反応部位と架橋あるいは連結する化学反応化合物
を添加すると、ビーズと接触した部分で化学的接着が起
こる。このチューブあるいは中空ファイバをそのままで
も、あるいは除去してもよい。ビーズ内部の孔内にある
対象分子は接触しないため、大幅に変化することはな
い。別の方法として、ビーズ床と床との間の空間を疎水
性接着剤あるいは硬化性液体で充填しながら、ビーズの
孔を親水性溶液で充填して毛管作用によりこれを保持し
てもよい。
【０１０１】化学的焼結の代表例が、多孔質ビーズ上に
Ｇ蛋白質を吸着した後、ゼラチンのブロッキング剤を添
加することである。得られたビーズを１ｍｍプラスチッ
クチューブ内に充填し、カルボジイミドなどの蛋白質架
橋剤を添加する。反応の完了後、非反応試薬を洗浄して
すべて洗い流し、これに、適した対象抗体を添加してＧ
蛋白質に結合することにより、束ねた後に劈開してマイ
クロアレイを製造するのに適したファイバを形成する。
【０１０２】別の方法として、粒子表面をまずビオチン
化し、アビジンを架橋剤として用いることができる。Ｇ
蛋白質をビーズに吸着させる代わりにアビジン標識抗体
を用いてもよい。もう１つの方法は、比較的大きな多孔
質ビーズと、ビーズとビーズとの間の空間を充填する接
着剤あるいは包埋媒体とを用いることである。このファ
イバを薄切りする場合、ビーズを劈開できるほどに大き
なものにしてビーズ内部を開き、結合している対象分子
を露出させる。中に被包されている対象分子がビーズの
劈開時に露出するため、多孔質ビーズの代わりに、中空
ビーズあるいはマイクロバルーンを用いてもよい。この
概念は、組織あるいは包埋セルを薄切りして、細胞内構
造を曝露し、見えるようにすることと同じである。
【０１０３】さらに、異なる２種類のビーズのセットを
用いてもよい。第1のセットは多孔質で、受容体／受容
体結合物質を結合して具備しており、第２のセットは高
反応材料でコーティングされているか、または、第1の
セットのビーズあるいはそのコーティングに結合する反
応基で改質されている。チューブをまず、乾燥形態の双
方のビーズで充填し、このチューブを振った後、流体を
注入して反応させることにより、ビーズによる固体ファ
イバを形成する。あるいは、第1のセットのビーズが極
めて大きな場合、このビーズをまず充填してから（流体
の有無にかかわらず）第２のセットを添加して、このビ
ーズを大きなビーズ間の空間内を通過させ、それに応じ
て反応させる。ビーズ間の反応は、特異結合部分による
ものでも、あるいは、ビーズを架橋して薄切りにできる
固体を形成する非特異結合反応によるものでもよい。第
２のビーズを黒くして、蛍光検出時の迷光を低減しても
よい。
【０１０４】束にしたファイバを溶融あるいはこれ以外
の方法で固定パターンに互いに接着した後、この束を、
横切る方向にあるいは角度をつけて数多くの薄いディス
クに切削し、所望に応じて一部を任意に溶解する。中空
の毛細管を用いる場合、得られるディスクを、光学画像
および光導波管の増幅用のチャネルプレートとして利用
することができる。ロッドを使用してもファイバを使用
しても、穴寸法が均一であるため、この薄いディスクを
フィルタとして利用することもできる。
【０１０５】薄切りした二次元アレイの各ファイバ部分
には比較的大量の、ＤＮＡ、ＲＮＡ、あるいは蛋白質分
子などの結合成分が含まれることになる。最終的に得ら
れるアレイを使用する第１のステップとして、アレイの
プラスチック表面を非常にゆっくりと侵食できる溶液で
その表面上を洗浄する。これを一定速度で行い、遊離す
るあらゆるバイオポリ分子を除去する。この洗浄を継続
し、プラスチックを侵食しない溶液に変化させていく。
次にこのアレイを乾燥させて使用するまで保管しても、
あるいは直ちに使用してもよい。プラスチック内に対象
反応剤を曝露しやすくするように、粒子の表面を溶解
し、溶液を形成して分子を露出する。
【０１０６】各ファイバは、マイクロアレイ内で含有さ
れるものと同じ形態で対象分子を含んでいるため、マイ
クロアレイ全体を用いずとも、ファイバ自体で品質管理
点検を行うことができる。これは、診断を目的としてマ
イクロアレイを使用する場合に特に重要である。バッチ
からマイクロアレイをサンプリングしても品質管理点検
を行うことができるが、これでは販売されているマイク
ロアレイを実際に点検したことにはならない。これに対
して、本発明ではファイバの薄い切片自体を使用する。
ファイバ自体を分析するということは、マイクロアレイ
セルとしてファイバの切片を含む各マイクロアレイを実
際に試験していることを表している。
【０１０７】一方、マイクロアレイの各セルに直接対象
分子を固相ｉｎ ｓｉｔｕ合成する場合、対象分子を含
んで使用される実際の組成物が、合成後、実際に試験さ
れることはない。むしろ、スポットの点検が品質保証の
拠り所となっている。固相に対する液滴スポットによる
マイクロアレイ製造では、その液体を試験すれば品質管
理点検とすることができる。しかしながら、液滴試料
は、スライド上に固定化される乾燥対象分子の品質を表
すものではない。したがって、この品質管理点検の結果
は、販売されている実際の製品と同じではない。再度、
これでは販売されているマイクロアレイのセルに含有さ
れる実際の組成物に対する品質保証が全くされていな
い。
【０１０８】本発明における品質管理では、ファイバを
それぞれ分析し、この分析を、リボンあるいは小グルー
プとして、あるいは薄切り前の束全体の一部として行う
ことができる。さらに、１つの最終的なマイクロアレイ
を試験することにより、ファイバの組成物が最終製品の
その部分と同一であることから、マイクロアレイ全体を
効率良く試験することができる。
【０１０９】臨床試験では、試験およびシステムとその
製造方法とに対して規制当局の認可が必要である。チッ
プをフォトリソグラフィおよびこれ以外の電子チップ製
造に由来する技術で製造すると、各チップの費用は並外
れて高くなり、チップを個々に製造した場合のエラー発
生率は非常に高くなる。チップは個々に製造されて一度
しか使用されないため、品質管理が難しく、あらゆる所
与チップを満足のいくレベルにできる方法はない。採り
得る最善の方法は、試験する部分を無作為にバッチから
大きく取ることである。本発明では、１つの複合材料ア
センブリから大量の切片を製造することができるため、
隣接した切片同志ならびに互いに距離を置いた切片同志
も相互比較することができる。起こり得るエラーの比率
を統計学的に分析して予想することができる。しかしな
がら、さらに重要なことは、切片を大量にしかもかなり
の安価で製造することができるため、臨床試料に対して
重複して同じ分析を実施でき、重要な診断結果を得た場
合に確認分析を行うことができることである。したがっ
て、本発明を、医療実施現場において遺伝子分析に対し
て広範かつ日常的に適用することができる。
【０１１０】ファイバの重要な対象物質成分は、ファイ
バ内に固定化して保持する。固定化はそれ自体が周知で
ある数多くの技術により行うことができ、その例とし
て、アミノ、ヒドロキシ、スルフヒドリルあるいはカル
ボキシル部分を介する架橋部分によることの多いマトリ
クス内封入および化学結合が挙げられる。この化学物質
をモノマーに化学的に吸着させる、あるいはモノマーと
して用いて重合させても、こうした成分を有効に組み入
れることができる。結合も数多くのアフィニティ技術に
より行うことができ、その例として、抗体吸着用のＡ蛋
白質あるいはＧ蛋白質、ビオチン−アビジン、ＨＩＶ−
ＣＤ４、糖−レクチンなどのリガンド／受容体の対、あ
るいはジゴキシゲニン−抗ジゴキシゲニンなどの受容体
を有するリガンドを介するなどが挙げられる。一方、ワ
ックス、シリコーンポリマーおよびシリコーンエマルジ
ョンなどのゲルあるいは非ゲル、ゲルマトリクスを利用
できる場合には特異結合は不要である。単純に液体ワッ
クスあるいはゲル化剤をそのキー成分と混合し、これを
冷却して成形あるいは押出すことにより固体ファイバを
形成する。
【０１１１】アレイを１つのステップで組合わせる必要
はない。１セットのチューブを並行に配置して含む平坦
なアレイをまず準備し、このアレイの端部を薄切りにし
て試験する。この平坦なアレイを適した接着剤を用いて
互いに装着して立体的な束とする。中間に平坦なアレイ
を設けるステップを入れると、この状態で作製して保管
しておき、異なる種類の１次元アレイを選択して装着す
ることにより、注文に応じた二次元アレイを作製するこ
とができることになる。このように段階を含む組み立て
操作により、各ステップで検査を行うことができるた
め、１本のロッドあるいは細管におけるエラーあるいは
低い結合有効性による損失を最小限に抑えることがで
き、新たなパターンの反応物を組合わせる柔軟性も得ら
れる。
【０１１２】一般の臨床用途では、チップを保持してい
るスライド上に識別材料を備えることが重要であり、そ
の識別材料はチップと一体化していてもよい。図５に
は、アレイ素子４１を含むチップ４０を例示する。バー
コード４２が、識別および方向付け用に１つの縁部沿い
に印刷されている。さらに、チューブの製造に選択した
ポリマー内に、通常非蛍光性である染料の少量の濃縮物
を組み入れて、１以上の数字あるいは１つ以上の文字を
含む４３から４４までのパターンを形成してもよい。数
個のセルあるいは素子に蛍光染料を組入れて、蛍光測定
時の基準とすることも有用である。選択チューブの成分
内に染料を入れて、そのチューブをさらに識別し易くす
ることもできる。対角線４３〜４４はまた、アレイを組
立てているチューブの水平列がきちんと整列しているこ
とを示していることを理解されたい。１アレイ内のチュ
ーブが整合しておらず、列から１本のチューブあるいは
ロッドが欠けていると、このパターン全体が崩れるた
め、これを容易に見分けることができる。
【０１１３】チューブを束として保持するために用いる
包埋材料あるいは接着剤は不透明でもよいが、チューブ
および好ましくはその内容物についてはその長さ全体に
わたり光を透過させるものとする。アレイ素子の配向の
最終確認として、図６に示すように、束の一方の端部に
て一度に１つの素子を照明してもよい。そうすることに
より、図６で示すようにもう一方の端部において光が検
出され、アレイ位置を示す。図６では、ファイバ５１を
含む束５０を陰極線管（ＣＲＴ）５２で照明すると、形
成されたラスター５３の焦点が、レンズ５４により束の
末端部上に合う。そこから透過してきた光をＣＣＤカメ
ラ５５で記録する。各スポット５６が検出されるシグナ
ル５７となる。
【０１１４】エピ蛍光を用いる検出用の構成を図７に概
略的に示す。チップ６０はランプ６２が発するビーム６
１により照射されており、このビームはフィルタ６３を
通過して蛍光励起に最適な波長の光を分別する。分割ビ
ームプリズム６４により、その励起光をチップ６０に方
向付ける。チップから発せられた光がこの分割ビームプ
リズムに戻ってこれを通過すると、発せられた波長がフ
ィルタ６５により分別されるため、これをＣＣＤカメラ
６６で検出する。蛍光パターンを検出するには他のシス
テムが当業者に周知である。
【０１１５】束ねる前の別のファイバ形成方法として、
大型材料からの劈開によりファイバを形成してもよい。
図８では、吸収材料７０のシートを１種類のリガンドあ
るいは受容体で飽和させる。これは、溶液内に化合物を
溶解した後、吸収紙（濾過紙など）のシートにこれを吸
い込ませることにより行うことができる。架橋剤を添加
してこの受容体を紙のセルロース基剤あるいは他の支持
体に吸着させてもよい。あるいは、紙パルプを受容体に
架橋させて紙あるいはフェルトのシートを形成すること
ができる。この技術ではさらにむらなく均一な分配がで
きるが、より多くの受容体が必要となる。いずれかの方
法でシート（７０）を製造する。数多くの異なるシート
を準備し、各シートに異なる受容体を含有させる。
【０１１６】次に、このシートを、接着剤および任意に
各シートの間のスペーサとして複合材料活性シート（含
浸されず、好ましくは黒色である）を含んで互いに積み
重ねる（本のように）。こうして本（７１）を形成す
る。次にこの本を紙用切削工具あるいは同様の薄切り装
置まで持って行き、図１の「リボン」物体（２）に似た
非常に薄いストリップ（７２）を切削する。これ以降の
方法は図１に示したものと同じである。異なる本からの
複数のストリップ（７２）を積み重ねて束（７３）を形
成し、次にこれを、横切る方向に切削してマイクロアレ
イ（７４）を形成する。このリボンに接着剤を好ましく
は添加して、これらを接着する。あるいは、薄切りステ
ップの前に、接着剤を固相あるいは束の端部に適用し
て、固相を束の端部に接着してもよい。
【０１１７】蛋白質を吸収する、ナイロンフィルムなど
の他のフィルムを用いてもよい。異なる２種の反応性官
能基を持つ光活性化架橋試薬を用いて活性化されたポリ
オレフィンなどの不活性フィルムあるいはＴｈｅｒｍｅ
ｄｉｃｓ製品などの単純なポリウレタンフィルムを使用
してもよい。シートあるいはフィルムの両面に異なる蛋
白質を用い、このシートを不活性シートで分離して、最
終的に得られるマイクロアレイにおけるセル（セクタ）
およびシグナルを分離してもよい。
【０１１８】ファイバ材料を、ガラス、金属、プラスチ
ックあるいは他のポリマー材料とすると好ましい。同軸
複合材料ファイバの場合、溶解性成分を大幅に広い範囲
からの材料で製造することができる。各材料を、２種類
以上の成分の複合材料としてよい。このファイバは光導
波管あるいは全反射ファイバ光学として作用して、位置
の整合性および表面で起こっている化学的および生物学
的反応に関する情報を伝達する可能性がある。このファ
イバ材料を、セルやオリゴヌクレオチド、ペプチドおよ
び多糖などの対象分子との吸着を支持するように選択す
ると好ましい。中空ファイバを用いて、セルを未加工、
凍結あるいは乾燥状態に保存することができる。ファイ
バ材料をガラスあるいはこれ以外の透明あるいは半透明
材料で製造する場合、ファイバ、特に毛細管などの中空
ファイバ内部の反応あるいは成分から直接あるいは間接
的に発せられる光および電子を増幅して、検出し易くし
てもよい。ファイバ材料に、ファイバ内の成分あるいは
ファイバ内で起こる反応により発せられる光、電子ある
いは他の化学成分と反応する成分、これらを検出する成
分、あるいはこれらを他の形態に変換する成分を含有す
ることができる。ファイバ内部およびファイバ上の化学
発光反応を検出することが適した方法である。
【０１１９】本発明で用いるゲル化材料を、さまざまな
種類の周知の材料から選択することができる。アガロー
スなどのポリマー、ゼラチン、コラーゲン、キサンテ
ン、カラギナン、アルギン酸塩、あるいは熱硬化性、熱
可塑性、化学硬化性あるいはＵＶ重合性ポリマーを用い
ることができる。ワックスやクレーを含む非ポリマー系
ゲル化材料も使用可能である。対象物質と呼びかけ用添
加物質との間に起こる反応に水性環境が必要な場合には
ヒドロゲルが特に好適である。ファイバを成形した後、
成形物をその溶液内に沈めることにより、あるいはファ
イバ成形物の外側沿いにその薬剤を通過させることによ
り、重合剤あるいは硬化剤を添加してもよい。
【０１２０】ヒドロゲルには、ゲル多孔率が多様である
こと、重合時あるいは重合後に蛋白質を結合できるこ
と、非特異結合性が低いこと、透明であること、重合に
よる副生成物が無害であること、重合解放時間が調節可
能であること、さまざまな溶剤と併用可能であることな
ど、数多くの望ましい特徴がある。イソシアネートポリ
ウレタン液体プレポリマーが好適である。
【０１２１】これらを、粘着付与剤、ゴム類、硬化剤お
よび架橋剤、可塑剤およびさまざまなゲル化材料の組合
わせを用いて変性させてもよい。一般に、ゲル化材料を
十分に不活性なものとして、結合成分と分析物との間の
相互作用を干渉させないようにする。本発明では、対象
物質を有機溶剤内に抽出する。この溶剤は、熱硬化性プ
ラスチック混合物と、あるいは、化学的にあるいはＵＶ
あるいは電離放射線により重合する混合物と混和性であ
る。この抽出を、対象物質に界面活性剤あるいはこれ以
外の試薬を含む物質でコーティングし、選択条件下にお
ける溶解性を高めることにより行うことができる。
【０１２２】次に、この混合物を長いファイバ内に押出
す、あるいはファイバに成形する。このファイバを、フ
ァイバ端部のタブあるいはファイバを担持するロール上
のタグにより、および/または、異なる染料を組み入れ
ることにより識別できるようにする。バーコードをファ
イバ端部付近に直接印刷してもよい。包埋される生成物
が十分に熱安定性であれば、熱可塑性ポリマーを用いて
もよい。ファイバによって異なる色を着色して、アレイ
内の特定リガンドの位置確認をしやすくする、あるいは
アレイ自体を識別してもよい。
【０１２３】この溶剤を、ゲル化材料内にて混和性であ
る、あるいは抽出可能である、あるいは揮発性であるも
のとして最終的生成物を多孔質にすることができる。自
己支持型である固体フィラメントファイバでは多孔質生
成物が特に好適である。ファイバあるいはそのゲル化材
料に染料あるいは他の光学的吸収体を含有して、各セル
表面上の分析物／結合成分のみを視角化することも可能
である。こうした改良により、温度、時間、担体液の種
類などにより変化する可能性のあるゲルあるいは多孔質
材料による拡散率の影響を少なくすることができる。Ｕ
Ｖあるいは発光蛍光を吸収する染料を用いると、非表面
分析物／結合成分反応からの蛍光量を削減することがで
きる。
【０１２４】各ファイバ内に異なる染料（蛍光あるいは
非蛍光）を組み入れてもよい。これにより、二次元アレ
イ内における各ファイバの位置を確認することができ
る。ファイバを含む固体フィラメントあるいは毛細管を
さまざまな技術で互いに接着することができる。成分が
十分に熱安定であれば、ファイバを互いに焼結してもよ
い。あるいは、シアノアクリレート接着剤など、数多く
の接着剤が周知である。ファイバとファイバとの間の空
間を、接着剤あるいはモノマーで完全に充填し、これを
重合させることができる。熱可塑性材料およびゲル化材
料で接着剤を構成し、大量のファイバをブロックとして
互いにおよび保持させることもできる。Ｔｅｆｌｏｎ
（登録商標）チューブなどの不活性材料であっても、そ
の表面を金属ナトリウムで反応性とし、炭化水素溶剤内
において表面をエッチングさせることができる。電流を
ファイバ内に通してファイバを溶合させるなど、非化学
的手段を用いてもよい。
【０１２５】毛細管の開口端部を、その表面に対して変
形性材料をプレスして表面上のプラスチック（パリレン
など）を気化させることにより、あるいは熱可塑性ある
いは熱硬化性プラスチック材料などの化学物質でシール
することにより、平坦なプレートでシールしてもよい。
こうしたファイバから二次元アレイを製造するためには
２種類の基本的な方法がある。第１は、リボンを作製お
よび鑑定してから、１セットのリボンを長い矩形棒材と
して形成するものであり、第２は、その棒材を最初に作
製してから１つのステップでファイバすべてを一まとめ
にするものである。完全なアレイを形成する前にリボン
を個々に鑑定ができるため、前者の選択肢の方が有利で
あると考えられる。二次元アレイの棒材を形成できれ
ば、これを従来のミクロトームを用いて薄切りし、非常
に大量の切片を形成することができる。これを例えばガ
ラス、金属あるいはプラスチックに装着することができ
る。別の方法として、束を薄切りする前に、束の端部に
固相材料をまず装着してもよい。これは、まずファイバ
束の端部あるいは固相に必要に応じてシアノアクリレー
ト接着剤などの接着剤でまずコーティングする、あるい
は予め薄切りする、あるいは薄切り後に焼結することに
より行うことができる。
【０１２６】染色したファイバをこのアレイ内で見るこ
とができるようにして、識別および配向の確認をする。
さらに、アレイが正確に製造されていれば可視パターン
が形成されるようにファイバを染色することができ、そ
のパターンに名前あるいは番号を入れてもよい。本シス
テムの有利点は、非常に大量のアレイを切削することが
でき、標準として特定の割合を用いることができる。例
えば、長さ１００ｃｍの棒材を形成し、その棒材を１０
０ミクロンの間隔で切削した場合、１０，０００枚のア
レイが作製される。その切片の厚さを１０ミクロンとす
れば、そのアレイの数は１００，０００枚となる。
【０１２７】各ファイバの最大２点間距離が１００ミク
ロンであれば、１枚のリボンにつき１００本のファイバ
が含まれ、１本のファイバの棒材には１０，０００本の
ファイバが含まれて、その断面積は１ｃｍ2となる。１
枚のリボンにつき３３０本のファイバがある場合、ファ
イバの総数は１０８，９００本となり、ヒトゲノムに含
まれると仮定される発現遺伝子とほぼ同じ数となる。
【０１２８】本発明は、チップに結合剤を共有結合させ
ずにこのように大量の異なるセルをマイクロアレイ上の
単位面積当たりに含む第１のアレイである。本発明で
は、アレイ１ｃｍ2当たり少なくとも１００個のセルを
含むと好ましく、２５０個、５００個、１，０００個、
５，０００個、１０，０００個、１００，０００個ある
いは１００万個以上のセルを含めばより好ましい。これ
は、市販のマイクロアレイにおけるマイクロフルイディ
ックにより形成される使い捨てセルより格段に高い密度
である。
【０１２９】この大きな数値よりもさらに１ｃｍ2当た
りのセル数を大幅に増加させるためには、比較的太いフ
ァイバによる大きなファイバ束を準備し、この束を延伸
させる、あるいは引張ることができる。これにより各フ
ァイバは細くなるが、互いに対するその基本的構成ある
いは配向および断面形状は変わらない。この手法には、
より多くのマイクロアレイの作製およびより小さなマイ
クロアレイの作成という２つの利点がある。従来の５ミ
クロン多孔質粒子（以下の実施例でのように）および低
融点ワックスなどのプラスチック包埋媒体を用いること
により、変形性あるいは延性ファイバが得られるため、
これを直径２０ミクロン未満の非常に細いファイバにま
で延伸することができる。熱可塑性材料の延伸分野はそ
れ自体周知である。型による延伸ができない場合にも、
プラスチック材料をローラとローラとの間で引き抜くあ
るいは押出してファイバを長くしてその直径を小さくす
ることができる。任意に緩やかに加熱した場合には、フ
ァイバ束の端部を引張るだけで、同じようにファイバを
長く延ばして断面積を削減することができる。小型で多
孔質である粒子を含む場合、ファイバをさら細い寸法に
延伸して、マイクロアレイの１ｃｍ2当たりに少なくと
も約１０億個のセルを設けることができる。
【０１３０】ファイバ光学の分野では、光ファイバの束
を加熱して極めて細い光ファイバに延伸しつつ、束内部
における整合性を保持する。同様に、キャンディケイン
や断面にデザインを施した飴は、大きなブロックを延伸
させることにより製造する。数百年にわたり使用されて
きたガラスビーズでさえも同じ手法で製造されてきた。
【０１３１】これまでのマイクロアレイの高密度セル
（セクタ）は、対象分子をマイクロアレイセル上で合成
するフォトリソグラフィを利用して実現してきた。しか
しながら、光化学により生成できる化合物には限りがあ
る。さらに、化学的に結合した化合物は、自由に懸濁さ
れた場合と同じ化合物とは異なる相互作用をする。生物
学的システムでは、活性部分を結合用に自由に利用でき
ない場合もある。一方、本発明による結合物質はマトリ
クス内に封入されているだけであり、化学的および生物
学的活性すべてを完全に保持することができる。
【０１３２】多孔質粒子を用い、その多孔質粒子内部に
対象分子を固定化する場合、適した流体をその孔内部に
保持し、非混和性包埋媒体を用いると望ましい可能性が
ある。こうした構造では、包埋媒体は対象分子や不適合
であったり、あるいは結合アッセイでの使用に適合しな
い場合もあるが、使用可能である。例えば、水性溶液を
用いて、蛋白質および多孔質流体の包埋に用いる低融点
ワックスを保護することができる。
【０１３３】Ｆｏｄｏｒ他著、Ｎａｔｕｒｅ３６４：５
５５〜６頁（１９９３年）；Ｈａｃｉａ他著、Ｍｏｌｅ
ｃｕｌａｒ Ｐｓｙｃｈｉａｔｒｙ３：４８３〜９２頁
（１９９８年）およびＦｏｄｏｒ他著、Ｓｃｉｅｎｃｅ
２５１：７６７〜７７３頁（１９９１年）による周知の
光化学処理では、支持チップに共有結合した短鎖ペプチ
ドおよびオリゴヌクレオチドを調製する。アミノ酸ある
いはヌクレオチドを合成する方法ではもともと、結合す
るオリゴマーポリマーの実際の長さを制約している。チ
ップ上で蛋白質あるいは遺伝子全体を合成することは実
施不可能である。さらに、蛋白質の２次、３次および４
次構造が重要となる場合もある。一方、本発明ではこれ
らも可能である。
【０１３４】最終的には数多くの異なるアレイが必要と
なり、幾つか、特に病原菌の同定に展開したものを頻繁
に変更する必要があり得る。さらに、新たな疾病関連の
対立遺伝子を新たなアレイに組み入れる必要がでてく
る。こうした要件を満たし、アレイの変更および追加を
可能にするためには、個々の安定なファイバロールを利
用可能とし、このロールを明確に区別できるようにする
ことが重要である。各ロールを、その長手方向に沿って
短い間隔でマイクロストリップを適用することにより区
別してもよい。さらに、チューブ毎に色を変える、非蛍
光染料をゲル内に組み入れて識別材料として用いる、あ
るいはバーコードを各ファイバ上に印刷する方法をとっ
てもよい。
【０１３５】本発明によるチップは、特徴的核酸配列を
識別することにより病原菌の同定に用いることができる
だけでなく、例えば、固定化した特異抗体のアレイを利
用してインタクトな細菌、マイコプラズマ、酵母菌、ナ
ノバクテリアおよびウィルスを同定することができる。
本発明を、マイクロバンディングチューブにより単離し
たウィルスあるいは他の感染性粒子の同定に用いること
ができる。このマイクロバンディングチューブは、開口
端部から閉じた端部に向かって直径が段階的に狭められ
ており、目的にかなった遠心分離方法にしたがって所望
の低濃度生体成分を少量に濃縮することのできる独特な
遠心分離機チューブである。例えば、国際特許出願第Ｗ
Ｏ９９／４６０４７号を参照されたい。このように、血
清あるいは血漿などの生体試料から微生物を濃縮し、Ｔ
ＯＴＯ−１あるいはＹＯＰＲＯ−１などの蛍光核酸染色
により染色し、アレイ上で組合わせ抗体を発見すること
ができる。次に、その蛍光をスキャンして、位置により
同定することができる。上記のチップに微生物あるいは
これ以外の対象分子を固定化し、このチップを用いて生
体流体からの抗体を局在させた後、蛍光抗ヒト抗体を用
いてその位置を発見し、抗体生成を誘発していた疾病を
診断することも、同様に本発明の一部である。
【０１３６】束として維持されているため、次のアレイ
を薄切りにする前に、その束に必要に応じてファイバあ
るいはリボンをさらに追加することができる。これによ
り、完全に別の束を再形成することなく、新たに発見さ
れた新興の疾病、新たな蛋白質、遺伝子あるいは化合物
を検出および測定することができる。本発明を、束をユ
ーザの元で保管し、必要に応じてアレイを薄切りにする
という別の方法で適用することも可能である。こうした
手はずであれば、同じアレイが長期に渡って必要である
が１回毎に必要な枚数が少ない研究を目的とする場合に
有用である。
【０１３７】束を薄切りし、その切片を別個のマイクロ
アレイとして使用することとは別のもう１つの方法は、
束の端部で直接アッセイを行うことである。第１の試料
を切削断面に適用してアッセイを行い、それを洗浄した
後、検出器によりその結果を画像処理することができ
る。次に、アッセイ前にアッセイをまだマイクロトーム
装置内に装着していない状態であれば、その束をマイク
ロトーム装置内に取り付けてもよい。次に、刃により束
の使用済み表面を除去して、次のアッセイに使用する新
たな表面を露出させる。この同じステップを繰返す。こ
のように束を１つの機械内で使用しながら、最大１０
０，０００回以上の一連のアッセイを順次行うことがで
きる。光学的あるいは電気的検出を光学ファイバあるい
は導電性ファイバを含む束自体を介して行うことができ
るため、こうした手法には特定の利点がある。より一般
の光あるいは電気エネルギーを端部に印加して試験用に
使用しながら、この検出系を束に連続的に装着すること
ができる。図６ではこの試験技術を検出系に適合できて
いることに特に留意されたい。
【０１３８】本発明ではまた、同じチップに、異なる固
定化技術、異なる種類の対象固定物質、異なる種類の分
析物および異なる種類の検出手順を用いることができ
る。プレート間でチャネルは複製可能であるため、各チ
ャネルあるいはセルの位置を機械的手段により正確に特
定することができる。研磨縁部あるいは他の適した位置
に参照記号を付与すると、アレイ内の各セルをさらに識
別しやすくする。現在市販されている十分に正確な二次
元コンピュータ駆動式二次元装置を用いて、各セルを視
角化する、あるいは各セルを個々に試験する、あるいは
各セルに材料を添加するあるいは各セルから抜き出すこ
とができる。
【０１３９】各プレートの切削表面を研磨して、組み合
わせるプレートをクロスリークの可能性がほとんどない
状態で互いに対向できるようにしてもよい。最終的に各
セル内部に位置する流体に忌避性のある材料で表面処理
を行うと、さらにクロスリークを低減することができ
る。例えば、フッ素化剤（テフロン（登録商標）加工）
あるいはシラン化剤は撥水するため、十分な表面張力を
設けて、水性溶液で充填されたセルのクロスリークを低
減する。
【０１４０】束から切片を切削した後、この切片を一般
に固体裏打ち材に接合することにより、これを構造上の
支持体として、取扱性を高める。この固体裏打ち材は通
常、プラスチックあるいは金属のシートであるが、他の
材料も使用可能である。接着には一般に、永久接着剤あ
るいは熱溶解を利用する。電荷結合素子（ＣＣＤ）でア
レイ全体あるいはその一部（１個あるいは数個にセル）
をスキャンすることにより、あるいは、集光レンズある
いは対物レンズを用いるなどして一度に１本あるいは数
本のチャネルを照明することにより、アレイ内の各セル
を検出あるいは視角化することができる。こうして吸光
量および発光量を検出することができる。整合され、マ
イクロアレイと位置合わせしている光ファイバ束を用い
て、マイクロアレイのセル間における差異を光学的に検
出することができる。
【０１４１】検出は、放射性、酵素、ルミネセント、光
学的吸収性染料、磁気、スピン標識、酸化剤あるいは還
元剤、化学発光あるいは、マイクロアレイの対象物質と
相互作用する検出可能な成分と相互作用する間接的標識
などの多数の検出可能な標識に基づいて行うことができ
る。蛍光、通常はエピ蛍光に基づく検出可能な標識系が
適切である。これには、呼びかけ試料を１種類あるいは
複数種類の蛍光染料で標識する必要がある。染料を薄い
希釈フィルムとしてアレイに適用するため、必要となる
試験材料の量は非常に少ない。注意深く厳密に調節した
条件下にて核酸のハイブリダイゼーションを行う。
【０１４２】選択したチャネルを識別するために、その
選択チャネルを密閉する、かつ／または検出の容易な物
質でそのチャネルを充填することができる。他のセルで
検出される検出可能な成分（１種類あるいは複数種類）
と類似の検出可能な成分、あるいは反対の検出可能な成
分と同様に、異なる色のインク、染料および着色材料が
特に適している。乾燥型インクあるいはプラスチック、
昇華、インクを含む溶剤、あるいはインクジェット印刷
を伴う印刷方法を利用してもよい。こうして形成した特
徴により、アレイの使用時に良好に整合できるか、ある
いは標示をより簡単に見つけ易くなり、結果として光学
的位置合わせが容易となる。
【０１４３】マイクロアレイを結合アッセイに使用して
リガンドが受容体に結合すると、場合によっては、リガ
ンドをさらに同定すると有用となる可能性がある。状況
次第で、特異に結合している受容体からはリガンドの構
造全体がわからない場合がある。たとえば、リガンドが
セル、高分子錯体あるいは、リガンドとして作用する誘
導部分を含む誘導分子などであれば、さらに分析を進め
ると望ましい可能性がある。この場合、リガンドをマイ
クロアレイから溶離し、リガンドを収集してさらに分析
することができる。抗体／抗原結合では、ｐＨ２〜３の
環境あるいは他の条件でリガンドを剥離しなければなら
ない。核酸ハイブリダイゼーションでは、温度を上昇さ
せながらリガンドを剥離しなければならない。これ以外
にもこの結合を分離するさまざまな化学的、物理的およ
び電気的技術がそれ自体で周知である。
【０１４４】溶離方法の特殊性を高めるために、基板
を、電荷を維持できる構成として、特定セル（セクタ）
における対象生体物質の取込み率を高めることができ
る。例えば、対象物質が核酸であれば、各セルを正の電
荷を担持させるように構成する。対極には反対の電荷を
担持させる。次に、必要に応じて、特異媒体をセル内に
配置して、電極内の電荷を逆転して核酸などのリガンド
をその位置で放出する。この対極をマイクロピペットの
一部として、あるいはこの対極にマイクロピペットを装
着して、セルから放出される成分を収集することができ
る。米国特許第５，４３４，０４９号を参照されたい。
多孔質膜を利用し、この膜の両側に電流を印加すると好
ましい。
【０１４５】溶離物の分析に用いる方法を、毛細管電気
泳動、質量分析あるいは第２の結合エッセイとすること
ができる。質量分析法では便宜のよいことに、マイクロ
アレイ自体を、質量分析システム内に組み入れられてい
るレーザマトリクス脱着システム内に導入し、そこで結
合分子を脱離させ、これを分析することができる。マイ
クロアレイから分析物を剥離してしまえば、そのマイク
ロアレイを再利用することができる。このように再利用
処理には、時間をかけて複数の比較を行うことにより標
準化することができるという利点がある。
【０１４６】さらに、受容体が、切断可能なリンカーに
よりマイクロアレイのマトリクスに吸着されている場
合、このリンカーを切断して分析物を単離することがで
きる。マイクロアレイのセルによって異なるリンカー、
あるいは同じリンカーを含む場合があるため、次の分析
を行う前に精製する必要があり得る。これまでの蛋白質
チップの調製手順では、溶液内で多数の蛋白質を調製、
使用および再利用する必要がある。溶液内の蛋白質、核
酸、生体セル、他の化学物質および錯体は不安定であ
り、時間が経過すると劣化する。凍結したとしても、繰
り返し利用するためには、凍結と解凍とを繰返さなけれ
ばならない可能性があり、これではやはりある程度の蛋
白質が変性してしまう。これとは対照的に、固定化した
蛋白質は長時間が経過しても安定であることがわかって
いる。
【０１４７】本発明でいう用語「基板」は、チャネルプ
レートの開口端部をさす「主面」を含むガラス製毛細管
アレイをいい、「結合試薬」は、ＤＮＡ、蛋白質あるい
は抗体（集合として高分子）、セル／微生物／細胞系あ
るいは他の対象物質をいう。
【０１４８】
【発明の実施の形態】本発明の具体的な態様を例示する
目的で以下に実施例を記載する。これらの実施例を、制
限を目的とするものとして解釈してはならない。 実施例１：マイクロアレイの形成および分析 抗体を、Ｉｎｔｅｇｒａｌ１００Ｑバイオクロマトグラ
フィ作業端末にて各固定化抗原に可逆結合させて微粒子
支持体（ＰＥ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ製ＰｏｒｏｓＧ）
上に固定化するアフィニティ精製により調製した。
【０１４９】抗体をＰｏｒｏｓＧカラム（Ｆｃ部分によ
り多くのイムノグロブリンを結合できる細菌蛋白質であ
る、Ｇ蛋白質で予備コーティングされた市販のＰｏｒｏ
ｓ粒子）に捕捉し、この抗体およびＧ蛋白質をジメチル
ピメリミデートに架橋して、共有結合により抗体をＰｏ
ｒｏｓ粒子に固定化することにより（ＰＥ Ｂｉｏｓｙ
ｓｔｅｍｓに従い）、各抗体支持体を調製した。この抗
体カラムは、サブトラクションモードにて１００回以上
の再利用（結合された抗原の酸性溶離を伴う）が可能で
あるため、極めて安定である。各抗体支持体を１種類の
抗原に対する特異性を示すように特徴付けた。
【０１５０】ヒト血清アルブミン（ＨＳＡ）、トランス
フェリン（Ｔｆ）およびハプトグロビン（Ｈｐ）に対す
る抗体を使用した。この３種類の支持体の混合物を生成
して、血清のサブトラクションに用いた。試験では合計
３種類の支持体を、１）ウサギ抗ＨＳＡ、２）ウサギ抗
ヒトＴｆおよびウサギ抗ヒトＨｐおよび、３）混合した
抗ＨＳＡ、ＴｆおよびＨｐと併用した。未変性ＢＡ Ｐ
ｏｒｏｓ（市販のストレプトアビジンコーティングＰｏ
ｒｏｓ）を非抗体比較例として使用した。したがって、
合計４種類の支持体を使用した。
【０１５１】Ｐｏｒｏｓ粒子は直径をおよそ５ミクロン
とするほぼ球体であり、高度に網状化されている（内部
に数多くの間隙がある）。蛋白質はこの粒子に対してそ
の外面だけでなく内面全体にも分散して付着する。この
粒子を適した媒体内に包埋することにより、抗体が固定
化されてかなり均等に分散している、薄切り可能な固体
マトリクスを形成した。この支持体が立方体である性質
を利用すると、現在のマイクロアレイで使用されている
単純な平面の場合よりも、この粒子を含有する切片の容
量は（抗体およびそれに伴う抗原結合用）大きくなる。
【０１５２】４種類の抗体担持粒子のそれぞれをほぼ同
量の０．７５％アガロース溶融リン酸緩衝生理食塩水
（ＰＢＳ）と混合した。ウサギ抗ＨＳＡビーズ用のこの
アガロースには緑色の食品着色剤を含有した。同様に、
抗ＴｆおよびＨｐアガロースを青く着色し、抗ＨＳＡ、
ＴｆおよびＨｐアガロースを黄色く着色し、アガロース
含有Ｐｏｒｏｓ ＢＡを白くした（着色しなかった）。
各溶融アガロース／ビーズの組合わせを、１ｍｌの注射
器を装着し、冷水に浸漬された直径１ｍｍ、長さ１０ｃ
ｍのプラスチック製細管内に入れた。数分後、アガロー
スは、およそ５０容量％のビーズを含むゼリー状のロッ
ドに凝固した。こうして得た４本のロッド（それぞれ上
述した４種類のビーズの１種類を含み、異なる蛋白質コ
ーティングを施している）を、さらに大量の溶融アガロ
ースを含むアルミニウムチャネル内に配置して、断面が
四角形のアガロース棒材内に縦２本横２本の平行なロッ
ドを包埋して含むアレイを形成した。
【０１５３】この棒材が凝固した後、このゲルをアルミ
ニウムチャネル型から取出し、この棒材（およびフィラ
メント）の軸に垂直に薄い切片を切り取って横切る方向
の切片を作製し、これをガラススライド上に搭載した。
顕微鏡で調べると、この切片には、アガロースの透明な
包埋マトリクスに取り囲まれた微粒子材料（固定化蛋白
質を担持）を含む４つの円形領域パターン（およびフィ
ラメント）が見られた。包埋ビーズの円形領域がより安
定しており、割れることはなかった。
【０１５４】マイクロアレイを形成している切片の４つ
の円形領域におけるビーズに対する特異的な蛋白質結合
を試験するため、市販のＨＳＡおよびＴｆ蛋白質を、フ
ルオレセインイソチオシアネート（ＦＩＴＣ）でセライ
ト(Cellite)（Ｓｉｇｍａ製）上に標識した。この蛋白
質を約４ｍｌの０．４Ｍ重炭酸ナトリウム緩衝液（−ｐ
Ｈ８．３）内に溶解させ、セライト上の乾燥型ＦＩＴＣ
にそれぞれ、４．５ｍｇ以下のＨＳＡを３０ｍｇのセラ
イト上ＦＩＴＣに、２．８ｍｇ以下のＴｆを１８ｍｇの
セライト上ＦＩＴＣに、４．５ｍｇ以下の血清蛋白（２
０Ｌｌ）を１０ｍｇのセライト上ＦＩＴＣに添加した。
【０１５５】その後３０分間室温にて反応させた。遠心
分離によりセライトを除去し、上澄み蛋白質および反応
しなかった染料を蛋白質遠心濃縮機内に入れて、蛋白質
を緩衝液内にて繰り返し希釈および再濃縮して洗浄し
た。この流体を遠心分離してセライトおよび上澄み蛋白
質を除去し、４ｍｌの重炭酸ナトリウム緩衝液で透明に
なるまで遠心分離を繰返した。
【０１５６】４本のフィラメントアレイの切片をガラス
顕微鏡スライド上に平らに置き、蛍光標識ＨＳＡの溶液
に曝露した。切片を曝露している間、蛋白質は２本のフ
ィラメント（切片の円形領域）上に含まれる抗体と特異
的に相互作用していると考えられた。この２本のフィラ
メントは、ＨＳＡに対する担体および、混合した抗ＨＳ
Ａ、ＴｆおよびＨｐに対する担体を担持していた。標識
ＨＳＡは、Ｔｆに対する抗体のみを担持するフィラメン
ト、あるいはストレプトアビジンのみを担持するフィラ
メントとは相互作用するはずはなかった。
【０１５７】これらの切片を、フルオレセイン蛍光検出
用５００ｎｍ低バンドパスフィルタおよび５１０ｎｍ高
バンドパスフィルタと３５ｎｍカメラとを装備したエピ
蛍光顕微鏡で調べた。複数の洗浄を行う前、４つの円形
Ｐｏｒｏｓ領域すべてにおいて、鮮やかな蛍光が見られ
たが区別できる差異はなかった。Ｐｏｒｏｓ領域での蛍
光がフィラメントを囲むアガロースマトリクスより強烈
だったことから、Ｐｏｒｏｓ粒子の孔が閉塞されないま
ま残っているため、粒子含有領域では標識ＨＳＡが切片
内に自由に拡散できたことがわかる。
【０１５８】この切片を繰り返しＰＢＳ内に洗浄し、蛍
光顕微鏡で再度調べた。得られた画像を３５ｍｍカラー
スライドにしたところ、洗浄後、標識アルブミンが、Ｈ
ＳＡ抗体を含む２本のフィラメントに特異結合して、他
の２本から移動していたことがわかった。このことか
ら、切片が個々の蛋白質を特異に検出する性能を備えて
いることがわかる。特異に標識化された２本のフィラメ
ントの位置は２×２アレイにおいて互いに対角線上で反
対側であり、これは、対角線上に対向する抗ＨＳＡフィ
ラメントおよび混合した抗ＨＳＡ、ＴｆおよびＨｐアガ
ロースフィラメントの位置と一致していた。 実施例２：ミトコンドリアあるいはリソソーム蛋白質に
対する自己抗体を検出する診断用アレイの製造および使
用 完全に単離したラットおよびマウスの肝臓ミトコンドリ
ア、リソソームおよび発現蛋白質の懸濁物質を、１０ｍ
ｇ／ｍｌの濃度で水性緩衝液に懸濁あるいは溶解し、任
意にグルタルアルデヒド（１％）で固定する。各調製物
の１ｍｌをキットの指示にしたがって、０．１７ｇの触
媒を含むモノマーＡ２０ｍｌを混合して調製した触媒浸
潤樹脂ＪＢ−４（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ）２０ｍｌ
と混合する。完全に混合した後、０．１７ｇの触媒を含
むモノマーＢ４０ｍｌを添加して攪拌する。これを完全
に溶解した後、促進剤０．８ｇを添加して、この混合物
を注射器に投入し、無酸素環境下にて内径を０．０６２
５ｉｎｃｈとするＴｅｆｌｏｎ細管内に注入する。
【０１５９】室温にておよそ５０分後、重合が起こる。
このチューブの端部をヒートシールして使用するまで冷
蔵保存する、あるいは直ちに押出してファイバ束の作製
に使用する。１０本以上のファイバを細長いＴｅｆｌｏ
ｎ箱内に並列させて１層状態のアレイを作ることにより
束を作製する。蛋白質を含まないＪＢ−４樹脂を追加投
入し、この箱を短時間排気して気泡を除去し、樹脂を硬
化させる。この平坦なアレイを数枚並行に積み重ねて立
体的な構造を形成し、この構造全体をさらに真空化して
立体的な束を形成することができる。重合後、この束を
鋼鉄あるいはガラス製マイクロトームナイフで切削し
て、厚さ５〜２０ミクロンの切片を作製し、この切片を
ガラススライド上に配置する。この切片をプラスチック
マウント(Plastic Mount（登録商標）)により装着す
る、あるいはポリマウントＸ（Poly-MountX（登録商
標）)（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓから入手可能）上で
乾燥させて装着する。
【０１６０】ヒト血清の１：１０希釈液０．２５ｍＬを
各チップ上に配置し、このアレイを２５℃にて２０分間
インキュベートすることにより、自己抗体の試験を行
う。このアレイをリン酸緩衝生理食塩水で４回すすいだ
後、セイヨウワサビペルオキシダーゼと共役したヤギ由
来抗ヒトグロブリン溶液に含浸する。２０分間インキュ
ベートした後、このアレイを４回緩衝液で洗浄し、これ
を、有機基剤内の３，３'，５，５'−テトラメチルベン
ジジン溶液内に配置し、これにクエン酸内過酸化水素溶
液（０．０２％）を添加する。青い不溶解分があれば、
自己抗体が存在することを示している。 実施例３：組織学的包埋支持体を用いる診断用アレイの
製造および使用 炎症経過の後期に現れる回復期抗体の検出に用いられる
固定化感染性粒子を組み入れたアレイを作製する。これ
は、センチネル個体群を追求し、発生している炎症を特
定するために重要である。
【０１６１】指示通りにＩｍｍｕｎｏ−Ｂｅｄ ＧＭＡ
水混和性包埋媒体（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｉｎ
ｃ．）を生成し、その少量を、固定化した選択ウィルス
（平均力価１０９ウィルス／ｍｌ）の異種懸濁物と、あ
るいは固定化された微生物細胞（平均１０７粒子／ｍ
ｌ）と混合する。この懸濁液を注射器に投入し、圧力下
にて内径が１／１６ｉｎｃｈのＴｅｆｌｏｎ（登録商
標）細管内に押出して室温にて重合させる。この細管を
有機媒体内にて金属ナトリウムで予備処理し、エポキシ
樹脂に接着する表面を形成する。重合したファイバをコ
イル状のＴｅｆｌｏｎ（登録商標）細管内で冷蔵保管す
る。
【０１６２】ジグを利用してファイバを並列アレイに保
持し、アレイを束に組み合わせた後、アレイ内にエポキ
シ樹脂を浸透させる。こうして得られたＴｅｆｌｏｎ
（登録商標）細管部分を含む束を薄切りし、その切片を
エポキシ樹脂装着媒体によりガラススライド上に装着す
る。この切片を洗浄して再水和させた後、回復期抗血清
に曝露する。このチップを繰り返し洗浄して、蛍光染料
フルオレセインを共役結合して含むヤギ由来抗ヒトＩｇ
Ｇに曝露する。ＣＣＤカメラにより蛍光量を検出および
測定して、回復期抗体を同定する。 実施例４：焼結ストリップを用いる診断用アレイの製造 １／１６インチ厚さの焼結したポリスチレンシートを、
断面を四角形とする複数のストリップに切削し、それぞ
れを、ライノウィルス、単純疱疹ウィルス、インフルエ
ンザウィルスＡ型、呼吸融合細胞ウィルス、水疱帯状疱
疹ウィルス(水疱瘡)、結核菌、巨細胞ウィルス、エプス
タインバーウィルス、Ｂ型肝炎ウィルス(表面抗原およ
び別のコア抗原)、ポリオウィルス(１、２、３型)その
他などのウィルスを含む一連の微生物に対する１モノク
ローナル抗体の希薄溶液に曝露した。これらのストリッ
プをすすぎ、乾燥させた後、アクリロニトリル接着剤で
一まとめに接着して立体的アレイを形成する。これを薄
切りにして、５〜１００ミクロン厚さのアレイを作製す
る。ウィルス性疾病を持つ個体からの感染性ウィルスを
含む生体試料を、核酸特異染料ＹＯＹＯ−１（Ｍｏｌｅ
ｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ）で蛍光染色して単離した
後、遠心マイクロバンディングにより濃縮して感染性粒
子をマイクロリットル量とする。上記国際特許出願第Ｗ
Ｏ０９９／４６０４７号を参照されたい。濃縮したウィ
ルスをアレイに適用し、１時間、機械により攪拌してウ
ィルス粒子をアレイ全体に拡散させる。次にアレイを洗
浄し、余分な流体を吸引して除去し、４９０ｎｍの紫外
線光で照射する。その画像を５２０ｎｍフィルタにより
Ａｐｏｇｅｅ ＣＣＤカメラでとらえる。その画像をＰ
ＭＩＳ画像分析プログラムにより処理して定量データを
得る。 実施例５：オリゴヌクレオチドを固定化して含む診断用
アレイの製造および使用 オリゴヌクレオチドを共有結合して含む固相オリゴヌク
レオチド合成物からのポリスチレンビーズ(直径１０〜
５０ミクロン)を緩衝液内に懸濁させ、内径を５００ミ
クロンとする中空ガラスファイバ内に充填する。このと
きの圧力は当初静水圧であるが、続いて５００ｐｓｉ以
下の大気圧として支持液を吐出させる。次いで、この中
身の一部を焼結するように調節した条件下において、こ
のファイバを短時間加熱する。上記実施例に記載した方
法にしたがって、ファイバのアレイを作製し、間欠的に
真空を形成して気泡を除去しながら低粘度エポキシ樹脂
内に包埋した後、この樹脂を硬化させる。ダイヤモンド
鋸を用いて、この束を薄切りする。このアレイを、上記
米国特許第５，８４３，７６７号に記載されたように大
型マルチウェルマイクロタイタプレートで行われた方法
に類似した方法でその上の材料を操作できるフロースロ
ー配置で使用する。 実施例６：マルチウェルプレートの製造 市販のガラス毛細管アレイ（ＧＣＡ）（Ｇａｌｉｌｅ
ｏ）の形状は、寸法を２．５ｃｍ×２．５ｃｍ×０．５
ｍｍ厚さとする薄いディスクである。このＧＣＡの面積
のおよそ５０％は、５０μの穴あるいは合計容積をおよ
そ０．１ｍｌとするおよそ１５６，０００個の穴からな
る。このＧＣＡの底面をシアノアクリレート接着剤（Ｓ
ＵＰＥＲＧＬＵＥ）でＴｅｆｌｏｎ（登録商標）シート
に接着する。 実施例７：ガラス毛細管アレイ内におけるクローニング
および複製平板培養 化膿連鎖球菌グループＡのコロニーとグループＢのコロ
ニーとをプレートから選び、寒天培地内で混合して、微
生物細胞（これ以外の微生物、動物あるいは植物細胞も
同様に適用可能）の懸濁液を形成した。これを、培地１
ｍｌ当たり濃度およそ２０，０００個の細胞となるよう
に希釈する。約０．１ｍｌの懸濁液をＧＣＡの表面に適
用する。これにより１００穴につき約１細胞の割合とし
て、確実に１細胞のみをクローニングする。このＧＣＡ
を無菌ぺトリ皿内に配置し、蓋をして３７℃にて一晩イ
ンキュベートする。
【０１６３】底部にＴｅｆｌｏｎ（登録商標）シートを
具備しないさらに２枚の無菌ＧＣＡに、１％アガロース
を補充した０．１ｍｌの加熱液体培養流体を充填する。
次にこれがほぼ凝結するまで冷却し、これを、クローニ
ングした細菌細胞を含むＧＣＡの頂部に各ＧＣＡの穴が
整合するように直接積み重ねる。Ｔｅｆｌｏｎ（登録商
標）の頂部シートをきつく圧縮し、この積層体を互いに
締付ける。この積層体全体を上下逆さまにひっくり返
し、室温にて５分間インキュベートする。この積層体全
体を横向きにして、３７℃にて一晩インキュベートす
る。次にこの積層体を縦にして、締め付け状態を解放
し、各ＧＣＡを分離する。元のＧＣＡを、続けて利用で
きるように保有しておく。
【０１６４】追加した２枚のＧＣＡのそれぞれをガラス
フラスコ内に配置し、凍結乾燥器に装着して１時間にわ
たり真空乾燥させた。ＧＣＡを取出し、化膿連鎖球菌グ
ループＡに対するＦＩＴＣ共役結合抗体（ＤＩＦＣＯ
製）０．１ｍｌを各ＧＣＡに添加し、室温にて１０分イ
ンキュベートする。次に各ＧＣＡを吸収性ティッシュペ
ーパー（ＫＩＭＷＩＰＥ製）上にブロットして流体を取
出す。マイクロアレイを、ＰＢＳ内に浸漬させて洗浄
し、再度ブロットし、乾燥させる。１２．５μ画素であ
り、細胞クローンを含む穴の検出に必要な解像度２５μ
を有するＣＣＤスキャナにより、ＧＣＡが含む蛍光性の
穴と元のＧＣＡが含む細菌含有穴とを検出する。
【０１６５】スキャナではまず蛍光量をスキャンし、次
に細菌性クローンの有無を検出するために吸光度をスキ
ャンする。吸光度を利用して細菌の有無を示し、２枚の
ＧＣＡの穴を整合させる。元のＧＣＡの細菌性クローン
を含む穴では幾つかで蛍光を検出できるが、すべてでは
なく、これがグループＳ細菌の有無に相当する。 実施例８：モノクローナル抗体の選択 懸濁液内のモノクローナル抗体分泌ハイブリドーマを、
ＲＰＭＩ１６４０の１ｍｌ当たりおよそ２０，０００セ
ルおよび５％胎仔ウシ血清の培養液に希釈し、０．１ｍ
ｌを実施例６のＧＣＡに添加し、実施例７の方法を繰返
した。ただし、２日にわたりＣＯ2インキュベータ内で
３７℃にてインキュベートし、ＧＣＡを１０％ウシ胎児
血清で３０分間予備処理を行った。別のＧＣＡを、蛋白
質を含まない食塩水で充填し、積み重ねて締付けた。こ
の積層体は全く回転させず、室温にて１５分間インキュ
ベートした。上述したようにこの締付けを解放した後、
真空乾燥させた。この追加ＧＣＡに、約０．１ｍｌのＦ
ＩＴＣ共有結合ヤギ由来抗マウス免疫グロブリンを添加
し、上述のようにインキュベートし、取出し、洗浄し、
蛍光をスキャンした。抗体分泌ハイブリドーマをＧＣＡ
の蛍光位置から推定する。 実施例９：生物学的性能用蛋白質スクリーニングライブ
ラリ Ｂａｅｋｋｅｓｋｏｖ他著、Ｄｉａｂｅｔｅｓ３８
（９）：１１３３〜４１頁（１９８９年）により、ヒト
血清蛋白質を二次元電気泳動により分離する。ゲルに２
００個のスポットを切出し、各蛋白質をＰＢＳの１ｍｌ
内に透析する。蛋白質溶液１ｍｌを、触媒を含むアクリ
ルアミドモノマー４０ｍｇと混合し、内径が１ｍｍであ
り長さが１ｍであるポリプロピレンチューブ内に注入す
る。このチューブの端部をヒートシールして、各チュー
ブにタグを付ける。数多くの比較用チューブを、形成時
にマイクロアレイの正しい方向付けが容易に確認できる
ようにさまざまな染料を含有させて作製する。一晩かけ
てアクリルアミドを重合させる。チューブをブラケット
内で位置合わせし、上述のように列の間を接着する。凝
固条件下において、束をマイクロトームにより、厚さ１
０マイクロメートルの切片に薄切りし、このマイクロア
レイを直ちにプラスチックシート上に固定する。
【０１６６】以下の抗原に対するマウスモノクローナル
抗体（Ｖｅｃｔｏｒ Ｌａｂｓ）をそれぞれ別個のマイ
クロアレイに接触させ、インキュベートし、洗浄、乾
燥、ＦＩＴＣ共有結合ヤギ由来抗マウス免疫グロブリン
との接触およびスキャンを上記実施例８と同様に行っ
た。試験対象である一般の抗原として、インシュリン、
カルシトニン、グルカゴン、表皮細胞成長因子、インタ
ーフェロン、ＣＥＡ、前立腺性酸性ホスファターゼおよ
びヒトＩｇＧが挙げられる。ホルモンレベルも腫瘍抗原
レベルも半定量方法で特定できる。 実施例１０：迅速な抗生物質感受性試験 実施例２にしたがってマイクロアレイを作製する。ただ
し、各チューブには、以下に記す構成でさまざまな抗生
物質と混合した寒天培地を充填する。有効なスペクトル
で有用な濃度の抗生物質、エリスロマイシン、ペニシリ
ンＶ、テトラサイクリン、アンピシリン、トリメトプリ
ム／スルファメチゾール、セファクロル、オフロキサシ
ンおよびニトロフラントインの２倍希釈液５本、および
それぞれが抗生物質として利用できる候補である３４種
類の新規化合物の２倍希釈液１０本を用いる。
【０１６７】患者の尿から増殖した大腸菌の未知試料の
コロニーを、フルオレセインアセテートあるいはトリパ
ンブルーを補充した培養液１ｍｌ内に懸濁させ、２枚の
マイクロアレイのそれぞれに載せ、３７℃でインキュベ
ートした。インキュベートの開始時および３０分後に、
このマイクロアレイの蛍光および吸光度をスキャンし
た。蛍光が検出可能な増加量（スキャンした蛍光量−初
期スキャンによる蛍光量）を呈したマイクロアレイセル
ではセルが増殖したと見なし、開始時から３０分後でト
リパンブルーの吸光度が増加したマイクロアレイでは死
活したセルがあると見なした。最小発育阻止濃度（ＭＩ
Ｃ）および最小殺菌濃度（ＭＢＣ）をこうして特定し
た。同様に新たな候補化合物に見込まれる有効性を推定
した。
【０１６８】大腸菌の未知試料を懸濁させた別のコロニ
ーを含む生理食塩水１ｍｌを、抗生物質ディスクを具備
する従来のＭｕｅｌｌｅｒ−Ｈｉｎｔｏｎプレート上で
平板培養し、一晩インキュベートした。発育阻止領域の
直径に基づき、次の日にＭＩＣを特定した。このマイク
ロアレイのＭＩＣは、標準の発育阻止測定値に匹敵す
る。例えば、ニトロフラントインでは、３００ｍｃｇデ
ィスクにおけるミリメートルを単位とするその領域直径
は＞１７ｍｍであると感染しやすく、１５〜１６ｍｍで
あれば中間、＜１４ｍｍであれば耐性があり、これはそ
れぞれ、ｍｃｇ／ｍｌを単位とするＭＩＣの＜３２、６
４および＞１２８に相当する。このマイクロアレイにお
ける２倍希釈のニトロフラントインは１６、３２、６
４、１２８および２５６ｍｃｇ／ｍｌである。
【０１６９】この方法を、周知のさまざまなレベルの抗
生物質耐性を有する周知の大腸菌株、およびさまざまな
レベルの抗生物質耐性を有する数多くの種類の一般微生
物で繰返す。得られた結果から、３４種類の候補化合物
のいずれを潜在的抗生物質としてさらに試験するべきか
がわかる。 実施例１１：制癌特性および薬剤のスクリーニング 実施例２に記載の方法にしたがって、白血病患者からの
新しい細胞、数種類の白血病細胞株（ＨＴＢ、ＡＴＣＣ
など）、正常な末梢白血球細胞および正常な骨髄細胞の
アルカリ溶解およびプロテアーゼＫ分解懸濁液を含むマ
イクロアレイを作製する。このマイクロアレイを熱変性
し、Ｎ−ｍｙｃ、Ｃ−ｍｙｃ、Ｋ−ｒａｓ、ｐ５３、Ｈ
ＥＲ−２／ｎｅｕに対するジゴキシゲニン標識ＤＮＡプ
ローブおよび診断を目的とする候補ＤＮＡプローブをこ
れに適用する。テキサスレッド標識した抗ジゴキシゲニ
ン抗体を添加し、結合のパターンおよび量を特定する。 実施例１２：肝炎の試験 患者に最良の治療を行うには、ウィルス性肝炎の種類お
よびその感染の程度を知っておくことが望ましい。実施
例２に記載したようにマイクロアレイを作製する。ただ
し、ＨＡＶ、ＨＢｓＡｇ、ＨＢｃＡｇ、ＨＣＶ、ＨＤＶ
およびＨＥＶに対するマウスモノクローナル抗体の２倍
希釈液１０本および同じ抗原に対する２倍希釈液を用い
る。それぞれに対して３本のチューブを準備し、比較例
のパターンと共にマイクロアレイ内に使用する。
【０１７０】血清試料のおよそ３滴をこのマイクロアレ
イに接触させ、３７℃の水浴で１０分間インキュベート
した後、ＰＢＳで４回洗浄する。各抗原に対する非オー
バーラップエピトープ、フルオレセイン標識マウス由来
抗ヒトＩｇＧおよびローダミン標識マウス由来抗ヒトＩ
ｇＭに対するフルオレセイン標識モノクローナル抗体の
試薬約１ｍｌをマイクロアレイに添加した後、３７℃の
水浴で１０分間インキュベートし、ＰＢＳで４回洗浄す
る。このマイクロアレイをフルオレセインおよびローダ
ミン発光の双方の波長における蛍光をスキャンし、その
結果から、マイクロアレイのうち蛍光を発光していたセ
ル、その光の波長およびそのレベルを特定する。
【０１７１】このマイクロアレイは、初期診断と、回復
期血清において抗原および抗体を検出することによる監
視処置および寛解との双方を目的にしている。２倍希釈
液を用いて各セルにおいて蛍光量を測定することによ
り、定量結果が得られる。 実施例１３：活性化合物候補のスクリーニング ３８０種類の新たな候補化合物をファイバ内に導入する
点を除き、マイクロアレイを実施例２にしたがって作製
する。グルタミン酸受容体２を含む溶液３滴をマイクロ
アレイに添加した後、３７℃にて１０分間インキュベー
トする。上述したように、このマイクロアレイを洗浄
し、乾燥させる。グルタミン酸受容体２（Ｖｅｃｔｏｒ
Ｌａｂｓ）に対するマウス由来モノクローナル抗体の
１：１０希釈液を添加した後、上述したようにインキュ
ベートし、洗浄し、乾燥させる。ＦＩＴＣ共役結合ヤギ
抗マウスＩｇＧを添加し、このマイクロアレイをスキャ
ンする。
【０１７２】蛍光セルが、受容体に結合する化合物に相
当する。この受容体が、学習、記憶、発作および他の神
経病学的条件に関わっているため、神経伝達物質グルタ
メートに結合することにより、アゴニストおよびアンタ
ゴニストの双方が薬理学的に対象となる。 実施例１４：蛍光によるマイクロアレイの形成および分
析 マイクロアレイを、ａ）ラット由来ＩｇＧに対する抗体
を固定化したマイクロビーズを含む円柱状ポリメタクリ
レートファイバと、ｂ）ヒトＩｇＧに対する抗体を固定
化したマイクロビーズを含む円柱状ポリメタクリレート
ファイバと、ｃ）比較としてマイクロビーズを含まない
円柱状ポリメタクリレートファイバとから作製する。こ
れらのファイバを長手軸方向に整列させてアレイを形成
し、マイクロトームで薄切りした後、その切片をガラス
スライドに移した。これらのスライドを蛍光イムノアッ
セイで試験し、ビーズに対する特異な蛋白質結合を以下
のように実証した。
【０１７３】それぞれＵｌｔｒａＬｉｎｋ Ｉｍｍｏｂ
ｉｌｉｚｅｄ Ｓｔｒｅｐｔａｖｉｄｉｎ Ｐｌｕｓビ
ーズ（直径５０〜８０ミクロン、ビーズ１ｍｌ当たりビ
オチン−ＢＳＡ容量１０ｍｇ、イリノイ州Ｒｏｃｋｆｏ
ｒｄのＰｉｅｒｃｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．）約
０．５ｍｌをそれぞれ含む２つの使い捨てカラムを、
０．０５％アジ化ナトリウムを含むｐＨ７．２リン酸緩
衝生理食塩水で洗浄した。これらのスライドを、一方の
カラムでは０．５ｇのビオチン標識ヤギ抗ヒトＩｇＧを
含み、もう一方のカラムでは０．５ｇのビオチン標識ヤ
ギ抗マウスＩｇＧを含む溶液１ｍｌで、５回連続して処
理した。これらのカラムを過剰分のビオチンで処理し、
ＰＢＳで洗浄した。
【０１７４】使用した包埋材料は、製造業者の指示にし
たがって調製したＩｍｍｕｎｏＢｅｄ（ペンシルバニア
州ＷａｒｒｉｎｇｔｏｎのＰｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ，
Ｉｎｃ．）であった。乾燥触媒（２２５ｍｇ）を２５ｇ
のＩｍｍｕｎｏＢｅｄ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ａ内に溶解
した。この溶液に、１ｍｌのＩｍｍｕｎｏＢｅｄ Ｓｏ
ｌｕｔｉｏｎ Ｂを添加した。この混合物の温度を低く
保持したまま、長さ４フィートのＴｅｆｌｏｎ細管(内
径１／３２インチ)内に、この細管に装着した注射器を
用いて導入した。ＩｍｍｕｎｏＢｅｄ樹脂で充填したこ
の細管を室温にて一晩放置した。エッジカミソリ１枚刃
で細管の端部周囲を切取ってファイバを露出させ、ファ
イバを細管からそっと引抜くことにより、重合したファ
イバをＴｅｆｌｏｎ細管から抜き出すことができた。
【０１７５】ヒトＩｇＧおよびラットＩｇＧに対する抗
体を含むＵｌｔｒａＬｉｎｋビーズを上述のように調製
した。１０分間２０００ｒｐｍで遠心分離して約０．５
ｍｌのそれぞれを収集し、これらを、上述のように調製
した５ｍｌの低温のＩｍｍｕｎｏＢｅｄ溶液（Ｓｏｌｕ
ｔｉｏｎＡ＋触媒＋ＳｏｌｕｔｉｏｎＢ）と混合した。
その後、ビーズを５℃にて２０００ｒｐｍで１０分間遠
心分離した。これを３回繰返した。小球状となったビー
ズをＩｍｍｕｎｏＢｅｄ溶液１ｍｌ内に再度懸濁させ
て、内径１／３２インチのＴｅｆｌｏｎ細管内に導入し
た。この細管を束に折り曲げ、遠心分離機のバケット内
に入れ、２５００ｒｐｍで１０分間遠心分離した。この
バケットを除去して室温にて一晩置き、ＩｍｍｕｎｏＢ
ｅｄを重合させた。この束を、折り曲げた頂端部を切削
することにより切片を作製し、ストランドを押出した。
【０１７６】２本の比較ファイバおよび２本の実験ファ
イバを、それぞれ長さ１．５ｃｍに切断した。これらの
ファイバを長手軸方向に整合し、Ｔｅｆｌｏｎブロック
内の溝に配置した。ガラススライドをこのファイバの上
に置き、一定位置に押付けて、約１ｍｍの各ファイバを
露出させた。ＩｍｍｕｎｏＢｅｄ溶液（Ｓｏｌｕｔｉｏ
ｎＡ＋触媒＋ＳｏｌｕｔｉｏｎＢ）を、このファイバの
露出先端部に注ぎ、ガラススライドの下を流動させて、
ファイバの周囲およびファイバとファイバとの間の隙間
を充填させた。この構造体を一晩室温で放置し、完全に
重合させた。このアレイを型から取出し、ＬｅｉｃａＭ
ｏｄｄｅｌ ＲＭ−２１５５ Ｍｉｃｒｏｔｏｍｅで薄
切りにした。この切片（１０ミクロン）を、２０μｌ液
滴の水を含むガラススライドに移し、室温にて水を蒸発
させた。こうすることにより、切片をガラススライドに
密着させた。５０ミクロン厚さの切片ではバックグラウ
ンド蛍光が強くなる。
【０１７７】上記で作製し、ガラススライドに装着した
１０ミクロン厚さの切片を、１ｍｇ／ｍｌＢＳＡを含む
ＰＢＳで１：５０に希釈した正常ラット血清（ＩｇＧ含
有）１００μｌで６０分間室温にて処理した。この溶液
をスライドから排液し、１時間１００μｌのPBS/BSAで
すすいだ後、廃液する前に５分間１００μｌのPBS/BSA
で３回洗浄した。最後の洗浄後、ＰＢＳ／ＢＳＡで１：
１００に希釈したラットＩｇＧ（Ｈ＋Ｌ）に対するＲフ
ィコエリトリン標識アフィニティ精製ヤギ抗体１００μ
ｌを添加し、室温にて６０分放置した。次にこの溶液を
排液し、上述のように４回洗浄した。蛍光免疫染色した
後、切片を、Ｏｌｙｍｐｕｓ ＭｏｄｅｌＢＸ−４０蛍
光顕微鏡（ニューヨーク州ＭｅｌｖｉｌｌｅのＯｌｙｍ
ｐｕｓＡｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．）でグリーンフィルタ
（励磁フィルタ５１０〜５５０ｎｍ、遮断器フィルタ５
９０ｎｍ）を用いて見た。上記１０ミクロン厚さスライ
スを含む４枚の円形スライスには、２枚の比較スライス
も含まれており、一方は抗ヒトＩｇＨを具備するビーズ
を含み、もう一方は抗ラットＩｇＧを具備するビーズを
含んでいた。ラットＩｇＧに対する抗体を含む円形スラ
イスの蛍光は、抗ヒトＩｇＨを含むスライスよりも強か
ったため、２枚の比較スライスは反応の特異性を実証し
た。
【０１７８】
【表２】 本明細書に開示した実施態様に対してさまざまな修正を
加えられることを理解されたい。したがって、上記の記
述は制限的であると解釈されるものではなく、好適実施
態様を単に例示したものにすぎない。当業者であれば、
本明細書に添付した請求の範囲および趣旨を逸脱するこ
となく他の修正を加えられることが明白であろう。
【０１７９】本明細書に引用した特許および文献のすべ
てについて、その内容全体を本明細書内に引用したもの
とする。 参考文献 著書 Hermanson, Greg T. Bioconjugate Techniques. Acad
emic Press, New York.1995, 785 pp. Hermanson, G.T., Mallia, A.K. & Smith, P.K. Immob
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ns. US 4,289,623 Hollow fiber dialysis US 3,976,576 Dialyzer cartridge - Also, use of dia
lyzer cartridge by filling hollow fibers and embed
protein in fibers as they are formed beforethe ca
rtridges are cut.
【図面の簡単な説明】
【図１】マイクロアレイを作製する処理における中間段
階の製品を示す略図である。
【図２】ゲル内に包埋された固定化リガンドを含む各細
管を示す略図である。
【図３】リガンドを吸着したゲルを含む各細管を示す略
図である。
【図４】リガンドをセルの内壁に吸着して含み、一表面
を閉塞してマイクロウェルのセットを形成する手段を含
むアレイの略図である。
【図５】束をスライスする前にファイバすべてがその正
しいパターンに維持されていることを確認するための手
段を示す略図である。
【図６】アレイを識別する手段を示す略図である。
【図７】アレイのスキャン方法を示す略図である。
【図８】ファイバ束を形成する別の方法を示す。
───────────────────────────────────────────────────── 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 37/00 １０２ Ｃ１２Ｎ 15/00 Ｆ (72)発明者 アンダーソン，エヌ．，レイ アメリカ合衆国，ワシントン，ディーシー 20009，エヌ．ダブリュー．，ウィラー ド ストリート 1759 (72)発明者 ブラーツ，ジェイムズ，エー. アメリカ合衆国，メリーランド州 20705, ベルツヴィル，イェーツ ロード 4510 Ｆターム(参考） 4B024 AA11 BA80 CA01 CA11 HA12 4B029 AA07 BB01 BB20 CC03 FA15

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】１ｃｍ2当たり少なくとも約５００個のウ
    ェルを含み、微生物、リガンド、ヌクレオチド、抗体、
    抗原、蛋白質、ペプチド、炭水化物、多糖類、受容体、
    薬剤標的、植物あるいは動物細胞、細胞小器官、細菌、
    病原菌、抗生物質、薬剤、毒物、天然生成物、試験化合
    物及びこれらの分画からなる群から選択される対象物質
    を含むマルチウェルプレート。
  2. 【請求項２】前記ウェルの壁部が、前記ウェルの基部と
    は異種材料で製造されている請求項１に記載のマルチウ
    ェルプレート。
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