JP4608096B2 - 固相パラレル合成のための支持担体の三次元アレイおよびその使用方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
（発明の背景）
１．技術分野
本発明は、コンビナトリアルケミストリーの分野に関する。より具体的には、本発明は分子のコンビナトリアルライブラリーを合成するための装置、ならびに三次元合成のための方法に関する。
【０００２】
２．背景技術
近年、分子生物学の研究から可能性のある薬物標的が次々と多数出現するため、コンビナトリアルケミストリーの分野はますます重要性を増してきた。過去数十年、医薬品産業における有機化合物の合成は時間がかかり、かつコストが高かった。コンビナトリアルケミストリーは、生物活性のスクリーニングに回すことのできる多数の化合物を作製するための１組の技法を提供する。
【０００３】
コンビナトリアルケミストリーの使用の１つにおいては、分子の大きなライブラリーが固相支持担体に結合されながら複数パラレルして作製される。96ウエルプレートは分子の固相パラレル合成に用いられる一般的な道具である。本質的に、96ウエルプレートは12個のウエルを８列有する、ウエルのアレイである。各ウエルはアレイ内のその独自の位置によって同定することが可能である。あらかじめ定められた量の固相支持担体物質（しばしば直径が約20から500μmの樹脂ビーズ）が各ウエルに入れられる。この固相支持担体は、該支持担体上で合成されるべき分子の最初のビルディングブロックが該支持担体と結合するように、ウエルに入れる前に官能基を導入される。典型的な樹脂ビーズは、他のモノマーを用いてもよいが、スチレンおよびジビニルベンゼンのモノマーを共重合させてビーズを作製することによって製造される。当技術分野で教示されるように、制御されたポア(pore, 細孔）ガラス、ポリアクリルアミド、ポリ（エチレングリコール）、ポリ（エチレングリコール)-モノメチルエーテル、シリカゲル、セルロース、アクリル酸グラフト化ポリプロピレン、酸グラフト化ポリエチレン、およびその他を含む他の固相支持担体を使用してもよい。典型的には共有結合によって、上記樹脂に種々の官能基、例えばカルボン酸、アルコール、ハロメチル、クロロメチル(Merrifield)、アミノおよびアミノメチル基等を化学的に結合することが可能である。次に、それらの官能基に最初のビルディングブロックを化学的に結合させ、さらなるビルディングブロックを連続的に付加し、一度に１ビルディングブロックずつ支持担体上で分子を合成する。ビルディングブロックの付加は、96ウエルプレートの各ウエルに異なる一連のビルディングブロックが付加されるように設計することができる。その結果、固相支持担体上で分子を構築する一連の反応は、各ウエルに異なる分子を生成する。したがって、96ウエルプレートを用いた場合は、96個のユニークな分子をパラレルして合成することができる。
【０００４】
いったん合成したならば、それらの分子を固相支持担体から切断する、または結合したままに残しておく、生物活性についてスクリーニングする、分子ライブラリーの形で保存する、等ができる。分子を合成し、切断し、スクリーニングし、そして保存する速度を増大させるために多数の装置および方法が開発されてきた。そのような装置および方法のいくつかの例が以下の特許に記述されている。すなわち、Zambiasら、米国特許第5,712,171号；Hudsonら、米国特許第5,591,646号および第5,585,275号；Bakerら、米国特許第5,716,584号；De Wittら、米国特許第5,714,127号；Winklerら、米国特許第5,677,195号；Lamら、米国特許第5,651,943号；Zanzucchiら、米国特許第5,643,738号；Sundbergら、米国特許第5,624,711号；Cargillら、米国特許第5,609,826号；Leeら、米国特許第5,571,869号；Brennan、米国特許第5,529,756号；Nokiharaら、米国特許第5,395,594号；Goldbergら、米国特許第5,376,400号；Bergら、米国特許第5,258,454号；Cahalanら、米国特許第5,229,172号；Frankら、米国特許第4,689,405号；Hamill、米国特許第4,728,502号；およびHoughten、米国特許第4,631,211号である。これらの各特許は、本出願に関連するサポート的な教示のために参照により本明細書に組み入れる。
【０００５】
上記の各特許においては、合成することができる分子の数は使用可能なウエルの数によって典型的に制限される。異なる最初のビルディングブロックを有する支持担体の混合物を１個のウエルに配置し、そして１個のウエル内で複数の分子を合成することは可能である。しかし、現在の技術では、後で必要となった時にそれらの分子を分離することは困難であり、かつ費用がかかる。したがって、典型的な96ウエルプレートより多数のウエルの横列と縦列(column)を有するプレートが作り出された。例えば、384ウエルプレートもよく用いられている。一般に、ウエルの数は、限定されたサイズのウェルプレート内により多くのウエルがうまく収まるように各ウエルのサイズを小さくすることによって増やされる。しかし、ウエルが小さくなると、ウエル内に配置することができる支持担体物質が少なくなり、その結果、そのウエルで合成することができる分子の量が少なくなる。
【０００６】
しばしば合成プロセスの一部は、ビルディングブロックを付加するのに必要な正確な量および種類の試薬を全ウエルに分配する自動化された装置を用いて実施される。ウエルプレートのサイズ制限の１つは、既存の自動化装置が受け入れる最大寸法である。特定サイズのウエルプレートに合わせて作られた、合成プロセスに用いられる他の装置によって、別のサイズ制限が存在する場合もある。また、各ウエルのサイズは装置制約(equipment constraints)によって制限されうる。個々のウエルがあまりにも小さくなって、試薬を分配し、固相支持担体を挿入し、回収する、等のために用いられる装置と適合しなくなる、ということが考えられる。小さすぎるウエルは、試薬および支持担体がそのウエルに正しく運ばれて回収されることができないならば、合成プロセスに誤りを導入する可能性がある。さらに、上記の自動化装置および他の装置はしばしば非常に高価であり、そして新しいウエルプレート（改善されたプレートであっても）に変えることは、新しいプレートに合わせて設計された装置に取り換えることを必要とする。したがって、自動化装置または他の装置を取り換える費用をかけずに、１個のウエルプレート内で正確に合成できる分子の数を増大させる必要があった。
【０００７】
合成後、分子はスクリーニングされ、次に保存される。なぜなら、特定のバッチの分子をさらにスクリーニングまたは試験する必要が生じるかもしれないからである。保存された分子は、分子のライブラリーと呼ばれる。ライブラリーはいろいろな形をとることができるが、しばしば小さいバイアル、キャップをしたウエルプレート、または類似の保存容器のコレクションを構成する。各バイアルまたはウエルは、ウエルプレートで合成され、そしてしばしば固相支持担体から切断された１種類の分子を有する溶液を含有する。このようなバイアル、ウエルプレート、等のコレクションは、管理が困難であり得る。なぜなら、コンビナトリアルケミストリー技術は膨大な数のユニークな分子を生成することが可能だからである。その能力は、等しく膨大な数のバイアル、ウエル、等に変換される。したがって、ライブラリーの形成方法を改善し、そしてライブラリーのより便利な管理を提供する必要もまた存在した。
【０００８】
したがって上記の記述より、既存の及び新しい装置を用いて正確に合成され得る分子の数を増大させる技術および道具を提供すること、ならびに合成された分子のライブラリーを作製する改善された方法を提供すること、は当技術分野における進歩である、ということが理解される。
【０００９】
（発明の開示）
本発明は、請求項1〜14に記載された装置、及び請求項15〜23に記載された方法を提供する。
本発明によれば、官能基が導入されている固相支持担体の三次元(3D)アレイを含む装置であって、該アレイが分子ライブラリーのパラレル合成に3D多様性をもたらすのに適したものである、該装置が提供される。例えば、そのような装置の１つは、3Dアレイ内の個々の位置を選択された分子に割り当てて、選択された分子がそれぞれの位置で合成され、そしてそこから回収され得るようにすることができる。該3Dアレイは、選択された複数のウェル内のそれぞれに、一本の柱の形に配置された、複数の別個の固相支持担体を含む。以下、柱状に配置された複数の固相支持担体を「カラム」と呼ぶことがある。
【００１０】
本発明は、分子ライブラリーのパラレル合成に3D多様性をもたらすのに適した、固相支持担体の3Dアレイに用いられる固相支持担体の移動を可能とするのに適した支持担体移動装置の使用を含む方法もまた提供する。そのような方法の一例は、各支持担体に形成された開口部内に挿入される大きさに作られた複数の棒、および該支持担体がラック(rack, 棚）からはずれるのを防止する機構を有する支持担体移動装置の使用を含む。別の例は、その第１の末端がマニホルドに連結された複数のチューブを含み、これらのチューブは該マニホルドを減圧にした場合、それぞれ3Dアレイの各支持担体カラムから１個の支持担体を該チューブの第２の末端で吸い上げるように適合させたものである。さらに別の例は、複数の凹部を有する移動ブロックを含み、該凹部は１個以上の支持担体を受け入れるような大きさに作られており、かつ3Dアレイの複数のウエルの少なくとも一部と実質的に一直線となるように一定の間隔を置いて並べてあり、そして少なくとも１つのゲートがスライド可能な形で該移動ブロックに噛み合わされており、各ゲートには開口部が形成されており、該ゲートを開の位置にスライドさせると１個以上の支持担体が該ゲートの開口部を通過することが可能となり、該ゲートを閉の位置にスライドさせると支持担体はゲートを通過できなくなる。
【００１１】
本発明によると、以下の工程を含む方法もまた提供される。すなわち、ａ）複数の固相支持担体に官能基を導入する工程；ｂ）該複数の支持担体を3Dアレイの形に配置する工程；ならびにｃ）該支持担体の3Dアレイを用いて、分子ライブラリーの3D多様性を有するパラレル合成を実施する工程。そのような方法の一例においては、１個のR1グループメンバー（最初のビルディングブロック）を各支持担体に結合する工程が、複数の支持担体を3Dアレイの形に配置する工程の前に実施される。また、別の例においては、該3Dアレイ内の支持担体はＺ方向に積み重ねられた複数の平面内に配置され、そして複数の支持担体を3Dアレイの形に配置する工程は少なくとも1個のユニークなR1グループメンバーを各平面に割り当てることを含む。
【００１２】
本発明のこれまでに記述した、およびその他の特徴および利点は、添付の図面に例証する本発明の好ましい実施形態の、以下の示すより具体的な記述から明らかとなるであろう。
【００１３】
以下に本発明の好ましい実施形態を添付の図面と関連させて説明する。類似した名称は類似の要素を示す。
【００１４】
本発明の最良な実施形態
本発明は、請求項1〜14に記載された装置、及び請求項15〜23に記載された方法を提供する。
本発明の好ましい実施形態は、三次元（3D）多様性を有する分子ライブラリーのパラレル合成をもたらすのに適した、官能基が導入されている固相支持担体の3Dアレイを備える装置を提供する。このような分子としては、ペプチド、オリゴヌクレオチド、および一般的な有機化合物が挙げられるが、これらに限定されない。また、「固相支持担体」、「固体支持担体」および「支持担体」という用語は、当該分野において公知および/または本明細書中に記載する、官能基を導入でき、コンビナトリアルケミストリーにおいて使用されうる任意の材料を含む。本質的に、特異的なビルディングブロック配列を支持担体の各カラムに付加できるように、多数のカラムの形に配置された多数の支持担体により3Dアレイを形成する。最初に特異的な開始ビルディングブロックを所定のカラム中の各支持担体に付加する場合、その後、当該カラム中の各支持担体に同一ビルディングブロック配列を付加すると、当該カラム中の各支持担体に結合した特異的な分子が得られることになる。所定のカラムの各支持担体上にある分子は特異的で、各カラムに特異的配列を付加できるため、3Dアレイにある支持担体がそれぞれ、3Dアレイにある他の全ての支持担体に対して特異的な型の分子を有することが可能である。また、所定のカラムの支持担体上の各開始ビルディングブロックが特異的であったり、ビルディングブロックの特異的配列が各支持担体カラムに付加されることは、以下に記載するような一部の状況では好ましいものの本発明においては必須ではない。それどころか、以下に記載するように、開始ビルディングブロック、またはビルディングブロックの配列がいくつか繰り返された3D多様性を得ることが可能である。
【００１５】
好ましい実施形態では、3Dアレイの個々の位置にライブラリー中の選択された分子を割り当て、選択された分子をそれぞれの位置において合成し、そこから回収できる。該3Dアレイは、選択された複数のウェル内のそれぞれに、一本の柱の形に配置された、複数の別個の固相支持担体を含む。
【００１６】
本発明はまた、固相支持担体の3Dアレイに使用される固相支持担体を移動するのに適した支持担体移動装置の使用を含む方法を提供する。このような方法の一実施形態は、各支持担体に形成された開口部に挿入できる大きさの複数のロッド、および支持担体がラックからの脱落を防止する機構を有する支持担体移動装置の使用を含む。別の好ましい実施形態は、チューブの第１端が多岐管に接続された複数のチューブを備える。各チューブの第２端は、多岐管が真空状態にされた場合に、3Dアレイにおける支持担体カラムからそれぞれ１つの支持担体を吸引する。さらに別の好ましい実施形態は、１つ以上の支持担体を受ける大きさの複数の凹部を有する移動ブロック、および移動ブロックとスライド可能に係合している少なくとも１つのゲート(それぞれのゲートには開口が形成されている)を備えている。ゲートを開くと１つ以上の支持担体が開口部を通ることができ、ゲートを閉めると支持担体がゲートを通るのを阻止する。
【００１７】
別の好ましい実施形態では、a)複数の固相支持担体に官能基を導入するステップ、b)複数の支持担体を三次元(3D)アレイの形に配置するステップ、およびc)支持担体の3Dアレイにおいて3D多様性を有する分子ライブラリーのパラレル合成を行うステップを含む方法が提供される。この方法の一実施形態では、3Dアレイをなす支持担体は、Ｚ方向に積層された複数の面として配置されており、複数の支持担体を3Dアレイの形に配置するステップが、各面に少なくとも１つの特異的なＲ１グループメンバーを割り当てることを含む。
【００１８】
図１は、立方体の８つの角を表すように互いに関連して配置されている８つの固相支持担体110を含む三次元(3D)アレイ100を示す。図１は、3Dパラレル合成の概念を説明するためのものであり、以下に固体支持担体の3Dアレイにおいて分子のライブラリーのパラレル合成を実際に行うための様々なメカニズムを記載する。本質的に、固相支持担体は、当該分野で公知の方法によりまず官能基を導入し、それにより当該固相支持担体上で合成される分子の第１のビルディングブロックが、支持担体と化学的に結合する。化学的結合は、共有結合であることが好ましいが、イオン結合、配位-共有結合、キレート化などの他の結合でもよい。
【００１９】
本発明においては、様々な官能基導入技術が使用できる。例えば、そのような官能基導入技術の一例としては、米国特許第5,571,869号、同第5,376,400号および同第5,229,172号に記載されているような重合体固体支持担体のグラフト重合が挙げられる。つまり、重合体固体支持担体のグラフト重合は、基質および単量体をγまたはUV照射、プラズマ若しくは電子ビームに暴露することなどのラジカル開始プロセスにより、スチレンなどの単量体をグラフトすることによって行うことができる。単量体を順に付加しながら支持担体に単量体をグラフトしてグラフト重合体を形成する代わりに、既存の重合体を支持担体にグラフトしてもよい。また、このような単量体および重合体は予め官能性を備えていてもよく、またはグラフト完了後にグラフト重合体に官能基を導入してもよい。あるいはまた、プラズマ蒸着による表面修飾または化学的表面修飾などの技術を用いて重合体固体支持担体に直接官能基を導入してもよい。直接的官能基導入では、官能基を支持するために重合体を最初にグラフトすることなしに、重合体固体支持担体に官能基を化学的に結合する。重合体固体支持担体以外の固体支持担体(例えば、ガラス)に官能基を導入することも可能であり、その一例が米国特許第5,624,711号に記載されている。固体支持担体に官能基を導入すると、必要に応じて、グラフト重合体に結合している化合物を化学的に結合できる。その後、結合している化合物を付加するか否かに拘わらず、アミノ酸、ヌクレオチド、有機化合物またはその他の化合物などの第１のビルディングブロックを、官能基または結合化合物のいずれかに結合させることによって固相支持担体に化学的に結合できる。付加するビルディングブロックを第１のビルディングブロックに付加することにより、固体支持担体上で所望の分子を合成できる。合成された分子は、支持担体上で保存されるか結合化合物から切断されて、その後の検査において使用される。第１のビルディングブロックは、図１においてＲ１として示しており、これは第１のビルディングブロックのために選択できるビルディングブロックのグループを表す。つまり、Ｒ１ａは、第１のビルディングブロックとしてビルディングブロック「ａ」が選択されたことを示し、Ｒ１ｂは、第１のビルディングブロックとしてビルディングブロック「ｂ」が選択されたことを示す。各ビルディングブロックは、化学化合物である。
【００２０】
支持担体110のアレイ100は、図１に示すような、Ｘ面、Ｙ面およびＺ面を有するものとできる。図１に示すＸ１面は、垂直面であり、図１に示す立方体の左側面の４つの角を表す支持担体110のカラムを２本有する。２本のカラムのそれぞれの下部支持担体はＲ１ビルディングブロックとして「ａ」を有し、２本のカラムのそれぞれの上部支持担体はＲ１ビルディングブロックとして「ｂ」を有する。つまり、所定のカラムに配置された支持担体100はそれぞれ、第１のビルディングブロックとして特異的なＲ１ビルディングブロックを有する。図１に示す立方体の右側面の４つの角を表す支持担体110の２本のカラムを含むこと以外は、面Ｘ２も同様に規定される。また、面Ｙ１は立方体の正面にある支持担体110の２本のカラムを含み、面Ｙ２は立方体の背面にある支持担体110の２本のカラムを含む。しかし、面ＺｌおよびＺ２は、水平な面であるという点でＸ面およびＹ面と異なる。面Ｚ１は、図１に示す立方体の底面の４つの角を表す４つの支持担体110からなる階層を含む。Ｘ面およびＹ面を規定する各カラムにある下部支持担体110がＲ１ビルディングブロックとして「ａ」を有するため、面Ｚ１にある全ての支持担体110がＲ１ビルディングブロックとして「ａ」を有する。立方体の上面を表す支持担体110からなる階層を含み、各支持担体がＲ１ビルディングブロックとして「ｂ」を有すること以外は、面Ｚ２も同様に規定される。
【００２１】
固相支持担体の3Dアレイ上にて分子のライブラリーのパラレル合成を行うことの利点は、3D多様性を生成すること、つまり、3Dアレイ100の形にされた種々の支持担体110上で異なる分子を合成することである。完全な3D多様性が存在する場合、3Dアレイ100の全ての位置(立方体の角)が、その他の全ての位置に対して特異的な分子を含む。本発明は、3Dアレイ100またはその他の固体支持担体3Dアレイにおける位置において、完全な3D多様性を得るために使用されることに最も適している。しかし、本発明の範囲はまた、3Dアレイ100における全ての位置ではないが少なくとも１つの位置が、他の全ての位置に対して特異的な分子を含む、部分的3D多様性も含む。従って、特に記載しない限り、本明細書中および請求の範囲で使用する「3D多様性」という用語は、完全な3D多様性および部分的3D多様性の両方を指す。部分的3D多様性は、所定の分子の繰り返し合成することが望ましいとき以外は、分子の3Dライブラリーにおいて通常は好ましくない。現在の技術は、固体支持担体の3Dアレイさえも、まして3D多様性は提供していない。それどころか、現在までの技術では、二次元(2D)多様性しか提供しておらず、これは部分3D多様性と比べて著しい相違を示すものである。2Dアレイでは、3D多様性は得られない。しかし、3Dアレイで2D多様性のみを得ることができる。所定の面に位置する各分子は、同一面上の他の全ての位置の分子に対して特異的であるが、各面の全ての位置の分子が別の面上で少なくとも１回繰り返されている場合には2D多様性のみが存在する。換言すると、3Dアレイの全ての面が所定の面上の位置に関してのみ完全な多様性を有するかもしれないが、各面の全ての位置の分子が別の面上で少なくとも１回繰り返されると2D多様性しか得られない。
【００２２】
図１は、本発明の好ましい実施形態により完全な3D多様性が得られる数ある可能な状態の中のある１つの状態を示す。この例においては、いくつかのアミノ酸をビルディングブロックとして用いるが、あくまで一例として用いるのであって、上述したように多くの他の化合物を代わりに使用できる。最初に、各Ｚ面が、他方のＺ面にある全ての支持担体に対して特異的なＲ１ビルディングブロックを有する支持担体を含むことを記しておく。すなわち、面Ｚ１支持担体はＲ１ａのみを含み、面Ｚ２支持担体はＲ１ｂのみを含む。次に、第３の特異的なビルディングブロックであるアラニン(Ala)をＲ2ビルディングブロックとして面Ｘ１にある支持担体に付加し、第４の特異的なビルディングブロックであるグリシン(Gly)をＲ2ビルディングブロックとして面Ｘ２にある支持担体に追加する。従って、Ｒ２グループは、AlaおよびGlyを含む。最後に、第５の特異的なビルディングブロックであるイソロイシン(Ile)をＲ３ビルディングブロックとして面Ｙ１にある支持担体に追加し、第６の特異的なビルディングブロックであるチロシン(Tyr)をＲ３ビルディングブロックとして面Ｙ２にある支持担体に追加する。従って、Ｒ３グループはIleおよびTyrを含む。上記プロセスにより、各支持担体110上に特異的な分子が１つずつ合成されるように、８つの特異的な分子がパラレルして合成される。８つの分子は、Ile-Ala-R1a、Tyr-Ala-R1a、Ile-Gly-R1a、Tyr-Gly-R1a、Ile-Ala-R1b、Tyr-Ala-R1b、Ile-Gly-R1bおよびTyr-Gly-R1bである(ここで、各Ｒ１ビルディングブロックは、固体支持担体110に結合している)。２つの可能性のあるビルディングブロックからなるＲグループから選択される３つのビルディングブロックが、図１の3Dアレイにおける８つの固相支持担体110のそれぞれに付加される。各Ｒグループにつき可能性のあるビルディングブロックは２つあり、３つのＲグループが使用されているため、示した順にＲグループを追加するための可能性のある組合せは23(=8)存在し、図１に示す3Dアレイ100において可能性のある組合せのそれぞれが合成される。
【００２３】
示した状況下で、3Dアレイ100の各位置において特異的な分子を合成するために、各Ｚ面の全ての支持担体が、他方のＺ面にある全ての支持担体に対して特異的なＲ１ビルディングブロックを含むことが必要である。各カラムの両方の支持担体に同じＲ２およびＲ３ビルディングブロックが付加されるため、異なるＲ１ビルディングブロックがなければ、同じカラムにある任意の支持担体上で同一の分子が合成されてしまう。例えば、面Ｚ２にある全ての支持担体がＲ１ａを含んでいた場合、特異的なビルディングブロックが４つしか合成されず、2D多様性しか得られない。つまり、面Ｚ１にある各分子は他の全ての分子に対しては特異的であるが、面Ｚ１にある全ての分子がその上にある面Ｚ２の位置において繰り返されている。
【００２４】
上述したプロセスはいくつかの通り変更することができ、それでも3Dアレイ100において3D多様性を得られることが理解されよう。例えば、Ｒグループが共通のビルディングブロックを含んでいても、3D多様性を生成できる。Ｒ３が、IleおよびTyrの代わりにIleおよびGlyを含む場合、合成される８つの分子はR1a-Ala-Ile、R1a-Ala-Gly、R1a-Gly-Ile、R1a-Gly-Gly、R1b-Ala-Ile、R1b-Ala-Gly、R1b-Gly-IleおよびR1b-Gly-Glyとなる。つまり、この場合には、ビルディングブロックとして６つの特異的なビルディングブロックを提供したが、これらは3D多様性を得るために必須ではない。異なるＲグループにおいて共通のビルディングブロックを使用すると、いくつかの組合せが繰り返され易くなる。しかし、このような繰返しは、計画した状況下で生成される組合せを演算し、該組合せを繰返し分子について比較することで予想できる。演算は、専用に設計されたコンピュータプログラムを使用して行える。
【００２５】
別の変更例として、Ｒ１グループに３つ以上のビルディングブロックを含めて、いずれかのＺ面にある支持担体が１つ以上の種類のＲ１ビルディングブロックを含むようにする。このような処置は3D多様性を阻むかもしれないが、Ｒ１ビルディングブロックを正しく位置選択することにより3D多様性が同様に維持される。しかし、Ｒ１グループのために３つ以上のビルディングブロックを使用する場合、全ての可能性のある組合せから3Dアレイ100が生成されるわけではない。なぜなら、８つの位置しか存在しないところに、可能性のある組合せは８つを上回るからである。同様に、4つ以上のＲグループが各支持担体110に追加される場合にも、全ての可能性のある組合せが合成されるわけではない。なぜなら、可能な組合せが８つを上回るからである。適用によっては、全ての可能性のある組合せを合成することは重要ではないし、3Dアレイ100の特定の位置において繰返し分子を合成することが望ましいことさえあるかもしれない。
【００２６】
上述し、図１に示す概念を拡張して、図２に示すように、固相支持担体の3Dアレイにおいて、3D多様性を有する非常に多数の特異的な分子の合成を提供することもできる。図２は、支持担体110を追加して、支持担体110からなるＸ面、Ｙ面およびＺ面を新しく作ることにより、図１の概念を拡張したものである。つまり、図２の3Dアレイ200においては、合計27の固相支持担体110が存在する。各Ｒグループにつき３つのビルディングブロックが存在し、３つのＲグループが使用され、９つのビルディングブロックの全てが特異的である分子については、Ｒグループを１通りのみ追加して配列中でビルディングブロックを繰り返さない場合、合計33(=27)の組合せが可能である。27の可能性のある組合せがそれぞれ、図２に示す3Dアレイ200において合成できる。図２の3Dアレイ200は、支持担体110の追加のＸ面、Ｙ面および/またはＺ面をいかに追加すれば非常に多数の分子を合成できるのかを教示している。例えば、８つのＸ面、12のＹ面、および10のＺ面からなる3Dアレイは、合計960の固体支持担体位置を有して960の特異的な分子を合成する。このような3Dアレイを96の分子を各ウエルにつき１つしか合成できない標準的な96ウエルプレートと比較できる。
【００２７】
現在までの技術においては、合成できる分子の数は、ウエルプレートの利用可能なウエルの数に典型的に限定されている。異なるＲ１ビルディングブロックを有する支持担体の混合物を各ウエルに配置して、多数の異なる分子を各ウエルにおいて合成することも可能である。しかし、現在までの技術を用いて、必要に応じて支持担体および分子をその後分離するのは困難で、かつ費用がかかる。従って、本発明の好ましい実施形態は、3Dアレイの個々の位置に、選択された分子を割り当てるメカニズムを提供する。選択された分子は、必要に応じて、割り当てられた位置において合成され、そこから回収される。つまり、好ましい実施形態は、異なる分子が支持担体の単純な混合物としてその上で合成されるのではなく、それらが整列されたアレイにおいて、個々の分子の位置が既知であり、選択された分子を回収できるような合成をもたらす。さらに、本発明は、同一プロセス条件下において、バッチ間偏差を気にすることなく、多数の分子が作製されうるような装置を提供する。現在までの技術では、多数のウエルプレートが必要とされるほど、バッチ間偏差の可能性も高くなる。
【００２９】
3D多様性を有する分子ライブラリーのパラレル合成は、積層プレートにおいて実施できる。ここで、支持担体は、プレートに形成された開口部の壁を有するか、プレートに形成された開口部に吊るされるか、それとも両方の形態をとりうる。図３は、好ましい実施形態の一例として、分子を3D多様性を有して分子をパラレル合成するための固相支持担体および試薬ウエルを提供するのに適した積層可能プレート300の上面図を示す。プレート300は、それぞれＯリング330を有する４×６の開口部310の2Dアレイを有する。面300における開口部の数は必要に応じて変えることができる。例えば、プレート300は、コンビナトリアルケミストリーにおいて典型的に使用される装備(例えば、96ウエルプレートおよび異なるウエル数のからなる他のプレートと共に使用されるのに適した装備など)に適応するように間隔をあけられた96の開口部を有していてもよい。図３に示すプレート300に形成された開口部310は、円形であり、開口部310の壁は、官能基を導入でき固相支持担体として使用できる表面を提供する。従って、プレート300はいくつかの異なる材料から加工されてもよく、開口部310は、適した大きさの円形開口部で得ることのできる表面積よりも大きい表面積の壁を有する開口部が得られるように設計された形状を含む多くの他の形状であってもよい。例えば、星型開口部も１つの可能性として挙げられる。一般的に、プレート300は、官能基を導入されて固相支持担体を提供し、当業者によって決定されるように、コンビナトリアルケミストリーにおいて使用される装置に必要な水準および基準を満たす、任意の種類のガラス、プラスチックまたはその他の材料から加工される。材料の例として、製薬級(pharmaceutical grade)ガラス、シリカゲル、アルミナゲル、セルロース、ポリオレフィン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ハロゲン化ポリオレフィン、TEFLON (登録商標) (Wilmington, DEにあるE.I. Du Pont de Nemours and Co.から入手可能なポリテトラフルオロエチレン)、ポリ(クロロトリフルオロエチレン)、ポリアミド、ポリイミド、ポリ(パラキシリレン)、フェノール-ホルムアルデヒドポリマー、上記材料およびその他の構造的に支持可能な材料を覆うまたはそれらに接着した樹脂、上記材料の組合せなどが挙げられる。
【００３０】
図４は、末端プレート420上に５枚の同一のプレート300を任意の上部プレート410と共に積層することにより形成された固相支持担体の3Dアレイ400を示す。各プレート300の開口部310を実質的に位置合わせすることにより、開口部の壁がウエル430の側壁を形成する。末端プレート420は、交差汚染を防ぐために、各プレート300と同様にＯリング330を備える。交差汚染とは、試薬、ビルディングブロックなどの望ましくないウエル間移動のことである。例えば、交差汚染を防ぐためのＯリング330またはその他の封止機構を備えていない場合、開口部310の壁上において合成される分子が汚染される。つまり、プレート300間で正しくない試薬が隣接するウエル430に漏れることにより、正しくない分子が合成されるかもしれない。同様に、任意の上部プレート410は、飛び跳ねガードのように作用して、１つのウエル430から別のウエルへの試薬の飛び跳ねまたは撒き散らしを防ぐことによって、交差汚染を防ぐ。上部プレート410は、Ｏリング330を備える必要が無いことが好ましく、官能基を導入しないことが好ましい。なぜなら、上部プレートは、固相支持担体を提供することよりも、交差汚染を防ぐことを主として作用するからである。図示しないが、末端プレート420に排出口を形成して、当該排出口を真空状態にすることで各ウエル430から試薬を迅速に排出するようにしてもよい。このような排出口は、3Dアレイ400が自動化合成装置において試薬を送達するために使用される場合に非常に望ましい。また、好ましくはないが、末端プレート420を3Dアレイ400から外して、底にあるプレート300を末端プレート420として、開口部310を排出口として機能させてもよい。
【００３１】
図５は、図３の線5-5に沿った、１つの開口部310およびプレート300の一部の断面図を示す。つまり、図５は、開口部310、固相支持担体320(開口部310の壁)、Ｏリング330、およびＯリング座340を有するプレート300の一部を示す。Ｏリング330およびＯリング座340は、ウエル430間の交差汚染を防ぐための封止メカニズムの一例をなす。封止機構の他の例を図6、7、9、10および21に示し、以下に記載する。図6、7、9、10および21の封止機構は、それぞれの図における種々の固体支持担体と連結されているが、図3〜11に示す積層プレート実施形態に使用される種々の固体支持担体の間で封止機構を交換して用いてもよい。さらに、各封止機構、および図3〜11の積層プレート実施形態に使用される種々の固体支持担体は、図21および図22を参照する以下の記載における積層チューブ枠組に取り込まれてもよい。
【００３２】
固相支持担体320の三次元アレイ400を、まず、少なくとも支持担体320(開口部310の壁)に官能基を導入することにより使用する。プレート300の他の部分も、官能基導入プロセスの間に官能基を導入されてもよい。なぜなら、開口部310のみを標的とするより、一度に１つプレート300全体に官能基を導入する方が簡単だからである。次に、Ｒ１グループを、少なくとも支持担体320に付加する。各プレート300は、図１および図２について上述したような支持担体の１つのＺ面とみなされる。各支持担体320にＲ１グループを含めると、プレート300を末端プレート420および任意の上部プレート410と組み合わせて積層して、3Dアレイ400および複数のウエル430を形成する。次に試薬を加え、3Dアレイ400における個々の位置において所望の分子を合成する。ここで、単一プレートを貫通する各開口部310を１つの位置とする。分子が合成されると、プレートは、別々または共に格納され、既に合成された分子にさらにビルディングブロックを付加するために使用でき、および/または支持担体320から分子を切断するように製造できる。例えば、プレート300を１つの3Dアレイ400から分離し、１つ以上の他の3Dアレイ400由来の１つ以上のプレート300と組み合わせて、さらにビルディングブロックを付加することによって、既にその上で形成された分子をさらに多様化できる。
【００３３】
図６は、積層可能なプレート600が、プレート600を貫通するように設けられた開口部610内に一時的に懸架された固相支持担体620を有することを除いては、図５に示すものと同様の断面図を示す。プレート300について上述したように、ディスク支持担体620は、先に一覧したものを含む幅広い種類の材料から製造できる。本質的に、支持担体620は、開口部610の壁に設けられた溝660と位置が合うようにディスクの周縁部から延伸した輪止め650を有するディスクである。このようなディスク支持担体620は、ディスク支持担体620に官能基を導入した後にプレート600内の位置に嵌めることができ、合成した分子の切断または保存のために同位置から外すことができる。あるいはまた、ディスク支持担体620および開口部610の壁は、ディスク支持担体620を所定位置に嵌めた後に一緒に官能基を導入されてもよい。輪止め650は、開口部610の壁に固定されてもよいし、プレート600と一体化して同じ材料から形成されてもよい。例えば、プレート600、輪止め650、およびディスク支持担体620を同じ鋳型で形成してもよい。ディスク支持担体620は、固定または一体型に形成された場合、取り外すことが望ましい際にはプレート600から切断しなければならないだろう。
【００３４】
図６に示す、輪止め650により橋渡しされた間隙は、ディスク支持担体620の周縁、開口部610を通り、別のプレート600にある他の開口部610へと試薬を通過可能にする。ディスク支持担体620を貫通するオリフィス670は、同様に、開口部610を通る試薬の流れを促進し、プレート600に配置されないディスク支持担体620の整列された積層を形成することが望ましい場合には、ロッド(図示せず)を挿入するための開口部を提供する。図６に示すディスク支持担体610の形状は、別の考慮のために改変されてもよい。例えば、多数の貫通孔(perforations)をディスク支持担体620に形成することによって、大きな表面積を設けるか、またはそのように形作るかして、比較的粘性の高い液体がディスク支持担体620の周縁部および開口部610を流れやすいようにしてもよいし、またはディスク支持担体620は図15に示すものと同様な構成で他のディスク支持担体620と留めてもよい。いくつかの可能な形状の例として、ロッド形、チューブ形、リング形、球形、ビーズ形、シート形などが挙げられる。ディスク支持担体620が、輪止め660を有しメッシュ材料を内部に有するリング(図示せず)であった場合、開口部610内にメッシュを吊り下げて、官能基を導入した固相支持担体として機能させることができる。図６はまた、プレート600に形成された曲線リッジ630、およびリッジ座640を示し、これらは協働してプレート間封止機構をもたらしてウエル間の相互汚染を防ぐ。
【００３５】
図７も、積層可能なプレート700が、プレート700を貫通するように形成された開口部710に一時的に吊るされた固相支持担体720を有することを除いては、図５と同様の断面図を示す。上述したプレート300と同様、メッシュ支持担体710は、先に一覧したものを含む幅広い種類の材料から製造してもよい。本質的に、支持担体720は、組み合わせてプレート700を形成する上部プレート750と下部プレート760との間に挟み込まれたメッシュ片である。このようなメッシュ支持担体720は、該メッシュ支持担体720内に官能基を導入した後にプレート700の正しい位置に配置してもよく、合成した分子の切断または保存のために該位置から取り外してもよい。あるいはまた、メッシュ支持担体720および開口部710の壁は、メッシュ支持担体720を配置した後に、共に官能基を導入してもよい。下部プレート760と上部プレート750との間のガスケット材料740、および上部プレート750の上のガスケット材料730が、封止機構をもたらして相互汚染を防ぐ。
【００３６】
図８は、ガスケット材料740およびメッシュ支持担体720をその上に配置した下部プレート760の一部の上面図を示す。特に、開口部710よりも大きい開口部745がガスケット材料740を貫通して形成されて、メッシュ支持担体720が開口部710よりも大きなサイズに作製され、また下部プレート760と上部プレート750との間に開口部710に落ちることなく挟み込まれていてもよい。図７に示すように、開口部710と寸法が同じ開口部735が、上部プレート750の上に配置されたガスケット材料730を貫通して形成されている。
【００３７】
図9〜11は、更なる、積層プレートの構成を示す。図９において、プレート900は、開口部910、メッシュ支持担体920、尖端リッジ930、およびリッジ座940を備えている。メッシュ支持担体920は、プレート900と一体型に形成するか、プレート900に固定させるか、開口部910内部に形成されたリップまたは差込みレッジ(inset ledge)(図示せず)の上に位置させるか、または他のメカニズムにより固定される。尖端リッジ930およびリッジ座は、協働して、プレート間の封止機構をもたらして、ウエルの相互汚染を防ぐ。あるいはまた、プレート900または同様のプレートを逆さにして、メッシュ支持担体920を開口部910の下にして、メッシュバリヤを形成するようにしてもよい。そして、ビーズ支持担体に官能基が導入された後に、固相ビーズ支持担体を個別に開口部910に配置してメッシュバリヤ上に位置するようにしてもよい。このようなビーズ支持担体は、コンビナトリアルケミストリーにおいてよく行われるように樹脂のみから、またはプレート300について記載した際に先に一覧したものを含む幅広い種類の材料から製造できる。プレートを積層すると、その後、積層中の各グループのビーズ支持担体に試薬を適用できる。なぜなら、メッシュバリヤにより、試薬が積層された開口部910を流れ落ちることができるからである。また、本明細書に記載するプレートの何れに対しても、プレート300を積層して積層に十分な圧力をかけるだけで簡単な封止を形成する材料からプレートを製造することで、封止機構をもたらすることが可能である。
【００３８】
図10は、別の積層可能なプレートの断面図を示し、図11は、ビーズ支持担体を備えていない図10のプレートの一部の上面図を示す。プレート1000は、開口部1010、メッシュポケット1050、および通孔(vent)1060を備え、ビーズ支持担体1020が、メッシュポケット1050によって区分けされた開口部1010の一部に配置されている。例えば、メッシュポケット1050の垂直部分は、円状開口部1010を２つの半円に分離するメッシュ壁でもよく、メッシュポケット1050の水平部分は、１つの半円の底辺を形成する。他方の半円は、開いたままで通孔1000を提供し、試薬が、プレート1000内の開口部1010を通り易くする。メッシュポケットは、固体部分と組み合わさって構造的支持担体を提供し、メッシュパネルと組み合わさって試薬の流れを提供することが好ましい。図10はまた、図６について記載したように、曲線リッジ1030およびリッジ座1040を含む封止機構を有するプレート1000を示す。さらに、メッシュポケット1050は、その水平部分の上部が曲線リッジを提供し、水平部分の底部が対応するリッジ座を提供して、同様の封止機構を備える。
【００３９】
【００４０】
本発明のもう１つの好ましい実施形態によれば、3D多様性を有する分子ライブラリーのパラレル合成は、１以上のウェル内に列状に配置された複数の分離した支持担体上で行うことができる。図12は好ましい実施形態の一例をウェル1210を含むウェルプレート1200の上面図で示したものである。ここで、ウェル1210は、3D多様性を有する分子ライブラリーのパラレル合成がもたらされるように3Dアレイに配置された官能基導入した固相ビーズ支持担体1220を含んでいる。ウェルプレート1200は4×6の2Dアレイのウェル1210を含んでいるが、ウェルプレート1200内のウェル1210の数は必要に応じて改変してもよい。例えば、ウェルプレート1200は、標準的な96ウェルプレートおよび異なる数のウェルを有するその他のプレートと併用するのに適した装置など、コンビナトリアルケミストリーで典型的に用いられる装置と適合させるために間隔を置いた96個のウェル1210を提供するものであってもよい。また、ウェルプレート1200は標準的な96ウェルプレートであってもよいし、あるいは本明細書にて記載される原理に従って取扱い可能であれば、その他の標準的なウェルプレートであってもよい。
【００４１】
一般に、ビーズ支持担体1220は、ガラス、プラスチック、または固相支持担体を与えるように官能基導入でき、かつ、当業者に決定されるコンビナトリアルケミストリーで用いる装置に必要とされる規格および基準に適合するその他の材料の、いずれのタイプのものから製造してもよい。材料例としては、医薬等級のガラス、シリカゲル、アルミナゲル、セルロース、ポリオレフィン類、ポリプロピレン、ポリエチレン、ハロゲン化ポリオレフィン類、TEFLON (登録商標)（E.I. Du Pont de Nemours and Co. in Wilmington, DEから入手できるポリテトラフルオロエチレン）、挙げられた材料に樹脂をコーティングしたものまたは付着させたもの、およびその他の構造支持材料、これらの挙げられた材料の組み合わせなどが挙げられる。さらに、ビーズ支持担体1220は球形以外の支持担体であってもよい。例えば、ビーズ支持担体1220は、それを貫通するように形成した通液孔を有することにより、より大きな表面積がもたらされ、または形作られて、ビーズ支持担体1220の周囲、または中を通って試薬が容易に流れるようにすることができる。可能な形状のいくつかの例として、図14〜17に示されたものおよびその他のロッド、チューブ、リング、球、ビーズ、シートなどが挙げられる。ビーズ支持担体1220またはその他の形状の支持担体の直径は約0.5mm〜20mmが好ましいが、1μm〜5cmの範囲をとり得る。また、1μm未満の径も、かかる小さなサイズの支持担体を操作するための技術が存在すれば可能であると考えられる。0.5mm〜20mmの支持担体という好ましい範囲内であっても、サイズが小さくなるにつれて支持担体の積層や操作はますます難しくなる。図3に示されているウェル1210の上面図は、ウェル1210の開口部が円形であることを示しているが、ウェル1210は受入れる支持担体1220に好適な他のいずれの形状を有していてもよい。例えば、ウェル1210の開口部は、ウェル1210に含まれる支持担体の周囲の試薬の流れを容易にするようにウェル1210の側面に１以上の溝（示されていない）を設けてもよい。
【００４２】
図13はウェルプレート1200の側面図を示している。注目すべきは、ビーズ支持担体1220は分離した支持担体の列としてウェル当たり１列で配置されてる。別の配置も考えられ、ウェルを複数の列を収容する（示されていない）ように設計する。かかるウェルプレートの一例としてはウェルとして平行なトラフが挙げられるが、この場合ウェルは支持担体1220の一列だけを収容するように設計されておらず、複数の列が各トラフを占めていてよい。図12の各支持担体1220は分離しており、これは各1220がその他のすべての支持担体1220から個々に分離していることを意味する。かかる特徴は、ウェルプレート1200内に配置された3Dアレイ中の個々の位置から選択した分子を回収する際に有用であるが、必ずしも必要ではない。各支持担体1220は3Dアレイの１つの位置を規定しているので、ある支持担体を回収するということは3Dアレイからある選択分子を回収するということになる。
【００４３】
図12および13に示されているウェルプレート1200は単にウェル1210の2Dアレイを含む一般的なウェルプレートである。一般的なウェルプレート1200と同様の、またはよりよい働きをし得る他のウェルプレートも当技術分野で利用できる。例えば、フィルタープレート（示されていない）は、フィルタープレートが、数種のフィルターが挿入されている各ウェル1210の底部にオリフィスを設けていること以外はウェルプレート1200と同様である。この濾材は各ウェルの上に加えた試薬を所望により各ウェルの底部から容易に排出させるものである。単にオリフィスがウェルの底部にあったとすると、支持担体1220は流出するか、またはオリフィスを塞ぐ可能性がある。その代わりに、オリフィスは、試薬がウェル1210の底部で支持担体1220の周囲を容易に流れ、オリフィス内の濾材を通るような大きさとすればよい。一般的な濾材の一種としてフリット、すなわちガラスまたはその他のガラス質材から製造し、フィルタープレート（示されていない）のウェル1210の底部に設けたオリフィスにきっちり合うように成形した多孔質ディスクがある。ウェルプレート1200はまた、ウェル1210間に試薬を分配する自動装置をはじめとする特定のタイプの装置との併用に適合する種々の他の装置に適合させてもよい。例えば、隔膜でウェル1210への開口部を覆うのが一般的であり、そうすれば混入物はウェル1210の外側に留まり、試薬はなお隔膜に差し込んだ針から注入され得る。
【００４４】
図14は図12および13に示されている14-14の直線に沿ったウェル1210の一部の2つの支持担体1220の断面図である。図14は支持担体1220がウェル1210の壁と支持担体1220との間を試薬が流れることのできる大きさとなっていることを示している。本質的に、試薬は、分子が合成される、支持担体1220の官能基導入した表面と接触する必要がある。また、ウェル1210から支持担体1220を取り出す際にも、ウェル1210の壁と支持担体1220の間の間隙は有用であるが必ずしも必要でない。
【００４５】
図15〜17は、図14で示されるように一列に積層られた、分離した官能基導入した支持担体の基本的な実施形態に対して作製され得るいくつかの変形の数例を示している。図15は結合した支持担体1520が一列に積層られたウェル1510を示している。図15の支持担体1520についてはプラグ・イン・ソケット型の結合が示されているが、その他の多くのタイプの結合が使用され得る。結合型支持担体1520に関しては、支持担体1520のプラグ1530は隣接する支持担体1520のソケット1540に挿入されている。ビーズ支持担体1220について先に論じたように、結合型支持担体1520はこれまでに挙げられたものをはじめ広範な材料から製造できる。しかしながら、結合型支持担体1520が樹脂から製造されるならば、樹脂は典型的には好適な構造材とはいえないので、おそらく樹脂からなるものでない結合機構が必要であろう。結合型支持担体1520を提供することにはいくつかの利点がある。例えば、１つの利点としては、列状の支持担体1520をより整然と積層ることができる。すなわちこの列は、支持担体1520各々がその下の支持担体1520の各々の真上に位置している。これに対し、ウェル1210内の支持担体1220各々はその下の支持担体1220の各々とは若干互い違いになっている。支持担体1520上に試薬を確実に一様に分配するには支持担体1520を一列に配置するのが望ましいであろう。結合型支持担体1520を提供するもう１つの利点としては、すべての支持担体を単一の列としてウェル1510から一緒に引き上げられるということである。この特徴は支持担体1520の取扱い、または支持担体1520列を別のウェルへ移動することをより簡単にできるために望ましいであろう。図15の支持担体1520はプラグ・イン・ソケット型の結合を用いて配列上および引き上げ上の双方の特徴をもたらすものである。許容されるその他のタイプの結合では、特定の適用に対する選択に応じて配列上の特徴のみ、または引き上げ上の特徴のみが与えられるに過ぎないであろう。
【００４６】
図16は多孔性筐体1615の１つの例が一列に積層られたウェル1610を示している。分離したビーズ支持担体1020が円筒状の多孔性筐体1615の内部に置かれ、分子のパラレル合成のための固相支持担体となっている。円筒状多孔性筐体1615は蓋1630とカップ1640を含んでおり、このカップは少なくとも図16では、メッシュ壁1650、メッシュ天板1660、およびメッシュ底1670を有し、試薬が多孔性筐体1615の内外を流れてビーズ支持担体1020と接触するようになっている。本発明の範囲内にある多孔性筐体1615には他の種々の設計が考えられるが、本質的には試薬とビーズ支持担体1020とを接触させながらも、筐体内に一連の分離したビーズ支持担体1020を含むメカニズムを提供すべきである。例えば、多孔性筐体はまた、おおうように折りたたみ（示されていない）、内部のビーズ支持担体1020によりその周縁を密封したメッシュシートであってもよい。また、この多孔性筐体は実質的には蓋1630を用いないこと以外は示された通りであり、かかる多孔性筐体（示されていない）は一緒に結合され、各筐体の底はその下の筐体の蓋としても機能する。図16で示されている多孔性筐体1615については、完全に囲われているカップ1640を他の多孔性筐体1615から完全に分離するように独立した蓋1630となっている。以下に論じられる支持担体移動装置を用いて多孔性筐体1615を移動させることができるように斜角をつけた底1680と斜角をつけた蓋1690が提供されている。
【００４７】
図17はさらにもう１つのタイプの固相支持担体、すなわち、チューブ状支持担体1720を示しており、チューブ状支持担体1720に挿入されたロッド1740を有するウェル1710内に一列に積層られている。チューブ状支持担体1720は所望により、チューブ状支持担体1720を貫通したロッド1740の挿入をより容易にするために傾斜した開口部1730を有していてもよい。チューブ状支持担体1720は他の支持担体に関して上記で論じたような種々の材料から製造すればよく、チューブの外部、チューブの内部、または双方に官能基導入してもよい。ロッド1740は、ウェル1710に配置する前にチューブ状支持担体1720を一列に組み立てること、またチューブ状支持担体をウェル1710から取り出す際に列を維持することなど、いくつかの機能を果たし得る。3Dアレイの個々の位置から選択された分子を指定および回収する際に、支持担体列の組立ておよび支持担体列の維持は有用であるが、必ずしも必要ではない。また、ロッド1740を用いて、チューブ状支持担体1720の列の底部を貫通して伸びていることが示されるロッド1740の先端に末端キャップ（示されていない）を提供することにより、チューブ状支持担体1720などの支持担体をウェル1710中に懸架してもよい。すなわち、かかる末端キャップはチューブ状支持担体1720をロッド1740上に保持して、チューブ状支持担体1720の列全体がウェル1710中に容易に置かれ、かつ取り出せるようにする。また、多孔性筐体1615上に装置を提供してそれを何らかの方法でロッド1740と結合させる場合、ロッド1740を用いてウェル1610中に多孔性筐体1615を懸架してもよい。
【００４８】
図18は図16に示されているものなどの、カップ1640の2D枠組1800の上面図を示しているが、カップ1640と外側のフレーム1815は連結部1805によって内部連結している。カップ1640のメッシュ底1670はそのまま図18に表されている。2D枠組1800中にカップ1640を設けることは多孔性筐体1615の取扱いをより容易にするはずである。例えば、カップ1640は、ウェルプレート1200のウェル1210の間隔と合うように枠組1800内に配置してもよい。従って、従来行われていたように同装置を用いてウェルプレート1200にビーズ支持担体1020を置いてもよいし、それを用いてカップ1640の枠組1800内にビーズ支持担体1020を置いてもよい。また、蓋1630も枠組内に設けるならば、枠組1800内にすべてのカップ1640を封ずるのに必要なすべての蓋1630を共に配置して、正しい位置に結合させてもよい。
【００４９】
図20は図18に示された20-20の直線に沿った枠組1800内の２つのカップ1640の断面図である。本質的には、図20のカップ1640は図16のカップ1640と同じであるが、ここでは枠組1800を構成する連結部1805が示されており、また蓋1630およびビーズ支持担体1020は示されていない。同様に、図19は、枠組1800と同様の2D枠組（完全には示されていない）内の蓋1630の比較断面図を示している。図19はまた、蓋1630から離れた連結部1805を同時に切り取れるように寸法どりされ、配置されたエッジ1905を持つカッティングツール1900も示している。すなわち、蓋1630を枠組内に設けたとしても、それらはカッティングツール1900を用いてすばやく取り除くことができる。さらに、カッティングツール1900を用いて、多孔性筐体1615をウェルプレート（示されていない）のウェル1610にすばやく入れることもできる。まず、官能基導入したビーズ支持担体1020を枠組1800のすべてのカップ1640に入れ、それら固有の枠組（十分に示されていない）内の蓋1630をカップ1640上に配置してそれと結合させ、多孔性筐体1615を作り出す。次に、その枠組を、１つの多孔性筐体がウェルプレートの各ウェル1610の開口部に位置するように置く。最後に、枠組1800と蓋の枠組から各多孔性筐体1615を切り取るのに十分な刃を持つカッティングツール1900をかかる枠組上に配置する。カッティングツール1900を押し下げると、まず蓋1630が切り取られ、次にカップ1640が切り取られて多孔性筐体1615がウェル1610中に落ちる。このプロセスを繰り返してウェル1610内に多孔性筐体1615を積層て列とし、このようにして3D多様性を持つ分子ライブラリーのパラレル合成を提供するよう適合させた固相支持担体の3Dアレイを作り出す。
【００５０】
図18に示されているような枠組はまた、本発明の範囲内のその他の3Dアレイを提供するよう適合させてもよい。従って、3D多様性を有する分子ライブラリーのパラレル合成は積層したチューブの2D枠組内で行ってもよく、ここで支持担体はチューブ壁か、チューブ内に懸架された支持担体か、またはその双方を含む。図21は、２つのチューブ状支持担体2120の横２列の断面図で示したものであり、ここで各列は、図18に示されている枠組1800にカップ1640を設けたのと同様の方式でチューブ状支持担体間に連結部2115を提供することにより2D枠組（完全に示されてはいない）に設けられている。チューブ状支持担体2120の内壁2125は、分子合成のための固相支持担体を提供するために官能基導入してもよい。また、実質的に配置されたチューブ状支持担体2120の内壁とともに、試薬を送達し、かかる分子を合成するためのウェル2110も提供される。チューブ状支持担体2120は本明細書に記載のその他の支持担体に好適な同じ材料から製造されているが、構造材と組み合わせない限り、樹脂単独ではおそらく十分な構造支持担体とならない。チューブ状支持担体2120に枠組を用いたとしても、それらは積層可能なプレート300および図3-11に示されている積層プレートの構成と類似のものである。従って、本明細書で論じられる積層プレートの構成の各バリエーションも2D枠組のチューブ状支持担体2120に適用できる。すなわち、図3-11の積層プレート例で使用される封止機構および種々の固相支持担体は各々、積層チューブの枠組構成に組み込んでよい。
【００５１】
図21では、枠組内の管状支持担体2120の１つの横列が、これもまた枠組内の管状支持担体2120の別の横列の上に積み重ねられている。封止機構は管状支持担体2120の隣接する天板と底を一時的に連結するために提供される。示された例に関しては、封止機構にはプラグ2130として働く管状支持担体2120の底が含まれ、これはソケット2140として働く管状支持担体2120の天板に挿入されている。その他の複数の封止機構およびいくつかの異なる形状の管状支持担体2120が考えられる。コンビナトリアルケミストリーで使用される多くの設備が円形の開口部を持つウェルプレートを想定して設計されているので、円形の開口部を有する管状支持担体2120がおそらく好ましい。しかしながら、やはり、方形または相当する大きさの円形開口部で可能なものより大きい表面積を持つ内壁2125を提供するように設計された形状のものなど、別の形の開口部も許容される。例えば、可能性のあるものとしては星形管状支持担体2120開口部がある。
【００５２】
図21はまた、各ウェル2110の末端壁へのプラグ・イン・ソケット型の封止機構を用いて管状支持担体2120の底部の横列に結合されている末端キャップ2150を示している。末端キャップ2150は二次元の枠組（十分に示されていない）内で、個々の末端キャップ2150間のリンク2115により同様に連結されている。少なくとも図21に示された装置では、末端キャップ2150に使用されたものと同様の構造が所望による蓋2160としても機能するよう適合させてあるが、この特徴は必ずしも必要ではない。相互汚染は、図21の積み重ね管の例では、上記で論じられた積み重ねプレートの例におけるほど重大な懸案点とはならない。従って、積み重ねられた管状支持担体2120における封止機構は主としてウェル2110外部への試薬の漏出を防ぐ。また、所望による蓋2160は、あるウェル2110から別のウェルへの試薬のはねかかりまたはこぼれを防ぐための一種のはね除けとして働く。示されていないが、排出オリフィスも末端キャップ2150を通して形成し、オリフィスへの真空を適用して各ウェル2110から試薬を迅速に排出するようにしてもよい。さらに、各蓋2160に隔膜を設けて、こぼれを防止しつつ、さらにかかる隔膜を通して試薬を注入できるようにしてもよい。
【００５３】
図22はメッシュカップラー2230を示しており、これは図21の構成に関して使用してもよい（別例は示されていない）。実質的に、両末端が完全に開放された管状支持担体2120の代わりに、試薬が浸透できるメッシュ遮断壁を各管状支持担体2120に提供してもよい。かかる器具は図10に示されている器具と同様のものである。従って、ビーズ状支持担体1020は枠組内に連結された管内のメッシュ遮断壁（示されていない）にあってよく、ここで分子が少なくともビーズ状支持担体1020上で、可能性としてはむしろ管の内壁で合成される。一度ビーズ状支持担体1020をかかる管内に入れれば、その他の管状枠組を上部に積み重ね固体支持担体の３Ｄアレイを組み立ててもよい。管状枠組の積み重ねプロセスまたは積み重ねからの取り出しプロセス中、小ビーズをこぼす可能性があるため、従ってメッシュカップラー2230または同様の装置を使用して管状枠組の各横列をキャップし、こぼれを防いでもよい。メッシュカップラー2230内の遮断壁2260によって、試薬が積み重ね管によって形成されたウェル（示されていない）を通って流れ、三次元的多様性を有する支持担体1020上で分子が合成される。上記で使用された用語論によれば、メッシュ遮断壁を有する管が多孔質の筐体の一例をなしている。かかる多孔質の筐体は、しかしながら非孔質側壁（管の壁）を有しており、これはその他のかかる多孔質の筐体と整合して積み重ねた場合にウェルに対して側壁を形成するのである。枠組内にある３Ｄアレイのビーズ状支持担体を含み、積み重ねられてウェルを形成し得る種々の他の多孔質の筐体は本発明に従って設計されてもよいと考えられる。
【００５４】
本発明のもう１つの好ましい実施形態では、三次元的多様性を有する分子ライブラリーのパラレル合成を、３Ｄアレイで使用される支持担体を移動させることができ、かつその個々の位置から選択した分子を回収する能力を維持するように適合させる支持担体移動装置を用いて手助けしてもよい。図23〜29は、図12〜17によって開示された、３Ｄアレイに関し特に有用な好ましい支持担体移動装置の数例とその別例を示している。図23はスライドゲート2305、２つのガイドピン2315、２つのガイドスロット2325および4 x 6の２Ｄアレイの穴2335を含んでいる移動ブロック2300の平面図を示している。ゲート2305は図23における1つの開放位置である。ガイドピン2315をゲート2305に取り付けて、ガイドスロット2325内に配置し、ガイドピン2315を指示された方向へ移動させればゲート2305が閉鎖位置へと移動するようにする（示されていない）。また図23はビーズ状支持担体1220を３Ｄアレイへと移動させる前に、または３Ｄアレイからの移動後に穴2335に入れられたビーズ状支持担体1220についても示している。注目すべきは、ゲート2305自体をつかむか、またはゲート2305に取り付けられたガイドピン2315をつかむかのいずれかによって、移動ブロック2300のゲート2305を開放位置から閉鎖位置へ、または逆へも移動させてもよい。
【００５５】
図24は図23に示されている24-24の直線に沿ってとった移動ブロック2300の横断面図を示している。ゲート2305が開放位置にある場合、支持担体1220はそこに設けられた開口部2425を抜けてゲート2305を貫通していることがわかる。また穴2335には所望により、支持担体1220を穴2335に入れる手助けをするように傾斜した開口部が提供されている。移動ブロックにも所望により、穴2335から空気を抜き取り、それによって支持担体1220を穴2335に吸引することによってさらに支持担体を穴2335に入れる手助けをする真空オリフィス2405が含まれる。図23〜27では支持担体1220は球として示されているが、実際に使用される支持担体は本明細書で論じられるもののようなかなり多くの形状を有してもよい。移動ブロック2300を装入しようとする際には、ゲート2305を開放位置に置き、支持担体を移動ブロック2300の上部に置く。図23および24に示されている支持担体1220は球形であるので、おそらくかなり容易に穴2335へ落ちるであろう。しかしながら、結合型支持担体1520または管状支持担体1720のようなその他の支持担体にはさらなる補助が必要であると考えられる、従って傾斜した開口部および真空オリフィス2405が有用であるが、必ずしも必要ではない。また支持担体は、規定位置の穴2335に入れやすくする、サイズおよび形状のような特徴について設計されてもよい。
【００５６】
図1および2の用語論によれば、支持担体1220のZ面を迅速に、かつ容易に移動ブロック2300へ装入することができる。一度支持担体1220を装入すれば、ゲート2305を指示された方向にスライドしてそれを閉鎖してもよい。図23および24からわかるように、ゲート2305が閉鎖位置へ移動すると、穴2335内のいずれの過剰な支持担体1220が各穴2335の底部にある1つの支持担体1220から分離されるように開口部2425が再配置される。一度ゲート2305が閉鎖位置であると、過剰な支持担体1220は取り除かれるが、穴2335の内部にある支持担体1220はゲート2305の通過が妨げられる。支持担体はいくつかの異なる形状およびサイズから選択してよいため、所与の支持担体を移動ブロック2300または関連装置で使用しようとするのであれば、さらにゲートによって支持担体の分離を提供すべきことが見込まれる。このような理由で、図16の多孔質の筐体1615には傾斜した底1680と傾斜した蓋1690が提供されている。そうでなければ、ゲートによって多孔質の筐体1615を分離することは難しいであろう。
【００５７】
支持担体1220の３Ｄアレイへの移動は、移動ブロック2300を逆さにし、穴2335を、ウェルプレート1200内のウェル1210のような３Ｄアレイの位置に配置し、ゲート2305を開放位置に移動させることによって行われる。次いで支持担体1220が３Ｄアレイの位置に落ち、そこに支持担体のZ面が確立されると考えられる。かかる移動ブロックは、特にZ面にある支持担体1220それぞれが同一のR1ビルディングブロックを有している場合に、３Ｄアレイに配置するのに極めて有用である。
【００５８】
移動ブロック2300を使用して３Ｄアレイから支持担体1220を取り出すプロセスは、移動ブロック2300を逆さにし、それを３Ｄアレイの分離した支持担体1220上に置き、３Ｄアレイを逆さにし、移動ブロック2300が直立するよう３Ｄアレイと移動ブロック双方の向きを変えることによって行われる。支持担体1220は開いた穴2335に落ち、ゲート2305は閉鎖されるが、支持担体の1つのZ面は留められよう。次いで３Ｄアレイが直立し、支持担体1220（支持担体1220の上部Z面を除く）が元の位置に落ちるように３Ｄアレイと移動ブロック2300双方の向きを再度変える。
【００５９】
本発明に従って、図25の横断面図により示され、図24に示される真空オリフィス2405の代わりに下部ゲート2505を有する移動ブロック2500のような別の支持担体移動装置例が考えられる。かかる下部ゲート2505は完全に移動ブロックを貫通する穴2535の下部出口を選択的に閉鎖する。すなわち、下部ゲート2505は、支持担体1220を移動ブロック2500に装入している際には閉鎖位置にあるが、開放位置に移動させると、支持担体1220が移動ブロック2500の底の外側、かつ３Ｄアレイ中に落ちる。
【００６０】
図25ではウェルプレート1200とともに、移動ブロック2500が示されている。ここではウェルプレート1200を逆さにして、移動ブロック2500の上部に置いている。移動ブロック2500のエッジ周囲に設けられた上部擁壁2510はウェル1210と穴2535とが整合するように、移動ブロック2500に対してウェルプレート1200の位置を合わせるようなサイズで作られている。ウェル1210と穴2535とが整合して、開放位置にある場合には、上部ゲート2507の開口部2527を通して落とし、閉鎖位置にある場合には下部ゲート2505に留めておくことによって支持担体1220が穴2535中に装入されよう。次いで上部ゲート2507が閉鎖され、支持担体1220のカラムが支持担体1220の下部Z面から分離される。従って、その後、1つの分離された支持担体1220は各穴2535の取り出し部分2530に存在すると考えられる。次いで下部ゲート2505を開放位置に移動させ、支持担体1220を開口部2525を通して落として、支持担体1220のZ面を切断、貯蔵等のための別の装置に取り出す。また移動ブロック2500には、移動ブロック2500と、移動ブロック2500の下に位置する別のウェルプレート（示されていない）のような他の装置と位置を合わせる手助けをする下部擁壁2515が含まれている。開口部（示されていない）は所望により擁壁2510および2515各々を貫通して成形されており、よって支持担体1220は開口部を通って移動プレート2500から別の容器へ排出される。また移動ブロック2500に図23および24の移動ブロック2300のようなガイドピンとガイドスロットに関しては示されていないが、必要に応じてかかる特徴およびその他の特徴を移動ブロック2500に組み込んでよい。
【００６１】
上記の使用に加え、移動ブロック2500はまた分子の合成のために機能化された支持担体1220をウェルプレート1200への装入するのにも有用である。好ましくは、支持担体の1つのZ面を創生するのに必要とされる過剰量の支持担体1220を移動プレート2500の上部に置く。上部擁壁2510によって支持担体1220のこぼれを防ぎながら、少なくとも1つの支持担体1220が各穴2535に入るように移動ブロック2500をゆすぶる。要すれば、次いで上部ゲート2507を使用して支持担体1220の1つのZ面を分離してもよい。その後に、合成に先立って下部ゲート2505を開放して支持担体1220をウェルプレート1200（図25には示されていない）へ装入する。
【００６２】
さらに、支持担体移動装置のもう1つの別例は、移動ブロック2300および2500と類似した穴を有し、上部ゲート、第1下部ゲート、第2下部ゲートおよび取り出し部分および貯蔵部分を有する穴をもった移動ブロック（示されていない）である。取り出し部分はただ1つの支持担体と第1下部ゲートと第2下部ゲート間の残渣が収容されるサイズである。貯蔵部分は1以上の支持担体と上部ゲートと第1下部ゲート間の残渣が収容されるサイズである。かかる移動ブロックの基本操作には第2下部ゲートを閉鎖しながら上部ゲートと第1下部ゲートを開放し、穴の取り出し部分と貯蔵部分に充填することが含まれる。上部ゲートは、その後、閉鎖し、移動ブロック上部から過剰な支持担体を取り除く。また第1下部ゲートもその後閉鎖し、取り出し部分にある1つの支持担体から貯蔵部分にある多数の支持担体を分離する。一度移動ブロックが３Ｄアレイ中に配置されると、後に第2下部ゲートを開放し、取り出し部分にある1つの支持担体を放出する。次いで、第2下部ゲートを閉鎖し、第1下部ゲートを開放して、別の支持担体を取り出し部分に落とし、第1下部ゲートを再び閉鎖し、貯蔵部分に残留している支持担体を再び分離する。
【００６３】
装置は分子の三次元ライブラリーの合成のいくつかの異なる態様において上記の工程を変形および／または再編することによって使用し得るため、別の移動ブロックの基本操作についての上記説明は単なる例示にすぎない。例えば、移動ブロックに同一のR1ビルディングブロックを有する支持担体を装入し、次いでそれを使用して多数のアレイにそれぞれかかる支持担体の1つのZ面を装入した。また移動ブロックは３Ｄアレイの支持担体すべてを収容でき、次いでそれを使用して一度に1つずつZ面を合成された分子を切断するための分離したウェルプレートに装入できる。さらに２Ｄアレイの穴を含む代わりに、移動ブロックは一次元アレイの穴だけ、言い換えれば、ただ一列だけの穴を含んでいる。このようにかかる移動ブロックは一度に一列だけのZ面を装入することができるが、このことは、ある列の所与のZ面が異なるR1ビルディングブロックを有する支持担体を含むであろう場合に有用である。
【００６４】
次に図26では、好ましい支持担体移動装置例のもう1つの例が移動マニホールド2600の平面図で示されている。移動マニホールド2600は真空マニホールド2605、4 x 6の２Ｄアレイの吸引キャビティ2610および真空供給2615を含んでいる。図27は、ウェル1210から支持担体1220の上部Z面を取り外した後にウェルプレート1200上部に配置される移動マニホールド2600の側面図を示している。真空供給2615を真空マニホールド2605に適用する際に、吸引キャビティ2610から空気を抜き取ることによって1つの支持担体1220が各吸引キャビティ2610に吸引されるように、管2620の一方の端を真空マニホールド2605に、もう一方の端を吸引キャビティ2610に連結する。支持担体1220の形状に対応するように吸引キャビティ2610を適合させることが好ましい。例えば、多孔質の筐体1615をその代わりとしてウェル1210内に配置するならば、その時吸引キャビティ2610は半球状よりむしろ円筒状であることが好ましい。移動マニホールドは一度に支持担体の1つのZ面を３Ｄアレイへ、または３Ｄアレイから移動させるための簡易なメカニズムを提供する。また、一度に一列の支持担体1220を移動させるための一次元真空マニホールドなどの多くの別例も考えられる。上記に示されるように、かかる装置はある列の所与のZ面が、異なるR1ビルディングブロックを有する支持担体を含むであろう場合に有用であると考えられる。
【００６５】
図28では、好ましい支持担体移動装置例のもう1つの例が移動ラック2800の平面図で示されており、図29は図28に示されている29-29の直線に沿ってとった移動ラック2800の横断面図を示している。移動ラック2800は、プラットフォーム2830から上方に延びる4 x 6の２Ｄアレイのロッド2810を含んでいる。図17の管状支持担体1720と同様の管状支持担体2820を移動ラック2800のロッド2810上に装入するが、また管状支持担体1720を使用してもよい。移動ラックには、種々の他のサイズおよび形状を有する支持担体が図28および29に記載されたものと同様な方法で移動ラック上に装入され得るように、種々のサイズおよび形状のロッド2810が選択的に提供されるであろう。図16に示された多孔質の筐体1615でさえ、移動ラック2800との併用に適合させ得る。
【００６６】
図28および29では、管状支持担体2820がロッド2810から外れるのを防ぐための、4つのロッド2810の各列に配置された末端キャップ2840を示している。末端キャップ2840に穴をあけて設けた開口部にロッド2810の先端を収容する。注目すべきは、図29に示された2つの開口部には末端キャップ2840をロッド2810上に保持するメカニズムが含まれているが、他の2つの開口部には含まれていない。末端キャップ2840はまた種々の他の形状および／またはサイズを有してもよいが、しかしながらいかに移動ラック2800を使用するかについては熟慮すべきである。好ましくは、移動ラック2800を使用して、管状支持担体2820を移動させ、さらに管状支持担体2820を３Ｄアレイ中に保持する。すなわち、管状支持担体2820は合成プロセス中、移動ラック2800上にそのままあることが好ましい。例えば、パラレル合成をなし遂げるためのある方法では、移動ラック2800を使用するにはウェルとして平行なトラフを有するウェルプレート（示されていない）の使用が必要となる。ここでは、管状支持担体の一列だけが適合するように設計されたウェルではなく、複数のカラムが各トラフを占めていてよい。図1および2に関する上記論考の用語論によれば、かかるウェルプレートの平行なトラフ各々を使用して、選択された試薬を移動ラック2800上の３Ｄアレイにある管状支持担体の各XおよびY面に適用する。すなわち、末端キャップ2840を図28に示されるような4つのロッド2810の6列各々に配置し、同時に移動ラック2800を逆さにし、各トラフ当たり一列のロッドを有する6つのトラフウェルプレートに置く。そこに移動ラック2800を配置する前か、または配置した後のいずれかに、6つのトラフそれぞれには1つの試薬を充填する。このように管状支持担体2820の各X面には1つの試薬が適用され、ロッド2810の所与の列内で管状支持担体2820のそれぞれの群が一カラムに積み重ねられていることが示される。
【００６７】
試薬を移動ラック2800上の管状支持担体の各Y面に適用するために、末端キャップ2840を取り外し、末端キャップ（示されていない）が移動ラック2800の６つのロッドの４列各々の上方に配置されるよう置き換える。次いで、移動ラック2800を逆さにし、試薬を充填した4つのトラフウェルプレートに置く。よって管状支持担体の各Y面にはそれぞれの試薬が適用されることとなる。いくつかの支持担体材料は使用される数種の液体試薬より稠密性が低いため、管状支持担体2820をウェルプレートトラフ中のいずれの液体試薬につけた状態にしておくには支持担体の動きを制限する閉鎖装置2905も必要となる。閉鎖装置2905は種々のサイズおよび形状をとってよく、図29ではほんの一例が提供されている。また末端キャップとトラフの異なる配置および異なる数のロッドも提供されてもよく、本発明の範囲内である。例えば、移動プレート2800を図12に示されたウェルプレート1200と併用し得るようなただ1つのロッド2810にかぶせる末端キャップ（示されていない）を提供することが可能であり、一カラムだけの管状支持担体2820が各ウェル1210内に配置される。
【００６８】
末端キャップ構造に関しては、移動ブロック2500は管状支持担体2820を移動ラック2800から取り外すには有用であると考えられる。すべての３Ｄアレイを移動ブロック2500に取り外し、次いで一度に1つずつZ面をウェルプレート内か、または管状支持担体2820上で合成された分子を切断または貯蔵がなされる他の装置に落としてもよい。また、本発明に従って本明細書に記載された他の移動ブロックを使用して、移動ラック2300から一度に1以上の管状支持担体2820のZ面を取り外し、管状支持担体2820をウェルプレート内か、または他の装置に入れてもよい。種々の移動ブロック、移動マニホールド等を使用して、種々のタイプの支持担体を移動ラック2800に装入してもよいが、しかしながらロッド2810を容易に整合させられ、かかる支持担体に挿入できる支持担体および支持担体移動装置を使用するのが好ましい。例えば、管状支持担体1720はそれを通るロッド2810の容易な挿入が提供されるようを適合させている。
【００６９】
従って、本発明は三次元的多様性を有する分子ライブラリーのパラレル合成が提供されるように適合された固相支持担体の３Ｄアレイの発明を完成させるために使用されるであろう組み合わせメカニズムの種々のメカニズムとシステムを提供する。三次元パラレル合成を行う基本的概念とかかる合成を行うための装置を記載したので、支持担体を機能化し、かかる合成を行うより詳細な方法を記載することにする。支持担体の機能化、および二次元での分子合成のための多くの方法については、当技術分野では公知のように、本発明に関する使用に向けて改変してもよいことは、本明細書の内容から考えて当業者には明らかであろう。かかる方法のいくつかについては、上記特許参照に記載されている。さらに、次の実施例が提供される。
【００７０】
略語一覧
DCM: ジクロロメタン
DIAD: アゾジカルボン酸ジイソプロピル
DIC: N, N’-ジイソプロピルカルボジイミド
DMF: N, N-ジメチルホルムアミド
Fmoc: 9-フルオレニルメチルオキシカルボニル
HOBt: 1-ヒドロキシベンゾトリアゾール
HPLC: 高速液体クロマトグラフィー
NMR: 核磁気共鳴
PP: ポリプロピレン
PS: ポリスチレン
SPPS: 固相ペプチド合成
TFA: トリフルオロ酢酸
TFMSA: トリフルオロメタンスルホン酸
THF: テトラヒドロフラン
種々のアミノ酸に使用される略語については、IUPAC―IUB Commission of Biochemical Nomenclature [J. Biol. Chem., 247, 977-983 (1972)]の推奨に従い、全ての場合においてL-配置のアミノ酸を意味する。
【００７１】
実施例 1
ポリスチレンをグラフトさせたポリプロピレン(PP)ボールの製造のための一般的手法
スチレン(Aldrich Chemical in Milwaukee, Wisconsinから入手できる99%純度品)を塩基性アルミナに通して不純物を取り除いた。要すれば、さらにナトリウムまたは水素化カルシウムから蒸留してもよい。精製したスチレンをメタノールと合わせて、25%(v/v)スチレン溶液を得て、次ぎにこの溶液25mlを、0.2モル(M)硫酸およびn-ヘキサンで洗浄した径4.7ミリメーター(mm)(3/16インチ(in))を有するポリプロピレンボールとともにアンプルに入れた。この溶液を完全に脱気するために、高真空系において凍結解凍サイクルを繰り返し、次いでアンプルを真空下で密閉した。アンプルとその内容物はコバルトγ線設備内で照射処理をした。線量率は約500グレイ/時間(Gy/hr)で総照射線量5.0kGy(キログレイ)であった。照射後、このアンプルを往復振盪機に24時間置いた。24時間後、Soxhelt装置においてジクロロメタン(DCM)によりボールを抽出し、乾燥させた。
【００７２】
実施例 2
ポリスチレンをグラフトさせた PP ボールのアミノメチル化（官能基の導入）
径4.7ミリメーターの、ポリスチレンをグラフトさせたPPボール100個を50ml固相ペプチド合成(SPPS)容器に入れて往復振盪機に置き、TFA/DCM(1:1 v/v)30mlで4x5分（各5分間で4回）洗浄した。TFA/DCM(1:1 v/v)50ml中の(2.1ミリモル(mmol))N-（ヒドロキシメチル）フタルイミド(Acros Organics USA in Pittsburgh, Pennsylvaniaから入手できる97%純度品)の溶液を予洗したボールに加え、この混合物を20分間振盪した。次ぎに、TFMSA/TFA/DCM(10:45:45 v/v/v)10mlを4〜5時間にわたって滴下添加し、添加後、さらに4時間振盪し続けた。このボールを濾過によって混合物から分離し、次の：TFA/DCM(1:1 V/V)(1OOml)、DCM(25Oml)、メタノール(15Oml)およびエタノール(15Oml)、により連続洗浄した。次いでボールを10%ヒドラジン(Aldrich)含有エタノール50ml中、70℃で12時間振盪した。ボールを温混合物から単離し、次の：温エタノール(5Oml)、温DMF(5Oml)、温エタノール(5Oml)、温メタノール(5Oml)およびDCM(5Oml)、により連続洗浄した。その結果、ボール支持担体のポリスチレングラフト部分の様々な芳香族サブユニットと結合したアミノメチル部分が得られた。最終的には、このボールをDIEA/DCM(1:9 v/v)50mlで2x5分処理し、DCM200mlで洗浄し、室温で乾燥させた。分光光度ニンヒドリン変色試験では2.0マイクロモル(μmol)NH2/ボールを示した。
【００７３】
実施例 3
Fmoc- リンクリンカーとアミノメチルポリスチレンをグラフトさせたポリプロピレンボール支持担体との結合
実施例2に記載されるようにアミノメチル官能基（置換―2.0μmol/ボール）へと官能基化した、ポリスチレングラフトPPボール100個をDMF150mlで予洗した。このボールをDMFの入ったSPPS反応器に入れた。Fmoc-リンクリンカー(p-[(R, S)-α-[1-(9H-フルオレン-9イル)-メトキシホルムアミド]-2,4-ジメトキシベンジル]-フェノキシ酢酸)(0.6mmolまたは3当量(equiv.))およびHOBt(0.6mmolまたは3当量)をDMFに溶解し、SPPS反応器に充填した。DIC(0.6mmolまたは3当量)をDMF1mlに溶解し、添加した。この混合物を往復振盪機において25℃で15時間振盪した。混合物を濾過し、DMF5x100ml（各回100mlで5回）で洗浄した。その結果、Fmoc-リンクリンカーカルボン酸官能基が官能基化したポリスチレングラフトPPボール支持担体のアミン官能基とアミド結合を形成した。
【００７４】
実施例 4
第 1 の多様性 R 1 グループビルディングブロックとリンクリンカー置換したボール支持担体との結合
実施例3のFmoc-リンクリンカー置換したボール支持担体8個を使用して、ピペリジン/DMF(1:1 v/v)50mlとボール支持担体を10分間反応させてFmoc保護基を除去した。このようにリンクリンカーのアミン官能基は遊離され、第1の多様性R1グループビルディングブロックとリンカー置換したボール支持担体とを共有結合させるためのアンカーポイントとして作用した。次いでボール支持担体をDMF6x50mlで洗浄し、各4個の支持担体からなる2組に分けた。第1の組はR1a開始ビルディングブロックを受け入れ、第2の組はR1b開始ビルディングブロックを受け入れるものである。R1a開始ビルディングブロックとしてアラニンが選択され、よってFmoc-Ala-OH(24μmol, 3当量), HOBt(24μmol, 3当量)およびDIC(24μmol, 3当量)をDMF10mlに溶解し、第1の組の4個の支持担体の入ったガラス反応器に充填した。R1b開始ビルディングブロックとしてフェニルアラニンが選択され、よってFmoc-Phe-OH(24μmol, 3当量), HOBt(24μmol, 3当量)およびDIC(24μmol, 3当量)をDMF10mlに溶解し、第2の組の4個の支持担体の入ったガラス反応器に充填した。2種の多様性R1グループビルディングブロック、R1a(Ala)およびR1b(Phe)を25℃で4時間反応させた。その結果、R1ビルディングブロックC末端カルボン酸官能基がリンクリンカーのアミン官能基とアミド結合を形成した。それぞれの場合では、反応時間終了時に支持担体を反応液から濾過し、DMF10x10mlで洗浄した。続いてピペリジン/DMF(1:1 v/v)10mlと10分間反応させてR1 Fmoc N末端保護基を除去し、その結果、多様性R2ビルディングブロックと共有結合するアミン部分が遊離した。次いでR1置換したボール支持担体をDMF5x10mlおよびDCM5x10mlで洗浄した。最後に支持担体を真空下で1時間乾燥させた。
【００７５】
実施例 5
第 2 の多様性 R 2 グループビルディングブロックと R 1 置換したボール支持担体との結合
正しい位置にR1ビルディングブロックを有する実施例4の2組の支持担体を使用して、第1の組の支持担体を支持担体移動装置に装填し、ガラス濾過底を装備した96ディープウェルフィルタープレートの4つのウェルに入れた。選択したウェルは各列に2つのウェル（ウェル1および2）が並ぶ2列（列AおよびB）にあった。よって4つのウェルをウェルA1, A2, B1,およびB2とした。次ぎに第2の組の支持担体を支持担体移動装置に装填し、第1の組の支持担体上部にある同じ4つのウェルに入れた。よって底にあるZ1面の支持担体はR1aビルディングブロックアラニンを有し、上部にあるZ2面の支持担体はR1bビルディングブロックフェニルアラニンを有していた。ボールの径(3/16インチ)およびフィルタープレートのウェルの径(1/4インチ)は、合成中、ボールが三次元アレイにおいて割り当てられた位置に対応する所望の順序で積み重ねられたままになるような大きさとした。Fmoc-Ala-OH(24μmol, 3当量), HOBt(24μmol, 3当量)およびDIC(24μmol, 3当量)のR2a溶液をDMF4mlに溶解し、各ウェルにつき2つの支持担体が積み重なって含まれる列A（ウェルA1およびA2）に充填した。R2b開始ビルディングブロックとしてフェニルアラニンが選択され、よってFmoc-Phe-OH(24μmol, 3当量), HOBt(24μmol, 3当量)およびDIC(24μmol, 3当量)をDMF4mlに溶解し、各ウェルにつき2つの支持担体が積み重なって含まれる列B（ウェルB1およびB2）に充填した。2種の多様性R2グループビルディングブロック、R2a(Ala)およびR2b(Phe)を25℃で4時間反応させた。その結果、R2ビルディングブロックC末端カルボン酸がR1ビルディングブロックのN末端アミン官能基とアミド結合を形成した。それぞれの場合において、反応時間終了時に支持担体を反応液から濾過し、DMF6x2mlで洗浄した。続いて各ウェルをピペリジン/DMF(1:1 v/v)2mlと10分間反応させてR2 Fmoc 保護基を除去し、その結果、多様性R3ビルディングブロックと共有結合するN末端アミン官能基が遊離した。次いでボール支持担体をDMF6x2mlで洗浄した。結果として、これまでに支持担体と結合した分子として：
Z 1 面 (R 1 =Ala)
化合物 ウェル位置
H-Ala-Ala-リンクリンカー-PS-PPボール A1
H-Ala-Ala-リンクリンカー-PS-PPボール A2
H-Phe-Ala-リンクリンカー-PS-PPボール B1
H-Phe-Ala-リンクリンカー-PS-PPボール B2
Z 2 面 (R 1 =Phe)
化合物 ウェル位置
H-Ala-Phe-リンクリンカー-PS-PPボール A1
H-Ala-Phe-リンクリンカー-PS-PPボール A2
H-Phe-Phe-リンクリンカー-PS-PPボール B1
H-Phe-Phe-リンクリンカー-PS-PPボール B2
が挙げられる。
【００７６】
実施例 6
三次元的多様性を完成させる第 3 の多様性 R 3 グループビルディングブロックと R 2 -R 1 置換したボール支持担体との結合
Fmoc-Ala-OH(24μmol, 3当量), HOBt(24μmol, 3当量)およびDIC(24μmol, 3当量)のR3a溶液をDMF4mlに溶解し、各ウェルにつき2つの支持担体が積み重なって含まれるそれぞれの列の第1のウェル（ウェルA1およびB1）に充填した。R3b開始ビルディングブロックとしてフェニルアラニンが選択され、よってFmoc-Phe-OH(24μmol, 3当量), HOBt(24μmol, 3当量)およびDIC(24μmol, 3当量)をDMF4mlに溶解し、各ウェルにつき2つの支持担体が積み重なって含まれるそれぞれの列の第2のウェル（ウェルA2およびB2）に充填した。2種の多様性R3グループビルディングブロック、R3a(Ala)およびR3b(Phe)を25℃で4時間反応させた。その結果、R3ビルディングブロックC末端カルボン酸がR2ビルディングブロックのN末端アミン官能基とアミド結合を形成した。それぞれの場合において、反応時間終了時に支持担体を反応液から濾過し、DMF6x2mlで洗浄した。続いて各ウェルをピペリジン/DMF(1:1 v/v)2mlと10分間反応させてR3 Fmoc 保護基を除去し、その結果、N末端アミン官能基が遊離した。次いでボール支持担体をDMF6x2mlおよびDCM6x2mlで洗浄した。最終的に三次元アレイに積み重ねられた支持担体のパラレル合成によって三次元的多様性が達成された。支持担体を真空下で乾燥させ、Z1面(Ala)およびZ2面(Phe)の、支持担体から分子を切断する切断プレートへの移動に備えた。結果として、これまでに支持担体と結合した分子として：
Z 1 面 (R 1 =Ala)
化合物 ウェル位置
H-Ala-Ala-Ala-リンクリンカー-PS-PPボール A1
H-Phe-Ala-Ala-リンクリンカー-PS-PPボール A2
H-Ala-Phe-Ala-リンクリンカー-PS-PPボール B1
H-Phe-Phe-Ala-リンクリンカー-PS-PPボール B2
Z 2 面 (R 1 =Phe)
化合物 ウェル位置
H-Ala-Ala-Phe-リンクリンカー-PS-PPボール A1
H-Phe-Ala-Phe-リンクリンカー-PS-PPボール A2
H-Ala-Phe-Phe-リンクリンカー-PS-PPボール B1
H-Phe-Phe-Phe-リンクリンカー-PS-PPボール B2
が挙げられる。
【００７７】
実施例 7
三次元アレイから二次元アレイへの支持担体の分配および切断
実施例6のフィルタープレートにある置換したボール支持担体を使用して、Z2面ボール支持担体を支持担体移動装置を用いてフィルタープレートから除去し、Z2面にある支持担体の最初のフィルタープレート配置を維持つつ、分離フィルタープレートP2に入れた。この工程をZ1面ボール支持担体について繰り返し、Z1面にある支持担体の最初のフィルタープレート配置を維持しつつ、分離フィルタープレートP1に入れた。TFA/H2O(19:1 v/v)を含む切断溶液の0.5アリコートを2つのフィルタープレートそれぞれの支持担体を有する4つのウェルに加え、25℃で2時間反応させた。次いで切断溶液を留去し、メタノール2x0.5mlおよびアセトニトリル/H2O(1:1 v/v)1x0.5mlで洗浄することにより合成した分子をウェルから抽出した。溶媒を濾過により抽出するたびに、プレートP2およびP1と同様に規定した新規の2つの丸底ウェルタイプのプレートに回収した。溶媒を抽出物から蒸発させ、得られた化合物をHPLC、NMRおよび質量分析法により、純度、構造および質量情報について分析した。プレートP2およびP1の支持担体から次の構造が正確に確認された。
【００７８】
プレート P 1
化合物 ウェル位置
H-Ala-Ala-Ala-NH2 A1
H-Phe-Ala-Ala-NH2 A2
H-Ala-Phe-Ala-NH2 B1
H-Phe-Phe-Ala-NH2 B2
プレート P 2
化合物 ウェル位置
H-Ala-Ala-Phe-NH2 A1
H-Phe-Ala-Phe-NH2 A2
H-Ala-Phe-Phe-NH2 B1
H-Phe-Phe-Phe-NH2 B2
実施例 8
多様性 R 2 グループビルディングブロックと RI 置換したボール支持担体との結合
正しい位置にR1ビルディングブロックを有する実施例4の2組の支持担体を使用して、第1の組の支持担体を支持担体移動装置に装填し、ガラス濾過底を装備した96ディープウェルフィルタープレートの4つのウェルに入れた。選択したウェルは各列に2つのウェル（ウェル1および2）が並ぶ2列（列AおよびB）にあった。よって4つのウェルをウェルA1, A2, B1,およびB2とした。次ぎに第2の組の支持担体を支持担体移動装置に装填し、第1の組の支持担体上部にある同じ4つのウェルに入れた。よって底にあるZ1面の支持担体はR1aビルディングブロックアラニンを有し、上部にあるZ2面の支持担体はR1bビルディングブロックフェニルアラニンを有していた。ボールの径(3/16インチ)およびフィルタープレートのウェルの径(1/4インチ)は、合成中、ボールが三次元アレイにおいて割り当てられた位置に対応する所望の順番で積み重ねたままになるような大きさとした。4-ヒドロキシ安息香酸(24μmol, 3当量), HOBt(24μmol, 3当量)およびDIC(24μmol, 3当量)のR2a溶液をDMF4mlに溶解し、各ウェルにつき2つの支持担体が積み重なって含まれる列A（ウェルA1およびA2）に充填した。次ぎに、R2b開始ビルディングブロックとして3-ヒドロキシ安息香酸が選択され、よって3-ヒドロキシ安息香酸(24μmol, 3当量), HOBt(24μmol, 3当量)およびDIC(24μmol, 3当量)をDMF4mlに溶解し、各ウェルにつき2つの支持担体が積み重なって含まれる列B（ウェルB1およびB2）に充填した。2種の多様性R2グループビルディングブロック、R2aおよびR2bを25℃で4時間反応させた。その結果、R2ビルディングブロックC末端カルボン酸がR1ビルディングブロックのN末端アミン官能基とアミド結合を形成した。それぞれの場合において、反応時間終了時に支持担体を反応液から濾過し、DMF6x2ml、DCM6x2mlおよび無水THF8x2mlで洗浄した。結果として、これまでに支持担体と結合した分子として：
Z 1 面 (R 1 =Ala)
化合物 ウェル位置
4-ヒドロキシ安息香酸-Ala-リンクリンカー-PS-PPボール A1
4-ヒドロキシ安息香酸-Ala-リンクリンカー-PS-PPボール A2
3-ヒドロキシ安息香酸-Ala-リンクリンカー-PS-PPボール B1
3-ヒドロキシ安息香酸-Ala-リンクリンカー-PS-PPボール B2
Z 2 面 (R 1 =Phe)
化合物 ウェル位置
4-ヒドロキシ安息香酸-Phe-リンクリンカー-PS-PPボール A1
4-ヒドロキシ安息香酸-Phe-リンクリンカー-PS-PPボール A2
3-ヒドロキシ安息香酸-Phe-リンクリンカー-PS-PPボール B1
3-ヒドロキシ安息香酸-Phe-リンクリンカー-PS-PPボール B2
が挙げられる。
【００７９】
実施例 9
三次元的多様性を完成させる第 3 の多様性 R 3 グループビルディングブロックと R 2 -R 1 置換したボール支持担体との Mitsunobu 反応による結合
4-（ヒドロキシメチル）ピリジン(72μmol, 9当量), トリフェニルホスフィン(72μmol, 9当量)およびDIAD(72μmol, 9当量)のR3a溶液を無水THF4mlに溶解し、各ウェルにつき2つの支持担体が積み重なって含まれるそれぞれの列の第1のウェル（ウェルA1およびB1）に充填した。次ぎに、R3b開始ビルディングブロックとして2-(4-ニトロフェニル)エタノールが選択され、よって2-(4-ニトロフェニル)エタノール(72μmol, 9当量), トリフェニルホスフィン(72μmol, 9当量)およびDIAD(72μmol, 9当量)を無水THF4mlに溶解し、各ウェルにつき2つの支持担体が積み重なって含まれるそれぞれの列の第2のウェル（ウェルA2およびB2）に充填した。2種の多様性R3グループビルディングブロック、R3aおよびR3bを25℃で15時間反応させた。その結果、R3アルコールビルディングブロックがR2ビルディングブロックの芳香族ヒドロキシル官能基とエーテル結合を形成した。最終的に三次元アレイで積み重ねられた支持担体のパラレル合成によって三次元的多様性が達成された。それぞれの場合において、反応時間終了時に支持担体を反応液から濾過し、THF6x2ml、DMF6x2mlおよびDCM6x2mlで洗浄した。支持担体を真空下で乾燥させ、Z1面(Ala)およびZ2面(Phe)の、支持担体から化合物を切断する切断プレートへの移動に備えた。
【００８０】
実施例 10
三次元アレイから二次元アレイへの支持担体の分配および切断
実施例9のフィルタープレートにあるボール支持担体を使用して、Z2面ボール支持担体を支持担体移動装置を用いてフィルタープレートから除去し、Z2面にある支持担体の最初のフィルタープレート配置を維持しつつ、分離フィルタープレートP2に入れた。この工程をZ1面ボール支持担体について繰り返し、Z1面にある支持担体の最初のフィルタープレート配置を維持しつつ、分離フィルタープレートP1に入れた。TFA/H2O(19:1 v/v)を含む切断溶液の0.5mlアリコートを2つのフィルタープレートに支持担体を有する4つのウェルそれぞれに加え、25℃で2時間反応させた。次いで切断溶液を留去し、メタノール2x0.5mlおよびアセトニトリル/H2O(1:1 v/v)1x0.5mlで洗浄することにより合成した分子をウェルから抽出した。溶媒を濾過により抽出するたびに、新規の2つの丸底ウェルタイプのプレートに回収した。溶媒を抽出物から蒸発させ、HPLC、NMRおよび質量分析法により、純度、構造情報および質量について分析した。プレートP2およびP1の支持担体から次の構造が正確に確認された。
【００８１】
プレートP1
ウェルA1
Figure 0004608096
ウェルA2
Figure 0004608096
ウェルB1
Figure 0004608096
ウェルB2
Figure 0004608096
プレートP2
ウェルA1
Figure 0004608096
ウェルA2
Figure 0004608096
ウェルB1
Figure 0004608096
ウェルB2
Figure 0004608096

【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による三次元(3D)パラレル合成の概念を示す図である。
【図２】 本発明による3Dパラレル合成の概念をさらに示す図である。
【図３】 3Dパラレル合成のための固相支持担体を提供するプレートの平面図である。
【図４】 固相支持担体の3Dアレイを形成する、積み重ねられたプレートの側面図である。
【図５】 図３のプレートを線5-5で切断した断面図である。
【図６】 プレートの開口部内に懸架されたチューブ支持担体の断面図である。
【図７】 プレートの開口部内に懸架されたメッシュ支持担体の断面図である。
【図８】 プレート上のメッシュ支持担体および封止機構の平面図である。
【図９】 プレートの開口部内に懸架されたメッシュ支持担体の断面図である。
【図１０】 通液孔(vent)を有するプレート開口部内に懸架したビーズ支持担体の断面図である。
【図１１】 図１０に示すプレートの一部の平面図である。
【図１２】 ウエル内で3Dアレイを形成するビーズ支持担体の平面図である。
【図１３】 ウエル内で3Dアレイを形成するビーズ支持担体の側面図である。
【図１４】 図１２および１３に示す１つのウエル内の２個のビーズ支持担体の、線14-14で切断した断面図である。
【図１５】 ウエル内で互いに連結された２個の支持担体の断面図である。
【図１６】 ウエル内でカラムの形に積み重ねられた、多孔性の筐体の内に含有されるビーズの断面図である。
【図１７】 棒によって貫通された、ウエル内の２個のチューブ支持担体の断面図である。
【図１８】 二次元(2D)枠組の中に固定された、多孔性筐体用の24個のバスケットの平面図である。
【図１９】 切断用具を用いて2D枠組から取りはずされた、多孔性筐体用の２個のふたの断面図である。
【図２０】 線20-20で切断した、図１８に示す２個のバスケットの断面図である。
【図２１】 ２個の末端キャップおよび２個のふたが連結される、2D枠組に固定された、積み重ねられたチューブ支持担体の断面図である。
【図２２】 2D枠組内の連結されたメッシュキャップの断面図である。
【図２３】 1個のゲートを有する移動ブロックであって、該ゲートが開の位置にあるものの平面図である。
【図２４】 ゲートが開の位置にある、図２３に示す移動ブロックの線24-24で切断した断面図である。
【図２５】 頂部ゲートおよび底部ゲートを有する移動ブロックの断面図である。
【図２６】 減圧マニホルドに連結された24個のチューブを有する支持担体移動装置の平面図である。
【図２７】 支持担体の3Dアレイから吸い上げた支持担体を有する、図２６に示す装置の側面図である。
【図２８】 末端キャップを有するラックに装填したチューブ支持担体の平面図である。
【図２９】 線28-28で切断した、図２８に示すラックの断面図である。

Claims (28)

  1. 分子のコンビナトリアルライブラリーを合成するための装置であって、
    官能基が導入されている固相支持担体の三次元アレイを含み、
    該三次元アレイは、ウェルプレートの選択された複数のウェル内のそれぞれに、一本の柱の形に積み重ねられた、複数の別個の固相支持担体を含み、
    該複数のウェルは、二次元アレイの形で配置されている、
    該装置。
  2. 上記固相支持担体が、ガラス、シリカゲル、アルミナゲル、セルロース、ポリオレフィン、ポリプロピレン、ポリエチレン、およびポリテトラフルオロエチレンからなる群から選択される材料により作製されている、請求項１に記載の装置。
  3. 上記固相支持担体が、ハロゲン化ポリオレフィンにより作製されている、請求項１に記載の装置。
  4. 上記固相支持担体が、官能基が導入されているグラフト重合体を含む、請求項１に記載の装置。
  5. 上記固相支持担体が、棒、チューブ、リング、球、シート、ビーズ、およびそれらの組合せから本質的になる群より選択される、請求項１に記載の装置。
  6. 上記三次元アレイ内の個々の位置が、上記ライブラリー内の選択された分子に割り当てられており、選択された分子がそれぞれの位置で合成され、そしてそこから回収される、請求項１に記載の装置。
  7. 上記柱内で、固相支持担体が互いに連結されている、請求項１に記載の装置。
  8. 上記固相支持担体が積み重ね可能な筐体内に配置されており、該筐体は多孔性であって、上記柱内の一つの固相支持担体から別の固相支持担体へ試薬を通過可能にする、請求項７に記載の装置。
  9. 積み重ね可能な多孔性の上記筐体がカップを含む、請求項８に記載の装置。
  10. 上記固相支持担体が、積み重ね可能な多孔性の上記筐体内に含有される複数のビーズであり、該筐体は、柱の形に積み重ねられている、請求項８に記載の装置。
  11. 上記固相支持担体が、固相支持担体の一つと別の固相支持担体の一つとを相互に連結するための、分離可能な結合を含む、請求項１に記載の装置。
  12. 上記結合機構が、上記固相支持担体の一つにおけるプラグと、隣接する固相支持担体における相補的なソケットとを含む、請求項１１に記載の装置。
  13. 選択された上記複数の固相支持担体はそれぞれ、貫通して延伸する開口部を備え、選択された上記柱のそれぞれにおいて、複数の固相支持担体の開口部の位置が、棒が該開口部を貫通できるように揃えられている、請求項１に記載の装置。
  14. 上記複数の二次元枠組が、末端キャップを更に含む、請求項１に記載の装置。
  15. 以下の工程を含む、三次元合成の方法：
    ａ）複数の固相支持担体に官能基を導入する工程；
    ｂ）請求項１に記載の装置に、該複数の固相支持担体を三次元アレイの形に配置する工程；および
    ｃ）上記の固相支持担体の三次元アレイにおいて、三次元多様性を有する分子ライブラリーのパラレル合成を実施する工程。
  16. 複数の固相支持担体を三次元アレイの形に配置する上記の工程の前に、最初のビルディングブロックのグループメンバーを、上記固相支持担体のそれぞれに結合させる工程を実施する、請求項１５に記載の方法。
  17. 複数の固相支持担体を配置する上記の工程が、固相支持担体移動装置の使用を含む、請求項１５に記載の方法。
  18. 固相支持担体移動装置を用いて上記複数の固相支持担体を上記三次元アレイから取り除く工程をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
  19. 選択された固相支持担体から分子を切断する工程をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
  20. 上記三次元アレイ内の固相支持担体がＺ方向に積み重ねられる複数の平面に配置され、かつ、複数の固相支持担体を三次元アレイの形に配置する上記の工程が、少なくとも１つの特有の、最初のビルディングブロックのグループメンバーを各平面に割り当てることを含む、請求項１６に記載の方法。
  21. 上記固相支持担体移動装置が、
    ａ）ラックであって、各固相支持担体に形成された開口部に挿入される大きさに作られた複数の棒、および該固相支持担体が該ラックからはずれるのを防止する機構を有する、ラック；
    ｂ）複数の管であって、該管の第１の末端でマニホルドに連結され、かつ、それぞれが、該マニホルドを減圧にした場合に、上記三次元アレイの固相支持担体の各柱から１個の固相支持担体を該管の第２の末端で吸い上げるよう構成されたものである、複数の管；
    並びに
    ｃ）以下のものを含む移動装置：
    ｉ） 複数の凹部を有する移動ブロックであって、該凹部は１個以上の固相支持担体を受け入れるような大きさに作られており、かつ該凹部の位置が上記三次元アレイの複数のウェルと実質的に揃うように一定の間隔を置いて並べてある、移動ブロック；および
    ｉｉ） 該移動ブロックにスライド可能な形で噛み合わされた少なくとも１つのゲートであって、各ゲートには開口部が形成されており、該ゲートを開の位置にスライドさせると１個以上の固相支持担体が該ゲートの開口部を通過することが可能となり、該ゲートを閉の位置にスライドさせると固相支持担体がゲートを通過できない、ゲート；
    である、請求項１７または１８に記載の方法。
  22. 上記複数の固相支持担体を取り除く上記の工程が、１つのＺ平面を一度に取り除くことを含む、請求項１８に記載の方法。
  23. 少なくとも１つの特有の、最初のビルディングブロックのグループメンバーが、１つの特有の、最初のビルディングブロックのグループメンバーからなる、請求項２０に記載の方法。
  24. 最初のビルディングブロックのグループメンバーを、上記固相支持担体のそれぞれに結合させる上記の工程が、複数の固相支持担体に官能基を導入する上記の工程の後に実施される、請求項１６に記載の方法。
  25. 上記三次元アレイ内の固相支持担体が、複数の水平平面に配置されるように積み重ねられており、かつ、複数の固相支持担体を三次元アレイの形に配置する上記の工程が、少なくとも１つの特有の、最初のビルディングブロックのグループメンバーを各水平平面に配置される固相支持担体に割り当てることを含む、請求項１６に記載の方法。
  26. 上記固相支持担体移動装置が、以下のａ）、ｂ）またはｃ）を含む、請求項１７または１８に記載の方法：
    ａ）各固相支持担体に形成された開口部に挿入される大きさに作られた複数の棒を有するラック；
    ｂ）複数の管であって、該管の第１の末端でマニホルドに連結され、かつ、それぞれが、該マニホルドを減圧にした場合に、上記三次元アレイの固相支持担体の各柱から１個の固相支持担体を該管の第２の末端で吸い上げるよう構成されたものである、複数の管；
    ｃ）以下のｉ）およびｉｉ）を含む移動装置：
    ｉ） 複数の凹部を有する移動ブロックであって、該凹部は１個以上の固相支持担体を受け入れるような大きさに作られており、かつ該凹部の位置が上記三次元アレイの複数のウェルと実質的に揃うように一定の間隔を置いて並べてある、移動ブロック；および
    ｉｉ） 該移動ブロックにスライド可能な形で噛み合わされた少なくとも１つのゲートであって、各ゲートには開口部が形成されており、該ゲートを開の位置にスライドさせると１個以上の固相支持担体が該ゲートの開口部を通過することが可能となり、該ゲートを閉の位置にスライドさせると固相支持担体がゲートを通過できない、ゲート。
  27. 上記ラックが、上記固相支持担体が該ラックからはずれるのを防止する機構を更に有する、請求項２６に記載の方法。
  28. 上記三次元アレイ内の固相支持担体が、複数の水平平面に配置されるように積み重ねられており、かつ、上記複数の固相支持担体を取り除く上記の工程が、該複数の水平平面のうちの１つに配置される固相支持担体を一度に取り除くことを含む、請求項１８に記載の方法。
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