JP2005300543A - マイクロアレイに関する情報がスポットの形で保存されているマイクロアレイ、それを製造する方法及びそれを利用する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 マイクロアレイに関する情報がスポットの形で保存されているマイクロアレイ、それを製造する方法及びそれを利用する方法を提供する。
【解決手段】 マイクロアレイに関する情報がスポットの形で保存されているマイクロアレイ。該情報は、検出可能な物質が固定化されているスポットと検出可能な物質が固定化されていないスポットとの組み合わせによって保存されている。これにより、マイクロアレイに関する情報を容易で効率的に判読できる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、マイクロアレイに関する情報がスポットの形で保存されているマイクロアレイ、それを製造する方法及び前記マイクロアレイを利用する方法に関する。

核酸または蛋白質のマイクロアレイを含むマイクロアレイは多様な分析方法に使われている。マイクロアレイを利用する分析方法は、短時間に多くの情報を提供できるという長所がある。しかし、マイクロアレイを利用して得られる分析結果は、マイクロアレイの製作条件やマイクロアレイ自体の特性によって異なる方法で解釈せねばならない。そのために、マイクロアレイの流通過程での製品確認だけでなく実験結果の分析に当ってマイクロアレイ自体の情報を確認する必要がある。

従来マイクロアレイに関する情報をバーコードを利用して記録する方法が知られている。例えば、特許文献１には、マイクロアレイについてのバーコードを含むハウジングを有するハイブリダイゼーション（ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ）のためのパッケージが開示されている。また、特許文献２には機械判読可能なアレイ確認情報を持つマイクロアレイが開示されている。しかし、マイクロアレイによれば、マイクロアレイを利用した分析で、実験結果を判読するために使われる一般的なマイクロアレイ判読器とは別途に、判読器を使用せねばならない。すなわち、プローブ物質のアレイとは別途の空間にマイクロアレイ確認情報を表示し、別途の判読器を使用せねばならないという問題点があった。また、バーコードが表示される位置がマイクロアレイのメーカーによって変わりうるため、手動で判読器を調整する過程を必要とする。

本発明者は以上のような従来技術の問題点を解決しようと集中的に研究する中、プローブアレイとは別途の空間にバーコードのような別途の機器を使用して判読可能な方法を利用せず、マイクロアレイを利用した分析方法で実験データを検出するために使われる判読器と同じ判読器を使用してマイクロアレイに関する情報を判読できるマイクロアレイを見つけ、本発明を完成するに至った。
米国特許第６，３９９，３６５号明細書 米国特許第６，２１５，８９４号明細書

したがって、本発明の目的は、マイクロアレイに関する情報を容易かつ効率的に判読できるマイクロアレイを提供することである。

また、本発明の目的は、マイクロアレイに関する情報を容易かつ効率的に判読できるマイクロアレイを製造する方法を提供することである。

また、本発明の目的は、マイクロアレイに関する情報を容易かつ効率的に判読できるマイクロアレイを利用する方法を提供することである。

前記目的を達成するための本発明のマイクロアレイは、マイクロアレイに関する情報がスポットの形で保存されている。

前記目的を達成するための本発明のマイクロアレイの製造方法は、マイクロアレイに関する情報を数字でコーディングする段階と、固体基板上に検出可能な物質を固定化する段階と、を含み、前記コーディングされた数字は、検出可能な物質が固定化されているスポットと検出可能な物質が固定化されていないスポットとの組合わせによって表すことを特徴とする。

前記目的を達成するための本発明のマイクロアレイの製造方法はまた、マイクロアレイに関する情報を数字でコーディングする段階と、固体基板の表面を処理して検出可能な信号を発生させる段階と、を含み、前記コーディングされた数字は、前記表面処理されているスポットと前記表面処理されていないスポットとの組合わせによって表すことを特徴とする。

本発明のマイクロアレイによれば、マイクロアレイに関する情報がスポットを通じて保存されているために、別途の検出器を使用せずにマイクロアレイを利用した分析方法で使われる検出器を使用してマイクロアレイ情報を判読できる。また、前記検出器を利用して判読されたマイクロアレイ情報を別途に入力する過程を経ず、同じ前記検出器を利用して抽出可能な保存媒体に保存されて今後の分析に使われうる。

本発明のマイクロアレイ製造方法によれば、マイクロアレイに関する情報をスポットの形で保存されているマイクロアレイを製造できる。

本発明のマイクロアレイの使用方法によれば、マイクロアレイを利用して得られた実験データとマイクロアレイ自体に関する情報とを同じ検出器を利用して判読でき、抽出可能な保存媒体に記録できる。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

本発明の第１具体例は、マイクロアレイに関する情報がスポットの形で保存されているマイクロアレイを提供する。

本発明の第１具体例において、前記マイクロアレイに関する情報は、検出可能な物質が固定化されているスポットと検出可能な物質が固定化されていないスポットの組合わせによって保存されているものでありうる。検出可能な物質とは、光の照射、及び酵素と基質との反応によって測定可能な信号を発生させる物質をいう。測定可能な信号の例には、例えば蛍光、燐光及び放射線のような光及び光を照射した場合に発生する屈折率の差が含まれる。また、前記検出可能な物質は、具体的に蛍光物質、放射能物質または検出可能な信号を発生させうる酵素で構成される群から選択されるものでありうる。前記検出可能な物質は、望ましくは、プローブ物質と標的物質との相互作用の程度を示す信号と同じ信号を発生させることである。例えば、標的物質が核酸である場合、Ｃｙ−３及びＣｙ−５のような染料物質が標的物質に表示されて使われる場合には、このような同じ種類の蛍光染料を検出可能な物質として使用できる。このようにすることで、プローブ物質と標的物質との相互作用の結果を測定するのに使われる検出器をマイクロアレイ情報の判読にも使用できるために、別途の検出器を使用しなくてもよいという長所がある。また、前記検出器によって測定または判読される信号を抽出可能な保存媒体に記録できるために、別途にマイクロアレイ情報を入力する必要がなくなるという長所がある。

本発明の第１具体例において、前記マイクロアレイに関する情報は、２進法または３進法で表示された数字の形で保存されているものでありうる。本発明において、“マイクロアレイに関する情報”とは、マイクロアレイの特性、製作過程、メーカー及び固定化されたプローブに関する情報であって、マイクロアレイ自体に関する情報を意味する。このようなマイクロアレイに関する情報は、文字、数字及び記号のような人間が読んで理解できる言語として表示されることが望ましい。本発明において、前記マイクロアレイ情報は、数字にエンコーディングされ、数字にエンコーディングされたマイクロアレイ情報を基板上のスポットの形を利用して２進法または３進法で表すことができる。

本発明において、前記検出可能な物質として一種の検出可能な物質が使われる場合には、それぞれ順に前記検出可能な物質が固定化されているスポットから発生する信号を０または１とし、前記検出可能な物質が固定化されていないスポットから発生する信号を１または０と表すことによって、前記情報は、２進法で表示された数字の形で前記マイクロアレイのスポットに保存されうる。また、前記検出可能な物質として２種が使われる場合には、それぞれ順に前記第１検出可能な物質が固定化されているスポットから発生する信号を０、１または２とし、前記第２検出可能な物質が固定化されているスポットから発生する信号を１、２、または０とし、前記検出可能な物質が固定化されていないスポットから発生する信号を２、０または１と表すことによって、前記情報は、３進法で表示された数字の形でマイクロアレイのスポットに保存されうる。

本明細書において、マイクロアレイは、特定の分子が基板上に一定の領域に高密度で固定化されているものをいう。このようなマイクロアレイには、例えば、ポリヌクレオチドまたは蛋白質マイクロアレイが含まれるが、これに限定されるものではない。“ポリヌクレオチドマイクロアレイ”とは、基板上にポリヌクレオチドのグループが高密度で固定化されているものであり、前記ポリヌクレオチドグループはそれぞれ一定の領域に固定化されているマイクロアレイを意味する。このようなマイクロアレイは当業界で公知のものである。マイクロアレイについては、例えば、米国特許第５，４４５，９３４号明細書及び同第５，７４４，３０５号明細書に開示されている。また、前記マイクロアレイの製造方法には、一般的にフォトリソグラフィを利用する方法が知られている。フォトリソグラフィを利用する場合、除去可能な基で保護された単量体が塗布された基板表面上の一定の領域をエネルギー源に露出させて保護基を除去し、除去可能な基で保護された単量体をカップリングさせる段階を反復することによって、ポリヌクレオチドのアレイを製造できる。この場合、ポリヌクレオチドマイクロアレイ上に固定化されるポリヌクレオチドは、単量体を一つずつ延長させる方式で合成される。また、スポッティング法による場合、マイクロアレイは、既に合成されたポリヌクレオチドを一定の位置に固定化させることによって固定化される。このようなポリヌクレオチドマイクロアレイの製造方法は例えば、米国特許第５，７４４，３０５号明細書、同第５，１４３，８５４号明細書及び同第５，４２４，１８６号明細書に開示されている。ポリヌクレオチドマイクロアレイ及びその製造方法に関する前記文献は、援用によって本明細書にその全体として含まれる。

このようなマイクロアレイにおいて、“プローブ物質”とは、基板上に固定化されて標的物質と特異的に結合する物質をいう。前記プローブ物質には、核酸、蛋白質または糖類が含まれる。例えば、標的物質がポリヌクレオチドである場合、それと相補的に結合するポリヌクレオチドになることができ、標的物質が蛋白質である場合、それと特異的に結合するリガンド、抗原、または抗体などになりうる。

本明細書において、“スポット”とは、前記プローブ物質が基板上で行及び列の形で一定の領域に固定化されている領域、またはそのような物質が固定化される領域をいう。前記スポットには、いかなるプローブ物質も固定化されていない基板の表面で構成されるものも含まれる。

本発明の第１具体例において、前記マイクロアレイに関する情報は、検出可能な信号を発生させうるように表面が処理されたスポットと表面が処理されていないスポットとの組合わせによって保存されているマイクロアレイを提供する。

本発明において、前記マイクロアレイに関する情報は、２進法または３進法で表示された数字の形で保存されているものでありうる。

本発明において、前記表面処理が一つの形で形成されている場合、それぞれ順に前記表面処理されているスポットから発生する信号を０または１とし、前記表面処理されていないスポットから発生する信号を１または０と表すことによって、前記情報は２進法で表示された数字の形で保存されているものでありうる。また、前記表面処理が２つの形で形成されている場合、それぞれ順に前記第１表面処理されているスポットから発生する信号を０、１または２とし、前記第２表面処理されているスポットから発生する信号を１、２、または０とし、前記表面処理されていないスポットから発生する信号を２、０または１と表すことによって、前記情報は、３進法で表示された数字の形で保存されているものでありうる。

本発明において、前記表面処理は、検出可能な信号を発生させるものであれば、いかなる処理でも含まれる。このような処理には、光の屈折率を変更させうる処理、例えば、表面に格子を形成するものが含まれうる。

本発明の第２具体例は、マイクロアレイに関する情報を数字でコーディングする段階と、固体基板上に検出可能な物質を固定化する段階と、を含み、前記コーディングされた数字は、検出可能な物質が固定化されているスポットと検出可能な物質が固定化されていないスポットとの組合わせによって表すことを特徴とする、マイクロアレイに関する情報がスポットの形で保存されているマイクロアレイの製造方法を提供する。

本発明の第２具体例で、前記検出可能な物質はプローブ物質と標的物質との相互作用の程度を示す信号と同じ信号を発生させるものでありうる。また、前記マイクロアレイ情報は、例えば、２進法または３進法で表示される数字で表示するものでありうるが、それらの例に限定されるものではない。

本発明の第２具体例で、前記検出可能な物質として一種の検出可能な物質が使われて、それぞれ順に前記検出可能な物質が固定化されているスポットから発生する信号を０または１とし、前記検出可能な物質が固定化されていないスポットから発生する信号を１または０と表すことによって、前記情報は、２進法で表示された数字で保存されるものでありうる。また、前記検出可能な物質が２種使われ、それぞれ順に前記第１検出可能な物質が固定化されているスポットから発生する信号を０、１または２とし、前記第２検出可能な物質が固定化されているスポットから発生する信号を１、２、または０とし、前記検出可能な物質が固定化されていないスポットから発生する信号を２、０または１と表すことによって、前記情報は、３進法で表示された数字で保存されるものでありうる。

本発明の第３具体例は、マイクロアレイに関する情報を数字でコーディングする段階と、固体基板上に検出可能な物質を固定化する段階と、を含み、前記コーディングされた数字は、検出可能な物質が固定化されているスポットと検出可能な物質が固定化されていないスポットとの組合わせによって表すことを特徴とする、マイクロアレイに関する情報がスポットの形で保存されているマイクロアレイの製造方法を提供する。

本発明の第３具体例で、前記マイクロアレイ情報は、２進法または３進法で表示される数字で保存されるものでありうる。

本発明の第３具体例で、前記表面処理が一つの形でなされる場合、それぞれ順に前記表面処理されているスポットから発生する信号を０または１とし、前記表面処理されていないスポットから発生する信号を１または０と表すことによって、前記情報は、２進法で表示された数字で保存されるものでありうる。また、前記表面処理が２つの形でなされる場合、それぞれ順に前記第１表面処理されているスポットから発生する信号を０、１または２とし、前記第２表面処理されているスポットから発生する信号を１、２、または０とし、前記表面処理されていないスポットから発生する信号を２、１または０と表すことによって、前記情報は、３進法で表示された数字で保存されるものでありうる。

本発明の第３具体例で、前記表面処理は、検出可能な信号を発生させるものであれば、いかなる処理でも含まれる。このような処理には、マイクロアレイを判読する装置を利用して確認できる屈折率、透過度またはエネルギーレベルの差を発生させうる表面処理が含まれうる。このような表面処理には、例えば、表面に屈折率の変化を起こす物質のコーティングまたは格子を形成することが含まれうるが、それら例に限定されるものではない。

本発明の第４具体例は、本発明の前記第１具体例によるマイクロアレイに関する情報がスポットの形で保存されているマイクロアレイ上に固定化されているプローブ物質と標的物質とを反応させ、反応によって発生する信号を測定する段階と、スポットの形で保存されている前記マイクロアレイ情報を判読する段階と、を含む、プローブマイクロアレイの使用方法を提供する。

本発明の第４具体例において、前記プローブマイクロアレイの使用方法は、さらに、前記反応信号の測定と前記マイクロアレイ情報の判読とを、同じ検出器を使用して検出してもよい。これにより、別途の検出器を必要としない利点がある。

本発明の第４具体例において、前記プローブマイクロアレイの使用方法は、前記反応信号の測定によって得られるデータと前記マイクロアレイ情報の判読から得られるマイクロアレイ情報とを抽出可能な保存媒体に保存する段階をさらに含むものでありうる。これにより、マイクロアレイに関する情報を別途に保存媒体に入力せず、実験データとそれに使われたマイクロアレイとを同時に処理できる。このように保存媒体に入力された実験データ及びマイクロアレイに関する情報は、今後のコンピュータを利用した演算やデータの交換に便利に使われることができる。例えば、マイクロアレイに表示されている情報を確認して製品の製造会社及びバージョン情報を確認し、これを持って製造社のサービスサイトを通じて製品の分析に適した分析アルゴリズムを要請できる。

図１Ａはマイクロアレイに関する情報がバーコードによって表示されている従来のマイクロアレイを示し、図１Ｂはスポットを通じてマイクロアレイに関する情報が表示された本発明のマイクロアレイを示す。図１Ａ、Ｂに図示したように、従来のマイクロアレイには、マイクロアレイに関する情報が別途の空間でバーコードとして表示されるが、本発明のマイクロアレイではスポットを通じて表示される。なお、図１Ｂに示す表示例では、マイクロアレイに関する情報を示すスポットの下部には、たとえば、緑色および赤色に色分けされた、マイクロアレイが表示される。

以下、本発明を実施例を通じてさらに詳細に説明する。しかし、それらの実施例は、本発明を例示的に説明するためのものであり、本発明の範囲がそれらの実施例に限定されるものではない。

本実施例では、マイクロアレイに関する情報を２進数にエンコーディングした後、それをマイクロアレイの基板上にプローブアレイを固定化することと同じ方式で蛍光物質を固定化してマイクロアレイに関する情報を含むスポットを形成した。

まず、０ないし９の整数、アルファベット２６字、情報の単位を区分するための区分子、及び情報の終了を表すＥＮＤ文字を６桁の２進数を利用してコーディングした。すなわち、各文字情報をスポットで表示した２進数に転換した。このような対応関係を示す表をエンコーディング表という。コンピュータを利用してマイクロアレイを製作し、それを利用してデータを分析する場合には、エンコーディング表に関する情報がコンピュータ内に保存されていなければならない。図２Ａは、０ないし９の整数、情報の単位を区分するための区分子、及び情報の終了を示すＥＮＤ文字を示すスポットで表示された２進数エンコーディング表である。図２Ｂ及び図２Ｃは、アルファベット２６字を示すスポットで表示された２進数エンコーディング表である。ここで、黒いスポットは数字１を、白いスポットは０を表す。黒いスポットは例えば、Ｃｙ−３及びＣｙ−５のような検出可能な物質がコーティングされたり、または表面処理されたものでありうる。

次いで、マイクロアレイ情報“ＳＡＩＴ−ＳＭ３０００３−１”という製品確認情報を前記エンコーディング表を利用してスポットで表示した。ここで、マイクロアレイ情報“ＳＡＩＴ−ＳＭ３０００３−１”は、ＳＡＩＴで作ったＳＭ３０００３という製品のバージョン１を意味する。図３は、マイクロアレイ情報“ＳＡＩＴ−ＳＭ３０００３−１”をマイクロアレイの上段３行のスポット領域にスポットの形で表示したことを示す図面である。

このように２進数で表示されたマイクロアレイ情報は、マイクロアレイを利用した分析過程で反応結果を測定するための検出器を通じて、別途の検出器を使用せずに実験結果と同時に判読されて今後のデータ分析に共に利用されうる。

本発明のマイクロアレイは、マイクロアレイを利用したいろいろな分析方法に有効に使われうる。

本発明のマイクロアレイ製造方法は、マイクロアレイに関する情報がスポットの形で保存されているマイクロアレイの製造に使われうる。

本発明のマイクロアレイ使用方法は、マイクロアレイを利用したいろいろな分析方法に使われうる。

従来マイクロアレイに関する情報がバーコードによって表示されているマイクロアレイを図式的に示した図面である。 スポットを通じてマイクロアレイに関する情報が表示された本発明のマイクロアレイを図式的に示した図面である。 ０ないし９の整数、情報の単位を区分するための区分子、及び情報の終了を表すＥＮＤ文字を表すスポットで表示された２進数エンコーディング表を表す図面である。 アルファベット２６字を表すスポットで表示された２進数エンコーディング表を示す図面である。 アルファベット２６字を表すスポットで表示された２進数エンコーディング表を示す図面である。 マイクロアレイ情報“ＳＡＩＴ−ＳＭ３０００３−１”をマイクロアレイの上段３行のスポット領域にスポットの形で表示したことを示す図面である。

Claims (14)

1. マイクロアレイに関する情報がスポットの形で保存されているマイクロアレイ。
2. 前記情報は、検出可能な物質が固定化されているスポットと検出可能な物質が固定化されていないスポットとの組合わせによって保存されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロアレイ。
3. 前記情報は、検出可能な信号を発生させうるように表面が処理されたスポットと表面が処理されないスポットとの組合わせによって保存されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロアレイ。
4. 前記情報は２進法または３進法で表示された数字の形で保存されていることを特徴とする請求項２または３に記載のマイクロアレイ。
5. 前記検出可能な物質は、一種の検出可能な物質が使われ、それぞれ順に前記検出可能な物質が固定化されているスポットから発生する信号を０または１とし、前記検出可能な物質が固定化されていないスポットから発生する信号を１または０と表すことによって、前記情報は、２進法で表示された数字の形で保存されているか、または、
   前記表面処理は、一つの形で形成されており、それぞれ順に前記表面処理されているスポットから発生する信号を０または１とし、前記表面処理されていないスポットから発生する信号を１または０と表すことによって、前記情報は２進法で表示された数字の形で保存されていることを特徴とする請求項２または３に記載のマイクロアレイ。
6. 前記検出可能な物質は２種が使われ、それぞれ順に前記第１検出可能な物質が固定化されているスポットから発生する信号を０、１または２とし、前記第２検出可能な物質が固定化されているスポットから発生する信号を１、２、または０とし、前記検出可能な物質が固定化されていないスポットから発生する信号を２、０または１と表すことによって、前記情報は３進法で表示された数字の形で保存されているか、または、
   前記表面処理は、２つの形で形成されており、それぞれ順に前記第１表面処理されているスポットから発生する信号を０、１または２とし、前記第２表面処理されているスポットから発生する信号を１、２、または０とし、前記表面処理されていないスポットから発生する信号を２、０または１と表すことによって、前記情報は３進法で表示された数字の形で保存されていることを特徴とする請求項２または３に記載のマイクロアレイ。
7. 前記検出可能な物質は、蛍光物質、放射能物質または検出可能な信号を発生させられる酵素で構成される群から選択される請求項２に記載のマイクロアレイ。
8. 前記表面処理は格子を形成することを特徴とする請求項３に記載のマイクロアレイ。
9. マイクロアレイに関する情報を数字でコーディングする段階と、
   固体基板上に検出可能な物質を固定化する段階と、を含み、前記コーディングされた数字は、検出可能な物質が固定化されているスポットと検出可能な物質が固定化されていないスポットとの組合わせによって表すことを特徴とする、マイクロアレイに関する情報がスポットの形で保存されているマイクロアレイの製造方法。
10. マイクロアレイに関する情報を数字でコーディングする段階と、
    固体基板の表面を処理して検出可能な信号を発生させる段階と、を含み、
    前記コーディングされた数字は、前記表面処理されているスポットと前記表面処理されていないスポットとの組合わせによって表すことを特徴とする、マイクロアレイに関する情報がスポットの形で保存されているマイクロアレイの製造方法。
11. 前記情報は、２進法または３進法で表示される数字で保存されることを特徴とする請求項９または１０に記載のマイクロアレイの製造方法。
12. 前記検出可能な物質は１類が使われ、それぞれ順に前記検出可能な物質が固定化されているスポットから発生する信号を０または１とし、前記検出可能な物質が固定化されていないスポットから発生する信号を１または０と表すことによって、前記情報は、２進法で表示される数字で保存されるか、または、
    前記表面処理は、一つの形で形成されており、それぞれ順に前記表面処理されているスポットから発生する信号を０または１とし、前記表面処理されていないスポットから発生する信号を１または０と表すことによって、前記情報は、２進法で表示される数字で保存されることを特徴とする請求項９または１０に記載のマイクロアレイの製造方法。
13. 前記検出可能な物質は２種が使われ、それぞれ順に前記第１検出可能な物質が固定化されているスポットから発生する信号を０、１または２とし、前記第２検出可能な物質が固定化されているスポットから発生する信号を１、２、または０とし、前記検出可能な物質が固定化されていないスポットから発生する信号を２、０または１と表すことによって、前記情報は、３進法で表示される数字で保存されるか、または、
    前記表面処理は、２つの形で形成されており、それぞれ順に前記第１表面処理されているスポットから発生する信号を０、１または２とし、前記第２表面処理されているスポットから発生する信号を１、２、または０とし、前記表面処理されていないスポットから発生する信号を２、０または１と表すことによって、前記情報は、３進法で表示される数字で保存されることを特徴とする請求項９または１０に記載のマイクロアレイの製造方法。
14. 前記表面処理は、格子を形成することを特徴とする請求項１０に記載のマイクロアレイの製造方法。