JP2003515112A - 長鎖オリゴヌクレオチドアレイ - Google Patents
長鎖オリゴヌクレオチドアレイInfo
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Abstract
(57)【要約】
長鎖オリゴヌクレオチドアレイ、ならびにその調製およびハイブリダイゼーションアッセイ法における使用の方法が提供される。本発明のアレイは、アレイのプローブの少なくとも一部、通常はアレイのプローブすべてが長鎖オリゴヌクレオチド、例えば約50ヌクレオチドから120ヌクレオチドの長さを有するオリゴヌクレオチドであることにより特徴付けられる。アレイ上の各長鎖オリゴヌクレオチドプローブは、好ましくは、アレイが用いられる条件下で実質的に同じ高い標的結合効率および実質的に同じ低い非特異的結合を示すよう選択される。本発明のアレイはいくつかの異なる適用、例えば差次的遺伝子発現解析において用いられる。
Description
【０００１】序文 技術分野
本発明の分野は核酸アレイである。
【０００２】発明の背景
核酸アレイはバイオテクノロジー産業および関連分野においてますます重要な
ツールとなっている。核酸アレイは、複数の核酸がアレイまたはパターンの形態
で固体支持体表面上に沈着されており、薬物スクリーニング、核酸配列決定、突
然変異解析などを含む様々な適用においての使用が見出されている。核酸アレイ
の一つの重要な使用は、異なる細胞、通常は目的細胞と対照細胞における遺伝子
発現を比較し、発現において差異があればいかなるものでも同定する、差次的遺
伝子発現の解析における使用である。そのようなアッセイ法において、差異があ
るということは、比較している細胞で発現された遺伝子のクラスに違いがあるこ
とを示している。
ツールとなっている。核酸アレイは、複数の核酸がアレイまたはパターンの形態
で固体支持体表面上に沈着されており、薬物スクリーニング、核酸配列決定、突
然変異解析などを含む様々な適用においての使用が見出されている。核酸アレイ
の一つの重要な使用は、異なる細胞、通常は目的細胞と対照細胞における遺伝子
発現を比較し、発現において差異があればいかなるものでも同定する、差次的遺
伝子発現の解析における使用である。そのようなアッセイ法において、差異があ
るということは、比較している細胞で発現された遺伝子のクラスに違いがあるこ
とを示している。
【０００３】
差次的遺伝子発現の方法において、アレイは核酸「プローブ」断片が結合する
基板としての使用が見出されている。次いで、比較しようとする少なくとも二つ
の異なる細胞供給源、例えば健常な生物および疾患を有する生物の類似の細胞、
組織または臓器から「標的」を得る。この標的を次いで、固定された核酸「プロ
ーブ」断片のセットにハイブリダイズする。次いで、得られたハイブリダイゼー
ションパターン間の差異を検出し、二つの細胞源における遺伝子発現の差異に関
連づける。
基板としての使用が見出されている。次いで、比較しようとする少なくとも二つ
の異なる細胞供給源、例えば健常な生物および疾患を有する生物の類似の細胞、
組織または臓器から「標的」を得る。この標的を次いで、固定された核酸「プロ
ーブ」断片のセットにハイブリダイズする。次いで、得られたハイブリダイゼー
ションパターン間の差異を検出し、二つの細胞源における遺伝子発現の差異に関
連づける。
【０００４】
そのようなアッセイ法で用いられるアレイのいくつかの異なる物理的パラメー
ターは、アッセイ法から得られる結果に重大な影響を及ぼすことがある。アレイ
から得られる結果の性質に重大な影響を及ぼしうる核酸アレイの一つの物理的パ
ラメーターはプローブサイズ、すなわち、アレイの固体支持体表面に安定に結合
された個々のプローブ核酸の長さである。現在用いられているアレイには一般に
次の二つの異なる種類がある：（１）完全長または部分cDNAのいずれかがプロー
ブとして用いられるcDNAアレイ；および（２）約8ヌクレオチドから25ヌクレオ
チドのプローブが用いられるオリゴヌクレオチドアレイ。
ターは、アッセイ法から得られる結果に重大な影響を及ぼすことがある。アレイ
から得られる結果の性質に重大な影響を及ぼしうる核酸アレイの一つの物理的パ
ラメーターはプローブサイズ、すなわち、アレイの固体支持体表面に安定に結合
された個々のプローブ核酸の長さである。現在用いられているアレイには一般に
次の二つの異なる種類がある：（１）完全長または部分cDNAのいずれかがプロー
ブとして用いられるcDNAアレイ；および（２）約8ヌクレオチドから25ヌクレオ
チドのプローブが用いられるオリゴヌクレオチドアレイ。
【０００５】
現在用いられているcDNAアレイでは、実質的に完全長またはその部分断片であ
ってもよい二本鎖cDNAが固体支持体、例えばナイロン膜の表面に安定に結合され
ている。cDNAアレイの利点には、感受性が高いことが含まれ、この特徴は、cDNA
プローブのその標的への結合効率が高いこと、およびそのようなアレイで使用さ
れうるストリンジェントなハイブリダイゼーションおよび洗浄条件に由来してい
る。cDNAアレイの欠点には、そのようなアレイの大規模作製が困難であること、
そのようなアレイの再現性が低いことなどが含まれる。
ってもよい二本鎖cDNAが固体支持体、例えばナイロン膜の表面に安定に結合され
ている。cDNAアレイの利点には、感受性が高いことが含まれ、この特徴は、cDNA
プローブのその標的への結合効率が高いこと、およびそのようなアレイで使用さ
れうるストリンジェントなハイブリダイゼーションおよび洗浄条件に由来してい
る。cDNAアレイの欠点には、そのようなアレイの大規模作製が困難であること、
そのようなアレイの再現性が低いことなどが含まれる。
【０００６】
現行のもう一つのアレイである、オリゴヌクレオチドアレイは、各プローブの
長さが約8ヌクレオチドから35ヌクレオチド、通常は20ヌクレオチドから35ヌク
レオチドの範囲であるオリゴヌクレオチドプローブを用いる。そのようなアレイ
は大規模作製により適しているが、同じく欠点も有している。そのようなアレイ
の一つの重大な欠点は、cDNAアレイに比べて標的核酸に対する感受性が低いこと
である。もう一つの欠点は、所与のプロトコールにおいて同じ標的に対する異な
るプローブのハイブリダイゼーション効率が大きく変動することで、この特徴は
同じ標的に対して複数のオリゴヌクレオチドプローブを使用する必要があり、こ
の重複によってそのようなアレイの作製費用が著しく高まることになる。
長さが約8ヌクレオチドから35ヌクレオチド、通常は20ヌクレオチドから35ヌク
レオチドの範囲であるオリゴヌクレオチドプローブを用いる。そのようなアレイ
は大規模作製により適しているが、同じく欠点も有している。そのようなアレイ
の一つの重大な欠点は、cDNAアレイに比べて標的核酸に対する感受性が低いこと
である。もう一つの欠点は、所与のプロトコールにおいて同じ標的に対する異な
るプローブのハイブリダイゼーション効率が大きく変動することで、この特徴は
同じ標的に対して複数のオリゴヌクレオチドプローブを使用する必要があり、こ
の重複によってそのようなアレイの作製費用が著しく高まることになる。
【０００７】
したがって、新しいアレイ形式の開発に継続的に興味が持たれている。特に興
味深いものは、cDNAおよびオリゴヌクレオチドアレイの前述の欠点を持たない、
cDNAアレイの高い感受性と、オリゴヌクレオチドアレイの高処理量の製造性とを
組み合わせたアレイ形式の開発である。
味深いものは、cDNAおよびオリゴヌクレオチドアレイの前述の欠点を持たない、
cDNAアレイの高い感受性と、オリゴヌクレオチドアレイの高処理量の製造性とを
組み合わせたアレイ形式の開発である。
【０００８】発明の概要
長鎖オリゴヌクレオチドアレイ、ならびにその調製およびハイブリダイゼーシ
ョンアッセイ法における使用の方法が提供される。本発明のアレイは、アレイの
プローブの少なくとも一部、通常はアレイのプローブすべてが長鎖オリゴヌクレ
オチド、例えば約50ヌクレオチドから120ヌクレオチドの長さを有するオリゴヌ
クレオチドであることにより特徴付けられる。アレイ上の各長鎖オリゴヌクレオ
チドプローブは、好ましくは、アレイが用いられる条件、例えばストリンジェン
トなハイブリダイゼーション条件下で高い標的結合効率および低い非特異的結合
を示すよう選択される。多くの態様において、特異的なプローブオリゴヌクレオ
チドはそれぞれの標的に対して実質的に同じハイブリダイゼーション効率を有す
るように選択される。本発明のアレイはいくつかの異なる適用、例えば差次的遺
伝子発現解析において用いられる。
ョンアッセイ法における使用の方法が提供される。本発明のアレイは、アレイの
プローブの少なくとも一部、通常はアレイのプローブすべてが長鎖オリゴヌクレ
オチド、例えば約50ヌクレオチドから120ヌクレオチドの長さを有するオリゴヌ
クレオチドであることにより特徴付けられる。アレイ上の各長鎖オリゴヌクレオ
チドプローブは、好ましくは、アレイが用いられる条件、例えばストリンジェン
トなハイブリダイゼーション条件下で高い標的結合効率および低い非特異的結合
を示すよう選択される。多くの態様において、特異的なプローブオリゴヌクレオ
チドはそれぞれの標的に対して実質的に同じハイブリダイゼーション効率を有す
るように選択される。本発明のアレイはいくつかの異なる適用、例えば差次的遺
伝子発現解析において用いられる。
【０００９】定義
本明細書において用いられる「核酸」という用語は、ヌクレオチド、例えば天
然のデオキシリボヌクレオチドまたはリボヌクレオチド、ならびにペプチド核酸
その他で見られるものなどの配列特異的、ワトソン−クリック型ハイブリダイゼ
ーション反応に関与しうる、その合成模倣体からなる高分子を意味する。
然のデオキシリボヌクレオチドまたはリボヌクレオチド、ならびにペプチド核酸
その他で見られるものなどの配列特異的、ワトソン−クリック型ハイブリダイゼ
ーション反応に関与しうる、その合成模倣体からなる高分子を意味する。
【００１０】
本明細書において用いられる「リボ核酸」および「RNA」という用語は、リボ
ヌクレオチドからなる高分子を意味する。
ヌクレオチドからなる高分子を意味する。
【００１１】
本明細書において用いられる「デオキシリボ核酸」および「DNA」という用語
は、デオキシリボヌクレオチドからなる高分子を意味する。
は、デオキシリボヌクレオチドからなる高分子を意味する。
【００１２】
本明細書において用いられる「短鎖オリゴヌクレオチド」という用語は、約8
ヌクレオチドから50ヌクレオチドの長さの一本鎖ヌクレオチド多量体、すなわち
8merから50merを意味する。
ヌクレオチドから50ヌクレオチドの長さの一本鎖ヌクレオチド多量体、すなわち
8merから50merを意味する。
【００１３】
本明細書において用いられる「長鎖オリゴヌクレオチド」という用語は、約50
ヌクレオチドから150ヌクレオチド、通常は約50ヌクレオチドから120ヌクレオチ
ドの長さの一本鎖ヌクレオチド多量体、例えば50merから150mer、50merから120m
erなどを意味する。
ヌクレオチドから150ヌクレオチド、通常は約50ヌクレオチドから120ヌクレオチ
ドの長さの一本鎖ヌクレオチド多量体、例えば50merから150mer、50merから120m
erなどを意味する。
【００１４】
本明細書において用いられる「ポリヌクレオチド」という用語は、約150ヌク
レオチドより多く、約5000ヌクレオチドまでの長さのヌクレオチド単量体からな
る一本鎖または二本鎖高分子を意味する。
レオチドより多く、約5000ヌクレオチドまでの長さのヌクレオチド単量体からな
る一本鎖または二本鎖高分子を意味する。
【００１５】
「オリゴヌクレオチドプローブ組成物」という用語は、標的核酸に対応するア
レイ上の各プローブスポットを構成する核酸組成物を意味する。したがって、本
発明のアレイのオリゴヌクレオチドプローブ組成物は複数の長鎖オリゴヌクレオ
チドの核酸組成物であって、この組成物はプローブ組成物を構成する長鎖オリゴ
ヌクレオチドに関して均質であっても不均質であってもよく、すなわち、プロー
ブ組成物における各長鎖オリゴヌクレオチドはそれらが同一になるような同じ配
列を有していてもよく、または各プローブ組成物は配列が互いに異なる2つまた
はそれ以上の異なる長鎖オリゴヌクレオチドから構成されていてもよい。
レイ上の各プローブスポットを構成する核酸組成物を意味する。したがって、本
発明のアレイのオリゴヌクレオチドプローブ組成物は複数の長鎖オリゴヌクレオ
チドの核酸組成物であって、この組成物はプローブ組成物を構成する長鎖オリゴ
ヌクレオチドに関して均質であっても不均質であってもよく、すなわち、プロー
ブ組成物における各長鎖オリゴヌクレオチドはそれらが同一になるような同じ配
列を有していてもよく、または各プローブ組成物は配列が互いに異なる2つまた
はそれ以上の異なる長鎖オリゴヌクレオチドから構成されていてもよい。
【００１６】
「標的核酸」という用語は、それに対し一つまたは複数の対応するオリゴヌク
レオチドプローブ組成物、すなわちプローブオリゴヌクレオチドスポットがアレ
イ上に存在する核酸を意味する。標的核酸はアレイ上の一つまたは複数の異なる
オリゴヌクレオチドプローブ組成物によって示されうる。標的核酸はアレイを用
いて試験しようとする試料中の目的の核酸であり、ただし「目的の」とは試料中
の標的の有無が有用な情報、例えば試料調製元の一つまたは複数の細胞の遺伝的
プロファイルについての独特で限定的な特徴を提供することを意味する。したが
って、標的核酸は、いくつかの異なる細胞型に存在し、したがってその有無が特
定の細胞の遺伝的プロファイルに関する特徴的情報を提供することはない、ハウ
スキーピング遺伝子や他の種類の遺伝子ではない。
レオチドプローブ組成物、すなわちプローブオリゴヌクレオチドスポットがアレ
イ上に存在する核酸を意味する。標的核酸はアレイ上の一つまたは複数の異なる
オリゴヌクレオチドプローブ組成物によって示されうる。標的核酸はアレイを用
いて試験しようとする試料中の目的の核酸であり、ただし「目的の」とは試料中
の標的の有無が有用な情報、例えば試料調製元の一つまたは複数の細胞の遺伝的
プロファイルについての独特で限定的な特徴を提供することを意味する。したが
って、標的核酸は、いくつかの異なる細胞型に存在し、したがってその有無が特
定の細胞の遺伝的プロファイルに関する特徴的情報を提供することはない、ハウ
スキーピング遺伝子や他の種類の遺伝子ではない。
【００１７】
「バックグラウンド」または「バックグラウンドシグナル強度」という用語は
、標識された標的のアレイの基板成分への非特異的結合から生じるハイブリダイ
ゼーションシグナルを意味する。バックグラウンドシグナルはアレイ成分自体の
固有の蛍光によって生じることもある。単一のバックグラウンドシグナルをアレ
イ全体について計算することができ、または異なるバックグラウンドシグナルを
各標的核酸について計算することもできる。
、標識された標的のアレイの基板成分への非特異的結合から生じるハイブリダイ
ゼーションシグナルを意味する。バックグラウンドシグナルはアレイ成分自体の
固有の蛍光によって生じることもある。単一のバックグラウンドシグナルをアレ
イ全体について計算することができ、または異なるバックグラウンドシグナルを
各標的核酸について計算することもできる。
【００１８】
「非特異的ハイブリダイゼーション」という用語は、アレイ表面上に存在する
核酸、例えばアレイ表面上のプローブスポットの長鎖オリゴヌクレオチドプロー
ブ、アレイ表面上の対照スポットの核酸などへの標的核酸の非特異的結合または
ハイブリダイゼーションであって、ただしこのプローブと標的とは実質的に相補
的ではないハイブリダイゼーションを意味する。
核酸、例えばアレイ表面上のプローブスポットの長鎖オリゴヌクレオチドプロー
ブ、アレイ表面上の対照スポットの核酸などへの標的核酸の非特異的結合または
ハイブリダイゼーションであって、ただしこのプローブと標的とは実質的に相補
的ではないハイブリダイゼーションを意味する。
【００１９】特定の態様の説明
長鎖オリゴヌクレオチドアレイ、ならびにその調製およびハイブリダイゼーシ
ョンアッセイ法における使用の方法が提供される。本発明のアレイは、アレイの
プローブの少なくとも一部または画分、通常は大部分または実質的にすべて、か
つ通常はアレイのプローブすべてが長鎖オリゴヌクレオチド、例えば約50ヌクレ
オチドから120ヌクレオチドの長さを有するオリゴヌクレオチドであることによ
り特徴付けられる。アレイ上の各長鎖オリゴヌクレオチドプローブは、好ましく
は、アレイが用いられる条件、例えばストリンジェントな条件下で高い標的結合
効率および低い非特異的ハイブリダイゼーションを示すよう選択される。特定の
態様において、アレイは、アレイ上の異なる各プローブがそれぞれの標的に対し
て実質的に同じハイブリダイゼーション効率を有することで、さらに特徴付けら
れる。本発明のアレイは遺伝子発現アッセイ法において特定の用途が見出されて
いる。本発明をさらに説明する上で、アレイをまず概括的に説明する。次に、そ
れらの調製法を述べる。これに続いて、本発明のアレイを使用することができる
代表的適用例の概要を提供する。
ョンアッセイ法における使用の方法が提供される。本発明のアレイは、アレイの
プローブの少なくとも一部または画分、通常は大部分または実質的にすべて、か
つ通常はアレイのプローブすべてが長鎖オリゴヌクレオチド、例えば約50ヌクレ
オチドから120ヌクレオチドの長さを有するオリゴヌクレオチドであることによ
り特徴付けられる。アレイ上の各長鎖オリゴヌクレオチドプローブは、好ましく
は、アレイが用いられる条件、例えばストリンジェントな条件下で高い標的結合
効率および低い非特異的ハイブリダイゼーションを示すよう選択される。特定の
態様において、アレイは、アレイ上の異なる各プローブがそれぞれの標的に対し
て実質的に同じハイブリダイゼーション効率を有することで、さらに特徴付けら
れる。本発明のアレイは遺伝子発現アッセイ法において特定の用途が見出されて
いる。本発明をさらに説明する上で、アレイをまず概括的に説明する。次に、そ
れらの調製法を述べる。これに続いて、本発明のアレイを使用することができる
代表的適用例の概要を提供する。
【００２０】
本発明を詳しく説明する前に、下記の本発明の特定の態様は変更が可能であり
、その変更版も添付の特許請求の範囲内に入るため、本発明は下記の本発明の特
定の態様に限定されることはないことが理解されるべきである。また、用いる用
語は特定の態様を説明するためのものであり、限定的なものではないことも理解
されるべきである。代わりに、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって定
められることになる。
、その変更版も添付の特許請求の範囲内に入るため、本発明は下記の本発明の特
定の態様に限定されることはないことが理解されるべきである。また、用いる用
語は特定の態様を説明するためのものであり、限定的なものではないことも理解
されるべきである。代わりに、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって定
められることになる。
【００２１】
本明細書および添付の特許請求の範囲において、単数形「1つの（a）」、「1
つの（an）」、および「その（the）」は、前後の文脈からそうではないことが
明らかに示されていない限り、複数の言及を含む。そうではないと定義されてい
ない限り、本明細書において用いられるすべての技術および科学用語は、本発明
が属する当技術分野の業者に一般に理解されているのと同じ意味を有する。
つの（an）」、および「その（the）」は、前後の文脈からそうではないことが
明らかに示されていない限り、複数の言及を含む。そうではないと定義されてい
ない限り、本明細書において用いられるすべての技術および科学用語は、本発明
が属する当技術分野の業者に一般に理解されているのと同じ意味を有する。
【００２２】
本発明のアレイ−一般的説明
本発明のアレイは固体支持体の表面に安定に結合されている複数のプローブス
ポットを有する。本発明のアレイの特徴は、下記に詳細に記載されるとおり、ア
レイ上のプローブスポットの少なくとも一部、好ましくはプローブスポットの実
質的にすべてがプローブオリゴヌクレオチドスポットであり、ただしアレイ上の
各プローブオリゴヌクレオチドスポットが、既知のもの、通常は既知配列の複数
の長鎖オリゴヌクレオチドから構成されるオリゴヌクレオチドプローブ組成物を
含むことである。
ポットを有する。本発明のアレイの特徴は、下記に詳細に記載されるとおり、ア
レイ上のプローブスポットの少なくとも一部、好ましくはプローブスポットの実
質的にすべてがプローブオリゴヌクレオチドスポットであり、ただしアレイ上の
各プローブオリゴヌクレオチドスポットが、既知のもの、通常は既知配列の複数
の長鎖オリゴヌクレオチドから構成されるオリゴヌクレオチドプローブ組成物を
含むことである。
【００２３】
アレイのプローブスポット
前述のとおり、本発明の特徴はプローブスポットの本質、すなわちアレイ上の
プローブスポットの少なくとも一部、通常は実質的にすべてが長鎖オリゴヌクレ
オチドのプローブ核酸組成物から構成されていることである。基板表面上の各プ
ローブスポットは長鎖オリゴヌクレオチドプローブから構成され、ただしこのス
ポットは、例えば米国特許出願第09/417,268号に記載のとおり、その中にある長
鎖オリゴヌクレオチドプローブの性質に関して均質であっても不均質であっても
よく、前記出願の開示は参照として本明細書に組み込まれる。オリゴヌクレオチ
ドプローブ組成物の特徴はプローブ組成物が長鎖オリゴヌクレオチドから構成さ
れていることである。したがって、プローブ組成物のオリゴヌクレオチドプロー
ブは長さが約50ヌクレオチドから150ヌクレオチド、典型的には約50ヌクレオチ
ドから120ヌクレオチド、より一般的には約60ヌクレオチドから100ヌクレオチド
の範囲であって、ただし多くの好ましい態様において、プローブは長さが約65ヌ
クレオチドから85ヌクレオチドの範囲である。すなわち、各プローブスポットま
たは組成物において、プローブスポットまたは組成物を構成する個々のプローブ
各々の長さは前述の範囲内に入る。
プローブスポットの少なくとも一部、通常は実質的にすべてが長鎖オリゴヌクレ
オチドのプローブ核酸組成物から構成されていることである。基板表面上の各プ
ローブスポットは長鎖オリゴヌクレオチドプローブから構成され、ただしこのス
ポットは、例えば米国特許出願第09/417,268号に記載のとおり、その中にある長
鎖オリゴヌクレオチドプローブの性質に関して均質であっても不均質であっても
よく、前記出願の開示は参照として本明細書に組み込まれる。オリゴヌクレオチ
ドプローブ組成物の特徴はプローブ組成物が長鎖オリゴヌクレオチドから構成さ
れていることである。したがって、プローブ組成物のオリゴヌクレオチドプロー
ブは長さが約50ヌクレオチドから150ヌクレオチド、典型的には約50ヌクレオチ
ドから120ヌクレオチド、より一般的には約60ヌクレオチドから100ヌクレオチド
の範囲であって、ただし多くの好ましい態様において、プローブは長さが約65ヌ
クレオチドから85ヌクレオチドの範囲である。すなわち、各プローブスポットま
たは組成物において、プローブスポットまたは組成物を構成する個々のプローブ
各々の長さは前述の範囲内に入る。
【００２４】
前述の長さの特徴に加えて、前述のプローブスポットを構成する長鎖オリゴヌ
クレオチドプローブは典型的に本発明の多くの好ましい態様における一つまたは
複数の下記の特徴によって特徴付けられる。本発明のアレイを構成する長鎖オリ
ゴヌクレオチドプローブの他の一つの特徴は、それらの配列がストリンジェント
な条件下で相補的標的に対する高い結合効率を提供するよう選択されていること
である。結合効率とは、アレイが用いられるハイブリダイゼーション条件下で、
プローブがその標的に結合する能力を意味する。言い換えれば、結合効率とはハ
イブリダイゼーション実験を行った後に所与のプローブとその標的とから得られ
る二本鎖の収率を意味する。多くの態様において、高い結合効率を示すアレイ表
面上に存在するプローブは、それらの標的に対して0.1％、一般的には少なくと
も0.5％、より一般的には少なくとも2％の結合効率を有する。
クレオチドプローブは典型的に本発明の多くの好ましい態様における一つまたは
複数の下記の特徴によって特徴付けられる。本発明のアレイを構成する長鎖オリ
ゴヌクレオチドプローブの他の一つの特徴は、それらの配列がストリンジェント
な条件下で相補的標的に対する高い結合効率を提供するよう選択されていること
である。結合効率とは、アレイが用いられるハイブリダイゼーション条件下で、
プローブがその標的に結合する能力を意味する。言い換えれば、結合効率とはハ
イブリダイゼーション実験を行った後に所与のプローブとその標的とから得られ
る二本鎖の収率を意味する。多くの態様において、高い結合効率を示すアレイ表
面上に存在するプローブは、それらの標的に対して0.1％、一般的には少なくと
も0.5％、より一般的には少なくとも2％の結合効率を有する。
【００２５】
さらに、長鎖オリゴヌクレオチドプローブの配列は、ストリンジェントな条件
下でプローブが実質的に相補的ではない標的核酸に対する低い非特異的ハイブリ
ダイゼーションまたは非特異的結合、すなわち望まれないクロスハイブリダイゼ
ーションを提供するよう選択される。所与の標的は所与のプローブに対して実質
的に非相補的であると考えられ、この標的においてBLASTプログラムを既定値設
定で用いて求められたとおり、プローブに対し60％未満、より一般的には50％未
満、最も一般的には40％未満の相同性を有する。特定の態様において、低い非特
異的ハイブリダイゼーション特性を有し、本発明のアレイにおいて用いられるオ
リゴヌクレオチドプローブは、非相補的核酸、すなわち実質的に相補的ではない
他の標的にハイブリダイズする相対的能力が、相補的な標的に結合する能力の10
％未満、通常は5％未満、好ましくは1％未満であるプローブである。例えば、並
行ハイブリダイゼーションアッセイ法において、低い非特異的ハイブリダイゼー
ション特性を有するプローブは、プローブに対する相補的な標的を含まない標的
組成物と接触した場合にシグナルを生じるとすれば、同じプローブが相補的な標
的を含む標的組成物に接触した場合に生じるシグナルの約10％未満、通常は約3
％未満、より通常は約1％未満の陽性シグナルを生じるプローブである。
下でプローブが実質的に相補的ではない標的核酸に対する低い非特異的ハイブリ
ダイゼーションまたは非特異的結合、すなわち望まれないクロスハイブリダイゼ
ーションを提供するよう選択される。所与の標的は所与のプローブに対して実質
的に非相補的であると考えられ、この標的においてBLASTプログラムを既定値設
定で用いて求められたとおり、プローブに対し60％未満、より一般的には50％未
満、最も一般的には40％未満の相同性を有する。特定の態様において、低い非特
異的ハイブリダイゼーション特性を有し、本発明のアレイにおいて用いられるオ
リゴヌクレオチドプローブは、非相補的核酸、すなわち実質的に相補的ではない
他の標的にハイブリダイズする相対的能力が、相補的な標的に結合する能力の10
％未満、通常は5％未満、好ましくは1％未満であるプローブである。例えば、並
行ハイブリダイゼーションアッセイ法において、低い非特異的ハイブリダイゼー
ション特性を有するプローブは、プローブに対する相補的な標的を含まない標的
組成物と接触した場合にシグナルを生じるとすれば、同じプローブが相補的な標
的を含む標的組成物に接触した場合に生じるシグナルの約10％未満、通常は約3
％未満、より通常は約1％未満の陽性シグナルを生じるプローブである。
【００２６】
加えて、所与のスポットの長鎖オリゴヌクレオチドは、アレイ上の各長鎖オリ
ゴヌクレオチドプローブ、または少なくともその標的特異的配列が、アレイ上の
任意の他の別個の特有の長鎖オリゴヌクレオチド、すなわち異なる塩基配列を持
つアレイ上の任意の他のオリゴヌクレオチドプローブと相同ではないように選択
される。言い換えれば、第一の標的に対応するプローブ組成物のそれぞれ別個の
オリゴヌクレオチドは、異なる標的に対応する任意のプローブ組成物の任意の他
の別個の特有のオリゴヌクレオチド、すなわちアレイ上の任意の他のオリゴヌク
レオチドプローブ組成物のオリゴヌクレオチドと、ストリンジェントな条件（下
記に定めるとおり）下でクロスハイブリダイズしないか、または同じ配列を持た
ない。したがって、プローブ組成物のそれぞれ特有のオリゴヌクレオチドのセン
スまたはアンチセンスヌクレオチド配列は、アレイの異なる標的に対応するプロ
ーブ組成物の任意の他の異なるオリゴヌクレオチドと90％未満の相同性、一般的
には70％未満の相同性、より一般的には50％未満の相同性を有することになり、
ただし相同性はFASTAプログラムを既定値設定で用いる配列解析比較によって決
定される。プローブ組成物における特有のオリゴヌクレオチドの配列は、いくつ
かの異なる遺伝子（少なくとも二つ）で見いだされる保存配列ではなく、ただし
保存配列とは少なくとも約90％の配列同一性を有する約15ヌクレオチドから150
ヌクレオチドのストレッチと定義され、配列同一性は前述のとおりに測定される
。
ゴヌクレオチドプローブ、または少なくともその標的特異的配列が、アレイ上の
任意の他の別個の特有の長鎖オリゴヌクレオチド、すなわち異なる塩基配列を持
つアレイ上の任意の他のオリゴヌクレオチドプローブと相同ではないように選択
される。言い換えれば、第一の標的に対応するプローブ組成物のそれぞれ別個の
オリゴヌクレオチドは、異なる標的に対応する任意のプローブ組成物の任意の他
の別個の特有のオリゴヌクレオチド、すなわちアレイ上の任意の他のオリゴヌク
レオチドプローブ組成物のオリゴヌクレオチドと、ストリンジェントな条件（下
記に定めるとおり）下でクロスハイブリダイズしないか、または同じ配列を持た
ない。したがって、プローブ組成物のそれぞれ特有のオリゴヌクレオチドのセン
スまたはアンチセンスヌクレオチド配列は、アレイの異なる標的に対応するプロ
ーブ組成物の任意の他の異なるオリゴヌクレオチドと90％未満の相同性、一般的
には70％未満の相同性、より一般的には50％未満の相同性を有することになり、
ただし相同性はFASTAプログラムを既定値設定で用いる配列解析比較によって決
定される。プローブ組成物における特有のオリゴヌクレオチドの配列は、いくつ
かの異なる遺伝子（少なくとも二つ）で見いだされる保存配列ではなく、ただし
保存配列とは少なくとも約90％の配列同一性を有する約15ヌクレオチドから150
ヌクレオチドのストレッチと定義され、配列同一性は前述のとおりに測定される
。
【００２７】
目的の標的に相補的な、各プローブ組成物のオリゴヌクレオチド、またはこれ
らのオリゴヌクレオチドの少なくとも一部、すなわちそれらの標的特異的配列は
、下記のとおりにさらに特徴付けられる。第一に、これらのGC含有率は約35％か
ら80％、通常は約40％から70％の間である。第二に、これらは次のものを実質的
に持たない：（ａ）分子内ハイブリダイゼーション事象によって形成される二次
構造、例えば自己相補（例えばヘアピン）領域；（ｂ）長い同種重合体ストレッ
チ、例えばポリAストレッチ、すなわち任意の所与の同種重合体ストレッチにお
いて、隣接する同一ヌクレオチド塩基の数が5個を超えない；（ｃ）反復モチー
フ、例えば などの存在によって特徴付けられるか、またはこれらを多く含む長いストレッチ
；（ｄ）ホモプリンまたはホモピリミジンを多く含むモチーフの長いストレッチ
など。
らのオリゴヌクレオチドの少なくとも一部、すなわちそれらの標的特異的配列は
、下記のとおりにさらに特徴付けられる。第一に、これらのGC含有率は約35％か
ら80％、通常は約40％から70％の間である。第二に、これらは次のものを実質的
に持たない：（ａ）分子内ハイブリダイゼーション事象によって形成される二次
構造、例えば自己相補（例えばヘアピン）領域；（ｂ）長い同種重合体ストレッ
チ、例えばポリAストレッチ、すなわち任意の所与の同種重合体ストレッチにお
いて、隣接する同一ヌクレオチド塩基の数が5個を超えない；（ｃ）反復モチー
フ、例えば などの存在によって特徴付けられるか、またはこれらを多く含む長いストレッチ
；（ｄ）ホモプリンまたはホモピリミジンを多く含むモチーフの長いストレッチ
など。
【００２８】
本発明の長鎖オリゴヌクレオチドプローブは、前述の標的特異的配列、例えば
、プローブの対応する標的にハイブリダイズするよう企図されている、または例
えばプローブの一端または両端に一つまたは複数の非標的相補的ドメインもしく
は領域を含むよう改変されていてもよく、ただしこれらのドメインは基板表面へ
の結合を含むいくつかの機能を提供する、プローブ配列に所望の立体配座構造を
導入するなどのために存在しうる、設計されたまたは存在する配列だけで構成さ
れていてもよい。本発明のアレイの長鎖オリゴヌクレオチドプローブの一端また
は両端に存在しうる一つの任意のドメインまたは領域は、チミジン塩基が豊富な
領域、例えばオリゴdT領域であり、ただしこの領域のヌクレオチド数は典型的に
は少なくとも3個、一般的には少なくとも5個、より一般的には少なくとも10個で
、この領域のヌクレオチド数は比較的高くてもよいが約25個、一般にはこれを超
えず、通常は約20個を超えず、この領域のヌクレオチドのすべてではないにして
も、少なくともかなりの比率がチミジン塩基を含み、ただしかなりの比率とはオ
リゴdT領域における全ヌクレオチド数の少なくとも約50％、通常は少なくとも約
70％、より通常は少なくとも約90％を意味する。本発明のこの態様の特定のプロ
ーブ、すなわちTが豊富なドメインがオリゴdTドメインであるプローブは下記の
式で表すことができる： Tn-Nm-Tk； 式中、 TはdTMPであり； Nmは、NがdTMP、dGMP、dCMPまたはdAMPであり、mが50から100である、プローブ
の標的特異的配列であり；かつ nおよびkは独立に0から15であるが、nおよび／またはkが存在する場合、好まし
くは5から10である。
、プローブの対応する標的にハイブリダイズするよう企図されている、または例
えばプローブの一端または両端に一つまたは複数の非標的相補的ドメインもしく
は領域を含むよう改変されていてもよく、ただしこれらのドメインは基板表面へ
の結合を含むいくつかの機能を提供する、プローブ配列に所望の立体配座構造を
導入するなどのために存在しうる、設計されたまたは存在する配列だけで構成さ
れていてもよい。本発明のアレイの長鎖オリゴヌクレオチドプローブの一端また
は両端に存在しうる一つの任意のドメインまたは領域は、チミジン塩基が豊富な
領域、例えばオリゴdT領域であり、ただしこの領域のヌクレオチド数は典型的に
は少なくとも3個、一般的には少なくとも5個、より一般的には少なくとも10個で
、この領域のヌクレオチド数は比較的高くてもよいが約25個、一般にはこれを超
えず、通常は約20個を超えず、この領域のヌクレオチドのすべてではないにして
も、少なくともかなりの比率がチミジン塩基を含み、ただしかなりの比率とはオ
リゴdT領域における全ヌクレオチド数の少なくとも約50％、通常は少なくとも約
70％、より通常は少なくとも約90％を意味する。本発明のこの態様の特定のプロ
ーブ、すなわちTが豊富なドメインがオリゴdTドメインであるプローブは下記の
式で表すことができる： Tn-Nm-Tk； 式中、 TはdTMPであり； Nmは、NがdTMP、dGMP、dCMPまたはdAMPであり、mが50から100である、プローブ
の標的特異的配列であり；かつ nおよびkは独立に0から15であるが、nおよび／またはkが存在する場合、好まし
くは5から10である。
【００２９】
さらに他の態様において、またしばしば前述のTを多く含むドメインに加えて
、本発明のプローブはプローブに所望の制約された構造を付与する、例えばプロ
ーブに固定されているか、または制限された立体配座を有する構造を付与するド
メインを含むこともできる。多くの態様において、プローブは標的特異的ドメイ
ンのいずれかの末端に隣接するドメインを含み、プローブにヘアピンループ構造
を付与することが可能で、それにより標的特異的配列が使用時に対応する標的へ
の結合性を増強する制限された、または限定された立体配座に保持される。これ
らの態様において、プローブは下記の式で表すことができる： Tn-Np-Nm-No-Tk 式中、 TはdTMPであり； NはdTMP、dGMP、dCMPまたはdAMPであり； Nmは標的特異的配列であり；かつ NoおよびNpは自己相補的配列である、例えば、これらは、ハイブリダイゼーショ
ン条件下でプローブが、ステムがNoおよびNp配列で構成され、ループが標的特異
的配列、すなわちNmで構成されるヘアピンループ構造を形成するように、互いに
相補的であるように； mは50から100の整数であり； nおよびkは独立して0から15であるが、nおよび／またはkが存在する場合、好ま
しくは5から10であり、多くの態様においてk＝n＝5から10、より好ましくは10で
あり；かつ pおよびoは独立して5から20、通常は5から15、より通常は約10であり、ただし多
くの態様においてp＝o＝5から15、好ましくは10である。
、本発明のプローブはプローブに所望の制約された構造を付与する、例えばプロ
ーブに固定されているか、または制限された立体配座を有する構造を付与するド
メインを含むこともできる。多くの態様において、プローブは標的特異的ドメイ
ンのいずれかの末端に隣接するドメインを含み、プローブにヘアピンループ構造
を付与することが可能で、それにより標的特異的配列が使用時に対応する標的へ
の結合性を増強する制限された、または限定された立体配座に保持される。これ
らの態様において、プローブは下記の式で表すことができる： Tn-Np-Nm-No-Tk 式中、 TはdTMPであり； NはdTMP、dGMP、dCMPまたはdAMPであり； Nmは標的特異的配列であり；かつ NoおよびNpは自己相補的配列である、例えば、これらは、ハイブリダイゼーショ
ン条件下でプローブが、ステムがNoおよびNp配列で構成され、ループが標的特異
的配列、すなわちNmで構成されるヘアピンループ構造を形成するように、互いに
相補的であるように； mは50から100の整数であり； nおよびkは独立して0から15であるが、nおよび／またはkが存在する場合、好ま
しくは5から10であり、多くの態様においてk＝n＝5から10、より好ましくは10で
あり；かつ pおよびoは独立して5から20、通常は5から15、より通常は約10であり、ただし多
くの態様においてp＝o＝5から15、好ましくは10である。
【００３０】
アレイ上の各オリゴヌクレオチドプローブスポットを構成するオリゴヌクレオ
チドプローブ組成物は実質的に、通常は完全に、非核酸を含まない、すなわち、
プローブ組成物は蛋白質、脂質、および多糖などの細胞中に見いだされる非核酸
生体分子を含まないか、またはこれらで構成されていない。言い換えれば、アレ
イのオリゴヌクレオチドスポットは、完全ではないとしても実質的に、非核酸細
胞成分を含まない。
チドプローブ組成物は実質的に、通常は完全に、非核酸を含まない、すなわち、
プローブ組成物は蛋白質、脂質、および多糖などの細胞中に見いだされる非核酸
生体分子を含まないか、またはこれらで構成されていない。言い換えれば、アレ
イのオリゴヌクレオチドスポットは、完全ではないとしても実質的に、非核酸細
胞成分を含まない。
【００３１】
オリゴヌクレオチドプローブは核酸、例えばRNA、DNA、または核酸模倣体、例
えば非天然複素環窒素塩基、ペプチド−核酸、ロックド核酸（Singh & Wengel、
Chem. Commun. (1998) 1247〜1248参照）などの、天然の核酸とある様式で、例
えば修飾主鎖、糖残基、塩基などを通じて異なる核酸であってもよい。しかし、
多くの態様において、核酸はアレイの基板表面への結合に必要不可欠な官能基、
例えばアミノ官能基、ビオチンなどによって修飾されていない。
えば非天然複素環窒素塩基、ペプチド−核酸、ロックド核酸（Singh & Wengel、
Chem. Commun. (1998) 1247〜1248参照）などの、天然の核酸とある様式で、例
えば修飾主鎖、糖残基、塩基などを通じて異なる核酸であってもよい。しかし、
多くの態様において、核酸はアレイの基板表面への結合に必要不可欠な官能基、
例えばアミノ官能基、ビオチンなどによって修飾されていない。
【００３２】
前述の長鎖オリゴヌクレオチドで構成されており、アレイ上に存在するオリゴ
ヌクレオチドプローブスポットは、任意の都合のよい形であってもよいが、典型
的には環状、楕円、卵形、または他の類似の曲線を持つ形状であると思われる。
各スポット中のオリゴヌクレオチドの全量または質量は、アレイが用いられるア
ッセイ中に標的核酸の十分なハイブリダイゼーションおよび検出を提供するのに
十分であると考えられる。一般に、各スポット中のオリゴヌクレオチドの全質量
は少なくとも約0.1ng、通常は少なくとも約0.5ng、より通常は少なくとも約1ng
で、全質量は100ngまたはそれ以上であってもよいが、通常は約20ngを超えず、
より通常は約10ngを超えない。スポット中の全オリゴヌクレオチドのコピー数は
、標的分子に対して十分なハイブリダイゼーション部位を提供し、検出可能なシ
グナルを生じるのに十分であると考えられ、一般には約0.001fmolから10fmol、
通常は約0.005fmolから5fmol、より通常は約0.01fmolから1fmolの範囲である。
スポットが配列が異なる2つまたはそれ以上の別個のオリゴヌクレオチドで構成
されている場合、各スポット内の異なるオリゴヌクレオチドのモル比またはコピ
ー数の比はほぼ等しいか、または異なっていてもよく、ただし各スポット内の特
有のオリゴヌクレオチドの比が異なる場合には、その差の程度は通常は少なくと
も2倍から5倍であるが、一般に約10倍を超えることはない。スポットが全体とし
て環状の寸法を有する場合、スポットの直径は一般に約10μmから5,000μm、通
常は約20μmから1,000μm、より通常は約50μmから500μmの範囲である。各スポ
ットの表面積は少なくとも約100μm2、通常は少なくとも約200μm2、より通常は
少なくとも約400μm2であり、25mm2またはそれ以上にのぼることもあるが、一般
に約5mm2を超えることはなく、通常は約1mm2を超えることはない。
ヌクレオチドプローブスポットは、任意の都合のよい形であってもよいが、典型
的には環状、楕円、卵形、または他の類似の曲線を持つ形状であると思われる。
各スポット中のオリゴヌクレオチドの全量または質量は、アレイが用いられるア
ッセイ中に標的核酸の十分なハイブリダイゼーションおよび検出を提供するのに
十分であると考えられる。一般に、各スポット中のオリゴヌクレオチドの全質量
は少なくとも約0.1ng、通常は少なくとも約0.5ng、より通常は少なくとも約1ng
で、全質量は100ngまたはそれ以上であってもよいが、通常は約20ngを超えず、
より通常は約10ngを超えない。スポット中の全オリゴヌクレオチドのコピー数は
、標的分子に対して十分なハイブリダイゼーション部位を提供し、検出可能なシ
グナルを生じるのに十分であると考えられ、一般には約0.001fmolから10fmol、
通常は約0.005fmolから5fmol、より通常は約0.01fmolから1fmolの範囲である。
スポットが配列が異なる2つまたはそれ以上の別個のオリゴヌクレオチドで構成
されている場合、各スポット内の異なるオリゴヌクレオチドのモル比またはコピ
ー数の比はほぼ等しいか、または異なっていてもよく、ただし各スポット内の特
有のオリゴヌクレオチドの比が異なる場合には、その差の程度は通常は少なくと
も2倍から5倍であるが、一般に約10倍を超えることはない。スポットが全体とし
て環状の寸法を有する場合、スポットの直径は一般に約10μmから5,000μm、通
常は約20μmから1,000μm、より通常は約50μmから500μmの範囲である。各スポ
ットの表面積は少なくとも約100μm2、通常は少なくとも約200μm2、より通常は
少なくとも約400μm2であり、25mm2またはそれ以上にのぼることもあるが、一般
に約5mm2を超えることはなく、通常は約1mm2を超えることはない。
【００３３】
アレイの特徴
本発明のアレイは、固体支持体の表面に安定に結合された前述の複数のプロー
ブスポットを有することによって特徴付けられる。アレイ上のプローブスポット
の密度、ならびにプローブおよび非プローブ核酸スポット（後者は下記に詳細に
説明される）の全体の密度は大きく変動することもある。本明細書において用い
られる場合、核酸スポットという用語は核酸で構成されるアレイ表面上の任意の
スポットを意味し、したがってプローブ核酸スポットおよび非プローブ核酸スポ
ットの両方を含む。固体表面上の核酸スポットの密度は少なくとも約5/cm2、通
常は少なくとも約10/cm2で、1000/cm2またはそれ以上にのぼることもあるが、多
くの態様において約1000/cm2を超えることはなく、これらの態様において通常は
約500/cm2または400/cm2を超えることはなく、特定の態様においては約300/cm2
を超えることはない。スポットは、格子を作るように縦横の列、環状パターンな
ど、アレイの表面の端から端まで、またはアレイの表面の全域での任意の好都合
なパターンで、空間的に限定され、物理的に位置指定可能な様式で配置すること
ができ、ただし一般にはこのスポットのパターンは固体支持体表面の端から端ま
での格子の形で存在する。
ブスポットを有することによって特徴付けられる。アレイ上のプローブスポット
の密度、ならびにプローブおよび非プローブ核酸スポット（後者は下記に詳細に
説明される）の全体の密度は大きく変動することもある。本明細書において用い
られる場合、核酸スポットという用語は核酸で構成されるアレイ表面上の任意の
スポットを意味し、したがってプローブ核酸スポットおよび非プローブ核酸スポ
ットの両方を含む。固体表面上の核酸スポットの密度は少なくとも約5/cm2、通
常は少なくとも約10/cm2で、1000/cm2またはそれ以上にのぼることもあるが、多
くの態様において約1000/cm2を超えることはなく、これらの態様において通常は
約500/cm2または400/cm2を超えることはなく、特定の態様においては約300/cm2
を超えることはない。スポットは、格子を作るように縦横の列、環状パターンな
ど、アレイの表面の端から端まで、またはアレイの表面の全域での任意の好都合
なパターンで、空間的に限定され、物理的に位置指定可能な様式で配置すること
ができ、ただし一般にはこのスポットのパターンは固体支持体表面の端から端ま
での格子の形で存在する。
【００３４】
本発明のアレイにおいて、このパターンのスポットは固体支持体の表面に安定
に結合し、支持体は軟性でも剛性でもよい。「安定に結合している」とは、スポ
ットのオリゴヌクレオチドがハイブリダイゼーションおよび洗浄条件下で固体支
持体に対し、その位置を維持することを意味する。したがって、スポットを構成
しているオリゴヌクレオチド構成員を、当業者には公知の方法に基づき、支持体
表面に非共有結合または共有結合により安定に結合させることができる。非共有
結合の例には、非特異的吸着、静電（例えば、イオン、イオン対相互作用）に基
づく結合、疎水性相互作用、水素結合相互作用、支持体表面に共有結合された特
異的結合対構成員を介した特異的結合などが含まれる。共有結合の例には、スポ
ットオリゴヌクレオチドと剛性支持体表面の官能基、例えば-OHとの間で形成さ
れる共有結合が含まれ、ただし官能基は自然発生のものであってもよく、または
導入された連結基の構成員として存在してもよい。多くの好ましい態様において
、アレイ表面上のスポットを構成している核酸、または少なくともプローブスポ
ットの長鎖オリゴヌクレオチドは、支持体表面に、例えば、プローブ上の部分（
例えばチミジン塩基）と基板表面との間で形成される共有結合などにより共有結
合される。
に結合し、支持体は軟性でも剛性でもよい。「安定に結合している」とは、スポ
ットのオリゴヌクレオチドがハイブリダイゼーションおよび洗浄条件下で固体支
持体に対し、その位置を維持することを意味する。したがって、スポットを構成
しているオリゴヌクレオチド構成員を、当業者には公知の方法に基づき、支持体
表面に非共有結合または共有結合により安定に結合させることができる。非共有
結合の例には、非特異的吸着、静電（例えば、イオン、イオン対相互作用）に基
づく結合、疎水性相互作用、水素結合相互作用、支持体表面に共有結合された特
異的結合対構成員を介した特異的結合などが含まれる。共有結合の例には、スポ
ットオリゴヌクレオチドと剛性支持体表面の官能基、例えば-OHとの間で形成さ
れる共有結合が含まれ、ただし官能基は自然発生のものであってもよく、または
導入された連結基の構成員として存在してもよい。多くの好ましい態様において
、アレイ表面上のスポットを構成している核酸、または少なくともプローブスポ
ットの長鎖オリゴヌクレオチドは、支持体表面に、例えば、プローブ上の部分（
例えばチミジン塩基）と基板表面との間で形成される共有結合などにより共有結
合される。
【００３５】
前述のとおり、アレイは軟性または剛性いずれかの基板上に存在する。軟性と
は、支持体が破損することなく曲げられ、折りたたまれ、または同様に操作され
うることを意味する。本発明に関して軟性固体支持体である固体物質の例には、
膜、軟性プラスチックフィルムなどが含まれる。剛性とは、支持体が固体であり
、容易に曲げられない、すなわち支持体が軟性でないことを意味する。したがっ
て、本発明のアレイの剛性基板は、アレイが用いられるアッセイ条件下、特に高
処理量取り扱い条件下で、その上に存在する高分子標的に対し物理的支持および
構造を提供するのに十分である。さらに、本発明の剛性支持体を曲げると破損し
やすい。
は、支持体が破損することなく曲げられ、折りたたまれ、または同様に操作され
うることを意味する。本発明に関して軟性固体支持体である固体物質の例には、
膜、軟性プラスチックフィルムなどが含まれる。剛性とは、支持体が固体であり
、容易に曲げられない、すなわち支持体が軟性でないことを意味する。したがっ
て、本発明のアレイの剛性基板は、アレイが用いられるアッセイ条件下、特に高
処理量取り扱い条件下で、その上に存在する高分子標的に対し物理的支持および
構造を提供するのに十分である。さらに、本発明の剛性支持体を曲げると破損し
やすい。
【００３６】
本発明のアレイにおいて、その上に本発明のスポットのパターンがある固体支
持体は、アレイの企図される使用に応じて、単純なものから複雑なものまで様々
な形状をとることができる。したがって、基板は長方形または円盤形などの全体
としてスライドまたはプレートの形状をとりうる。多くの態様において、基板は
長さが約10mmから200mm、通常は約40mmから150mm、より通常は約75mmから125mm
、幅が約10mmから200mm、通常は約20mmから120mm、より通常は約25mmから80mm、
厚さが約0.01mmから5.0mm、通常は約0.1mmから2mm、より通常は約0.2mmから1mm
の長方形の断面形を有すると思われる。したがって、一つの典型的態様において
、支持体は、約12×85mmの寸法のマイクロタイタープレート形式を有していても
よい。もう一つの典型的態様において、支持体は、約25×75mmの寸法の標準的顕
微鏡スライドであってもよい。
持体は、アレイの企図される使用に応じて、単純なものから複雑なものまで様々
な形状をとることができる。したがって、基板は長方形または円盤形などの全体
としてスライドまたはプレートの形状をとりうる。多くの態様において、基板は
長さが約10mmから200mm、通常は約40mmから150mm、より通常は約75mmから125mm
、幅が約10mmから200mm、通常は約20mmから120mm、より通常は約25mmから80mm、
厚さが約0.01mmから5.0mm、通常は約0.1mmから2mm、より通常は約0.2mmから1mm
の長方形の断面形を有すると思われる。したがって、一つの典型的態様において
、支持体は、約12×85mmの寸法のマイクロタイタープレート形式を有していても
よい。もう一つの典型的態様において、支持体は、約25×75mmの寸法の標準的顕
微鏡スライドであってもよい。
【００３７】
本発明のアレイの基板は様々な材料から作ることができる。基板が作られる材
料は理想的にはハイブリダイゼーション事象中に低レベルの非特異的結合を示す
べきである。多くの状況で、可視光および／またはUV光透過性の物質を用いるこ
とも好ましいと考えられる。軟性基板について、目的の材料には次のものが含ま
れる：改質および非改質両方のナイロン、ニトロセルロース、ポリプロピレンな
ど、ただしこの態様においてはナイロン膜、ならびにその誘導体が特に興味が持
たれる。剛性基板について、特定の目的の材料には次のものが含まれる：ガラス
；プラスチック、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリス
チレン、ポリカーボネート、およびその混合物など；金属、例えば金、白金など
；その他。同様に興味深いものは、膜、例えばナイロンまたはニトロセルロース
でコーティングされたガラスまたはプラスチックなどの複合材料である。
料は理想的にはハイブリダイゼーション事象中に低レベルの非特異的結合を示す
べきである。多くの状況で、可視光および／またはUV光透過性の物質を用いるこ
とも好ましいと考えられる。軟性基板について、目的の材料には次のものが含ま
れる：改質および非改質両方のナイロン、ニトロセルロース、ポリプロピレンな
ど、ただしこの態様においてはナイロン膜、ならびにその誘導体が特に興味が持
たれる。剛性基板について、特定の目的の材料には次のものが含まれる：ガラス
；プラスチック、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリス
チレン、ポリカーボネート、およびその混合物など；金属、例えば金、白金など
；その他。同様に興味深いものは、膜、例えばナイロンまたはニトロセルロース
でコーティングされたガラスまたはプラスチックなどの複合材料である。
【００３８】
本発明のアレイの基板は、スポットのパターンが存在する少なくとも一つの表
面を含み、ただし表面は平滑であっても、もしくは実質的に平面であってもよく
、または陥没もしくは隆起などの凹凸を有していてもよい。スポットのパターン
が存在する表面は、表面の性質を所望の様式で修飾するのに役立つ、一つまたは
複数の異なる化合物層で修飾することもできる。そのような修飾層があれば、そ
れは一般に厚さが単分子厚から約1mm、通常は単分子厚から約0.1mm、より通常は
単分子厚から約0.001mmの範囲となる。目的の修飾層には次のものが含まれる：
金属、酸化金属、高分子、有機低分子などの無機および有機層。目的の高分子層
には次の層が含まれる：ペプチド、蛋白質、ポリ核酸、またはその模倣体、例え
ばペプチド核酸など；多糖、リン脂質、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカー
ボネート、ポリ尿素、ポリアミド、ポリエチレンアミン、ポリアリレンスルフィ
ド、ポリシロキサン、ポリイミド、ポリアセテート、ポリアクリルアミドなど、
ただし高分子はヘテロまたはホモポリマーであってもよく、それに結合、例えば
、コンジュゲートされた別々の官能部分を有していても、有していなくてもよい
。
面を含み、ただし表面は平滑であっても、もしくは実質的に平面であってもよく
、または陥没もしくは隆起などの凹凸を有していてもよい。スポットのパターン
が存在する表面は、表面の性質を所望の様式で修飾するのに役立つ、一つまたは
複数の異なる化合物層で修飾することもできる。そのような修飾層があれば、そ
れは一般に厚さが単分子厚から約1mm、通常は単分子厚から約0.1mm、より通常は
単分子厚から約0.001mmの範囲となる。目的の修飾層には次のものが含まれる：
金属、酸化金属、高分子、有機低分子などの無機および有機層。目的の高分子層
には次の層が含まれる：ペプチド、蛋白質、ポリ核酸、またはその模倣体、例え
ばペプチド核酸など；多糖、リン脂質、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカー
ボネート、ポリ尿素、ポリアミド、ポリエチレンアミン、ポリアリレンスルフィ
ド、ポリシロキサン、ポリイミド、ポリアセテート、ポリアクリルアミドなど、
ただし高分子はヘテロまたはホモポリマーであってもよく、それに結合、例えば
、コンジュゲートされた別々の官能部分を有していても、有していなくてもよい
。
【００３９】
基板上のスポットの総数は、本発明のアレイが用いられる特定の適用に応じて
望まれるとおり、表面上に示そうとする異なるオリゴヌクレオチドプローブスポ
ット（オリゴヌクレオチドプローブ組成物）の数、ならびに非プローブスポット
、例えば対照スポット、配向スポット、較正スポットなどの数に応じて変動する
ことになる。一般に、アレイの表面に存在するパターンは、少なくとも約10個の
別個の核酸スポット、通常は少なくとも約20の核酸スポット、より通常は少なく
とも約50個の核酸スポットを含み、核酸スポットの数は10,000個またはそれ以上
にのぼることもあるが、通常は約5,000個の核酸スポットを超えることはなく、
より通常は約3,000個の核酸スポットを超えることはなく、多くの場合に約2,000
個の核酸スポットを超えることはない。特定の態様において、別個の各プローブ
スポットまたはプローブ組成物が重複して存在する、すなわち所与の標的に対し
てアレイ上に二つの重複プローブスポットが示されることが好ましい。特定の態
様において、アレイ表面上の各標的は単一の型のオリゴヌクレオチドプローブに
よってのみ示される。言い換えれば、アレイ上の所与の標的に対するアレイ上の
オリゴヌクレオチドプローブはすべて同じ配列を有する。特定の態様において、
スポットの数は約200個から1200個の範囲である。アレイにおいて存在するプロ
ーブスポットの数は典型的にはアレイ上の核酸スポット総数のかなりの比率をな
し、多くの態様において、プローブスポットの数はアレイ上の核酸スポットの総
数の少なくとも約50％、通常は少なくとも約80％、より通常は少なくとも約90％
である。したがって、多くの態様において、アレイ上のプローブスポットの総数
は、約50個から20,000個、通常は約100個から10,000個、より通常は約200個から
5,000個の範囲である。
望まれるとおり、表面上に示そうとする異なるオリゴヌクレオチドプローブスポ
ット（オリゴヌクレオチドプローブ組成物）の数、ならびに非プローブスポット
、例えば対照スポット、配向スポット、較正スポットなどの数に応じて変動する
ことになる。一般に、アレイの表面に存在するパターンは、少なくとも約10個の
別個の核酸スポット、通常は少なくとも約20の核酸スポット、より通常は少なく
とも約50個の核酸スポットを含み、核酸スポットの数は10,000個またはそれ以上
にのぼることもあるが、通常は約5,000個の核酸スポットを超えることはなく、
より通常は約3,000個の核酸スポットを超えることはなく、多くの場合に約2,000
個の核酸スポットを超えることはない。特定の態様において、別個の各プローブ
スポットまたはプローブ組成物が重複して存在する、すなわち所与の標的に対し
てアレイ上に二つの重複プローブスポットが示されることが好ましい。特定の態
様において、アレイ表面上の各標的は単一の型のオリゴヌクレオチドプローブに
よってのみ示される。言い換えれば、アレイ上の所与の標的に対するアレイ上の
オリゴヌクレオチドプローブはすべて同じ配列を有する。特定の態様において、
スポットの数は約200個から1200個の範囲である。アレイにおいて存在するプロ
ーブスポットの数は典型的にはアレイ上の核酸スポット総数のかなりの比率をな
し、多くの態様において、プローブスポットの数はアレイ上の核酸スポットの総
数の少なくとも約50％、通常は少なくとも約80％、より通常は少なくとも約90％
である。したがって、多くの態様において、アレイ上のプローブスポットの総数
は、約50個から20,000個、通常は約100個から10,000個、より通常は約200個から
5,000個の範囲である。
【００４０】
本発明のアレイ（特に、高処理量解析への適用などの高処理量適用において使
用するために設計されたもの）において、アレイ上にオリゴヌクレオチドスポッ
トの単一のパターンが存在してもよく、またはアレイは、各パターンが前述の定
義のとおりである、複数の異なるオリゴヌクレオチドスポットパターンを含んで
いてもよい。複数の異なるオリゴヌクレオチドスポットパターンが存在する場合
、アレイがその表面上に2つまたはそれ以上の同じオリゴヌクレオチドスポット
パターンを含むようにパターンは互いに同一であってもよく、または例えば、そ
の表面上に2つまたはそれ以上の異なる型の標的核酸を有するアレイ、例えば、
ヒト遺伝子に対応するスポットのパターンおよびマウス遺伝子に対応するスポッ
トのパターンを有するアレイにおいて、オリゴヌクレオチドスポットパターンは
異なっていてもよい。複数のスポットパターンがアレイ上に存在する場合、異な
るスポットパターンの数は少なくとも2個、通常は少なくとも6個、より通常は少
なくとも24個または96個で、ただし異なるパターンの数は一般には約384個を超
えることはない。
用するために設計されたもの）において、アレイ上にオリゴヌクレオチドスポッ
トの単一のパターンが存在してもよく、またはアレイは、各パターンが前述の定
義のとおりである、複数の異なるオリゴヌクレオチドスポットパターンを含んで
いてもよい。複数の異なるオリゴヌクレオチドスポットパターンが存在する場合
、アレイがその表面上に2つまたはそれ以上の同じオリゴヌクレオチドスポット
パターンを含むようにパターンは互いに同一であってもよく、または例えば、そ
の表面上に2つまたはそれ以上の異なる型の標的核酸を有するアレイ、例えば、
ヒト遺伝子に対応するスポットのパターンおよびマウス遺伝子に対応するスポッ
トのパターンを有するアレイにおいて、オリゴヌクレオチドスポットパターンは
異なっていてもよい。複数のスポットパターンがアレイ上に存在する場合、異な
るスポットパターンの数は少なくとも2個、通常は少なくとも6個、より通常は少
なくとも24個または96個で、ただし異なるパターンの数は一般には約384個を超
えることはない。
【００４１】
アレイがその表面上に複数のオリゴヌクレオチドスポットパターンを含む場合
、好ましくはアレイは複数の反応チャンバーを含み、ただし各チャンバーはそれ
に結合したオリゴヌクレオチドスポットのパターンを有する底面と、底面を囲む
少なくとも一つ、通常は複数の壁とを有する。例えば、米国特許第5,545,531号
を参照されたく、その開示は参照として本明細書に組み込まれる。多くの態様に
おいて特に興味が持たれるのは、アレイの表面全域にわたり、24個または96個の
異なる反応チャンバーにおいて同じパターンのスポットが再現されているアレイ
である。
、好ましくはアレイは複数の反応チャンバーを含み、ただし各チャンバーはそれ
に結合したオリゴヌクレオチドスポットのパターンを有する底面と、底面を囲む
少なくとも一つ、通常は複数の壁とを有する。例えば、米国特許第5,545,531号
を参照されたく、その開示は参照として本明細書に組み込まれる。多くの態様に
おいて特に興味が持たれるのは、アレイの表面全域にわたり、24個または96個の
異なる反応チャンバーにおいて同じパターンのスポットが再現されているアレイ
である。
【００４２】
アレイ上の任意の所与のスポットのパターン内で、所与の標的に対応する単一
のスポットまたは同じ標的に対応するいくつかの異なるスポットがあってもよく
、ただし同じ標的に対応する複数の異なるスポットが存在する場合、同じ標的に
対応する各スポットのプローブ組成物は同じであっても、異なっていてもよい。
言い換えれば、複数の異なる標的がこのスポットのパターンにおいて示され、各
標的は単一のスポットに対応していても、または複数のスポットに対応していて
もよく、同じ標的に対応する複数のスポット間でオリゴヌクレオチドプローブ組
成物は同じであっても、異なっていてもよい。同じ標的に対応する複数のスポッ
ト（同じまたは異なる組成物の）がアレイ上に存在する場合、この複数のスポッ
トの数は少なくとも約2個であり、10個までにのぼることもあるが、通常は約5個
を超えることはない。しかし、前述のとおり、多くの好ましい態様において、任
意の所与の標的核酸が単一の型のプローブスポットによってのみ示され、このス
ポットはアレイ表面上に一度だけ、または複数回、例えば二重、三重などで存在
することもできる。
のスポットまたは同じ標的に対応するいくつかの異なるスポットがあってもよく
、ただし同じ標的に対応する複数の異なるスポットが存在する場合、同じ標的に
対応する各スポットのプローブ組成物は同じであっても、異なっていてもよい。
言い換えれば、複数の異なる標的がこのスポットのパターンにおいて示され、各
標的は単一のスポットに対応していても、または複数のスポットに対応していて
もよく、同じ標的に対応する複数のスポット間でオリゴヌクレオチドプローブ組
成物は同じであっても、異なっていてもよい。同じ標的に対応する複数のスポッ
ト（同じまたは異なる組成物の）がアレイ上に存在する場合、この複数のスポッ
トの数は少なくとも約2個であり、10個までにのぼることもあるが、通常は約5個
を超えることはない。しかし、前述のとおり、多くの好ましい態様において、任
意の所与の標的核酸が単一の型のプローブスポットによってのみ示され、このス
ポットはアレイ表面上に一度だけ、または複数回、例えば二重、三重などで存在
することもできる。
【００４３】
アレイ上に示される異なる標的の数は、少なくとも2個、通常は少なくとも約1
0個、より通常は少なくとも約20個であり、多くの態様において、アレイ上に示
される異なる標的、例えば遺伝子の数は少なくとも約50個、より通常は少なくと
も約100個である。アレイ上に示される異なる標的の数は5,000個またはそれ以上
までにのぼることもあるが、多くの態様において、通常は約3,000個を超えるこ
とはなく、より通常は約2,500個を超えることはない。標的はアレイ上の一つま
たは複数のプローブ組成物にハイブリダイズ可能である場合に、アレイ上に示さ
れると考えられる。
0個、より通常は少なくとも約20個であり、多くの態様において、アレイ上に示
される異なる標的、例えば遺伝子の数は少なくとも約50個、より通常は少なくと
も約100個である。アレイ上に示される異なる標的の数は5,000個またはそれ以上
までにのぼることもあるが、多くの態様において、通常は約3,000個を超えるこ
とはなく、より通常は約2,500個を超えることはない。標的はアレイ上の一つま
たは複数のプローブ組成物にハイブリダイズ可能である場合に、アレイ上に示さ
れると考えられる。
【００４４】
本発明のもう一つの特徴は、別個の各長鎖オリゴヌクレオチドプローブの、そ
れぞれの標的に対する相対的結合効率が実質的に同じであることで、アレイ上の
任意の二つの異なる長鎖オリゴヌクレオチドプローブの、それぞれの標的に対す
る相対的結合効率は、約20倍、通常は約15倍、より通常は約10倍を超えて変動す
ることはなく、多くの態様において、結合効率は約5倍、好ましくは約3倍を超え
て変動することはない。
れぞれの標的に対する相対的結合効率が実質的に同じであることで、アレイ上の
任意の二つの異なる長鎖オリゴヌクレオチドプローブの、それぞれの標的に対す
る相対的結合効率は、約20倍、通常は約15倍、より通常は約10倍を超えて変動す
ることはなく、多くの態様において、結合効率は約5倍、好ましくは約3倍を超え
て変動することはない。
【００４５】
本発明の特定の好ましい態様において、長鎖オリゴヌクレオチドプローブ組成
物を含むアレイ中の各プローブスポットは、同種の遺伝子、すなわち、すべてが
共通の特徴を共有しているか、または由来元の種、由来元の組織または細胞、機
能的役割、疾患との関連などのいくつかの共通の特徴に基づき同じ群に分類する
ことができる遺伝子に対応する。この態様において、アレイ上の異なるプローブ
スポットに対応する異なる標的核酸はそれぞれ、同じ型、すなわち、同じ遺伝子
型のコード配列の核酸である。したがって、本発明のこの態様のアレイは特定の
アレイ型のものである。様々な特定のアレイ型が本発明によって提供される。特
定の目的のアレイ型には次のものが含まれる：ヒト、癌、アポトーシス、心血管
、細胞周期、血液学、マウス、ヒトストレス、マウスストレス、癌遺伝子および
腫瘍サプレッサー、細胞間相互作用、サイトカインおよびサイトカイン受容体、
ラット、ラットストレス、血液、マウスストレス、神経生物学など。
物を含むアレイ中の各プローブスポットは、同種の遺伝子、すなわち、すべてが
共通の特徴を共有しているか、または由来元の種、由来元の組織または細胞、機
能的役割、疾患との関連などのいくつかの共通の特徴に基づき同じ群に分類する
ことができる遺伝子に対応する。この態様において、アレイ上の異なるプローブ
スポットに対応する異なる標的核酸はそれぞれ、同じ型、すなわち、同じ遺伝子
型のコード配列の核酸である。したがって、本発明のこの態様のアレイは特定の
アレイ型のものである。様々な特定のアレイ型が本発明によって提供される。特
定の目的のアレイ型には次のものが含まれる：ヒト、癌、アポトーシス、心血管
、細胞周期、血液学、マウス、ヒトストレス、マウスストレス、癌遺伝子および
腫瘍サプレッサー、細胞間相互作用、サイトカインおよびサイトカイン受容体、
ラット、ラットストレス、血液、マウスストレス、神経生物学など。
【００４６】
特定の型または種類の遺伝子に対応するオリゴヌクレオチドプローブに関して
、型または種類は複数の異なる特徴に関連することがあり、そのような特徴には
次のものが含まれる：種特異的遺伝子（ただし特定の目的の種にはマウス、ラッ
ト、ウサギ、ブタ、霊長類、ヒトなどの真核細胞種が含まれる）；機能特異的遺
伝子（ただしそのような遺伝子には癌遺伝子、アポトーシス遺伝子、サイトカイ
ン、受容体、蛋白質キナーゼなどが含まれる）；アポトーシス、分化、ストレス
反応、加齢、増殖などの特定の生物学的プロセスに特異的、またはこれに関与す
る遺伝子；細胞メカニズム遺伝子、例えば、細胞周期、シグナル伝達、毒性化合
物の代謝など；疾患関連遺伝子、例えば、癌、分裂病、糖尿病、高血圧、アテロ
ーム性動脈硬化症、ウイルス−宿主相互作用および感染性疾患などに関与する遺
伝子；部位特異的遺伝子（ただし部位には心臓、肝臓、前立腺、肺などの臓器、
神経、筋肉、結合組織などの組織、軸索、リンパ球などの細胞、または細胞内の
部位、例えば、核、小胞体、ゴルジ体、エンドソーム、リソソーム、ペルオキシ
ソーム、ミトコンドリア、細胞質、細胞骨格、原形質膜、細胞外空間、染色体特
異的遺伝子が含まれる）；経時的に発現レベルを変化させる特定の遺伝子、例え
ば、前立腺癌進行時に誘導または抑制される前立腺遺伝子などの、疾患状態の進
行時に異なるレベルで発現される遺伝子。
、型または種類は複数の異なる特徴に関連することがあり、そのような特徴には
次のものが含まれる：種特異的遺伝子（ただし特定の目的の種にはマウス、ラッ
ト、ウサギ、ブタ、霊長類、ヒトなどの真核細胞種が含まれる）；機能特異的遺
伝子（ただしそのような遺伝子には癌遺伝子、アポトーシス遺伝子、サイトカイ
ン、受容体、蛋白質キナーゼなどが含まれる）；アポトーシス、分化、ストレス
反応、加齢、増殖などの特定の生物学的プロセスに特異的、またはこれに関与す
る遺伝子；細胞メカニズム遺伝子、例えば、細胞周期、シグナル伝達、毒性化合
物の代謝など；疾患関連遺伝子、例えば、癌、分裂病、糖尿病、高血圧、アテロ
ーム性動脈硬化症、ウイルス−宿主相互作用および感染性疾患などに関与する遺
伝子；部位特異的遺伝子（ただし部位には心臓、肝臓、前立腺、肺などの臓器、
神経、筋肉、結合組織などの組織、軸索、リンパ球などの細胞、または細胞内の
部位、例えば、核、小胞体、ゴルジ体、エンドソーム、リソソーム、ペルオキシ
ソーム、ミトコンドリア、細胞質、細胞骨格、原形質膜、細胞外空間、染色体特
異的遺伝子が含まれる）；経時的に発現レベルを変化させる特定の遺伝子、例え
ば、前立腺癌進行時に誘導または抑制される前立腺遺伝子などの、疾患状態の進
行時に異なるレベルで発現される遺伝子。
【００４７】
オリゴヌクレオチドプローブ組成物（すなわちオリゴヌクレオチドプローブス
ポット）を含むオリゴヌクレオチドスポットに加えて、本発明のアレイは、アレ
イが特定の型である態様においてアレイ上に示される型または種類の遺伝子の標
的核酸などの、前述の定義の標的核酸に対応していない一つまたは複数の追加の
ポリヌクレオチドスポットまたは核酸スポットを含むこともできる。言い換えれ
ば、アレイは非「特有」オリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチド、すなわち
一般的オリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドから構成される一つまたは複
数の非プローブ核酸スポットを含むこともできる。例えば、アレイにおいてゲノ
ムDNAを含むスポットを提供することもでき、そのようなスポットは配向マーク
として役に立つと考えられる。プラスミドおよびバクテリオファージ遺伝子、発
現せず、cDNA標的とクロスハイブリダイズしない、同じまたは別の種由来の遺伝
子などを含むスポットが存在してもよく、陰性対照として役に立つ。加えて、同
じまたは別の種由来のハウスキーピング遺伝子および他の対照遺伝子に相補的な
複数のオリゴヌクレオチドを含むスポットが存在してもよく、このスポットはア
レイでアッセイする試料中のmRNAの豊富さの正規化およびハイブリダイゼーショ
ンシグナル強度の標準化に役立つ。配向スポットもアレイ上に含まれていてもよ
く、そのようなスポットはハイブリッドパターンの画像解析を単純化するのに役
立つ。他の型のスポットには、較正または定量標準、RNA鋳型（標的）の完全性
に関する対照、標的調製における効率段階（標識、精製およびハイブリダイゼー
ションの効率など）に関する対照のためのスポットなどが含まれる。これら後者
の型のスポットはオリゴヌクレオチドプローブスポットからは識別される、すな
わち、これらは非プローブスポットである。
ポット）を含むオリゴヌクレオチドスポットに加えて、本発明のアレイは、アレ
イが特定の型である態様においてアレイ上に示される型または種類の遺伝子の標
的核酸などの、前述の定義の標的核酸に対応していない一つまたは複数の追加の
ポリヌクレオチドスポットまたは核酸スポットを含むこともできる。言い換えれ
ば、アレイは非「特有」オリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチド、すなわち
一般的オリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドから構成される一つまたは複
数の非プローブ核酸スポットを含むこともできる。例えば、アレイにおいてゲノ
ムDNAを含むスポットを提供することもでき、そのようなスポットは配向マーク
として役に立つと考えられる。プラスミドおよびバクテリオファージ遺伝子、発
現せず、cDNA標的とクロスハイブリダイズしない、同じまたは別の種由来の遺伝
子などを含むスポットが存在してもよく、陰性対照として役に立つ。加えて、同
じまたは別の種由来のハウスキーピング遺伝子および他の対照遺伝子に相補的な
複数のオリゴヌクレオチドを含むスポットが存在してもよく、このスポットはア
レイでアッセイする試料中のmRNAの豊富さの正規化およびハイブリダイゼーショ
ンシグナル強度の標準化に役立つ。配向スポットもアレイ上に含まれていてもよ
く、そのようなスポットはハイブリッドパターンの画像解析を単純化するのに役
立つ。他の型のスポットには、較正または定量標準、RNA鋳型（標的）の完全性
に関する対照、標的調製における効率段階（標識、精製およびハイブリダイゼー
ションの効率など）に関する対照のためのスポットなどが含まれる。これら後者
の型のスポットはオリゴヌクレオチドプローブスポットからは識別される、すな
わち、これらは非プローブスポットである。
【００４８】
アレイの調製
本発明のアレイは任意の都合のよい手段を用いて調製することができる。本発
明のアレイを調製する一つの手段は、まず各スポットのためのオリゴヌクレオチ
ドを合成し、次いでオリゴヌクレオチドを支持体表面上にスポットとして沈着さ
せることである。オリゴヌクレオチドは任意の都合のよい方法を用いて調製する
ことができ、例えば、自動固相合成プロトコールなどに見られるものなどの、ポ
リメラーゼを用いずに個々の塩基を順次付加する、ホスホラミダイトを用いる化
学合成法または類似のプロトコールが特に興味深く、そのような技術は当業者に
は公知である。
明のアレイを調製する一つの手段は、まず各スポットのためのオリゴヌクレオチ
ドを合成し、次いでオリゴヌクレオチドを支持体表面上にスポットとして沈着さ
せることである。オリゴヌクレオチドは任意の都合のよい方法を用いて調製する
ことができ、例えば、自動固相合成プロトコールなどに見られるものなどの、ポ
リメラーゼを用いずに個々の塩基を順次付加する、ホスホラミダイトを用いる化
学合成法または類似のプロトコールが特に興味深く、そのような技術は当業者に
は公知である。
【００４９】
プローブ組成物における特異的なオリゴヌクレオチドを決定する際に、オリゴ
ヌクレオチドは標的核酸またはその遺伝子に特有の配列を有する遺伝子の領域に
ハイブリダイズ可能であるように選択すべきである。オリゴヌクレオチドプロー
ブがハイブリダイズすべき遺伝子の特異的な領域を選択するために、異なる方法
を用いることもできる。したがって、目的の遺伝子の利用可能性に基づくランダ
ムアプローチを用いることができる。しかし、目的の遺伝子の利用可能性に基づ
くランダムアプローチを用いる代わりに、ハイブリダイゼーションアレイのため
に最適な配列を選択するために、合理的設計アプローチを用いることもできる。
好ましくは、オリゴヌクレオチドプローブの調製において選択される遺伝子の領
域は、下記の基準に基づいて選択される。第一に、標的特異的配列として選択さ
れる配列は、標的遺伝子に対応していないアレイ上の他のスポットのいかなる他
のオリゴヌクレオチドプローブにもクロスハイブリダイズしないか、またはこれ
に相同ではないオリゴヌクレオチドプローブを生じなければならない。第二に、
遺伝子が同じ起源の種からアレイ上に示されるかどうかに関わりなく、オリゴヌ
クレオチドプローブが任意の他の遺伝子で見られるヌクレオチド配列に対して低
い相同性を有するように、配列を選択すべきである。したがって、避けられる配
列には次のものに見いだされる配列が含まれる：高度に発現される遺伝子産物、
構造RNA、アレイで試験しようとするRNA試料中に見られる反復配列、およびベク
ター中に見られる配列。さらなる考慮は、最低限の二次構造を提供または二次構
造を提供しない、かつ最適なハイブリダイゼーションを可能にするが、非特異的
結合は低い構造、同等または類似の熱安定性、および最適なハイブリダイゼーシ
ョン特性を提供する配列を選択することである。最後の考慮は、対応する標的に
効率的にハイブリダイズし、実質的な非特異的ハイブリダイゼーション事象を起
こさないプローブを生じさせるプローブ配列を選択することである。最後に、ア
レイ上のすべてのプローブ配列は好ましくは、対応するプローブに対し実質的に
同じハイブリダイゼーション効率を示すように選択され、任意の二つのプローブ
とそれらの対応する標的との間のハイブリダイゼーション効率の差は、好ましく
は約10倍を超えず、より好ましくは約5倍を超えず、最も好ましくは約3倍を超え
ない。
ヌクレオチドは標的核酸またはその遺伝子に特有の配列を有する遺伝子の領域に
ハイブリダイズ可能であるように選択すべきである。オリゴヌクレオチドプロー
ブがハイブリダイズすべき遺伝子の特異的な領域を選択するために、異なる方法
を用いることもできる。したがって、目的の遺伝子の利用可能性に基づくランダ
ムアプローチを用いることができる。しかし、目的の遺伝子の利用可能性に基づ
くランダムアプローチを用いる代わりに、ハイブリダイゼーションアレイのため
に最適な配列を選択するために、合理的設計アプローチを用いることもできる。
好ましくは、オリゴヌクレオチドプローブの調製において選択される遺伝子の領
域は、下記の基準に基づいて選択される。第一に、標的特異的配列として選択さ
れる配列は、標的遺伝子に対応していないアレイ上の他のスポットのいかなる他
のオリゴヌクレオチドプローブにもクロスハイブリダイズしないか、またはこれ
に相同ではないオリゴヌクレオチドプローブを生じなければならない。第二に、
遺伝子が同じ起源の種からアレイ上に示されるかどうかに関わりなく、オリゴヌ
クレオチドプローブが任意の他の遺伝子で見られるヌクレオチド配列に対して低
い相同性を有するように、配列を選択すべきである。したがって、避けられる配
列には次のものに見いだされる配列が含まれる：高度に発現される遺伝子産物、
構造RNA、アレイで試験しようとするRNA試料中に見られる反復配列、およびベク
ター中に見られる配列。さらなる考慮は、最低限の二次構造を提供または二次構
造を提供しない、かつ最適なハイブリダイゼーションを可能にするが、非特異的
結合は低い構造、同等または類似の熱安定性、および最適なハイブリダイゼーシ
ョン特性を提供する配列を選択することである。最後の考慮は、対応する標的に
効率的にハイブリダイズし、実質的な非特異的ハイブリダイゼーション事象を起
こさないプローブを生じさせるプローブ配列を選択することである。最後に、ア
レイ上のすべてのプローブ配列は好ましくは、対応するプローブに対し実質的に
同じハイブリダイゼーション効率を示すように選択され、任意の二つのプローブ
とそれらの対応する標的との間のハイブリダイゼーション効率の差は、好ましく
は約10倍を超えず、より好ましくは約5倍を超えず、最も好ましくは約3倍を超え
ない。
【００５０】
前述の基準に適合するプローブは、任意の都合のよいプロトコールを用いて設
計または同定することができる。典型的プロトコールは本発明の一部である下記
のアルゴリズムを含む。この典型的アルゴリズムまたはプロセスに従ってプロー
ブを選択する際に、特有の遺伝子特異的または標的特異的（一つの遺伝子につき
一つまたは複数の領域）をまず、同時係属中の特許出願第09/053,375号に詳細に
記載されている配列相同性検索アルゴリズムに基づいて同定するが、前記出願の
開示は参照として本明細書に組み込まれる。この段階において、アレイ上に示さ
れる各mRNAまたは標的に対して特有のmRNA断片を選択するために、作製するアレ
イ上に示されるすべての遺伝子の配列およびゲンバンクに寄託されているすべて
の配列を検索する。特有の配列とは、少なくとも、アレイ上の任意の他の配列と
著しい相同性を持たない配列と定義される。例えば、適当な80塩基の長さの特有
のプローブを同定しようとする場合、アレイ上の任意の他のプローブのいかなる
連続40塩基セグメントに対して約80％を超える相同性を持たない配列を選択する
。この段階は典型的には、各特有の標的について同定された可能性のある最初の
配列群に比べて、候補となるプローブ配列群を減少させることになる。
計または同定することができる。典型的プロトコールは本発明の一部である下記
のアルゴリズムを含む。この典型的アルゴリズムまたはプロセスに従ってプロー
ブを選択する際に、特有の遺伝子特異的または標的特異的（一つの遺伝子につき
一つまたは複数の領域）をまず、同時係属中の特許出願第09/053,375号に詳細に
記載されている配列相同性検索アルゴリズムに基づいて同定するが、前記出願の
開示は参照として本明細書に組み込まれる。この段階において、アレイ上に示さ
れる各mRNAまたは標的に対して特有のmRNA断片を選択するために、作製するアレ
イ上に示されるすべての遺伝子の配列およびゲンバンクに寄託されているすべて
の配列を検索する。特有の配列とは、少なくとも、アレイ上の任意の他の配列と
著しい相同性を持たない配列と定義される。例えば、適当な80塩基の長さの特有
のプローブを同定しようとする場合、アレイ上の任意の他のプローブのいかなる
連続40塩基セグメントに対して約80％を超える相同性を持たない配列を選択する
。この段階は典型的には、各特有の標的について同定された可能性のある最初の
配列群に比べて、候補となるプローブ配列群を減少させることになる。
【００５１】
この減少した候補配列群のうち、非最適配列を除外するためにスクリーニング
基準を用いるが、この段階で除外またはふるい落とされる配列には次のものが含
まれる：（a）強い二次構造または自己相補性（例えば、長いヘアピン）を有す
る配列；（b）非常に高い（70％を超える）または非常に低い（40％未満）GC含
有率を持つ配列；（c）同じ連続塩基の長いストレッチ（6以上）またはあるモチ
ーフ、プリンもしくはピリミジンストレッチまたは のような特定の塩基を多く含む配列の長いストレッチなど。この段階は候補とな
るプローブ配列群をさらに減少させることになる。
基準を用いるが、この段階で除外またはふるい落とされる配列には次のものが含
まれる：（a）強い二次構造または自己相補性（例えば、長いヘアピン）を有す
る配列；（b）非常に高い（70％を超える）または非常に低い（40％未満）GC含
有率を持つ配列；（c）同じ連続塩基の長いストレッチ（6以上）またはあるモチ
ーフ、プリンもしくはピリミジンストレッチまたは のような特定の塩基を多く含む配列の長いストレッチなど。この段階は候補とな
るプローブ配列群をさらに減少させることになる。
【００５２】
次の段階で、標的核酸とのハイブリダイゼーションアッセイ法において同様の
性能を提供する、同様の融点または熱力学的安定性を有する配列を選択する。興
味が持たれるのは、融点が65℃、通常は少なくとも約75℃、より通常は少なくと
も約80℃を超える二本鎖に関係しうるプローブの同定である。
性能を提供する、同様の融点または熱力学的安定性を有する配列を選択する。興
味が持たれるのは、融点が65℃、通常は少なくとも約75℃、より通常は少なくと
も約80℃を超える二本鎖に関係しうるプローブの同定である。
【００５３】
この代表的設計プロセスにおける最終段階は、残る配列から低レベルの非特異
的ハイブリダイゼーションおよび相補的標的分子との同様の高効率ハイブリダイ
ゼーションを提供する配列を選択することである。この最終選択は下記の段階を
行うことによって達成される： 1. 前述の段階を用いて各標的に対し同定された残りのプローブセット、ただし
この残りのプローブセットは典型的には少なくとも1つの可能性のあるプローブ
、通常は少なくとも2つの可能性のあるプローブ、より通常は少なくとも3つの可
能性のあるプローブを含むが、これらを次のプロトコールを用いてハイブリダイ
ゼーション効率および非特異的ハイブリダイゼーション事象に関係する傾向につ
いて実験的に特徴付ける。 2. まず、最終アレイ上で示される各標的に対する候補プローブの少なくとも一
部のアレイを作製する。例えば、特異的な標的配列に対して三つの候補プローブ
が同定されている場合、これらのプローブを固体支持体表面上に、他の標的に対
する候補プローブと共に結合し、試験プローブアレイを作製する。 3. 次に、正規化対照標的セットを調製するが、ただしセットにおける各標的は
アレイの一つのプローブ配列に相補的で、セットの様々な標的成分はほぼ等しい
か、または等しい量で混合されている。対照標的セットの標的の数は通常はアレ
イのプローブセットよりも少ない。通常、対照セットの標的の数はアレイ表面上
の試験プローブの数の50％から90％の間であるが、10％から100％の間であって
もよい。したがって、試験アレイ上のプローブ配列のすべてが標的対照セット中
に対応する、または相補的な標的を持つわけではない。例えば、10個の異なるmR
NA標的それぞれに対して三つの異なる候補プローブが同定されている場合、30個
の異なるオリゴヌクレオチドプローブの試験プローブアレイを調製する。次に、
アレイ上に示される10種類の異なるmRNA標的のうちの5種類に対応する標的を含
む標的核酸の対照セットを作製するが、ただし対照セットは対照標的セットにお
いて示される5種類の異なるmRNAの1種類に対応する異なる各プローブに相補的な
標的を含む、すなわち、対照標的セットは15種類の異なる標的、つまり対照標的
セットにおいて示される5種類の異なるmRNAに対応するアレイ上の15種類のプロ
ーブそれぞれに対して1種類の標的を含む。（前述の方法は、非特異的ハイブリ
ダイゼーションを調べることができるように、アレイ上のすべてのプローブより
も少ないプローブに対応する標的群の使用に関して記載されているが、他のプロ
トコールも用いることができる。例えば、アレイ上のすべてのプローブに対応す
る標的群を用いることもでき、ただし標的の少なくとも一部は残りの一つまたは
複数の部分から、例えば、標識、質量などによって識別可能である。ハイブリダ
イゼーションに続き、各プローブにハイブリダイズされた標的を検出することが
でき、プローブの真の標的に対する効率および非特異的ハイブリダイゼーション
の傾向の両方を調べることができる。） 4. 標的の対照セット作製後、対照セットをストリンジェントな条件下で試験プ
ローブアレイとハイブリダイズさせ、ハイブリダイゼーションシグナルを検出す
る。ハイブリダイゼーション溶液中に対応する標識された相補的標的を有するプ
ローブに対するシグナルの強度を、そのプローブのハイブリダイゼーション効率
、ならびに異なる標的に対する異なる候補プローブのハイブリダイゼーション効
率の差を求めるための尺度として用いる。対照セットにおいて相補的な標識標的
配列を持たないアレイ上のプローブについては、これらのプローブそれぞれによ
って生じたハイブリダイゼーションシグナルの強度を用いて、これらのプローブ
を特徴付ける非特異的ハイブリダイゼーションのレベルを同定する。 5. アレイ上の候補プローブの各候補についてのハイブリダイゼーション効率お
よび非特異的ハイブリダイゼーションのレベルに関する包括的情報を得るために
、前述の段階を、一つまたは複数の追加の標的核酸の対照セットを用いて繰り返
す。このプロセスで用いる対照標的の異なるセットの数は一般には少なくとも2
個、より一般には少なくとも4個、最も一般的には少なくとも10個である。 6. 前述の段階から、下記の基準に適合するプローブ配列を本発明のアレイにお
ける長鎖オリゴヌクレオチドプローブとして用いるために同定する。まず、対応
する標的に対して高いハイブリダイゼーション効率を示す候補プローブを同定す
る。多くの態様において、それぞれの標的に対し実質的に同じハイブリダイゼー
ション効率を有する候補プローブを同定するが、ただし異なる標的に対する任意
の二つのプローブが、二つのプローブのハイブリダイゼーション効率の差が10倍
を超えない場合（約5倍未満の差、多くの場合約3倍未満の差が好ましい）は、そ
れぞれの標的に対し実質的に同じハイブリダイゼーション効率を有する。これら
の同定されたプローブのうち、実質的なクロスハイブリダイゼーションまたは非
特異的ハイブリダイゼーションを示すプローブは除外し、ただしプローブと対応
する標的との間の遺伝子特異的ハイブリダイゼーションのレベルよりも少なくと
も5分の1、より一般的には20分の1、最も一般的には50分の1までの非特異的ハイ
ブリダイゼーションを示すプローブはこの段階で除外する。言い換えると、前述
のアッセイハイブリダイゼーションにおいて、プローブとその相補的標的とによ
って生じるシグナルの5分の1以内、通常は少なくとも20分の1、より通常は50分
の1以内のシグナルを示すプローブは、許容されないほど高い非特異的ハイブリ
ダイゼーション事象に関係する傾向を有するプローブであるため、除外する。
的ハイブリダイゼーションおよび相補的標的分子との同様の高効率ハイブリダイ
ゼーションを提供する配列を選択することである。この最終選択は下記の段階を
行うことによって達成される： 1. 前述の段階を用いて各標的に対し同定された残りのプローブセット、ただし
この残りのプローブセットは典型的には少なくとも1つの可能性のあるプローブ
、通常は少なくとも2つの可能性のあるプローブ、より通常は少なくとも3つの可
能性のあるプローブを含むが、これらを次のプロトコールを用いてハイブリダイ
ゼーション効率および非特異的ハイブリダイゼーション事象に関係する傾向につ
いて実験的に特徴付ける。 2. まず、最終アレイ上で示される各標的に対する候補プローブの少なくとも一
部のアレイを作製する。例えば、特異的な標的配列に対して三つの候補プローブ
が同定されている場合、これらのプローブを固体支持体表面上に、他の標的に対
する候補プローブと共に結合し、試験プローブアレイを作製する。 3. 次に、正規化対照標的セットを調製するが、ただしセットにおける各標的は
アレイの一つのプローブ配列に相補的で、セットの様々な標的成分はほぼ等しい
か、または等しい量で混合されている。対照標的セットの標的の数は通常はアレ
イのプローブセットよりも少ない。通常、対照セットの標的の数はアレイ表面上
の試験プローブの数の50％から90％の間であるが、10％から100％の間であって
もよい。したがって、試験アレイ上のプローブ配列のすべてが標的対照セット中
に対応する、または相補的な標的を持つわけではない。例えば、10個の異なるmR
NA標的それぞれに対して三つの異なる候補プローブが同定されている場合、30個
の異なるオリゴヌクレオチドプローブの試験プローブアレイを調製する。次に、
アレイ上に示される10種類の異なるmRNA標的のうちの5種類に対応する標的を含
む標的核酸の対照セットを作製するが、ただし対照セットは対照標的セットにお
いて示される5種類の異なるmRNAの1種類に対応する異なる各プローブに相補的な
標的を含む、すなわち、対照標的セットは15種類の異なる標的、つまり対照標的
セットにおいて示される5種類の異なるmRNAに対応するアレイ上の15種類のプロ
ーブそれぞれに対して1種類の標的を含む。（前述の方法は、非特異的ハイブリ
ダイゼーションを調べることができるように、アレイ上のすべてのプローブより
も少ないプローブに対応する標的群の使用に関して記載されているが、他のプロ
トコールも用いることができる。例えば、アレイ上のすべてのプローブに対応す
る標的群を用いることもでき、ただし標的の少なくとも一部は残りの一つまたは
複数の部分から、例えば、標識、質量などによって識別可能である。ハイブリダ
イゼーションに続き、各プローブにハイブリダイズされた標的を検出することが
でき、プローブの真の標的に対する効率および非特異的ハイブリダイゼーション
の傾向の両方を調べることができる。） 4. 標的の対照セット作製後、対照セットをストリンジェントな条件下で試験プ
ローブアレイとハイブリダイズさせ、ハイブリダイゼーションシグナルを検出す
る。ハイブリダイゼーション溶液中に対応する標識された相補的標的を有するプ
ローブに対するシグナルの強度を、そのプローブのハイブリダイゼーション効率
、ならびに異なる標的に対する異なる候補プローブのハイブリダイゼーション効
率の差を求めるための尺度として用いる。対照セットにおいて相補的な標識標的
配列を持たないアレイ上のプローブについては、これらのプローブそれぞれによ
って生じたハイブリダイゼーションシグナルの強度を用いて、これらのプローブ
を特徴付ける非特異的ハイブリダイゼーションのレベルを同定する。 5. アレイ上の候補プローブの各候補についてのハイブリダイゼーション効率お
よび非特異的ハイブリダイゼーションのレベルに関する包括的情報を得るために
、前述の段階を、一つまたは複数の追加の標的核酸の対照セットを用いて繰り返
す。このプロセスで用いる対照標的の異なるセットの数は一般には少なくとも2
個、より一般には少なくとも4個、最も一般的には少なくとも10個である。 6. 前述の段階から、下記の基準に適合するプローブ配列を本発明のアレイにお
ける長鎖オリゴヌクレオチドプローブとして用いるために同定する。まず、対応
する標的に対して高いハイブリダイゼーション効率を示す候補プローブを同定す
る。多くの態様において、それぞれの標的に対し実質的に同じハイブリダイゼー
ション効率を有する候補プローブを同定するが、ただし異なる標的に対する任意
の二つのプローブが、二つのプローブのハイブリダイゼーション効率の差が10倍
を超えない場合（約5倍未満の差、多くの場合約3倍未満の差が好ましい）は、そ
れぞれの標的に対し実質的に同じハイブリダイゼーション効率を有する。これら
の同定されたプローブのうち、実質的なクロスハイブリダイゼーションまたは非
特異的ハイブリダイゼーションを示すプローブは除外し、ただしプローブと対応
する標的との間の遺伝子特異的ハイブリダイゼーションのレベルよりも少なくと
も5分の1、より一般的には20分の1、最も一般的には50分の1までの非特異的ハイ
ブリダイゼーションを示すプローブはこの段階で除外する。言い換えると、前述
のアッセイハイブリダイゼーションにおいて、プローブとその相補的標的とによ
って生じるシグナルの5分の1以内、通常は少なくとも20分の1、より通常は50分
の1以内のシグナルを示すプローブは、許容されないほど高い非特異的ハイブリ
ダイゼーション事象に関係する傾向を有するプローブであるため、除外する。
【００５４】
前述のアルゴリズムまたはプロセスを用いて、本発明のアレイ上に存在する長
鎖オリゴヌクレオチドプローブを設計する。特異的な標的選択の第一ラウンドで
アレイ候補プローブが同定されなければ、段階1から6を繰り返すことができる。
プローブの設計または配列がいったん同定されれば、長鎖オリゴヌクレオチドプ
ローブを前述の任意の都合のよいプロトコールに従って、例えば、ホスホラミダ
イト法によって合成することができる。
鎖オリゴヌクレオチドプローブを設計する。特異的な標的選択の第一ラウンドで
アレイ候補プローブが同定されなければ、段階1から6を繰り返すことができる。
プローブの設計または配列がいったん同定されれば、長鎖オリゴヌクレオチドプ
ローブを前述の任意の都合のよいプロトコールに従って、例えば、ホスホラミダ
イト法によって合成することができる。
【００５５】
本発明の長鎖オリゴヌクレオチドプローブの合成に続き、プローブを固体支持
体表面に安定に結合させる。調製プロセスのこの部分は典型的にはプローブ、例
えばプローブ溶液の基板表面上への沈着を含み、この沈着プロセスは、プローブ
をいかにして基板表面に安定に結合させるか、例えば、静電相互作用、共有結合
などに応じて、共有結合段階と共に実施してもよく、または共に実施しなくても
よい。調製したオリゴヌクレオチドを、手作業技術、例えば、マイクロピペット
、インクジェット、ピンなど、および自動プロトコールを含む、任意の都合のよ
い方法を用いて、支持体上にスポットすることができる。特に興味が持たれるの
は、バイオグリッドアレイヤー（BioGrid Arrayer）（Biorobotics）などの自動
スポッティング装置の使用である。
体表面に安定に結合させる。調製プロセスのこの部分は典型的にはプローブ、例
えばプローブ溶液の基板表面上への沈着を含み、この沈着プロセスは、プローブ
をいかにして基板表面に安定に結合させるか、例えば、静電相互作用、共有結合
などに応じて、共有結合段階と共に実施してもよく、または共に実施しなくても
よい。調製したオリゴヌクレオチドを、手作業技術、例えば、マイクロピペット
、インクジェット、ピンなど、および自動プロトコールを含む、任意の都合のよ
い方法を用いて、支持体上にスポットすることができる。特に興味が持たれるの
は、バイオグリッドアレイヤー（BioGrid Arrayer）（Biorobotics）などの自動
スポッティング装置の使用である。
【００５６】
必要に応じて、長鎖オリゴヌクレオチドを、いくつかの異なるプロトコールを
用いて基板表面に共有結合させることもできる。例えば、アミノなどの活性官能
基をオリゴヌクレオチドの5'または3'末端に導入してもよく、次いでこの導入さ
れた官能基を基板表面上の活性基と反応させて共有結合を提供する。特定の好ま
しい態様において、長鎖オリゴヌクレオチドプローブを下記のプロトコールを用
いて基板表面に共有結合させる。このプロセスでは、プローブを変性条件下で基
板表面に共有結合させる。典型的には、各プローブの変性組成物を調製し、次い
で基板表面上に沈着させる。変性組成物とは、組成物中のプローブ分子が、例え
ば、自己ハイブリダイゼーションまたは組成物中の他の分子へのハイブリダイゼ
ーションを通じて二次構造に関わっていないことを意味する。変性組成物、典型
的には液体組成物は、相補的核酸塩基の間の水素結合の形成を阻害する任意の組
成物であってもよい。したがって、目的の組成物は変性剤、例えば、尿素、ホル
ムアミド、チオシアン酸ナトリウムなど、ならびに高いpH、例えば12から13.5、
通常は12.5から13、または低いpH、例えば1から4、通常は1から3の溶液などを含
むものである。多くの好ましい態様において、組成物は長鎖オリゴヌクレオチド
の強アルカリ溶液であり、組成物は塩基、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化リ
チウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウ
ム、水酸化アンモニウムなどを、組成物に所望の高いpH、例えば、12.5から13.0
を付与するための十分な量で含む。組成物中の長鎖オリゴヌクレオチドの濃度は
典型的には約0.1μMから10μM、通常は約0.5μMから5μMの範囲である。長鎖オ
リゴヌクレオチドプローブの変性組成物を基板表面上に沈着させた後、沈着プロ
ーブを十分な波長、例えば、250nmから350nmのUV照射に曝露して、沈着プローブ
を基板表面に架橋する。このプロセスのための照射波長は典型的には約50ミリジ
ュールから1000ミリジュール、通常は約100ミリジュールから500ミリジュールの
範囲であり、曝露期間は典型的には約20秒から600秒、通常は約30秒から120秒で
ある。
用いて基板表面に共有結合させることもできる。例えば、アミノなどの活性官能
基をオリゴヌクレオチドの5'または3'末端に導入してもよく、次いでこの導入さ
れた官能基を基板表面上の活性基と反応させて共有結合を提供する。特定の好ま
しい態様において、長鎖オリゴヌクレオチドプローブを下記のプロトコールを用
いて基板表面に共有結合させる。このプロセスでは、プローブを変性条件下で基
板表面に共有結合させる。典型的には、各プローブの変性組成物を調製し、次い
で基板表面上に沈着させる。変性組成物とは、組成物中のプローブ分子が、例え
ば、自己ハイブリダイゼーションまたは組成物中の他の分子へのハイブリダイゼ
ーションを通じて二次構造に関わっていないことを意味する。変性組成物、典型
的には液体組成物は、相補的核酸塩基の間の水素結合の形成を阻害する任意の組
成物であってもよい。したがって、目的の組成物は変性剤、例えば、尿素、ホル
ムアミド、チオシアン酸ナトリウムなど、ならびに高いpH、例えば12から13.5、
通常は12.5から13、または低いpH、例えば1から4、通常は1から3の溶液などを含
むものである。多くの好ましい態様において、組成物は長鎖オリゴヌクレオチド
の強アルカリ溶液であり、組成物は塩基、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化リ
チウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウ
ム、水酸化アンモニウムなどを、組成物に所望の高いpH、例えば、12.5から13.0
を付与するための十分な量で含む。組成物中の長鎖オリゴヌクレオチドの濃度は
典型的には約0.1μMから10μM、通常は約0.5μMから5μMの範囲である。長鎖オ
リゴヌクレオチドプローブの変性組成物を基板表面上に沈着させた後、沈着プロ
ーブを十分な波長、例えば、250nmから350nmのUV照射に曝露して、沈着プローブ
を基板表面に架橋する。このプロセスのための照射波長は典型的には約50ミリジ
ュールから1000ミリジュール、通常は約100ミリジュールから500ミリジュールの
範囲であり、曝露期間は典型的には約20秒から600秒、通常は約30秒から120秒で
ある。
【００５７】
共有結合のための前述のプロトコールは、長鎖オリゴヌクレオチドプローブの
一つまたは複数の結合部位により基板表面にプローブが無作為に共有結合するこ
とになり、そのような結合は前述のとおり、オリゴヌクレオチドの一つまたは複
数の末端にオリゴdT領域を含むことで選択的に増強することができる。前述のプ
ロセスの重要な特徴は、本発明の方法においては、天然のオリゴヌクレオチドに
は存在しない反応部分、例えばアミノを用いないことである。したがって、本発
明の方法は天然の核酸には存在しない部分を含まないオリゴヌクレオチドと共に
用いるのに適している。
一つまたは複数の結合部位により基板表面にプローブが無作為に共有結合するこ
とになり、そのような結合は前述のとおり、オリゴヌクレオチドの一つまたは複
数の末端にオリゴdT領域を含むことで選択的に増強することができる。前述のプ
ロセスの重要な特徴は、本発明の方法においては、天然のオリゴヌクレオチドに
は存在しない反応部分、例えばアミノを用いないことである。したがって、本発
明の方法は天然の核酸には存在しない部分を含まないオリゴヌクレオチドと共に
用いるのに適している。
【００５８】
前述の共有結合プロトコールは、様々な異なる型の基板と共に用いることがで
きる。したがって、前述のプロトコールはガラス、プラスチック、膜、例えばナ
イロンなどの固体支持体と共に用いることができる。表面は修飾されていても、
修飾されていなくてもよい。例えば、ナイロン表面は中性でも、または陽性に荷
電されていてもよく、そのような基板はいくつかの市販の供給元から入手可能で
ある。ガラス表面については、多くの態様において、ガラス表面は、例えば、ア
ミノ、フェニル、イソチオシアネートなどの反応性官能基を持つように修飾され
ている。
きる。したがって、前述のプロトコールはガラス、プラスチック、膜、例えばナ
イロンなどの固体支持体と共に用いることができる。表面は修飾されていても、
修飾されていなくてもよい。例えば、ナイロン表面は中性でも、または陽性に荷
電されていてもよく、そのような基板はいくつかの市販の供給元から入手可能で
ある。ガラス表面については、多くの態様において、ガラス表面は、例えば、ア
ミノ、フェニル、イソチオシアネートなどの反応性官能基を持つように修飾され
ている。
【００５９】
本発明のアレイの使用法
本発明のアレイは、アレイ上の標的核酸とプローブとの間の一つまたは複数の
結合事象の出現を検出し、次いで一つまたは複数の結合事象の出現を試料中の一
つまたは複数の標的の存在に関連づけることを目的とする、様々な異なる適用に
おいて用いられる。一般に、試料中に存在する任意の標的をアレイ上の相補的オ
リゴヌクレオチドに結合させるのに十分な条件下で、装置を標的を含むことが疑
われる試料と接触させる。一般に、試料は液体試料で、接触は適当な量の液体試
料をアレイ表面上に導入することによって達成され、導入は送達口、直接的接触
、沈着などを通じて行うことができる。
結合事象の出現を検出し、次いで一つまたは複数の結合事象の出現を試料中の一
つまたは複数の標的の存在に関連づけることを目的とする、様々な異なる適用に
おいて用いられる。一般に、試料中に存在する任意の標的をアレイ上の相補的オ
リゴヌクレオチドに結合させるのに十分な条件下で、装置を標的を含むことが疑
われる試料と接触させる。一般に、試料は液体試料で、接触は適当な量の液体試
料をアレイ表面上に導入することによって達成され、導入は送達口、直接的接触
、沈着などを通じて行うことができる。
【００６０】
標識された標的の作製
標的を当技術分野において公知の方法によって作製することができる。mRNAを
標識し、標的として直接使用することもでき、または標識cDNA標的に変換するこ
ともできる。または、アレイ上のプローブに相補的な過剰の合成標識オリゴヌク
レオチド標的をmRNAにハイブリダイズした後、ハイブリダイズした画分から結合
していない標的を分離、またはハイブリダイズした画分を単離することができる
。ハイブリダイズした画分を次いでアレイにハイブリダイズし、mRNA由来元の細
胞源の発現パターンを明らかにすることができる。通常、mRNAを、フォトビオチ
ン（Clontech、カリフォルニア州パロアルト）、Dig-Chem-Link（Boehringer）
などの化学的、光化学的または酵素的に活性化した標識化合物を用いて非特異的
（無作為）に直接標識する。別の様式で、mRNA標的をプローブに相補的な配列に
おいて特異的に標識することもできる。この特異的標識は、プローブに相補的な
配列に隣接する標的配列または相補的プローブ配列への追加の標識オリゴヌクレ
オチド（または模倣体）の共有または非共有結合を用いて達成することができる
。標識オリゴヌクレオチドのmRNAとのハイブリダイズ画分を、非ハイブリダイズ
画分から精製または分離し、次いでアレイにハイブリダイズすることができる。
一般に、標識cDNAプローブを作製する方法はオリゴヌクレオチドプライマーの使
用を含む。用いることができるプライマーには、国際特許出願番号PCT/US98/105
61に記載されているとおり、オリゴdT、ランダムプライマー、例えばランダムヘ
キサマーおよび遺伝子特異的プライマーが含まれ、前記PCTの開示は参照として
本明細書に組み込まれる。
標識し、標的として直接使用することもでき、または標識cDNA標的に変換するこ
ともできる。または、アレイ上のプローブに相補的な過剰の合成標識オリゴヌク
レオチド標的をmRNAにハイブリダイズした後、ハイブリダイズした画分から結合
していない標的を分離、またはハイブリダイズした画分を単離することができる
。ハイブリダイズした画分を次いでアレイにハイブリダイズし、mRNA由来元の細
胞源の発現パターンを明らかにすることができる。通常、mRNAを、フォトビオチ
ン（Clontech、カリフォルニア州パロアルト）、Dig-Chem-Link（Boehringer）
などの化学的、光化学的または酵素的に活性化した標識化合物を用いて非特異的
（無作為）に直接標識する。別の様式で、mRNA標的をプローブに相補的な配列に
おいて特異的に標識することもできる。この特異的標識は、プローブに相補的な
配列に隣接する標的配列または相補的プローブ配列への追加の標識オリゴヌクレ
オチド（または模倣体）の共有または非共有結合を用いて達成することができる
。標識オリゴヌクレオチドのmRNAとのハイブリダイズ画分を、非ハイブリダイズ
画分から精製または分離し、次いでアレイにハイブリダイズすることができる。
一般に、標識cDNAプローブを作製する方法はオリゴヌクレオチドプライマーの使
用を含む。用いることができるプライマーには、国際特許出願番号PCT/US98/105
61に記載されているとおり、オリゴdT、ランダムプライマー、例えばランダムヘ
キサマーおよび遺伝子特異的プライマーが含まれ、前記PCTの開示は参照として
本明細書に組み込まれる。
【００６１】
遺伝子特異的プライマーを用いる場合、遺伝子特異的プライマーは好ましくは
アレイ上の異なるオリゴヌクレオチドスポットに対応するプライマーである。し
たがって、好ましくはアレイ上に存在する異なるオリゴヌクレオチドそれぞれに
対する遺伝子特異的プライマーを用いることになり、解析する特定の細胞または
組織において遺伝子が発現される場合、標識された標的がその遺伝子の試料から
生成されることになる。この様式で、アレイ上に存在する特定の遺伝子が特定の
試料中で発現される場合、適当な標的が生成され、続いて同定されることになる
。アレイ上に示される各標的に対し、単一の遺伝子特異的プライマーを用いるこ
ともでき、または複数の異なる遺伝子特異的プライマーを用いることもできるが
、標的を生成するために複数を用いる場合は、その数は一般には約3を超えるこ
とはない。一般に、鋳型核酸、例えばmRNAから標的を調製する際に、遺伝子特異
的プライマーは、それに対してプローブが相同である、例えば、それに対してプ
ローブが相補的であるか、または同じ配列を有する領域の下流である鋳型の領域
にハイブリダイズすることになる。オリゴヌクレオチドプローブ配列およびプラ
イマー結合部位の距離は一般に約500ヌクレオチドを超えず、通常は約300ヌクレ
オチドを超えず、より通常は約200ヌクレオチドを超えない。しかし、特定の態
様において、遺伝子特異的プライマーはオリゴヌクレオチドプローブに部分的ま
たは完全に相補的であってもよい。cDNAプローブはPCRによってさらに増幅する
こともでき、またはdsDNAのファージによりコードされるRNAポリメラーゼ転写を
用いて変換（直線に増幅）することもできる。国際特許出願番号PCT/US98/1056
を参照されたく、その開示は参照として本明細書に組み込まれる。
アレイ上の異なるオリゴヌクレオチドスポットに対応するプライマーである。し
たがって、好ましくはアレイ上に存在する異なるオリゴヌクレオチドそれぞれに
対する遺伝子特異的プライマーを用いることになり、解析する特定の細胞または
組織において遺伝子が発現される場合、標識された標的がその遺伝子の試料から
生成されることになる。この様式で、アレイ上に存在する特定の遺伝子が特定の
試料中で発現される場合、適当な標的が生成され、続いて同定されることになる
。アレイ上に示される各標的に対し、単一の遺伝子特異的プライマーを用いるこ
ともでき、または複数の異なる遺伝子特異的プライマーを用いることもできるが
、標的を生成するために複数を用いる場合は、その数は一般には約3を超えるこ
とはない。一般に、鋳型核酸、例えばmRNAから標的を調製する際に、遺伝子特異
的プライマーは、それに対してプローブが相同である、例えば、それに対してプ
ローブが相補的であるか、または同じ配列を有する領域の下流である鋳型の領域
にハイブリダイズすることになる。オリゴヌクレオチドプローブ配列およびプラ
イマー結合部位の距離は一般に約500ヌクレオチドを超えず、通常は約300ヌクレ
オチドを超えず、より通常は約200ヌクレオチドを超えない。しかし、特定の態
様において、遺伝子特異的プライマーはオリゴヌクレオチドプローブに部分的ま
たは完全に相補的であってもよい。cDNAプローブはPCRによってさらに増幅する
こともでき、またはdsDNAのファージによりコードされるRNAポリメラーゼ転写を
用いて変換（直線に増幅）することもできる。国際特許出願番号PCT/US98/1056
を参照されたく、その開示は参照として本明細書に組み込まれる。
【００６２】
多くの態様において、この段階で作製される標的は、例えば、水素結合などの
標的分子内相互作用によって生じる、いかなる二次構造も持たない直線状標的で
ある。しかし、特定の態様において、標的を用いるハイブリダイゼーション条件
下で、立体配座が制限された制約された標的、例えば、ヘアピンループ構造を形
成する標的を作製することが望ましいこともある。ヘアピンループ標的を作製す
る一手段は、酵素的標的生成段階においてプライミング配列に加えてアンカーと
なる配列を含むプライマーを用いることである。プライマーのアンカーとなるド
メインは、プライミングドメインの5'で、標的合成中に生成した5'末端遠位の第
一鎖cDNA領域に相補的なドメインであり、アンカーが相補的な5'遠位領域はcDNA
の5'末端から十分に離れていて、cDNAがヘアピンループ構造を形成し、この構造
においてアンカー配列が相補的である5'遠位領域のアンカー配列がステム構造を
形成する。プライマーのアンカードメインの配列は、典型的にはサイズが約20ヌ
クレオチドから200ヌクレオチド、通常は約30ヌクレオチドから100ヌクレオチド
、より通常は約40ヌクレオチドから80ヌクレオチドの範囲のループを提供するよ
う選択される。これらのヘアピンループ標的を作製するために用いるプライマー
は下記の式で表される： 5'-NxNp-3' 式中、 NはdGMP、dCMP、dAMPまたはdTMPであり； pは12から35、通常は15から30、より通常は18から25の範囲の整数であって、Np
はプライマーのプライミングドメインで、前述のとおり遺伝子特異的ドメインで
あってもよく、またはオリゴdTドメインであり；かつ xは3から30、通常は5から20、より通常は5から15の範囲の整数であって、Nxはア
ンカードメインで、標的として示される目的のmRNAに相補的な第一鎖cDNAの5'遠
位部分に相補的である。
標的分子内相互作用によって生じる、いかなる二次構造も持たない直線状標的で
ある。しかし、特定の態様において、標的を用いるハイブリダイゼーション条件
下で、立体配座が制限された制約された標的、例えば、ヘアピンループ構造を形
成する標的を作製することが望ましいこともある。ヘアピンループ標的を作製す
る一手段は、酵素的標的生成段階においてプライミング配列に加えてアンカーと
なる配列を含むプライマーを用いることである。プライマーのアンカーとなるド
メインは、プライミングドメインの5'で、標的合成中に生成した5'末端遠位の第
一鎖cDNA領域に相補的なドメインであり、アンカーが相補的な5'遠位領域はcDNA
の5'末端から十分に離れていて、cDNAがヘアピンループ構造を形成し、この構造
においてアンカー配列が相補的である5'遠位領域のアンカー配列がステム構造を
形成する。プライマーのアンカードメインの配列は、典型的にはサイズが約20ヌ
クレオチドから200ヌクレオチド、通常は約30ヌクレオチドから100ヌクレオチド
、より通常は約40ヌクレオチドから80ヌクレオチドの範囲のループを提供するよ
う選択される。これらのヘアピンループ標的を作製するために用いるプライマー
は下記の式で表される： 5'-NxNp-3' 式中、 NはdGMP、dCMP、dAMPまたはdTMPであり； pは12から35、通常は15から30、より通常は18から25の範囲の整数であって、Np
はプライマーのプライミングドメインで、前述のとおり遺伝子特異的ドメインで
あってもよく、またはオリゴdTドメインであり；かつ xは3から30、通常は5から20、より通常は5から15の範囲の整数であって、Nxはア
ンカードメインで、標的として示される目的のmRNAに相補的な第一鎖cDNAの5'遠
位部分に相補的である。
【００６３】
様々な異なるプロトコールを用いて、当技術分野において公知のとおりに、標
識された標的核酸を作製することができるが、そのような方法は典型的には最初
のプライマーを用いての標識標的の酵素的生成によっている。標識プライマーを
用いて標識標的を作製することができる。または、標識標的を作製するために、
第一鎖合成時、またはその後の化学的または酵素的標識段階を含む、合成標識ま
たは増幅段階中に標識を取り込ませることもできる。標識標的を作製する代表的
方法が国際特許出願番号PCT/US98/10561に開示されており、その開示は参照とし
て本明細書に組み込まれる。
識された標的核酸を作製することができるが、そのような方法は典型的には最初
のプライマーを用いての標識標的の酵素的生成によっている。標識プライマーを
用いて標識標的を作製することができる。または、標識標的を作製するために、
第一鎖合成時、またはその後の化学的または酵素的標識段階を含む、合成標識ま
たは増幅段階中に標識を取り込ませることもできる。標識標的を作製する代表的
方法が国際特許出願番号PCT/US98/10561に開示されており、その開示は参照とし
て本明細書に組み込まれる。
【００６４】
ハイブリダイゼーションおよび検出
前述のとおり、目的の組織または細胞から標的核酸を調製した後、次いで標的
核酸をハイブリダイゼーション条件下でアレイと接触させるが、ただしそのよう
な条件は、実施している特定のアッセイ法を考慮して最適な特異性レベルを提供
するために、必要時に調整することができる。適当なハイブリダイゼーション条
件は当業者には公知で、上記のマニアティス（Maniatis）らおよび国際公開公報
第95/21944で概説されている。多くの態様において特に興味が持たれるものは、
ハイブリダイゼーション時のストリンジェントな条件、すなわち特異的プローブ
−標的ハイブリダイゼーションにとって速度、収率および安定性に関して最適で
、最低限の非特異的プローブ／標的相互作用を提供する条件の使用である。スト
リンジェントな条件は当業者には公知である。本発明において、ストリンジェン
トな条件は典型的にはプローブ標的二重鎖の融点よりも15℃から35℃、通常は20
℃から30℃低い範囲の温度によって特徴付けられ、この融点はいくつかのパラメ
ーター、例えば温度、緩衝液組成物、プローブおよび標的のサイズ、プローブお
よび標的の濃度などに依存している。したがって、ハイブリダイゼーションの温
度は典型的には約55℃から70℃、通常は約60℃から68℃の範囲である。変性剤存
在下では、温度は約35℃から45℃、通常は約37℃から42℃の範囲であってもよい
。ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件はさらに典型的にハイブリダ
イゼーション緩衝液の存在によって特徴付けられ、この緩衝液は下記の特徴の一
つまたは複数によって特徴付けられる：（a）高い塩濃度、例えば3×から6×SSC
（または同様の濃度の他の塩）を有していること；（b）SDS（0.1％から20％）
、トライトンX100（0.01％から1％）、ノニデットNP40（0.1％から5％）などの
界面活性剤の存在；（c）EDTA（典型的には0.1μMから1μM）、塩化テトラメチ
ルアンモニウムなどの他の添加物；（d）促進剤、例えばPEG、硫酸デキストラン
（5％から10％）、CTAB、SDSなど；（e）変性剤、例えばホルムアミド、尿素な
ど。
核酸をハイブリダイゼーション条件下でアレイと接触させるが、ただしそのよう
な条件は、実施している特定のアッセイ法を考慮して最適な特異性レベルを提供
するために、必要時に調整することができる。適当なハイブリダイゼーション条
件は当業者には公知で、上記のマニアティス（Maniatis）らおよび国際公開公報
第95/21944で概説されている。多くの態様において特に興味が持たれるものは、
ハイブリダイゼーション時のストリンジェントな条件、すなわち特異的プローブ
−標的ハイブリダイゼーションにとって速度、収率および安定性に関して最適で
、最低限の非特異的プローブ／標的相互作用を提供する条件の使用である。スト
リンジェントな条件は当業者には公知である。本発明において、ストリンジェン
トな条件は典型的にはプローブ標的二重鎖の融点よりも15℃から35℃、通常は20
℃から30℃低い範囲の温度によって特徴付けられ、この融点はいくつかのパラメ
ーター、例えば温度、緩衝液組成物、プローブおよび標的のサイズ、プローブお
よび標的の濃度などに依存している。したがって、ハイブリダイゼーションの温
度は典型的には約55℃から70℃、通常は約60℃から68℃の範囲である。変性剤存
在下では、温度は約35℃から45℃、通常は約37℃から42℃の範囲であってもよい
。ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件はさらに典型的にハイブリダ
イゼーション緩衝液の存在によって特徴付けられ、この緩衝液は下記の特徴の一
つまたは複数によって特徴付けられる：（a）高い塩濃度、例えば3×から6×SSC
（または同様の濃度の他の塩）を有していること；（b）SDS（0.1％から20％）
、トライトンX100（0.01％から1％）、ノニデットNP40（0.1％から5％）などの
界面活性剤の存在；（c）EDTA（典型的には0.1μMから1μM）、塩化テトラメチ
ルアンモニウムなどの他の添加物；（d）促進剤、例えばPEG、硫酸デキストラン
（5％から10％）、CTAB、SDSなど；（e）変性剤、例えばホルムアミド、尿素な
ど。
【００６５】
前述のアレイを用いて2つまたはそれ以上の生理的供給源から作製された標識
標的核酸群の差を解析する際に、特定の態様において、標識標的核酸が基板表面
上の相補的プローブにハイブリダイズするように、標識標的核酸の各群をハイブ
リダイゼーション条件、好ましくはストリンジェントなハイブリダイゼーション
条件下で、同じプローブアレイに別々に接触させるか、または同じアレイに共に
接触させる。さらに他の態様において、特許出願第09/298,361号に記載のとおり
、標識標的核酸を識別可能な標識標準または対照標的核酸と組み合わせ、その後
組み合わせた群をアレイ表面にハイブリダイズさせるが、前記出願の開示は参照
として本明細書に組み込まれる。
標的核酸群の差を解析する際に、特定の態様において、標識標的核酸が基板表面
上の相補的プローブにハイブリダイズするように、標識標的核酸の各群をハイブ
リダイゼーション条件、好ましくはストリンジェントなハイブリダイゼーション
条件下で、同じプローブアレイに別々に接触させるか、または同じアレイに共に
接触させる。さらに他の態様において、特許出願第09/298,361号に記載のとおり
、標識標的核酸を識別可能な標識標準または対照標的核酸と組み合わせ、その後
組み合わせた群をアレイ表面にハイブリダイズさせるが、前記出願の開示は参照
として本明細書に組み込まれる。
【００６６】
すべての標的配列が同じ標識を含む場合、各生理的供給源には異なるアレイを
用いることになる（異なるとは、同じアレイを異なる時に用いることを含む）。
または、標的の標識が異なり、アッセイ中の異なる各生理的供給源について識別
可能である場合、異なる各標的群に対して同じアレイを同じ時に用いる機会が生
じる。識別可能な標識の例は当技術分野において公知で、次のものが含まれる：
Cy3およびCy5などの2つまたはそれ以上の異なる発光波長蛍光色素、32Pおよび33 Pなどの異なる発光エネルギーを持つ2つまたはそれ以上の同位体、異なる散乱ス
ペクトルを持つ金または銀粒子、温度、pH、追加の化学物質による処理などの異
なる処理条件下でシグナルを生じる標識、または処理後の異なる時点でシグナル
を生じる標識。シグナル生成のために一つまたは複数の酵素を用いることにより
、酵素（アルカリホスファターゼ／ペルオキシダーゼ）の異なる基質特異性に基
づき、さらに多様な識別可能な標識の使用が可能になる。
用いることになる（異なるとは、同じアレイを異なる時に用いることを含む）。
または、標的の標識が異なり、アッセイ中の異なる各生理的供給源について識別
可能である場合、異なる各標的群に対して同じアレイを同じ時に用いる機会が生
じる。識別可能な標識の例は当技術分野において公知で、次のものが含まれる：
Cy3およびCy5などの2つまたはそれ以上の異なる発光波長蛍光色素、32Pおよび33 Pなどの異なる発光エネルギーを持つ2つまたはそれ以上の同位体、異なる散乱ス
ペクトルを持つ金または銀粒子、温度、pH、追加の化学物質による処理などの異
なる処理条件下でシグナルを生じる標識、または処理後の異なる時点でシグナル
を生じる標識。シグナル生成のために一つまたは複数の酵素を用いることにより
、酵素（アルカリホスファターゼ／ペルオキシダーゼ）の異なる基質特異性に基
づき、さらに多様な識別可能な標識の使用が可能になる。
【００６７】
ハイブリダイゼーションに続き、ハイブリダイズしていない標識核酸を、洗浄
により簡便に支持体表面から除去し、基板表面上にハイブリダイズした核酸のパ
ターンを形成する。様々な洗浄溶液が当業者には公知で、これらを用いることが
できる。
により簡便に支持体表面から除去し、基板表面上にハイブリダイズした核酸のパ
ターンを形成する。様々な洗浄溶液が当業者には公知で、これらを用いることが
できる。
【００６８】
得られた標識核酸のハイブリダイゼーションパターンを、標的核酸の特定の標
識に基づいて選ばれる特異的な検出様式により、様々な方法で可視化するか、ま
たは検出することができ、代表的検出手段にはシンチレーション計測、オートラ
ジオグラフィ、蛍光測定、比色測定、発光測定、光散乱などが含まれる。
識に基づいて選ばれる特異的な検出様式により、様々な方法で可視化するか、ま
たは検出することができ、代表的検出手段にはシンチレーション計測、オートラ
ジオグラフィ、蛍光測定、比色測定、発光測定、光散乱などが含まれる。
【００６９】
検出または可視化に続き、ハイブリダイゼーションパターンを比較してパター
ンの差異を同定することができる。異なる各プローブが公知の遺伝子に対応する
アレイを用いる場合、いかなる矛盾も比較中の生理的供給源における特定の遺伝
子の差次的発現に関連づけることができる。
ンの差異を同定することができる。異なる各プローブが公知の遺伝子に対応する
アレイを用いる場合、いかなる矛盾も比較中の生理的供給源における特定の遺伝
子の差次的発現に関連づけることができる。
【００７０】
アレイ上に適当な対照を提供することにより、ハイブリダイゼーション条件、
クロスハイブリダイゼーション、非特異的結合などの変動について対照比較する
、より詳細な解析が可能となる。したがって、例えば、好ましい態様において、
前述のとおりハイブリダイゼーションアレイが正規化対照と共に提供される。こ
れらの正規化対照は、試料に既知の濃度で加えられた対照標的配列に相補的なプ
ローブである。全体のハイブリダイゼーション条件がよくない場合、正規化対照
は低いハイブリダイゼーションを反映してより小さいシグナルを示すことになる
。反対に、ハイブリダイゼーション条件が良好である場合、正規化対照は良好な
ハイブリダイゼーションを反映して大きいシグナルを示すことになる。したがっ
て、アレイ中の他のプローブ由来のシグナルを正規化対照に対して正規化するこ
とにより、ハイブリダイゼーション条件の変動に対する対照が提供される。正規
化対照はまた、アレイの質、mRNA試料の質、第一鎖合成の効率などから生じる差
異を調節（例えば、補正）するためにも有用である。典型的には、正規化は、ア
レイ中の他のプローブから測定されたシグナルを、正規化対照によって生じた平
均シグナルで除することによって行う。正規化はまた、試料調製および増幅が原
因の変動の補正も含みうる。そのような正規化は測定されたシグナルを、試料調
製／増幅対照プローブからの平均シグナルで除することによって行うことができ
る。得られた値に一定値を乗じて、結果を変倍することもできる。
クロスハイブリダイゼーション、非特異的結合などの変動について対照比較する
、より詳細な解析が可能となる。したがって、例えば、好ましい態様において、
前述のとおりハイブリダイゼーションアレイが正規化対照と共に提供される。こ
れらの正規化対照は、試料に既知の濃度で加えられた対照標的配列に相補的なプ
ローブである。全体のハイブリダイゼーション条件がよくない場合、正規化対照
は低いハイブリダイゼーションを反映してより小さいシグナルを示すことになる
。反対に、ハイブリダイゼーション条件が良好である場合、正規化対照は良好な
ハイブリダイゼーションを反映して大きいシグナルを示すことになる。したがっ
て、アレイ中の他のプローブ由来のシグナルを正規化対照に対して正規化するこ
とにより、ハイブリダイゼーション条件の変動に対する対照が提供される。正規
化対照はまた、アレイの質、mRNA試料の質、第一鎖合成の効率などから生じる差
異を調節（例えば、補正）するためにも有用である。典型的には、正規化は、ア
レイ中の他のプローブから測定されたシグナルを、正規化対照によって生じた平
均シグナルで除することによって行う。正規化はまた、試料調製および増幅が原
因の変動の補正も含みうる。そのような正規化は測定されたシグナルを、試料調
製／増幅対照プローブからの平均シグナルで除することによって行うことができ
る。得られた値に一定値を乗じて、結果を変倍することもできる。
【００７１】
特定の態様において、正規化対照はハイブリダイゼーションシグナルの有用な
定量にとって不必要であることも多い。したがって、最適なプローブが同定され
ている場合、選択された最適なプローブによって生じる平均ハイブリダイゼーシ
ョンシグナルは、ハイブリダイズした核酸濃度の良好な定量尺度を提供する。し
かし、正規化対照はそのような方法において他の目的、例えば、アレイの質、mR
NA試料の質などを明らかにするために、さらに用いることもできる。
定量にとって不必要であることも多い。したがって、最適なプローブが同定され
ている場合、選択された最適なプローブによって生じる平均ハイブリダイゼーシ
ョンシグナルは、ハイブリダイズした核酸濃度の良好な定量尺度を提供する。し
かし、正規化対照はそのような方法において他の目的、例えば、アレイの質、mR
NA試料の質などを明らかにするために、さらに用いることもできる。
【００７２】
有用性
本発明の方法は、数ある適用の中でも、差次的遺伝子発現アッセイ法において
用いられる。したがって、本発明の方法は次の差次的発現解析に用いることがで
きる：（a）患部および正常組織、例えば、新生組織および正常組織、（b）異な
る組織または組織型；（c）発生段階；（d）外的または内的刺激への反応；（e
）処理に対する反応など。したがって、本発明のアレイは、創薬、診断および研
究のための大規模発現スクリーニングにおいて、ならびに特定の細胞における遺
伝子の発現パターンに対する特定の活性物質の影響を調べるために用いられ、そ
のような情報は薬物の毒性、発がん性などを明らかにするため、環境モニタリン
グ、疾患研究などに用いることができる。
用いられる。したがって、本発明の方法は次の差次的発現解析に用いることがで
きる：（a）患部および正常組織、例えば、新生組織および正常組織、（b）異な
る組織または組織型；（c）発生段階；（d）外的または内的刺激への反応；（e
）処理に対する反応など。したがって、本発明のアレイは、創薬、診断および研
究のための大規模発現スクリーニングにおいて、ならびに特定の細胞における遺
伝子の発現パターンに対する特定の活性物質の影響を調べるために用いられ、そ
のような情報は薬物の毒性、発がん性などを明らかにするため、環境モニタリン
グ、疾患研究などに用いることができる。
【００７３】
キット
本発明の装置を用いて分析物結合アッセイ法を実施するためのキットも提供さ
れ、差次的遺伝子発現解析を行うためのキットが好ましい。そのような本発明の
キットは少なくとも本発明のアレイを含むことになる。キットは、標的核酸を作
製するためのプライマー、あらかじめ混合されていても、別々でもよいdNTPおよ
び／またはrNTP、ビオチン化またはCy3もしくはCy5標識dNTPなどの一つまたは複
数の特有に標識されたdNTPおよび／またはrNTP、異なる散乱スペクトルを持つ金
もしくは銀粒子、または蛍光色素の化学的活性誘導体などの他の合成後標識試薬
、逆転写酵素、DNAポリメラーゼ、RNAポリメラーゼなどの酵素、様々な緩衝媒質
、例えばハイブリダイゼーションおよび洗浄緩衝液、あらかじめ作製されたプロ
ーブアレイ、スピンカラムなどの標識プローブ精製試薬および成分、シグナル生
成および検出試薬、例えばストレプトアビジン−アルカリホスファターゼ複合体
、化学蛍光または化学発光基質などの、様々な方法で用いられる一つまたは複数
の追加の試薬をさらに含んでいてもよい。
れ、差次的遺伝子発現解析を行うためのキットが好ましい。そのような本発明の
キットは少なくとも本発明のアレイを含むことになる。キットは、標的核酸を作
製するためのプライマー、あらかじめ混合されていても、別々でもよいdNTPおよ
び／またはrNTP、ビオチン化またはCy3もしくはCy5標識dNTPなどの一つまたは複
数の特有に標識されたdNTPおよび／またはrNTP、異なる散乱スペクトルを持つ金
もしくは銀粒子、または蛍光色素の化学的活性誘導体などの他の合成後標識試薬
、逆転写酵素、DNAポリメラーゼ、RNAポリメラーゼなどの酵素、様々な緩衝媒質
、例えばハイブリダイゼーションおよび洗浄緩衝液、あらかじめ作製されたプロ
ーブアレイ、スピンカラムなどの標識プローブ精製試薬および成分、シグナル生
成および検出試薬、例えばストレプトアビジン−アルカリホスファターゼ複合体
、化学蛍光または化学発光基質などの、様々な方法で用いられる一つまたは複数
の追加の試薬をさらに含んでいてもよい。
【００７４】
下記の実施例は例示のために示しており、限定的なものではない。
【００７５】実験
下記の実施例において、別に示す場合を除き、パーセンテージはすべて重量に
よるもので、溶媒混合物の比率はすべて体積によるものである。
よるもので、溶媒混合物の比率はすべて体積によるものである。
【００７６】
実施例１−32P標識ハイブリダイゼーション標的の作製
段階A. cDNA合成／標識法
下記の反応物10μlは、1μgの合成対照RNAを32P標識第一鎖cDNAに変換する。
各標識反応について： 1. 十分な量を確保するために、すべての標識反応および余分な1反応のために
十分な混合原液を調製する。各10μlの標識反応のために、下記の試薬を混合す
る： 2. 0.5mlのPCR試験チューブに下記のものを加える： 1μg（1μl） 対照s64 RNA 1μl 遺伝子特異的プライマーs64（0.2μM） 前述の対照s64 RNAは、特許出願第09/298,361号に詳細に記載されているとおり
、ヒトDNA修復蛋白質XRCC9（GBアクセッション番号U70310）に対応するcDNA断片
からT7転写によって合成され、前記出願の開示は参照として本明細書に組み込ま
れる。 3. ddH2Oを加えて最終容量3μlとする。 4. 内容物を混合し、チューブを微量遠心機で短時間回転させる。 5. チューブをあらかじめ加熱したPCRサーモサイクラー中、70℃で2分間インキ
ュベートする。 6. サーモサイクル中の温度を50℃に下げ、2分間インキュベートする。 7. 各反応試験チューブに8μlの混合原液を加える。 8. 試験チューブの内容物をやさしくピペッティングすることにより混合する。 9. チューブをPCRサーモサイクラー中、50℃で20分間インキュベートする。 10. 1μlの10×停止混合液（0.1M EDTA、1mg/mlグリコーゲン）を加えて反応を
停止させる。
各標識反応について： 1. 十分な量を確保するために、すべての標識反応および余分な1反応のために
十分な混合原液を調製する。各10μlの標識反応のために、下記の試薬を混合す
る： 2. 0.5mlのPCR試験チューブに下記のものを加える： 1μg（1μl） 対照s64 RNA 1μl 遺伝子特異的プライマーs64（0.2μM） 前述の対照s64 RNAは、特許出願第09/298,361号に詳細に記載されているとおり
、ヒトDNA修復蛋白質XRCC9（GBアクセッション番号U70310）に対応するcDNA断片
からT7転写によって合成され、前記出願の開示は参照として本明細書に組み込ま
れる。 3. ddH2Oを加えて最終容量3μlとする。 4. 内容物を混合し、チューブを微量遠心機で短時間回転させる。 5. チューブをあらかじめ加熱したPCRサーモサイクラー中、70℃で2分間インキ
ュベートする。 6. サーモサイクル中の温度を50℃に下げ、2分間インキュベートする。 7. 各反応試験チューブに8μlの混合原液を加える。 8. 試験チューブの内容物をやさしくピペッティングすることにより混合する。 9. チューブをPCRサーモサイクラー中、50℃で20分間インキュベートする。 10. 1μlの10×停止混合液（0.1M EDTA、1mg/mlグリコーゲン）を加えて反応を
停止させる。
【００７７】
段階B. カラムクロマトグラフィ
32P標識cDNAを取り込まれていない32P標識ヌクレオチドおよび小さい（＜0.1k
b）cDNA断片から精製するために、各試験チューブについて以下の手順に従う： 1. 冷蔵庫からCHROMA SPIN-200カラム（CLONTECH）を取り出し、約1時間室温ま
で加温する。カラムを数回逆転させて、ゲルマトリックスを完全に再懸濁させる
。 注意：カラムのマトリックス中に気泡がないかチェックする。気泡が認められれ
ば、カラムを再度逆転させて、カラム緩衝液（ddH2O)中にマトリックスを再懸濁
させる。 2. カラムから底部のキャップをはずし、次いで上部のキャップをゆっくりはず
す。 3. カラムを1.5mlの微量遠心チューブ中に入れる。 4. カラムマトリックス中にゲルビーズの表面が見えるまで、重力流によりカラ
ムから水を排出させる。カラムマトリックスの上面がカラム壁の0.75mlの印に来
なければならない。カラム中のマトリックスがそれよりも少ない場合、別のカラ
ムのマトリックスを用いて0.75mlの印にマトリックス量を調節する。 5. 集めた水を捨て、精製を続ける。 6. ゲルベッドの平らな表面の中心に試料を注意深く、ゆっくりのせ、樹脂ベッ
ドに試料を十分吸着させた後、次の段階に進む。カラムの内壁に沿って試料を流
してはならない。 7. 25μlのddH2Oをのせ、水を完全にカラムから流出させる。 8. 200μlのddH2Oをのせ、樹脂ベッドの上に液体がなくなるまで緩衝液を完全
にカラムから流出させる。 9. カラムをきれいな1.5mlの微量遠心チューブに移す。 10. 第1画分を集めるために100μlのddH2Oをカラムに加え、水を完全にカラム
から流出させる。 11. 第2、第3、および第4画分を集めるために段階9〜10を繰り返す。 12. 画分1から4のチューブをシンチレーション計数器の空のバイアルに入れ（
チューブまたはバイアルにシンチレーションカクテルを加えないこと）、各画分
についてチェレンコフ計数を得る。トリチウムチャネルで試料全体を計数する。 13. 最も高いチェレンコフ計数を示す画分（通常は画分2〜3）をプールする。
カラムおよび最高値画分の10％未満の計数を示す画分（通常は画分1および4）を
消費する。最高値画分への総取り込みは2〜5×106cpmとなるべきである。
b）cDNA断片から精製するために、各試験チューブについて以下の手順に従う： 1. 冷蔵庫からCHROMA SPIN-200カラム（CLONTECH）を取り出し、約1時間室温ま
で加温する。カラムを数回逆転させて、ゲルマトリックスを完全に再懸濁させる
。 注意：カラムのマトリックス中に気泡がないかチェックする。気泡が認められれ
ば、カラムを再度逆転させて、カラム緩衝液（ddH2O)中にマトリックスを再懸濁
させる。 2. カラムから底部のキャップをはずし、次いで上部のキャップをゆっくりはず
す。 3. カラムを1.5mlの微量遠心チューブ中に入れる。 4. カラムマトリックス中にゲルビーズの表面が見えるまで、重力流によりカラ
ムから水を排出させる。カラムマトリックスの上面がカラム壁の0.75mlの印に来
なければならない。カラム中のマトリックスがそれよりも少ない場合、別のカラ
ムのマトリックスを用いて0.75mlの印にマトリックス量を調節する。 5. 集めた水を捨て、精製を続ける。 6. ゲルベッドの平らな表面の中心に試料を注意深く、ゆっくりのせ、樹脂ベッ
ドに試料を十分吸着させた後、次の段階に進む。カラムの内壁に沿って試料を流
してはならない。 7. 25μlのddH2Oをのせ、水を完全にカラムから流出させる。 8. 200μlのddH2Oをのせ、樹脂ベッドの上に液体がなくなるまで緩衝液を完全
にカラムから流出させる。 9. カラムをきれいな1.5mlの微量遠心チューブに移す。 10. 第1画分を集めるために100μlのddH2Oをカラムに加え、水を完全にカラム
から流出させる。 11. 第2、第3、および第4画分を集めるために段階9〜10を繰り返す。 12. 画分1から4のチューブをシンチレーション計数器の空のバイアルに入れ（
チューブまたはバイアルにシンチレーションカクテルを加えないこと）、各画分
についてチェレンコフ計数を得る。トリチウムチャネルで試料全体を計数する。 13. 最も高いチェレンコフ計数を示す画分（通常は画分2〜3）をプールする。
カラムおよび最高値画分の10％未満の計数を示す画分（通常は画分1および4）を
消費する。最高値画分への総取り込みは2〜5×106cpmとなるべきである。
【００７８】
実施例２．アミノプロピルガラスの調製
1. 洗浄液を調製する：2リットルの洗浄液を得るために、200gのNaOHを600mlの
水に溶解し、容量を1リットルとする（20％w/v）。この溶液に、1リットルのエ
タノールを加える。これにより50％EtOHに溶解した10％NaOHが得られる。旋回式
振盪機で、この溶液中でガラスを終夜洗浄する。（スライドはラックに置く） 2. スライドをのせた一つまたは複数のラックをMilliQ水を入れた水浴に入れ、
振盪機上で15〜20分間洗浄し、この段階をもう一回繰り返す。 3. スライドをアセトン浴に移し、振盪機上で15〜20分間洗浄する。この段階を
もう二回繰り返す。一回目の洗浄のアセトンは廃棄し、二回目および三回目の洗
浄のアセトンはおいておく。（この手順を再度行う場合、二回目の洗液を一回目
の洗浄に、三回目の洗液を二回目の洗浄に、および三回目の洗浄には新しいアセ
トンを用いる。 4. 前もってアセトン中5％の水の溶液（5％水−95％アセトン）を調製する。 5. 最後の洗浄段階中に、段階4のアセトン−水混合液中、0.5％のアミノプロピ
ルトリエトキシシラン（Sigma、カタログ番号A3648）溶液を調製する。 6. スライドを最後のアセトン洗液からシラン処理溶液に移し、旋回式振盪機で
、室温で2時間インキュベートする。 7. スライドをMilliQ水に移し、20分間洗浄する。 8. スライドをアセトンに移して20分間洗浄し、この段階をもう二回繰り返す。
これらのアセトン洗液は廃棄する。 9. オーブンをあらかじめ110℃に加熱する。 10. スライドをのせたラックを最後のアセトン洗液から取り出し、あらかじめ
加熱したオーブンに移す。スライドおよびラックの表面上にいくらかアセトンが
残っているため、臭気は非常に強くなる。スライドをオーブンに入れた後は排気
管を開けなくてはならず、焼成430分後には閉じてもよい。 11. スライドを110℃で3時間焼成し、次いで停止するか、または室温まで冷却
するように、オーブンをプログラムする。この段階を終夜で行うと都合がよい。 12. オーブンで焼成した後、スライドは「チオシアネート法」を用いてプリン
ティングする準備ができている。ただちにプリンティングを行わない場合は、ス
ライドを乾燥キャビネット内の清浄な箱に保存してもよい。
水に溶解し、容量を1リットルとする（20％w/v）。この溶液に、1リットルのエ
タノールを加える。これにより50％EtOHに溶解した10％NaOHが得られる。旋回式
振盪機で、この溶液中でガラスを終夜洗浄する。（スライドはラックに置く） 2. スライドをのせた一つまたは複数のラックをMilliQ水を入れた水浴に入れ、
振盪機上で15〜20分間洗浄し、この段階をもう一回繰り返す。 3. スライドをアセトン浴に移し、振盪機上で15〜20分間洗浄する。この段階を
もう二回繰り返す。一回目の洗浄のアセトンは廃棄し、二回目および三回目の洗
浄のアセトンはおいておく。（この手順を再度行う場合、二回目の洗液を一回目
の洗浄に、三回目の洗液を二回目の洗浄に、および三回目の洗浄には新しいアセ
トンを用いる。 4. 前もってアセトン中5％の水の溶液（5％水−95％アセトン）を調製する。 5. 最後の洗浄段階中に、段階4のアセトン−水混合液中、0.5％のアミノプロピ
ルトリエトキシシラン（Sigma、カタログ番号A3648）溶液を調製する。 6. スライドを最後のアセトン洗液からシラン処理溶液に移し、旋回式振盪機で
、室温で2時間インキュベートする。 7. スライドをMilliQ水に移し、20分間洗浄する。 8. スライドをアセトンに移して20分間洗浄し、この段階をもう二回繰り返す。
これらのアセトン洗液は廃棄する。 9. オーブンをあらかじめ110℃に加熱する。 10. スライドをのせたラックを最後のアセトン洗液から取り出し、あらかじめ
加熱したオーブンに移す。スライドおよびラックの表面上にいくらかアセトンが
残っているため、臭気は非常に強くなる。スライドをオーブンに入れた後は排気
管を開けなくてはならず、焼成430分後には閉じてもよい。 11. スライドを110℃で3時間焼成し、次いで停止するか、または室温まで冷却
するように、オーブンをプログラムする。この段階を終夜で行うと都合がよい。 12. オーブンで焼成した後、スライドは「チオシアネート法」を用いてプリン
ティングする準備ができている。ただちにプリンティングを行わない場合は、ス
ライドを乾燥キャビネット内の清浄な箱に保存してもよい。
【００７９】
下記の段階はPDITC-スライドを調製するためのものである。
1. ピリジンおよびジメチルホルムアミドの混合物（10％ピリジンおよび90％DM
F）を調製する。必要な分だけ調製する。この混合物は保存できない。 2. 撹拌機で、1,4-フェニレンジイソチオシアネートをピリジン−DMF混合液に0
.1％の濃度（1リットルにつき1g）で溶解する。この溶液は必要な分だけを、次
の段階に進む準備ができている場合にのみ調製する。この溶液は保存できない。
溶液は淡黄緑色でなければならない。 3. 溶液をトレイに注ぎ、アミノ修飾スライドをのせた一つまたは複数のトレイ
を溶液中に移す。トレイのふたを閉じ、旋回式振盪機で、低速で2時間振盪する
。 4. スライドをのせた一つまたは複数のラックをアセトンの入ったトレイに移し
、振盪機で10〜15分間洗浄する。一つまたは複数のラックを新しいアセトンの入
ったトレイに移すことにより、この段階をもう二回繰り返す。 5. 最後の洗浄後、スライドをのせたラックを真空乾燥器に移し、真空、室温で
20〜30分間乾燥する。真空はできるだけ速やかにかけるべきである。 6. ピリジン−DMF混合液およびアセトン洗液を可燃性廃棄物容器に廃棄する。 7. 保存用スライドを乾燥キャビネットに移す。乾燥キャビネット内の乾燥剤が
良好（青色）であることを確認する。
F）を調製する。必要な分だけ調製する。この混合物は保存できない。 2. 撹拌機で、1,4-フェニレンジイソチオシアネートをピリジン−DMF混合液に0
.1％の濃度（1リットルにつき1g）で溶解する。この溶液は必要な分だけを、次
の段階に進む準備ができている場合にのみ調製する。この溶液は保存できない。
溶液は淡黄緑色でなければならない。 3. 溶液をトレイに注ぎ、アミノ修飾スライドをのせた一つまたは複数のトレイ
を溶液中に移す。トレイのふたを閉じ、旋回式振盪機で、低速で2時間振盪する
。 4. スライドをのせた一つまたは複数のラックをアセトンの入ったトレイに移し
、振盪機で10〜15分間洗浄する。一つまたは複数のラックを新しいアセトンの入
ったトレイに移すことにより、この段階をもう二回繰り返す。 5. 最後の洗浄後、スライドをのせたラックを真空乾燥器に移し、真空、室温で
20〜30分間乾燥する。真空はできるだけ速やかにかけるべきである。 6. ピリジン−DMF混合液およびアセトン洗液を可燃性廃棄物容器に廃棄する。 7. 保存用スライドを乾燥キャビネットに移す。乾燥キャビネット内の乾燥剤が
良好（青色）であることを確認する。
【００８０】
実施例３．オリゴヌクレオチドのプリンティング
この実験で用いるオリゴヌクレオチドを0.1M NaOHに1マイクロリットルあたり
100ナノグラムで溶解し、PDITC修飾ガラス表面上にプリンティングした。沈着し
たDNAの量は1スポットあたり約5ngであった。プリンティング後、スライドを80
℃で2時間焼成し、次いで1分間UV架橋（254nm UVランプ）した。
100ナノグラムで溶解し、PDITC修飾ガラス表面上にプリンティングした。沈着し
たDNAの量は1スポットあたり約5ngであった。プリンティング後、スライドを80
℃で2時間焼成し、次いで1分間UV架橋（254nm UVランプ）した。
【００８１】
実施例４．アレイの調製
前述のプロトコールを用いて、表１の特徴を有するアレイを調製した。各プロ
ーブオリゴヌクレオチドを、自動核酸合成機を用いて調製した。
ーブオリゴヌクレオチドを、自動核酸合成機を用いて調製した。
【表１】
【００８２】
実施例５−33P標識cDNA標的とオリゴガラスアレイとのハイブリダイゼーション
1. 0.1％SDSを含む6×SSC緩衝溶液を調製する。 2. オリゴDNAがプリンティングされたガラススライドをハイブリダイゼーショ
ンチャンバーに入れ、段階1で調製した溶液2mlを加える。 3. 60℃で30分間プレハイブリダイゼーションを行う。 4. 標識cDNAプローブ（実施例１、約200μl、全体で約2〜5×106cpm）を全量の
1/10の（約22μl）10×変性溶液（1M NaOH、10mM EDTA）と混合し、65℃で20分
間インキュベートする。次いで、5μl（1μg/μl）のヒトCot-1 DNAおよび等し
い量（約225μl）の2×中和溶液（1M NaHPO4、pH7.0）を加え、65℃で10分間イ
ンキュベートを続ける。 5. 段階4で調製した混合物を、段階1で調製した溶液2mlに加える。二つの溶液
が完全に混合するのを確認する。 6. プレハイブリダイゼーション溶液を流出して廃棄する。段階5で調製した溶
液で置き換える。 7. 60℃で終夜ハイブリダイゼーションを行う。 8. ハイブリダイゼーション溶液を注意深く除去して適当な容器に廃棄する。ガ
ラススライドを20mlの洗浄溶液1（2×SSC、0.1％SDS）が入った洗浄チャンバー
に入れる。アレイを室温で継続的に撹拌しながら10分間洗浄する。この段階を4
回繰り返す。 9. 20mlの洗浄溶液2（0.1×SSC、0.1％SDS）中、室温で継続的に撹拌しながら1
0分間の洗浄をもう一回行う。 10. 鉗子を用いて、容器からcDNAアレイを取り出し、余分な洗浄溶液をふるい
落とす。蒸留水ですすぎ、アレイを風乾する。 11. ガラススライドアレイを増感スクリーンを用いてX線フィルムに-70℃で曝
露する。または、ホスホイメージャー（Molecular Dynamics）を用いる。
1. 0.1％SDSを含む6×SSC緩衝溶液を調製する。 2. オリゴDNAがプリンティングされたガラススライドをハイブリダイゼーショ
ンチャンバーに入れ、段階1で調製した溶液2mlを加える。 3. 60℃で30分間プレハイブリダイゼーションを行う。 4. 標識cDNAプローブ（実施例１、約200μl、全体で約2〜5×106cpm）を全量の
1/10の（約22μl）10×変性溶液（1M NaOH、10mM EDTA）と混合し、65℃で20分
間インキュベートする。次いで、5μl（1μg/μl）のヒトCot-1 DNAおよび等し
い量（約225μl）の2×中和溶液（1M NaHPO4、pH7.0）を加え、65℃で10分間イ
ンキュベートを続ける。 5. 段階4で調製した混合物を、段階1で調製した溶液2mlに加える。二つの溶液
が完全に混合するのを確認する。 6. プレハイブリダイゼーション溶液を流出して廃棄する。段階5で調製した溶
液で置き換える。 7. 60℃で終夜ハイブリダイゼーションを行う。 8. ハイブリダイゼーション溶液を注意深く除去して適当な容器に廃棄する。ガ
ラススライドを20mlの洗浄溶液1（2×SSC、0.1％SDS）が入った洗浄チャンバー
に入れる。アレイを室温で継続的に撹拌しながら10分間洗浄する。この段階を4
回繰り返す。 9. 20mlの洗浄溶液2（0.1×SSC、0.1％SDS）中、室温で継続的に撹拌しながら1
0分間の洗浄をもう一回行う。 10. 鉗子を用いて、容器からcDNAアレイを取り出し、余分な洗浄溶液をふるい
落とす。蒸留水ですすぎ、アレイを風乾する。 11. ガラススライドアレイを増感スクリーンを用いてX線フィルムに-70℃で曝
露する。または、ホスホイメージャー（Molecular Dynamics）を用いる。
【００８３】
実施例６．ハイブリダイゼーション効率アッセイ法
アレイおよび前述のプロトコールを用いて、実施例４に記載のアレイ上の異な
る長さのプローブそれぞれのハイブリダイゼーション効率を、各プローブに相補
的な32P標識標的を用いてアッセイした。このアッセイ法の結果を図１に示す。
結果は、50ヌクレオチドよりも長いオリゴヌクレオチドプローブで、ハイブリダ
イゼーション効率の著しい上昇が得られることを示している。
る長さのプローブそれぞれのハイブリダイゼーション効率を、各プローブに相補
的な32P標識標的を用いてアッセイした。このアッセイ法の結果を図１に示す。
結果は、50ヌクレオチドよりも長いオリゴヌクレオチドプローブで、ハイブリダ
イゼーション効率の著しい上昇が得られることを示している。
【００８４】
前述の考察より、本発明のアレイはこの分野における著しい進歩を提供するこ
とが明らかである。本発明は、アレイ上のすべてのプローブがそれぞれの標的に
対して実質的に同レベルの高いハイブリダイゼーション効率を有し、最低限のレ
ベルの非特異的ハイブリダイゼーションを示すプローブのアレイを提供する。し
たがって、本発明のアレイは、他のアレイ形式では必要ではないとしても、少な
くとも望まれる、目的の各標的に対する複数のプローブ配列を用いる、または各
標的に対するミスマッチ対照プローブを用いる必要をなくする。加えて、アレイ
はPCRに基づいていないプロトコールを用いて容易に作製され、作製法は高処理
量製造における使用に適している。したがって、本発明のアレイは短鎖オリゴヌ
クレオチドアレイの高処理量製造性の利点と、cDNAアレイで見られる高い特異性
の利点とを組み合わせている。したがって、本発明は当技術分野に著しい貢献を
示す。
とが明らかである。本発明は、アレイ上のすべてのプローブがそれぞれの標的に
対して実質的に同レベルの高いハイブリダイゼーション効率を有し、最低限のレ
ベルの非特異的ハイブリダイゼーションを示すプローブのアレイを提供する。し
たがって、本発明のアレイは、他のアレイ形式では必要ではないとしても、少な
くとも望まれる、目的の各標的に対する複数のプローブ配列を用いる、または各
標的に対するミスマッチ対照プローブを用いる必要をなくする。加えて、アレイ
はPCRに基づいていないプロトコールを用いて容易に作製され、作製法は高処理
量製造における使用に適している。したがって、本発明のアレイは短鎖オリゴヌ
クレオチドアレイの高処理量製造性の利点と、cDNAアレイで見られる高い特異性
の利点とを組み合わせている。したがって、本発明は当技術分野に著しい貢献を
示す。
【００８５】
本明細書において引用されるすべての出版物および特許出願は、それぞれ個々
の出版物または特許出願が参照として組み込まれると特に、また個別に示されて
いるかのごとく、参照として本明細書に組み込まれる。いかなる出版物の引用も
本出願日よりも前にそれが開示されたことのみのために提示され、本発明が先行
する発明のためにこのような出版物に先行する資格を有さないことの自認である
と解釈されるべきではない。前述の発明は理解を明確にするために例示として詳
細に述べられているが、本発明の教示に照らして、本発明の精神および添付の特
許請求範囲から逸脱することなく特定の変更および修正を加えられることが、当
業者には明らかであると思われる。
の出版物または特許出願が参照として組み込まれると特に、また個別に示されて
いるかのごとく、参照として本明細書に組み込まれる。いかなる出版物の引用も
本出願日よりも前にそれが開示されたことのみのために提示され、本発明が先行
する発明のためにこのような出版物に先行する資格を有さないことの自認である
と解釈されるべきではない。前述の発明は理解を明確にするために例示として詳
細に述べられているが、本発明の教示に照らして、本発明の精神および添付の特
許請求範囲から逸脱することなく特定の変更および修正を加えられることが、当
業者には明らかであると思われる。
【配列表】
【図１】 異なる長さのオリゴヌクレオチドのハイブリダイゼーション効率
を示すグラフである。
を示すグラフである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０１Ｎ 37/00 １０２ Ｃ１２Ｎ 15/00 ＺＮＡＦ
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，
ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ
Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ
，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，
ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ
Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ
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ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，
ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ
Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ
，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，
ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ
Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ
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HA14
4B029 AA07 AA21 BB20 CC02 CC03
CC07 FA10 FA15
4B063 QA01 QA05 QA08 QA13 QA17
QA18 QA19 QQ42 QQ52 QR08
QR14 QR32 QR42 QR50 QR55
QR71 QS34 QX07
Claims (20)
- 【請求項１】 固体支持体の表面に安定に結合されたプローブオリゴヌクレ
オチドスポットの少なくとも一つのパターンを含むアレイであって、パターンの
各プローブオリゴヌクレオチドスポットは標的核酸に対応し、かつ長さが約50ヌ
クレオチドから120ヌクレオチドの範囲の長鎖オリゴヌクレオチドプローブで構
成されるオリゴヌクレオチドプローブ組成物を含む、アレイ。 - 【請求項２】 パターンにおいて2つまたはそれ以上の異なる標的核酸が示
される、請求項１に記載のアレイ。 - 【請求項３】 パターンにおける各プローブオリゴヌクレオチドスポットが
異なる標的核酸に対応する、請求項１または２に記載のアレイ。 - 【請求項４】 アレイ上の各長鎖オリゴヌクレオチドプローブがそれぞれの
標的に対して高いハイブリダイゼーション効率を有する、請求項１、２または３
に記載のアレイ。 - 【請求項５】 アレイの各長鎖オリゴヌクレオチドが低い非特異的ハイブリ
ダイゼーションの傾向を有する、前記請求項のいずれか一項に記載のアレイ。 - 【請求項６】 アレイの各プローブ長鎖オリゴヌクレオチドがそれぞれの標
的に対して実質的に同じ高いハイブリダイゼーション効率を示す、前記請求項の
いずれか一項に記載のアレイ。 - 【請求項７】 長鎖オリゴヌクレオチドプローブが基板の表面に共有結合さ
れている、前記請求項のいずれか一項に記載のアレイ。 - 【請求項８】 各長鎖オリゴヌクレオチドプローブが支持体の表面の少なく
とも一つの部位に架橋されている、請求項７に記載のアレイ。 - 【請求項９】 各オリゴヌクレオチドプローブが支持体の表面の少なくとも
二つの部位に架橋されている、請求項７に記載のアレイ。 - 【請求項１０】 アレイ上のスポットの密度が約1000/cm2を超えない、前記
請求項のいずれか一項に記載のアレイ。 - 【請求項１１】 アレイ上のスポットの密度が約400/cm2を超えない、請求
項１０に記載のアレイ。 - 【請求項１２】 アレイ上のスポットの数が約50から50,000の範囲である、
前記請求項のいずれか一項に記載のアレイ。 - 【請求項１３】 アレイ上のスポットの数が約50から10,000の範囲である、
請求項１２に記載のアレイ。 - 【請求項１４】 各長鎖オリゴヌクレオチドの長さが約60から100ヌクレオ
チドの範囲である、前記請求項のいずれか一項に記載のアレイ。 - 【請求項１５】 パターンにおいて10個またはそれ以上の異なる標的核酸が
示される、前記請求項のいずれか一項に記載のアレイ。 - 【請求項１６】 各特有のオリゴヌクレオチドの長さが約65ヌクレオチドか
ら90ヌクレオチドの範囲である、前記請求項のいずれか一項に記載のアレイ。 - 【請求項１７】 請求項１から１６のいずれか一項に記載のアレイを調製す
る方法であって、 長鎖オリゴヌクレオチドプローブを作製する段階と、 該長鎖オリゴヌクレオチドプローブを固体支持体の表面にアレイを作製するのに
十分な様式で安定に結合させる段階とを含む方法。 - 【請求項１８】 少なくとも一つの標識標的核酸試料を請求項１から１６の
いずれか一項に記載のアレイと、ハイブリダイゼーションパターンを形成するの
に十分な条件下で接触させる段階と、 ハイブリダイゼーションパターンを検出する段階とを含む、ハイブリダイゼーシ
ョンアッセイ法。 - 【請求項１９】 第二のハイブリダイゼーションパターンを形成する段階と
、 ハイブリダイゼーションパターンを比較する段階とをさらに含む、請求項１８に
記載の方法。 - 【請求項２０】 請求項１から１６のいずれか一項に記載のアレイを含む、
ハイブリダイゼーションアッセイ法に使用するキット。
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