JP4355384B2 - パターン露光方法、露光装置、核酸アレイの形成方法及びペプチドアレイの形成方法 - Google Patents
パターン露光方法、露光装置、核酸アレイの形成方法及びペプチドアレイの形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4355384B2 JP4355384B2 JP00755499A JP755499A JP4355384B2 JP 4355384 B2 JP4355384 B2 JP 4355384B2 JP 00755499 A JP00755499 A JP 00755499A JP 755499 A JP755499 A JP 755499A JP 4355384 B2 JP4355384 B2 JP 4355384B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- array
- substrate
- nucleic acid
- light
- peptide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 53
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 title claims description 29
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims description 8
- 238000003499 nucleic acid array Methods 0.000 title claims description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 58
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 claims description 49
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 claims description 40
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 claims description 40
- 125000006239 protecting group Chemical group 0.000 claims description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 15
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 claims description 11
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 6
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 claims description 5
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 14
- 108091034117 Oligonucleotide Proteins 0.000 description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 11
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 description 8
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 7
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 6
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 5
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 5
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 5
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 4
- 108020003215 DNA Probes Proteins 0.000 description 4
- 239000003298 DNA probe Substances 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N [3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-[[5-(2-amino-6-oxo-1H-purin-9-yl)-3-hydroxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(5-methyl-2,4-dioxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(6-aminopurin-9-yl)oxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl]oxy-5-(4-amino-2-oxopyrimidin-1-yl)oxolan-2-yl]methyl [5-(6-aminopurin-9-yl)-2-(hydroxymethyl)oxolan-3-yl] hydrogen phosphate Polymers Cc1cn(C2CC(OP(O)(=O)OCC3OC(CC3OP(O)(=O)OCC3OC(CC3O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)C(COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3COP(O)(=O)OC3CC(OC3CO)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3ccc(N)nc3=O)n3cc(C)c(=O)[nH]c3=O)n3cnc4c3nc(N)[nH]c4=O)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)n3cnc4c(N)ncnc34)O2)c(=O)[nH]c1=O JLCPHMBAVCMARE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- -1 dimethoxytrityl group Chemical group 0.000 description 4
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 108020004711 Nucleic Acid Probes Proteins 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 3
- 238000003491 array Methods 0.000 description 3
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 3
- GYOZYWVXFNDGLU-XLPZGREQSA-N dTMP Chemical class O=C1NC(=O)C(C)=CN1[C@@H]1O[C@H](COP(O)(O)=O)[C@@H](O)C1 GYOZYWVXFNDGLU-XLPZGREQSA-N 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000002853 nucleic acid probe Substances 0.000 description 3
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FWMNVWWHGCHHJJ-SKKKGAJSSA-N 4-amino-1-[(2r)-6-amino-2-[[(2r)-2-[[(2r)-2-[[(2r)-2-amino-3-phenylpropanoyl]amino]-3-phenylpropanoyl]amino]-4-methylpentanoyl]amino]hexanoyl]piperidine-4-carboxylic acid Chemical compound C([C@H](C(=O)N[C@H](CC(C)C)C(=O)N[C@H](CCCCN)C(=O)N1CCC(N)(CC1)C(O)=O)NC(=O)[C@H](N)CC=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 FWMNVWWHGCHHJJ-SKKKGAJSSA-N 0.000 description 2
- UDMBCSSLTHHNCD-KQYNXXCUSA-N adenosine 5'-monophosphate Chemical compound C1=NC=2C(N)=NC=NC=2N1[C@@H]1O[C@H](COP(O)(O)=O)[C@@H](O)[C@H]1O UDMBCSSLTHHNCD-KQYNXXCUSA-N 0.000 description 2
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 150000008300 phosphoramidites Chemical class 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- IYAYDWLKTPIEDC-UHFFFAOYSA-N 2-[2-hydroxyethyl(3-triethoxysilylpropyl)amino]ethanol Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN(CCO)CCO IYAYDWLKTPIEDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 1
- UDMBCSSLTHHNCD-UHFFFAOYSA-N Coenzym Q(11) Natural products C1=NC=2C(N)=NC=NC=2N1C1OC(COP(O)(O)=O)C(O)C1O UDMBCSSLTHHNCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930183912 Cytidylic acid Natural products 0.000 description 1
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- XEXZSHWRBLPPJQ-UHFFFAOYSA-N P(OCCC#N)(O)N.COC(C(C(C1=CC=CC=C1)(C1=CC=CC=C1)C1=CC=CC=C1)(OC)O)OCCOCCOCCOCCO Chemical compound P(OCCC#N)(O)N.COC(C(C(C1=CC=CC=C1)(C1=CC=CC=C1)C1=CC=CC=C1)(OC)O)OCCOCCOCCOCCO XEXZSHWRBLPPJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229950006790 adenosine phosphate Drugs 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- IERHLVCPSMICTF-XVFCMESISA-N cytidine 5'-monophosphate Chemical compound O=C1N=C(N)C=CN1[C@H]1[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](COP(O)(O)=O)O1 IERHLVCPSMICTF-XVFCMESISA-N 0.000 description 1
- IERHLVCPSMICTF-UHFFFAOYSA-N cytidine monophosphate Natural products O=C1N=C(N)C=CN1C1C(O)C(O)C(COP(O)(O)=O)O1 IERHLVCPSMICTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010511 deprotection reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012091 fetal bovine serum Substances 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 235000013928 guanylic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000004226 guanylic acid Substances 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000001668 nucleic acid synthesis Methods 0.000 description 1
- 238000002966 oligonucleotide array Methods 0.000 description 1
- 238000002515 oligonucleotide synthesis Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- ABZLKHKQJHEPAX-UHFFFAOYSA-N tetramethylrhodamine Chemical compound C=12C=CC(N(C)C)=CC2=[O+]C2=CC(N(C)C)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C([O-])=O ABZLKHKQJHEPAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003536 tetrazoles Chemical class 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0046—Sequential or parallel reactions, e.g. for the synthesis of polypeptides or polynucleotides; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making molecular arrays
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00277—Apparatus
- B01J2219/00279—Features relating to reactor vessels
- B01J2219/00306—Reactor vessels in a multiple arrangement
- B01J2219/00313—Reactor vessels in a multiple arrangement the reactor vessels being formed by arrays of wells in blocks
- B01J2219/00315—Microtiter plates
- B01J2219/00317—Microwell devices, i.e. having large numbers of wells
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00277—Apparatus
- B01J2219/00351—Means for dispensing and evacuation of reagents
- B01J2219/00436—Maskless processes
- B01J2219/00441—Maskless processes using lasers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
- B01J2219/00585—Parallel processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
- B01J2219/00596—Solid-phase processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
- B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
- B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
- B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
- B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
- B01J2219/00608—DNA chips
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
- B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
- B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
- B01J2219/00614—Delimitation of the attachment areas
- B01J2219/00621—Delimitation of the attachment areas by physical means, e.g. trenches, raised areas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
- B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
- B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
- B01J2219/00623—Immobilisation or binding
- B01J2219/00626—Covalent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
- B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
- B01J2219/00605—Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
- B01J2219/00632—Introduction of reactive groups to the surface
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
- B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
- B01J2219/00659—Two-dimensional arrays
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00583—Features relative to the processes being carried out
- B01J2219/00603—Making arrays on substantially continuous surfaces
- B01J2219/00675—In-situ synthesis on the substrate
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00709—Type of synthesis
- B01J2219/00711—Light-directed synthesis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00718—Type of compounds synthesised
- B01J2219/0072—Organic compounds
- B01J2219/00722—Nucleotides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00718—Type of compounds synthesised
- B01J2219/0072—Organic compounds
- B01J2219/00725—Peptides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
- C07B2200/00—Indexing scheme relating to specific properties of organic compounds
- C07B2200/11—Compounds covalently bound to a solid support
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C40—COMBINATORIAL TECHNOLOGY
- C40B—COMBINATORIAL CHEMISTRY; LIBRARIES, e.g. CHEMICAL LIBRARIES
- C40B40/00—Libraries per se, e.g. arrays, mixtures
- C40B40/04—Libraries containing only organic compounds
- C40B40/06—Libraries containing nucleotides or polynucleotides, or derivatives thereof
- C40B40/08—Libraries containing RNA or DNA which encodes proteins, e.g. gene libraries
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固相基板上でのプロセスを光照射でおこなうための光照射方法、該光照射方法を用いた核酸、あるいは、ペプチドの逐次伸展合成方法、また、これらの光照射を行う光照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、複数の核酸プローブのハイブリダイゼーションを用いて特定の標的核酸の塩基配列を決定しようとする、いわゆる、シーケンシング-バイ-ハイブリダイゼーション（sequencing by hybridization : SBH）の研究が盛んに行われている。例えば米国特許公報5,202,231にはSBHの原理が示されている。また欧州特許公報0373203 B1には固相DNAアレイを用いたSBHの方法及び装置が示されている。更に米国特許公報5,445,934には固相サブストレート上に二次元DNAアレイを作成する方法として光分解性の保護基とフォトリソグラフィーを組み合わせた核酸のステップワイズ合成法が示されている。
【０００３】
近年、核酸の化学合成は一般的に行われており、自動合成機も数社から販売されている。核酸の化学合成法には数種類のものが知られているが、もっとも代表的なものがホスホロアミダイト法である。ホスホロアミダイト法はガラスビーズ等の固相担体に所望の塩基のヌクレオチドが３’末端において結合したものからスタートし逐次ヌクレオチドを５’側に伸展合成していくものである。この際、合成された核酸鎖の５’末端の水酸基は、例えば、ジメトキシトリチル基のような保護基で保護されており、次のヌクレオチドを結合する反応の直前に脱保護される。通常、この保護基を外すのは酸性条件下で行われる。上記の米国特許公報5,445,934の方法は基本的には、この固相担体上での核酸の逐次合成を応用したものではあるが、二次元アレイ状に複数の異なる種類の核酸鎖を合成しようとすると、上記の酸性条件で保護基を除去する方法は適しているとはいえない。なぜなら二次元アレイを形成するひとつの領域（マトリクス）は数十μmから数百μmで、マトリクスの数、すなわち核酸鎖の種類は数百から数百万にのぼるからである。これらの微小で、多数の領域を個別に酸性条件におき、脱保護を行うのは基本的には困難である。そこで上記米国特許公報5,445,934では、リンカーを介して光分解性の保護基（厳密にはこの場合には官能基）が結合したサブストレートから出発し、まず、最初の塩基（ATGCの一種類）を結合すべき場所の保護基を、フォトリソグラフィーの原理、すなわちフォトマスクを用いて部分的に光を照射することにより除去し、希望のヌクレオチドを結合させる。この時、第一のヌクレオチドの５’末端の水酸基は同様に光分解性の保護基が結合している。この操作を計四回繰り返すと、第一のヌクレオチドがすべて結合される。次いで、第二のヌクレオチドを同様に結合させる。この操作を計４×N（Nは核酸鎖の長さ）回行うと希望とする長さの核酸鎖の合成を行うことできる。合成される核酸鎖の種類と、全体の大きさ等は用いる基板の大きさと用いるフォトマスクのパターンによって決まり、基本的には半導体プロセスと同様の微細度を有する二次元DNAアレイ作製することが可能である。上記米国特許公報5,445,934、5,424,186にはこのような方法に用いることのできる光分解性の保護基に関する詳細な記載がある。
【０００４】
しかし上記の光分解性の保護基を用いた二次元DNAアレイの製造において、核酸プローブとして必要最低限の長さである、8〜10量体の核酸を合成するだけでも32枚から40枚のフォトマスクを必要とし、且つそれだけの回数の露光とそれに付随する工程が必要となる。更にDNAプローブとして十分な長さの18〜20量体の核酸を合成しようとすると72枚から80枚のフォトマスクが必要となり、工程もそれに要する時間も長大なものとなる。またフォトマスクは基本的には消耗品であるので、枚数が増えるに連れフォトマスクにかかる費用も莫大なものとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は係る問題に鑑みなされたものであり、その目的は、ＤＮＡアレイやペプチドアレイ等を効率良く、安価に製造するのに用いることのできるパターン露光方法及びそれに用いる装置を提供する点にある。
【０００６】
また本発明は核酸アレイ及びペプチドアレイを効率的に形成する方法を提供することを他の目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成することのできる核酸アレイの製造方法は、基板表面の複数の箇所に複数の核酸鎖が結合されていて、該核酸鎖は各々が固有の塩基配列を有している核酸アレイの製造方法であって、
ｉ）一方の末端が基板に結合され、他の末端が光分解性保護基に結合している核酸が基板表面の複数の箇所に結合している基板を用意する工程；
ｉｉ）複数の垂直共振器面発光レーザー光源が、該光源からの各々の出射光を各々の該光分解性保護基に対して照射可能な様に、アレイ状に配置されている露光装置を用いて、該基板表面に結合している複数の核酸の内の所望の核酸に対して選択的に光を照射して、該光分解性保護基を分解せしめる工程；
ｉｉｉ）前記ｉｉ）の工程の後、前記塩基配列に従って所定のヌクレオチドを結合させることによって該核酸鎖を伸展させる工程；を有し、
前記核酸アレイの核酸が配置されるパターンと、前記複数の垂直共振面発光レーザー光源が配置されるアレイパターンとが対応しており、且つ前記複数の垂直共振面発光レーザー光源が前記基板を収納する反応容器に直接レーザー光を照射するように配置されていることを特徴とする。
【０００９】
また上記の目的を達成することのできるペプチドアレイの形成方法は、基板表面の複数の箇所に複数のペプチド鎖が結合されていて、該ペプチド鎖は各々が固有の配列を有しているペプチドアレイの製造方法であって、
ｉ）一方の末端が基板に結合され、他の末端が光分解性保護基に結合しているペプチドが基板表面の複数の箇所に結合している基板を用意する工程；
ｉｉ）複数の垂直共振器面発光レーザー光源が、該光源からの各々の出射光を各々の該光分解性保護基に対して照射可能な様に、アレイ状に配置されている露光装置を用いて、該基板表面に結合している複数のペプチドの内の所望のペプチドに対して選択的に光を照射して、該光分解性保護基を分解せしめる工程；
ｉｉｉ）該配列に従って所定のペプチドを結合させることによって該ペプチド鎖を伸展させる工程；を有し、
前記ペプチドアレイのペプチドが配置されているパターンと、前記複数の垂直共振面発光レーザー光源が配置されるアレイパターンとが対応しており、且つ前記複数の垂直共振面発光レーザー光源が前記基板を収納する反応容器に直接レーザー光を照射するように配置されていることを特徴とする。
【００１１】
上記従来技術の問題点を解決する手段として、本発明ではフォトリソグラフィーの露光の光源として垂直共振器面発光レーザーを用いる。すなわち、固相基板上での光照射を必要とするプロセスにおいて、二次元アレイ状に配置された複数の垂直共振器面発光レーザーの各々のレーザーを所望のパターンに所定の方法によって発光、点灯、もしくは、出光（以下、発光として代表的に記す）させることにより露光操作を行う。このような方法によれば、露光パターンは二次元アレイ上に配置された面発光レーザーの発光パターンを変えることにより可変となるので、パターンによりフォトマスクを変える必要がない。すなわち、それぞれに対応したフォトマスクを用意する必要もなく、また、フォトマスクを変える必要もなく露光操作を行うことができる。また、消耗品であるフォトマスクを必要とすることがないので露光に関わる費用、ランニングコストを低減することができる。一方、レーザー光線による走査露光に比較すると、必要とするパターン状に一括露光するので、走査に要する時間が基本的に不要である。また、面発光レーザーは基本的に面積当たりの光強度が強いので露光に要する時間はそれによっても短縮される。また、パターン状の露光に要するプログラムもレーザー光走査に必要とされるものに比較するとはるかに単純、簡便であるという利点もある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
現在、波長350 nm程度の青色から通信波長帯である1.55 μmまでの面発光レーザーが開発されつつあり、サファイア基板上のGaN系、GaAs基板上のGaAlInP系、InGaAs系、GaInNAs系、およびGaAlAs系、InP基板上のGaInAsP系、GaAlInAs系などの材料系で研究されている。面発光レーザーの基本的な構造を図１に示す。半導体基板１の上に作製した数μm厚程度のエピタキシャル成長層２（クラッド層）に活性層３を設け、その両面に99 %以上の高反射率をもつ誘電体多層膜ミラー４および５を形成する。ピクセル６は活性層３の外形を示しており、基板から垂直にレーザー光が出射する。反射膜としては、屈折率の異なるλ/4厚の膜を多層にしたものが主に用いられ、材料としては誘電体ガラス、あるいはエピ成長した半導体が一般的である。エピ成長したミラーの例としては、ELECTRONICS LETTERS, 31,p.560(1995)にあるように。GaAs基板上にAlAs／GaAsの多層膜ミラーと活性層などを一回の成長で行うものや、APPLIED PHYSICS LETTERS, 66, p.1030(1995)にあるように、InP基板上に成長したInGaAsP／InP系のレーザー構造にGaAs基板上のGaAs／AlAsミラーを直接接合により貼り付けたものなどがある。また、特開平05-167192あるいは特開平06-237043などに開示されているような孔を有する基板からエピタキシャル成長させて作製することもできる。レーザー素子の発光部の大きさは5〜30 μmであり、ガスレーザーや通常の半導体レーザーと比較するとビーム広がり角が極めて小さい特徴を有している。また、レーザー発光面を偏心させることにより偏光子を用いることなく偏光させることができる。さらにプロセス技術により一枚のシリコン基板に多数の面発光レーザーをアレイ状に作製することもできる。
【００１３】
当然のことながら、どのタイプの構成の面発光レーザーを用いるかは被光照射物質の種類、すなわち、吸収波長特性、感度等によるが、上記のような波長範囲をカバーする各種の面発光レーザーが開発されているので、例えば、有機物質に関して言えばほぼすべてのものを露光することが可能である。ただし、仮に被光照射物質がフォトレジストの場合には、これまでの歴史から、一般的には400nm以下の紫外線領域で露光する。このような場合には、例えば、クラッド層にAlGaN（AL組成10％）、活性層にGaN、反射膜としてAlGaN/AlN多層膜を用いることができる。もちろん本発明はこれに限定されるものではない。
【００１４】
また、当然のことながら上記の要に面発光レーザーは基板上に二次元アレイ状に複数の素子を形成することが可能なので、これらをパターン状に発光させることにより、所望のパターンに露光することが可能となる。この際、上記の要に現在の面発光レーザーの発光部の大きさは5〜30μmであって、これは半導体レベルの微細度には及ばないが、この程度の微細度でも十分なフォトリソグラフィーの工程もある。さらには、将来面発光レーザー自体の製造方法が進歩することにより1μm以下の微細度を有する面発光レーザーによる露光も十分に可能と考えられる。また、現状の微細度であっても、それを光学的に縮小投影することにより、より微細度をあげることも可能である。
【００１５】
また、5〜30μmの発光部の大きさは上記の二次元DNAアレイ、二次元ペプチドアレイに関していえば、適当な大きさであり、そのまま露光装置として使用可能である。例えば、上記の構成の紫外線発光が可能な面発光レーザーと上記米国特許公報5,445,934、5,424,186に記載の光分解性保護基を用いることにより容易に二次元DNAアレイを作製することが可能となる。
【００１６】
本発明の各々の面発光レーザーの発光は上記のように通常の半導体レーザーに比較してビームの広がり角が極めて狭く、ある場合にはそのまま露光に供してもよい。また、ある場合には発光面にに正対して隣接するマイクロレンズ等によりレーザー光を平行光とするなり、さらに絞り込むなりの処理をすることが可能である。その際には、マイクロレンズが面発光レーザーアレイに対応したマイクロレンズアレイであってもよい。
【００１７】
面発光レーザーであっても発光面には強度分布を有する。通常このような強度分布はガウシャン分布となるが、このうち低強度の領域が被光照射物質にあたると好ましくない影響を与える恐れがある。このような場合には適当な開口径を有するマスキング手段により露光に必要十分な光量を発光している領域からのみ光照射する方法が考えられる。
【００１８】
上述のように本発明では、固相基板上での光照射を必要とするプロセスにおいて、アレイ状に配置された複数の垂直共振器面発光レーザーの各々のレーザーを所望のパターンに所定の方法によって発光させることにより露光操作を行うが、このプロセスは基板表面の、例えば、金属薄膜の熱的な形状変化のような物理プロセスであってもよい。また、当然のことながら、これまで述べてきたような化学プロセスであってもよい。
【００１９】
化学プロセスに関してあらためて説明すると、該化学プロセスが有機光分解過程である場合、また、有機光重合過程である場合であっても本発明の光照射方法を用いることができる。光分解過程の例としてはポジ型フォトレジストの光分解過程、官能基の光分解過程、保護基の光分解過程をあげるができ、また、光重合過程としてはネガ型フォトレジストの光重合過程をその例としてあげることができる。また、近似の例としては官能基間の光有機結合過程を例としてあげることができる。
【００２０】
さらには、これまでも述べてきた核酸、ペプチドの逐次伸展合成の際の末端保護基を本発明の方法により光によって分解、脱保護し核酸鎖、ペプチド鎖を逐次伸展合成する方法は本発明のひとつの応用例である。
【００２１】
また、本発明はこれまで述べてきた光照射方法を可能とする装置を含む。すなわち、固相基板上で必要とするプロセスを光照射によって惹起せしめる装置であって、アレイ状に配置された複数の垂直共振器面発光レーザーの各々のレーザーを所望のパターンに所定の方法によって発光、点灯、もしくは、出光させることからなる光照射装置である。この場合、アレイ状に配置された各々の面発光レーザーを電気的に個別に制御し、発光のON-OFFをおこない、必要な光照射パターンを得る請求項１９から２３の光照射装置が本発明の装置としてのひとつの例としてあげることができる。また、外部のシャッター状の機構によってレーザーからの出光を制御しても良い。そのような方法の一つの例としては、例えば、各レーザーからの発光が十分にコヒーレンシーを有している場合、その偏光特性を利用して、例えば、各面発光レーザーに対応した液晶シャッターを配置して、それにより出光を制御しても良い。
【００２２】
【実施例】
以下に実施例をあげて本発明を具体的に説明する。
【００２３】
（実施例１）
垂直共振器面発光レーザーアレイを用いた二次元ＤＮＡプローブアレイ（同一配列）の作製
（１） 垂直面発光レーザーアレイの作製
上記のように、クラッド層にAlGaN（AL組成10％）、活性層にGaN、反射膜としてAlGaN/AlN多層膜の構成の面発光レーザーアレイを作製した。アレイのパターンは後述のDNAプローブアレイのパターンを勘案して、25.4mm×25.4mmの正方形の約20mm×20mmの部分に26個×26個=676個の面発光レーザーを形成しアレイとした。ひとつの面発光レーザーのサイズは約25μm×25μmで、それぞれのレーザーの間隔は約50μmである。なお、このパターンはモデル的なものであって特に意味を持つものではない。パターンの概略を図２に、また、パターンの部分的拡大図を図３に示す。
【００２４】
形成された面発光レーザーアレイからの発光の波長は350nmであった。これらの面発光レーザーに個別に配線を施し、個別に発光を可能とした。
【００２５】
また、面発光レーザーアレイにはモールド成形したレンズアレイを積層し出射光を並行光線とし後述の固相オリゴヌクレオチドの合成時に反応容器に直接レーザー光を照射した。
【００２６】
（２） 固相サブストレートの調製
▲１▼ 25.4mm×25.4mm厚さ0.5mmの溶融石英ガラス基板（飯山特殊ガラス（株）製）を超音波洗浄用洗剤（BRANSON GP-ＩＩ）を10%含む水中で、室温下10分間超音波洗浄し、適宜水洗後、10%水酸化ナトリウム水溶液に70℃、10分間浸漬し、水洗後乾燥した。
【００２７】
▲２▼ ビス（2-ヒドロキシエチル）アミノプロピルトリエトキシシランの1％エタノールに基板を室温下2時間浸漬し、エタノールで洗浄後、窒素ガス流で乾燥し、110℃で2時間ベーキングした。
【００２８】
▲３▼ 冷却後、基板を特別に製作したガラス製の反応容器（内容量約0.7ml、なお、該容器は基板裏面に液が回り込まないようにシーリングを施した。）に収納し、0.2Mのモノジメトキシトリチルペンタエチレングリコール-β-シアノエチルフォスフォロアミダイトと、0.4Mのテトラゾールの混合アセトニトリル（核酸合成グレード）溶液、0.4mlを加え、蓋をして3分間室温で放置した。この基板をアセトニトリルでリンス後、速やかに固相オリゴヌクレオチドの合成に用いた。
【００２９】
（３） オリゴヌクレオチド（同一配列、チミジル酸12量体；T12）の合成
▲１▼ 上記の反応容器を核酸自動合成機（ABI381A）の流路に挿入し、上記基板上での核酸の合成を可能とした。
【００３０】
▲２▼ 自動合成機のプログラムを変更し、デブロッキングの操作を単なるアセトニトリルの洗浄の操作とし、その直前に休止時間を設け上記レーザーアレイより光照射を行った。光照射時間は5秒で照射エネルギーは約10J/cmである。その他、各工程における操作時間は上記の反応容器の内容量に合わせて適宜調整した。
【００３１】
▲３▼ ヌクレオチドモノマーとして5’水酸基を光脱離性を有する保護基である6-ニトロベラトリル基で保護したチミジル酸ホスホロアミダイトを用い、さらに、▲２▼の工程以外は通常の方法によりチミジル酸の12量体を固相基板上で合成した。最終の5’末端水酸基は脱保護を行った。
【００３２】
（４） アデニル酸12量体（A12）のハイブリダイゼーションによる固相オリゴヌクレオチドの確認
▲１▼ 上記表面にT12を合成した基板を2％BSA（牛胎児血清アルブミン）、100mMNaClを含む50mMりん酸緩衝液（pH7.0）中に2時間室温下で浸漬し、表面をブロッキングし、後述のハイブリダイゼーションの際に色素標識オリゴヌクレオチドの非特異的な吸着を防止した。その後、基板は50mM NaClを含む50mMりん酸緩衝液（pH7.0）でリンスした。
【００３３】
▲２▼ 5’末端にヘキサノールアミンリンカーを介してローダミン（TAMRA）を結合したA12（日本製粉株式会社より購入）を100mMのNaClを含む50mMりん酸緩衝液（pH7.0）に25nMの濃度で溶解し上述の反応容器中で▲１▼の基板を反応させハイブリダイゼーションを行った。この基板を洗浄することなく（この条件で互いに相補的な配列を有する場合にのみローダミン由来の強い蛍光が観測されるこを確認済）カバーガラスをして蛍光顕微鏡（ニコン：エクリプスE800、対物レンズ20倍、フィルターブロック；Y-2E/C）で蛍光を観察したところ、脱保護に使用した面発光レーザーアレイのパターンに相当する蛍光が観察された。
【００３４】
（実施例２）
垂直共振器面発光レーザーアレイを用いた二次元ＤＮＡプローブアレイ（異なる配列）の作製（オリゴヌクレオチドの配列を変える他は基本的に実施例１ど同様）
（１） オリゴヌクレオチドの合成
▲１▼ 実施例１と同様に核酸自動合成機にヌクレオチドモノマーとしてそれぞれ光分解性の保護基を有するアデニル酸、チミジル酸、シチジル酸、グアニル酸フォスフォロアミダイトの溶液ボトルを装着した。
【００３５】
▲２▼ 面発光レーザーアレイの発光パターンを適宜コントロールすることにより、下記の4種の塩基配列（モデル的な配列であって限定的なものではない）を有するオリゴヌクレオチドを10×10個のサイズでそれぞれ100個合成した。塩基配列を以下に示した。
【００３６】
（配列番号１）5'ACTGGCCGTCGTTTTACA3'
（配列番号２）5'ACTGGCCGTTGTTTTACA3'
（配列番号３）5'ACTGGCCGTTTTTTTACA3'
（配列番号４）5'ACTGGCATCTTTTTTACA3'
これらの配列は後述のハイブリダイゼーションに用いる色素標識オリゴヌクレオチドの塩基配列に対して配列１は完全に相補的な配列、配列２、３、４はそれぞれ傍点の１塩基、３塩基、６塩基がミスマッチな配列である。以下に色素標識オリゴヌクレオチドの塩基配列を示した。
【００３７】
（配列番号５）5'TATAAAACGACGGCCAGT3'
【００３８】
（２） ハイブリダイゼーション
▲１▼ 実施例１と同様の条件で塩基配列５を有するローダミン標識オリゴヌクレオチドを上記４種のオリゴヌクレオチドを合成した基板とハイブリダイゼーションを行った。
【００３９】
▲２▼ 結果を蛍光顕微鏡で観察したところ、配列１、２、３、を有する部分からは露光に用いた面発光レーザーアレイのパターンに相当する蛍光が観察されたが、配列４の部分からは蛍光は観察されなかった。蛍光強度をイメージインテンシファイアー付きCCDカメラ（浜松ホトニクス、C2400-87）で撮影し、画像処理装置（浜松ホトニクス、Argusu50、印可電圧レベル2.0）で１画素あたりの平均値として定量した。その結果を示す。
【００４０】
（配列１） 9650
（配列２） 4520
（配列３） 1470
（配列４） 140
バックグラウンド 129
【００４１】
この結果より基板上に所望のオリゴヌクレオチドが合成されたこと、また、それらがハイブリダイゼーションによって１塩基、３塩基のミスマッチの違いを区別して検出されたことがわかる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の垂直共振器面発光レーザーアレイを用いる露光方法により、通常のフォトマスクを用いる露光方法、あるいは、レーザースキャニング法を用いる露光方法に比べ、より簡便で、ローコストな露光が可能となる。また、本発明により、固相の２次元核酸プローブアレイの簡便な合成方法が提供される。
【００４３】
（配列表）
配列番号：１
配列の長さ：１８
配列の型：核酸
鎖の数：一本鎖
トポロジー：直鎖状
配列の種類：他の核酸、合成ＤＮＡ
配列の特徴：標的核酸検出用プローブ配列
配列
ACTGGCCGTCGTTTTACA
【００４４】
配列番号：２
配列の長さ：１８
配列の型：核酸
鎖の数：一本鎖
トポロジー：直鎖状
配列の種類：他の核酸、合成ＤＮＡ
配列の特徴：標的核酸検出用プローブ配列
配列
ACTGGCCGTTGTTTTACA
【００４５】
配列番号：３
配列の長さ：１８
配列の型：核酸
鎖の数：一本鎖
トポロジー：直鎖状
配列の種類：他の核酸、合成ＤＮＡ
配列の特徴：標的核酸検出用プローブ配列
配列
ACTGGCCGTTTTTTTACA
【００４６】
配列番号：４
配列の長さ：１８
配列の型：核酸
鎖の数：一本鎖
トポロジー：直鎖状
配列の種類：他の核酸、合成ＤＮＡ
配列の特徴：標的核酸検出用プローブ配列
配列
ACTGGCATCTTTTTTACA
【００４７】
配列番号：５
配列の長さ：１８
配列の型：核酸
鎖の数：一本鎖
トポロジー：直鎖状
配列の種類：他の核酸、合成ＤＮＡ
配列の特徴：標的核酸検出用プローブ配列
配列
TATAAAACGACGGCCAGT
【図面の簡単な説明】
【図１】垂直共振器面発光レーザーの基本的な構造
【図２】面発光レーザーアレイのパターン図
【図３】面発光レーザーアレイのパターン図（部分的拡大図）
【符号の説明】
１ 半導体基板
２ エピタキシャル成長層
３ 活性層
４、５ 誘電体多層膜ミラー
６ ピクセル
【発明の属する技術分野】
本発明は固相基板上でのプロセスを光照射でおこなうための光照射方法、該光照射方法を用いた核酸、あるいは、ペプチドの逐次伸展合成方法、また、これらの光照射を行う光照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、複数の核酸プローブのハイブリダイゼーションを用いて特定の標的核酸の塩基配列を決定しようとする、いわゆる、シーケンシング-バイ-ハイブリダイゼーション（sequencing by hybridization : SBH）の研究が盛んに行われている。例えば米国特許公報5,202,231にはSBHの原理が示されている。また欧州特許公報0373203 B1には固相DNAアレイを用いたSBHの方法及び装置が示されている。更に米国特許公報5,445,934には固相サブストレート上に二次元DNAアレイを作成する方法として光分解性の保護基とフォトリソグラフィーを組み合わせた核酸のステップワイズ合成法が示されている。
【０００３】
近年、核酸の化学合成は一般的に行われており、自動合成機も数社から販売されている。核酸の化学合成法には数種類のものが知られているが、もっとも代表的なものがホスホロアミダイト法である。ホスホロアミダイト法はガラスビーズ等の固相担体に所望の塩基のヌクレオチドが３’末端において結合したものからスタートし逐次ヌクレオチドを５’側に伸展合成していくものである。この際、合成された核酸鎖の５’末端の水酸基は、例えば、ジメトキシトリチル基のような保護基で保護されており、次のヌクレオチドを結合する反応の直前に脱保護される。通常、この保護基を外すのは酸性条件下で行われる。上記の米国特許公報5,445,934の方法は基本的には、この固相担体上での核酸の逐次合成を応用したものではあるが、二次元アレイ状に複数の異なる種類の核酸鎖を合成しようとすると、上記の酸性条件で保護基を除去する方法は適しているとはいえない。なぜなら二次元アレイを形成するひとつの領域（マトリクス）は数十μmから数百μmで、マトリクスの数、すなわち核酸鎖の種類は数百から数百万にのぼるからである。これらの微小で、多数の領域を個別に酸性条件におき、脱保護を行うのは基本的には困難である。そこで上記米国特許公報5,445,934では、リンカーを介して光分解性の保護基（厳密にはこの場合には官能基）が結合したサブストレートから出発し、まず、最初の塩基（ATGCの一種類）を結合すべき場所の保護基を、フォトリソグラフィーの原理、すなわちフォトマスクを用いて部分的に光を照射することにより除去し、希望のヌクレオチドを結合させる。この時、第一のヌクレオチドの５’末端の水酸基は同様に光分解性の保護基が結合している。この操作を計四回繰り返すと、第一のヌクレオチドがすべて結合される。次いで、第二のヌクレオチドを同様に結合させる。この操作を計４×N（Nは核酸鎖の長さ）回行うと希望とする長さの核酸鎖の合成を行うことできる。合成される核酸鎖の種類と、全体の大きさ等は用いる基板の大きさと用いるフォトマスクのパターンによって決まり、基本的には半導体プロセスと同様の微細度を有する二次元DNAアレイ作製することが可能である。上記米国特許公報5,445,934、5,424,186にはこのような方法に用いることのできる光分解性の保護基に関する詳細な記載がある。
【０００４】
しかし上記の光分解性の保護基を用いた二次元DNAアレイの製造において、核酸プローブとして必要最低限の長さである、8〜10量体の核酸を合成するだけでも32枚から40枚のフォトマスクを必要とし、且つそれだけの回数の露光とそれに付随する工程が必要となる。更にDNAプローブとして十分な長さの18〜20量体の核酸を合成しようとすると72枚から80枚のフォトマスクが必要となり、工程もそれに要する時間も長大なものとなる。またフォトマスクは基本的には消耗品であるので、枚数が増えるに連れフォトマスクにかかる費用も莫大なものとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は係る問題に鑑みなされたものであり、その目的は、ＤＮＡアレイやペプチドアレイ等を効率良く、安価に製造するのに用いることのできるパターン露光方法及びそれに用いる装置を提供する点にある。
【０００６】
また本発明は核酸アレイ及びペプチドアレイを効率的に形成する方法を提供することを他の目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成することのできる核酸アレイの製造方法は、基板表面の複数の箇所に複数の核酸鎖が結合されていて、該核酸鎖は各々が固有の塩基配列を有している核酸アレイの製造方法であって、
ｉ）一方の末端が基板に結合され、他の末端が光分解性保護基に結合している核酸が基板表面の複数の箇所に結合している基板を用意する工程；
ｉｉ）複数の垂直共振器面発光レーザー光源が、該光源からの各々の出射光を各々の該光分解性保護基に対して照射可能な様に、アレイ状に配置されている露光装置を用いて、該基板表面に結合している複数の核酸の内の所望の核酸に対して選択的に光を照射して、該光分解性保護基を分解せしめる工程；
ｉｉｉ）前記ｉｉ）の工程の後、前記塩基配列に従って所定のヌクレオチドを結合させることによって該核酸鎖を伸展させる工程；を有し、
前記核酸アレイの核酸が配置されるパターンと、前記複数の垂直共振面発光レーザー光源が配置されるアレイパターンとが対応しており、且つ前記複数の垂直共振面発光レーザー光源が前記基板を収納する反応容器に直接レーザー光を照射するように配置されていることを特徴とする。
【０００９】
また上記の目的を達成することのできるペプチドアレイの形成方法は、基板表面の複数の箇所に複数のペプチド鎖が結合されていて、該ペプチド鎖は各々が固有の配列を有しているペプチドアレイの製造方法であって、
ｉ）一方の末端が基板に結合され、他の末端が光分解性保護基に結合しているペプチドが基板表面の複数の箇所に結合している基板を用意する工程；
ｉｉ）複数の垂直共振器面発光レーザー光源が、該光源からの各々の出射光を各々の該光分解性保護基に対して照射可能な様に、アレイ状に配置されている露光装置を用いて、該基板表面に結合している複数のペプチドの内の所望のペプチドに対して選択的に光を照射して、該光分解性保護基を分解せしめる工程；
ｉｉｉ）該配列に従って所定のペプチドを結合させることによって該ペプチド鎖を伸展させる工程；を有し、
前記ペプチドアレイのペプチドが配置されているパターンと、前記複数の垂直共振面発光レーザー光源が配置されるアレイパターンとが対応しており、且つ前記複数の垂直共振面発光レーザー光源が前記基板を収納する反応容器に直接レーザー光を照射するように配置されていることを特徴とする。
【００１１】
上記従来技術の問題点を解決する手段として、本発明ではフォトリソグラフィーの露光の光源として垂直共振器面発光レーザーを用いる。すなわち、固相基板上での光照射を必要とするプロセスにおいて、二次元アレイ状に配置された複数の垂直共振器面発光レーザーの各々のレーザーを所望のパターンに所定の方法によって発光、点灯、もしくは、出光（以下、発光として代表的に記す）させることにより露光操作を行う。このような方法によれば、露光パターンは二次元アレイ上に配置された面発光レーザーの発光パターンを変えることにより可変となるので、パターンによりフォトマスクを変える必要がない。すなわち、それぞれに対応したフォトマスクを用意する必要もなく、また、フォトマスクを変える必要もなく露光操作を行うことができる。また、消耗品であるフォトマスクを必要とすることがないので露光に関わる費用、ランニングコストを低減することができる。一方、レーザー光線による走査露光に比較すると、必要とするパターン状に一括露光するので、走査に要する時間が基本的に不要である。また、面発光レーザーは基本的に面積当たりの光強度が強いので露光に要する時間はそれによっても短縮される。また、パターン状の露光に要するプログラムもレーザー光走査に必要とされるものに比較するとはるかに単純、簡便であるという利点もある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
現在、波長350 nm程度の青色から通信波長帯である1.55 μmまでの面発光レーザーが開発されつつあり、サファイア基板上のGaN系、GaAs基板上のGaAlInP系、InGaAs系、GaInNAs系、およびGaAlAs系、InP基板上のGaInAsP系、GaAlInAs系などの材料系で研究されている。面発光レーザーの基本的な構造を図１に示す。半導体基板１の上に作製した数μm厚程度のエピタキシャル成長層２（クラッド層）に活性層３を設け、その両面に99 %以上の高反射率をもつ誘電体多層膜ミラー４および５を形成する。ピクセル６は活性層３の外形を示しており、基板から垂直にレーザー光が出射する。反射膜としては、屈折率の異なるλ/4厚の膜を多層にしたものが主に用いられ、材料としては誘電体ガラス、あるいはエピ成長した半導体が一般的である。エピ成長したミラーの例としては、ELECTRONICS LETTERS, 31,p.560(1995)にあるように。GaAs基板上にAlAs／GaAsの多層膜ミラーと活性層などを一回の成長で行うものや、APPLIED PHYSICS LETTERS, 66, p.1030(1995)にあるように、InP基板上に成長したInGaAsP／InP系のレーザー構造にGaAs基板上のGaAs／AlAsミラーを直接接合により貼り付けたものなどがある。また、特開平05-167192あるいは特開平06-237043などに開示されているような孔を有する基板からエピタキシャル成長させて作製することもできる。レーザー素子の発光部の大きさは5〜30 μmであり、ガスレーザーや通常の半導体レーザーと比較するとビーム広がり角が極めて小さい特徴を有している。また、レーザー発光面を偏心させることにより偏光子を用いることなく偏光させることができる。さらにプロセス技術により一枚のシリコン基板に多数の面発光レーザーをアレイ状に作製することもできる。
【００１３】
当然のことながら、どのタイプの構成の面発光レーザーを用いるかは被光照射物質の種類、すなわち、吸収波長特性、感度等によるが、上記のような波長範囲をカバーする各種の面発光レーザーが開発されているので、例えば、有機物質に関して言えばほぼすべてのものを露光することが可能である。ただし、仮に被光照射物質がフォトレジストの場合には、これまでの歴史から、一般的には400nm以下の紫外線領域で露光する。このような場合には、例えば、クラッド層にAlGaN（AL組成10％）、活性層にGaN、反射膜としてAlGaN/AlN多層膜を用いることができる。もちろん本発明はこれに限定されるものではない。
【００１４】
また、当然のことながら上記の要に面発光レーザーは基板上に二次元アレイ状に複数の素子を形成することが可能なので、これらをパターン状に発光させることにより、所望のパターンに露光することが可能となる。この際、上記の要に現在の面発光レーザーの発光部の大きさは5〜30μmであって、これは半導体レベルの微細度には及ばないが、この程度の微細度でも十分なフォトリソグラフィーの工程もある。さらには、将来面発光レーザー自体の製造方法が進歩することにより1μm以下の微細度を有する面発光レーザーによる露光も十分に可能と考えられる。また、現状の微細度であっても、それを光学的に縮小投影することにより、より微細度をあげることも可能である。
【００１５】
また、5〜30μmの発光部の大きさは上記の二次元DNAアレイ、二次元ペプチドアレイに関していえば、適当な大きさであり、そのまま露光装置として使用可能である。例えば、上記の構成の紫外線発光が可能な面発光レーザーと上記米国特許公報5,445,934、5,424,186に記載の光分解性保護基を用いることにより容易に二次元DNAアレイを作製することが可能となる。
【００１６】
本発明の各々の面発光レーザーの発光は上記のように通常の半導体レーザーに比較してビームの広がり角が極めて狭く、ある場合にはそのまま露光に供してもよい。また、ある場合には発光面にに正対して隣接するマイクロレンズ等によりレーザー光を平行光とするなり、さらに絞り込むなりの処理をすることが可能である。その際には、マイクロレンズが面発光レーザーアレイに対応したマイクロレンズアレイであってもよい。
【００１７】
面発光レーザーであっても発光面には強度分布を有する。通常このような強度分布はガウシャン分布となるが、このうち低強度の領域が被光照射物質にあたると好ましくない影響を与える恐れがある。このような場合には適当な開口径を有するマスキング手段により露光に必要十分な光量を発光している領域からのみ光照射する方法が考えられる。
【００１８】
上述のように本発明では、固相基板上での光照射を必要とするプロセスにおいて、アレイ状に配置された複数の垂直共振器面発光レーザーの各々のレーザーを所望のパターンに所定の方法によって発光させることにより露光操作を行うが、このプロセスは基板表面の、例えば、金属薄膜の熱的な形状変化のような物理プロセスであってもよい。また、当然のことながら、これまで述べてきたような化学プロセスであってもよい。
【００１９】
化学プロセスに関してあらためて説明すると、該化学プロセスが有機光分解過程である場合、また、有機光重合過程である場合であっても本発明の光照射方法を用いることができる。光分解過程の例としてはポジ型フォトレジストの光分解過程、官能基の光分解過程、保護基の光分解過程をあげるができ、また、光重合過程としてはネガ型フォトレジストの光重合過程をその例としてあげることができる。また、近似の例としては官能基間の光有機結合過程を例としてあげることができる。
【００２０】
さらには、これまでも述べてきた核酸、ペプチドの逐次伸展合成の際の末端保護基を本発明の方法により光によって分解、脱保護し核酸鎖、ペプチド鎖を逐次伸展合成する方法は本発明のひとつの応用例である。
【００２１】
また、本発明はこれまで述べてきた光照射方法を可能とする装置を含む。すなわち、固相基板上で必要とするプロセスを光照射によって惹起せしめる装置であって、アレイ状に配置された複数の垂直共振器面発光レーザーの各々のレーザーを所望のパターンに所定の方法によって発光、点灯、もしくは、出光させることからなる光照射装置である。この場合、アレイ状に配置された各々の面発光レーザーを電気的に個別に制御し、発光のON-OFFをおこない、必要な光照射パターンを得る請求項１９から２３の光照射装置が本発明の装置としてのひとつの例としてあげることができる。また、外部のシャッター状の機構によってレーザーからの出光を制御しても良い。そのような方法の一つの例としては、例えば、各レーザーからの発光が十分にコヒーレンシーを有している場合、その偏光特性を利用して、例えば、各面発光レーザーに対応した液晶シャッターを配置して、それにより出光を制御しても良い。
【００２２】
【実施例】
以下に実施例をあげて本発明を具体的に説明する。
【００２３】
（実施例１）
垂直共振器面発光レーザーアレイを用いた二次元ＤＮＡプローブアレイ（同一配列）の作製
（１） 垂直面発光レーザーアレイの作製
上記のように、クラッド層にAlGaN（AL組成10％）、活性層にGaN、反射膜としてAlGaN/AlN多層膜の構成の面発光レーザーアレイを作製した。アレイのパターンは後述のDNAプローブアレイのパターンを勘案して、25.4mm×25.4mmの正方形の約20mm×20mmの部分に26個×26個=676個の面発光レーザーを形成しアレイとした。ひとつの面発光レーザーのサイズは約25μm×25μmで、それぞれのレーザーの間隔は約50μmである。なお、このパターンはモデル的なものであって特に意味を持つものではない。パターンの概略を図２に、また、パターンの部分的拡大図を図３に示す。
【００２４】
形成された面発光レーザーアレイからの発光の波長は350nmであった。これらの面発光レーザーに個別に配線を施し、個別に発光を可能とした。
【００２５】
また、面発光レーザーアレイにはモールド成形したレンズアレイを積層し出射光を並行光線とし後述の固相オリゴヌクレオチドの合成時に反応容器に直接レーザー光を照射した。
【００２６】
（２） 固相サブストレートの調製
▲１▼ 25.4mm×25.4mm厚さ0.5mmの溶融石英ガラス基板（飯山特殊ガラス（株）製）を超音波洗浄用洗剤（BRANSON GP-ＩＩ）を10%含む水中で、室温下10分間超音波洗浄し、適宜水洗後、10%水酸化ナトリウム水溶液に70℃、10分間浸漬し、水洗後乾燥した。
【００２７】
▲２▼ ビス（2-ヒドロキシエチル）アミノプロピルトリエトキシシランの1％エタノールに基板を室温下2時間浸漬し、エタノールで洗浄後、窒素ガス流で乾燥し、110℃で2時間ベーキングした。
【００２８】
▲３▼ 冷却後、基板を特別に製作したガラス製の反応容器（内容量約0.7ml、なお、該容器は基板裏面に液が回り込まないようにシーリングを施した。）に収納し、0.2Mのモノジメトキシトリチルペンタエチレングリコール-β-シアノエチルフォスフォロアミダイトと、0.4Mのテトラゾールの混合アセトニトリル（核酸合成グレード）溶液、0.4mlを加え、蓋をして3分間室温で放置した。この基板をアセトニトリルでリンス後、速やかに固相オリゴヌクレオチドの合成に用いた。
【００２９】
（３） オリゴヌクレオチド（同一配列、チミジル酸12量体；T12）の合成
▲１▼ 上記の反応容器を核酸自動合成機（ABI381A）の流路に挿入し、上記基板上での核酸の合成を可能とした。
【００３０】
▲２▼ 自動合成機のプログラムを変更し、デブロッキングの操作を単なるアセトニトリルの洗浄の操作とし、その直前に休止時間を設け上記レーザーアレイより光照射を行った。光照射時間は5秒で照射エネルギーは約10J/cmである。その他、各工程における操作時間は上記の反応容器の内容量に合わせて適宜調整した。
【００３１】
▲３▼ ヌクレオチドモノマーとして5’水酸基を光脱離性を有する保護基である6-ニトロベラトリル基で保護したチミジル酸ホスホロアミダイトを用い、さらに、▲２▼の工程以外は通常の方法によりチミジル酸の12量体を固相基板上で合成した。最終の5’末端水酸基は脱保護を行った。
【００３２】
（４） アデニル酸12量体（A12）のハイブリダイゼーションによる固相オリゴヌクレオチドの確認
▲１▼ 上記表面にT12を合成した基板を2％BSA（牛胎児血清アルブミン）、100mMNaClを含む50mMりん酸緩衝液（pH7.0）中に2時間室温下で浸漬し、表面をブロッキングし、後述のハイブリダイゼーションの際に色素標識オリゴヌクレオチドの非特異的な吸着を防止した。その後、基板は50mM NaClを含む50mMりん酸緩衝液（pH7.0）でリンスした。
【００３３】
▲２▼ 5’末端にヘキサノールアミンリンカーを介してローダミン（TAMRA）を結合したA12（日本製粉株式会社より購入）を100mMのNaClを含む50mMりん酸緩衝液（pH7.0）に25nMの濃度で溶解し上述の反応容器中で▲１▼の基板を反応させハイブリダイゼーションを行った。この基板を洗浄することなく（この条件で互いに相補的な配列を有する場合にのみローダミン由来の強い蛍光が観測されるこを確認済）カバーガラスをして蛍光顕微鏡（ニコン：エクリプスE800、対物レンズ20倍、フィルターブロック；Y-2E/C）で蛍光を観察したところ、脱保護に使用した面発光レーザーアレイのパターンに相当する蛍光が観察された。
【００３４】
（実施例２）
垂直共振器面発光レーザーアレイを用いた二次元ＤＮＡプローブアレイ（異なる配列）の作製（オリゴヌクレオチドの配列を変える他は基本的に実施例１ど同様）
（１） オリゴヌクレオチドの合成
▲１▼ 実施例１と同様に核酸自動合成機にヌクレオチドモノマーとしてそれぞれ光分解性の保護基を有するアデニル酸、チミジル酸、シチジル酸、グアニル酸フォスフォロアミダイトの溶液ボトルを装着した。
【００３５】
▲２▼ 面発光レーザーアレイの発光パターンを適宜コントロールすることにより、下記の4種の塩基配列（モデル的な配列であって限定的なものではない）を有するオリゴヌクレオチドを10×10個のサイズでそれぞれ100個合成した。塩基配列を以下に示した。
【００３６】
（配列番号１）5'ACTGGCCGTCGTTTTACA3'
（配列番号２）5'ACTGGCCGTTGTTTTACA3'
（配列番号３）5'ACTGGCCGTTTTTTTACA3'
（配列番号４）5'ACTGGCATCTTTTTTACA3'
これらの配列は後述のハイブリダイゼーションに用いる色素標識オリゴヌクレオチドの塩基配列に対して配列１は完全に相補的な配列、配列２、３、４はそれぞれ傍点の１塩基、３塩基、６塩基がミスマッチな配列である。以下に色素標識オリゴヌクレオチドの塩基配列を示した。
【００３７】
（配列番号５）5'TATAAAACGACGGCCAGT3'
【００３８】
（２） ハイブリダイゼーション
▲１▼ 実施例１と同様の条件で塩基配列５を有するローダミン標識オリゴヌクレオチドを上記４種のオリゴヌクレオチドを合成した基板とハイブリダイゼーションを行った。
【００３９】
▲２▼ 結果を蛍光顕微鏡で観察したところ、配列１、２、３、を有する部分からは露光に用いた面発光レーザーアレイのパターンに相当する蛍光が観察されたが、配列４の部分からは蛍光は観察されなかった。蛍光強度をイメージインテンシファイアー付きCCDカメラ（浜松ホトニクス、C2400-87）で撮影し、画像処理装置（浜松ホトニクス、Argusu50、印可電圧レベル2.0）で１画素あたりの平均値として定量した。その結果を示す。
【００４０】
（配列１） 9650
（配列２） 4520
（配列３） 1470
（配列４） 140
バックグラウンド 129
【００４１】
この結果より基板上に所望のオリゴヌクレオチドが合成されたこと、また、それらがハイブリダイゼーションによって１塩基、３塩基のミスマッチの違いを区別して検出されたことがわかる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の垂直共振器面発光レーザーアレイを用いる露光方法により、通常のフォトマスクを用いる露光方法、あるいは、レーザースキャニング法を用いる露光方法に比べ、より簡便で、ローコストな露光が可能となる。また、本発明により、固相の２次元核酸プローブアレイの簡便な合成方法が提供される。
【００４３】
（配列表）
配列番号：１
配列の長さ：１８
配列の型：核酸
鎖の数：一本鎖
トポロジー：直鎖状
配列の種類：他の核酸、合成ＤＮＡ
配列の特徴：標的核酸検出用プローブ配列
配列
ACTGGCCGTCGTTTTACA
【００４４】
配列番号：２
配列の長さ：１８
配列の型：核酸
鎖の数：一本鎖
トポロジー：直鎖状
配列の種類：他の核酸、合成ＤＮＡ
配列の特徴：標的核酸検出用プローブ配列
配列
ACTGGCCGTTGTTTTACA
【００４５】
配列番号：３
配列の長さ：１８
配列の型：核酸
鎖の数：一本鎖
トポロジー：直鎖状
配列の種類：他の核酸、合成ＤＮＡ
配列の特徴：標的核酸検出用プローブ配列
配列
ACTGGCCGTTTTTTTACA
【００４６】
配列番号：４
配列の長さ：１８
配列の型：核酸
鎖の数：一本鎖
トポロジー：直鎖状
配列の種類：他の核酸、合成ＤＮＡ
配列の特徴：標的核酸検出用プローブ配列
配列
ACTGGCATCTTTTTTACA
【００４７】
配列番号：５
配列の長さ：１８
配列の型：核酸
鎖の数：一本鎖
トポロジー：直鎖状
配列の種類：他の核酸、合成ＤＮＡ
配列の特徴：標的核酸検出用プローブ配列
配列
TATAAAACGACGGCCAGT
【図面の簡単な説明】
【図１】垂直共振器面発光レーザーの基本的な構造
【図２】面発光レーザーアレイのパターン図
【図３】面発光レーザーアレイのパターン図（部分的拡大図）
【符号の説明】
１ 半導体基板
２ エピタキシャル成長層
３ 活性層
４、５ 誘電体多層膜ミラー
６ ピクセル
Claims (5)
- 基板表面の複数の箇所に複数の核酸鎖が結合されていて、該核酸鎖は各々が固有の塩基配列を有している核酸アレイの製造方法であって、
ｉ）一方の末端が基板に結合され、他の末端が光分解性保護基に結合している核酸が基板表面の複数の箇所に結合している基板を用意する工程；
ｉｉ）複数の垂直共振器面発光レーザー光源が、該光源からの各々の出射光を各々の該光分解性保護基に対して照射可能な様に、アレイ状に配置されている露光装置を用いて、該基板表面に結合している複数の核酸の内の所望の核酸に対して選択的に光を照射して、該光分解性保護基を分解せしめる工程；
ｉｉｉ）前記ｉｉ）の工程の後、前記塩基配列に従って所定のヌクレオチドを結合させることによって該核酸鎖を伸展させる工程；を有し、
前記核酸アレイの核酸が配置されるパターンと、前記複数の垂直共振面発光レーザー光源が配置されるアレイパターンとが対応しており、且つ前記複数の垂直共振面発光レーザー光源が前記基板を収納する反応容器に直接レーザー光を照射するように配置されていることを特徴とする核酸アレイの製造方法。 - 基板表面の複数の箇所に複数のペプチド鎖が結合されていて、該ペプチド鎖は各々が固有の配列を有しているペプチドアレイの製造方法であって、
ｉ）一方の末端が基板に結合され、他の末端が光分解性保護基に結合しているペプチドが基板表面の複数の箇所に結合している基板を用意する工程；
ｉｉ）複数の垂直共振器面発光レーザー光源が、該光源からの各々の出射光を各々の該光分解性保護基に対して照射可能な様に、アレイ状に配置されている露光装置を用いて、該基板表面に結合している複数のペプチドの内の所望のペプチドに対して選択的に光を照射して、該光分解性保護基を分解せしめる工程；
ｉｉｉ）該配列に従って所定のペプチドを結合させることによって該ペプチド鎖を伸展させる工程；を有し、
前記ペプチドアレイのペプチドが配置されているパターンと、前記複数の垂直共振面発光レーザー光源が配置されるアレイパターンとが対応しており、且つ前記複数の垂直共振面発光レーザー光源が前記基板を収納する反応容器に直接レーザー光を照射するように配置されていることを特徴とするペプチドアレイの製造方法。 - 前記アレイ状に配置された各光源の、発光のＯＮ−ＯＦＦにより、前記所望の核酸を表面に有する箇所の複数への照射がなされる請求項１または２に記載の製造方法。
- 前記ｉｉ）および前記ｉｉｉ）の工程を、所望の塩基配列が完成するまで繰り返す請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
- 前記レーザーの発光部が、５〜３０μｍの大きさを有する請求項１〜４のいずれかに記載の形成方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00755499A JP4355384B2 (ja) | 1999-01-14 | 1999-01-14 | パターン露光方法、露光装置、核酸アレイの形成方法及びペプチドアレイの形成方法 |
| US09/764,422 US6569671B1 (en) | 1999-01-14 | 2001-01-19 | Pattern exposure method, exposure device, formation of nucleic acid array, and formation of peptide array |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00755499A JP4355384B2 (ja) | 1999-01-14 | 1999-01-14 | パターン露光方法、露光装置、核酸アレイの形成方法及びペプチドアレイの形成方法 |
| US09/764,422 US6569671B1 (en) | 1999-01-14 | 2001-01-19 | Pattern exposure method, exposure device, formation of nucleic acid array, and formation of peptide array |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000206702A JP2000206702A (ja) | 2000-07-28 |
| JP4355384B2 true JP4355384B2 (ja) | 2009-10-28 |
Family
ID=27665958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00755499A Expired - Fee Related JP4355384B2 (ja) | 1999-01-14 | 1999-01-14 | パターン露光方法、露光装置、核酸アレイの形成方法及びペプチドアレイの形成方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6569671B1 (ja) |
| JP (1) | JP4355384B2 (ja) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003006676A2 (en) * | 2001-07-13 | 2003-01-23 | Nanosphere, Inc. | Method for immobilizing molecules onto surfaces |
| US7297553B2 (en) * | 2002-05-28 | 2007-11-20 | Nanosphere, Inc. | Method for attachment of silylated molecules to glass surfaces |
| JP4247737B2 (ja) * | 2003-03-11 | 2009-04-02 | ウシオ電機株式会社 | 細胞固定用基板の製造方法および細胞固定用基板 |
| JP4458327B2 (ja) * | 2003-08-28 | 2010-04-28 | キヤノン株式会社 | 標的物質の定量方法および該方法に用いるプローブ担体 |
| US7964344B2 (en) * | 2003-09-17 | 2011-06-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Stable hybrid |
| JP4508632B2 (ja) * | 2003-12-25 | 2010-07-21 | キヤノン株式会社 | 核酸検出方法及び液組成物 |
| JP4541731B2 (ja) * | 2004-03-12 | 2010-09-08 | キヤノン株式会社 | 核酸検出方法 |
| JP4183256B2 (ja) * | 2004-08-04 | 2008-11-19 | キヤノン株式会社 | 核酸増幅反応産物の鎖分離方法、核酸増幅反応産物の検出方法 |
| JP4328320B2 (ja) * | 2004-09-03 | 2009-09-09 | サンエー技研株式会社 | 露光用光源 |
| US8535914B2 (en) * | 2005-01-21 | 2013-09-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Probe, probe set and information acquisition method using the same |
| JP2006322741A (ja) * | 2005-05-17 | 2006-11-30 | Canon Inc | プローブアレイを用いたハイブリダイゼーションデータ処理方法 |
| US8658372B2 (en) * | 2005-06-10 | 2014-02-25 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Affinity-based detection of biological targets |
| JP2007010413A (ja) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Canon Inc | 核酸ハイブリッドの融点測定方法及びそのための装置 |
| US7642086B2 (en) * | 2005-08-09 | 2010-01-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Labeled probe bound object, method for producing the same and method for using the same |
| US20090011413A1 (en) * | 2005-12-14 | 2009-01-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for screening colon cancer cells and gene set used for examination of colon cancer |
| JP2007252249A (ja) * | 2006-03-22 | 2007-10-04 | Oki Electric Ind Co Ltd | 有機化合物合成装置，光照射装置，有機化合物合成用基板および有機化合物の合成方法 |
| JP2007256001A (ja) * | 2006-03-22 | 2007-10-04 | Oki Electric Ind Co Ltd | 有機化合物合成装置および有機化合物合成用基板 |
| US20090035767A1 (en) * | 2006-11-28 | 2009-02-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Primer for bacterium genome amplification reaction |
| JP5729904B2 (ja) | 2009-06-02 | 2015-06-03 | キヤノン株式会社 | 細胞から蛋白質、ｄｎａ、ｒｎａを調製する方法 |
| US20120190574A1 (en) | 2009-06-19 | 2012-07-26 | The Arizona Board of Regents, A body Corporate of the State of Arizona for and on behalf of Arizona | Compound Arrays for Sample Profiling |
| US10758886B2 (en) | 2015-09-14 | 2020-09-01 | Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University | Conditioned surfaces for in situ molecular array synthesis |
| EP3472201A4 (en) | 2016-06-20 | 2020-05-13 | Healthtell Inc. | METHOD FOR DIFFERENTIAL DIAGNOSIS OF AUTOIMMUNE DISEASES |
| WO2017223117A1 (en) | 2016-06-20 | 2017-12-28 | Healthtell Inc. | Methods for diagnosis and treatment of autoimmune diseases |
| CN110168370A (zh) | 2016-11-11 | 2019-08-23 | 健康之语公司 | 用于鉴定候选生物标志物的方法 |
| US11036291B1 (en) * | 2019-11-12 | 2021-06-15 | Facebook Technologies, Llc | Polarization-stabilized beam-shaping illuminator |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5202231A (en) | 1987-04-01 | 1993-04-13 | Drmanac Radoje T | Method of sequencing of genomes by hybridization of oligonucleotide probes |
| GB8810400D0 (en) | 1988-05-03 | 1988-06-08 | Southern E | Analysing polynucleotide sequences |
| US5424186A (en) | 1989-06-07 | 1995-06-13 | Affymax Technologies N.V. | Very large scale immobilized polymer synthesis |
| US5143854A (en) | 1989-06-07 | 1992-09-01 | Affymax Technologies N.V. | Large scale photolithographic solid phase synthesis of polypeptides and receptor binding screening thereof |
| JPH05167192A (ja) | 1991-12-18 | 1993-07-02 | Sony Corp | 半導体レーザーの製造方法 |
| JP3239516B2 (ja) | 1993-02-08 | 2001-12-17 | ソニー株式会社 | 面発光半導体レーザー |
| US6252715B1 (en) * | 1997-03-13 | 2001-06-26 | T. Squared G, Inc. | Beam pattern contractor and focus element, method and apparatus |
| JP3647267B2 (ja) * | 1998-05-29 | 2005-05-11 | キヤノン株式会社 | 面発光レーザーを用いた表面プラズモン共鳴センサ装置 |
| US5936730A (en) * | 1998-09-08 | 1999-08-10 | Motorola, Inc. | Bio-molecule analyzer with detector array and filter device |
| US6353502B1 (en) * | 2000-06-13 | 2002-03-05 | Eastman Kodak Company | VCSEL field correction |
-
1999
- 1999-01-14 JP JP00755499A patent/JP4355384B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-01-19 US US09/764,422 patent/US6569671B1/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000206702A (ja) | 2000-07-28 |
| US6569671B1 (en) | 2003-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4355384B2 (ja) | パターン露光方法、露光装置、核酸アレイの形成方法及びペプチドアレイの形成方法 | |
| US6887665B2 (en) | Methods of array synthesis | |
| TW434254B (en) | Very large scale immobilized polymer synthesis | |
| TWI354317B (en) | Method for high throughput, high volume manufactur | |
| US5424186A (en) | Very large scale immobilized polymer synthesis | |
| US6406844B1 (en) | Very large scale immobilized polymer synthesis | |
| US6506558B1 (en) | Very large scale immobilized polymer synthesis | |
| US7544638B2 (en) | Device for chemical and biochemical reactions using photo-generated reagents | |
| US20060141511A1 (en) | Chemical amplification for the synthesis of patterned arrays | |
| US10427125B2 (en) | Methods for performing patterned chemistry | |
| US20050095652A1 (en) | Apparatus comprising polymers | |
| US20070224616A1 (en) | Method for forming molecular sequences on surfaces | |
| US20120264644A1 (en) | Oxide Layers on Silicone Substrates for Effective Confocal Laser Microscopy | |
| US20080161202A1 (en) | Novel strategy for selective regulation of background surface property in microarray fabrication and method to eliminated self quenching in micro arrays | |
| EP1547678B1 (en) | Process for high-yield synthesis of nucleic acid arrays | |
| KR20030068537A (ko) | 개질된 탄소, 규소 및 게르마늄 표면 | |
| US20070224629A1 (en) | Laser exposure of photosensitive masks for dna microarray fabrication | |
| JP4593928B2 (ja) | 化合物からの不安定な官能基の切断方法 | |
| US20050181421A1 (en) | Methods of array synthesis | |
| US20240002932A1 (en) | Click chemistry-based dna photo-ligation for manufacturing of high-resolution dna arrays | |
| CN112533695A (zh) | 在基材提高光化学反应的效率 | |
| US20110065611A1 (en) | Apparatus for treatment of light-sensitive biopolymers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060116 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081219 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090106 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090306 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090407 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090605 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090728 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090803 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120807 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120807 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130807 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |