JPH0272193A - 反復的化学的処理装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、化学的分析、配列決定操作および合成のため
のシステムおよび手続きに関する。特定すると、本発明
は、蛋白質、特にペプチドの自動化合成のための装置お
よび方法に関する。

［従来技術、発明の課題］ 化学物質の精確な溶解、分配および反応は、数々の応用
を有する。これらの応用として、例えば、アミノ酸組成
のＨＰＣＬ決定のためのデリビティゼーションのような
分析的手続き、Ｅｄｍａｎ分解手続きや、ＲＮＡ　、　
ＤＮＡ　、ペプチドおよびオリゴ種紐み立てのような種
々の物質の合成におけるような配列決定操作などがある
。

さらに、ますます多くの研究施設、特に非化学的研究所
が、合成ペプチドを必要としている。従来の慣例として
、合成ペプチドの製造は、合成化学に高度に精通した化
学者の作業を必要とする。

このことや、量、シーケンス、タイミングなどを含め、
プロセスにおいて加えられるべき化学物質の精確な制御
を行なうことの必要から、所与の結果を生ずるのに必要
とされる費用や時間が増大し、また不正確さが導入され
る恐れがある。

この分野における従来技術の例である関係のある特許は
、１９８２年１２年子２月で発行されたＶｅｒｌａｎｄ
ｅｒ等の米国特許第４．３２６．６９９号ｒ　Ａｐｐａ
ｒａｔｕｓｆｏｒ　ｈｉｇｈ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｐｅ
ｐｔｉｄｅ　５ｙｎｔｈｅｓｉｓ　Ｊおよび１９８７年
５月２６日付で発行された米国特許第４、６６８．４７
６号ｒＡｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｐｏ１ｙｐｅｐｔｉｄｅ　
５ｙｎｔｈｅ−ｓｉｓ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ　Ｊである
。これらの特許を参照されたい。

したがって、本発明の目的は、化学物質の溶解、分配お
よび反応のための、特にペプチドの合成のための簡単で
廉価な自動化システムを提供することである。

本発明の特定の目的は、一定の化学的プロトコール、プ
レパックされたＦｍｏｃ化学手法および合成専用のコン
ピュータを利用することによって、簡単さおよび低廉価
が達成されるペプチド合成装置を提供することである。

本発明のさらに他の特定の目的は、ペプチドおよび蛋白
質を合成する際におけるアミノ酸の貯蔵および供給のた
めの新規な装置および方法を提供することである。

本発明のさらに他の特定の目的は、分析手続き、配列決
定操作および化学物質の合成のための自動化制御用シス
テムを提供することである。

本発明のさらに他の特定の目的は、化学物質の貯蔵、溶
解および分配のための新規な手段の提供、およびこれら
に続いて、この化学物質を包含する反応プロセスにおい
てそれをポンプとして使用すること令可能にすることで
ある。

本発明のさらに他の目的は、化学物質の容器を、作業ス
テーションに逐次前進させるための移送手段を提供する
ことである。

本発明のさらに他の目的は、容器内において固体支持体
の交換を可能にする手段を備える、独特な、再使用可能
な反応容器を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明のこれらおよびその他の目的および利点は、合成
装置およびコンピュータ作動制御装置を備える自動化シ
ステムで達成される。装置は、還流型再使用可能反応器
を備える注入器型アミノ酸溶解、供給システムを合体し
た新規な流体移送系を備える。コンピュータ制御装置は
、簡略化メニューを利用し、最小のキー操作しか必要と
せず、全部ではないとしてもたいていの研究員による操
作を可能にする。

ペプチドの合成の場合、固体のＦｍｏｃ保護アミノ酸お
よびＢＯＰ　　（ベンゾトリアゾリルオキシトリス（ジ
メチルアミノ）ホスホニウムヘキサフルオルホスフェー
ト）、そして任意的に等モル量の）ＩＯＢｔ（ヒドロキ
シベンゾトリアゾル）の混合物が、乾燥条件下で貯蔵さ
れるとき安定であるという事実を特に利用する。これら
がアクチベータ−（ＤＭＦにＮ−メチルモルホリンを解
かしたもの）に溶解されると、高活性の（対称無水物よ
り大きい）長持続中間体の迅速な形成が行われる。化学
的プロトコルは、基本的Ｆｍｏｃデブロックーカップル
サイクルに従うが、長寿命中間体のため、困難なシーケ
ンスに対するカップリング時間は、従来技術において使
用される「ダブルカップリング」方式に依存するよりも
延長せしめられる。

アミノ酸、　ＢＯＰおよび）ＩＯＢｔの混合物は、使い
捨て可能な注入器型カートリッジで提供される。カート
リッジは、自動化システムの制御下で逐次アクセスのた
め、回転カルーゼル内に負荷される。

固体の支持体が再使用可能な反応容器内に負荷され、そ
して用意された薬剤溶液が、装置内に含まれる複数のた
め内に貯蔵されていて、そこから分配される。大量の溶
剤および廃溶液は、適当な外部のために収容される。

使用者は、コンピュータ作業ステーションにて適当に書
かれたソフトウェアプログラムで所望のシーケンスを挿
入後、装置に合成のための薬剤要求量を計算せしめるよ
うに選択できる。これらの計算値は、薬剤を合成装置に
負荷する際における案内として使用できる。

アミノ酸粉末を貯蔵するカートリッジは、好ましくはア
ミノ酸を乾燥密封環境において貯蔵するように機能する
だけでなく、流体移送系に接続後、注入器ポンプとして
も機能し、注入器プランジャが上昇されるとき、内容物
の溶解および反応のためカートリッジ内に溶剤および薬
剤を吸い上げ、ついで注入器のプランジャを押し下げる
ことにより、溶解され反応した物質を他の反応器または
分析ユニットに押し出す。溶液は、最初の分配後、後で
反応器および分析ユニットに供給のためカートリッジに
戻してもよい、特定の応用、例えば、ペプチド合成にお
いては、反応溶液を反応器およびカートリッジ間で前後
に往復させ、合成支持材の懸濁および再懸濁を行わせ、
それにより均一でほぼ定量的な反応を保証するのが有利
である。往復運動は、さらに、貧可溶性物質の溶解を補
助する。

内容物の溶解および分配後、カートリッジは、流体系か
ら利用可能な他の薬剤および溶剤の計量、分配および混
合のための注入器ポンプとして作用する。注入器ポンプ
は、精度がよく分配速度が可変であるため、合成、配列
決定および分析機器において流体分配を管理するのに魅
力的である。しかしながら、注入器ポンプは、信頼性の
問題のため、広く使用されなかった。しかしながら、本
発明の使い捨て可能な注入器は、各動作サイクル後廃棄
でき、そしてそれが好ましいから、この問題を解決でき
る。

カートリッジを逐次のアクセスのために支持搬送するカ
ルーゼルは、その周囲にカートリッジを受容するための
複数の半径方向スロットを有し、そしてカートリッジを
適所に堅固に支持するためのクランプ構造体を備えてい
る。カルーゼルは、予定された円弧に沿って割り出され
、カートリッジを、その内容物の溶解、反応および分配
のための動作位置にもたらす。カルーゼルの割出しは、
戦略的に配置されたセンサおよびコンピュータ制御シス
テムに応動して作動されるモータによって制御される。

プランジャ把持および作動装置が、カルーセル上の適所
に位置付けられており、カルーゼルが割り出されるとき
、カートリッジプランジャ上のフランジを受は止めてそ
れと係合し、その後、プランジャを上下に動かして、溶
剤および／または薬剤をカートリッジ内に吸引し、そし
て内容物を、適当なため内に含まれる選択された薬剤と
反応させるように流体系中に溶解分配する。コンピュー
タシステムの制御下で、プランジャ把持および作動装置
は、プランジャを往復運動させ、カートリッジの内容物
を流体系に含まれる他の薬剤等と混合するなどのため、
カートリッジおよびプランジャを注入器ポンプとして機
能させる。

流体系は、複数の弁を備えており、そしてこの弁は、異
なる物質を導入したり、システムの異なる部品に対して
物質を流動せしめたりするため、予定された順序で作動
される。

例えば、ペプチド合成に使用される固体支持材を収容す
るための新規な反応器コラムが設けられるが、このコラ
ムは固体支持材にアクセスのためスナップ結合ボディー
を有している。

［実施例］ 本発明のこれらおよびその他の目的および利点は、図面
を参照して行った以下の詳細な説明から明らかとなろう
。全図面を通じて、同じ参照符合は同じ部品を指示する
。

図面を参照すると、本発明のシステムは、第１図におい
て総括的に１０で指示されている。後述されるように、
システムはペプチドの合成に向けられるものであるが、
先に述べたように、システムは他の目的にも使用されよ
う。システムは、カートリッジ１２を指示するカルーゼ
ル１１と、カートリッジのプランジャ１４を把持、往復
運動させるための直線作動把持機構１３と、流体コネク
タ１６および反応器コラム１７を含む流体移送系１５、
および盤１８を含む電子制御装置を備える。

注入器形式のカートリッジ１２は、自動化のために設計
された変更された使捨て可能な注入器より成る。カート
リッジは、最初、固体アミノ酸混合物Ｍの貯蔵のために
使用されるもので、開放上端部２１と、ティバ付きの孔
２３をもつ直径の減ぜられた下端部２２とを有する細長
い円筒状ボディー２０を備えている。しかして、テーパ
付き孔２３は、摩擦嵌合雌型接続部を画定している。カ
ートリッジの容積は、好ましくは、約５ｍβとすべきで
ある。ボディーの外側上、その下端部の近傍には、直径
が拡大された把持用フランジ２４が形成されている。第
２図に最もよく示されるように、ボディー内のフランジ
２４の領域には、多孔質ブロックまたはフリット２５が
固定されており、固体薬剤の漏洩を防ぐように機械的障
壁を形成している。フリットは、好ましくは、本明細書
に記述される物質に対して約１２５ミクロンの濾過能力
を有するのがよい。

プランジャ１４が、円筒状ハウジングすなわちボディー
内に摺動可能に密封されており、固体アミノ酸混合物Ｍ
が、カートリッジボディー内のフリット２５およびプラ
ンジャ間に閉じ込められるようになされている。プラン
ジャは、追って説明される目的のため、その外側自由端
部上に拡大フランジ２７を有しており、組み立てられる
とき使用を容易にするために、長さの約２分の１がカー
トリッジ中に位置づけられる。カートリッジ内における
プランジャのポンプ作用は、反応コラム１７を介して２
．５ｍ℃のＤＭＦ　　（ジメチルフォルムアミド）およ
びアミノ酸を吸引し、それをコラム中に押し出すことが
でき、そして全ストローク中５ｍβの体積を移動させる
ことができる。

密封シール２８が、カートリッジの下端を横切って固定
されており、物質Ｍによる大気汚染を防ぐ。カートリッ
ジのシールの背後には、凹所２９が設けられており、雄
型コネクタ５ｏによりシールが破壊されるときそれを受
は入れる領域を形成し、液体シールによる干渉を防ぐ。

カートリッジおよびプランジャは、ペプチド合成と関連
される化学物質に対して不活性であることが分かってい
る適当な使い捨て可能な物質、例λばテフロンから製造
され、好まし実施例においては、カートリッジボディー
２０は、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）から射出成形
され、他方プランジャ１４はポリプロピレンから射出成
形される。

フリット２５もまた、ポリプロピレンから製造され、Ｐ
ｏｒｅｘ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（ストックＮｏ、
　Ｘ−５６１６）から購入できる。シール２８は、熱可
塑性被服箔膜より成り、３Ｍ社から購入し、寸法に切断
できる。

シールは、商業的に入手し得る装置（図示、記述せず）
を使用して誘導加熱によりカートリッジボディーに被着
される。

カルーゼル１１は、軸受はブロック３０上に除去可能に
支持され、モータ３３によりベルト３１およびプーリー
３２を介して駆動される。カルーゼルは、周縁部に複数
の半径方向スロット３５を有する頂板３４と、頂板の下
方に係合されたカートリッジばね板３６とより成る。使
用に際して、カートリッジ１２上のフランジ２４は、頂
板３４とばね板３６間に係合され、カートリッジボディ
ーがスロット３５を貫通して延在していて、雌型コネク
タ２３を有する下端部がばね板の下方に位置し、プラン
ジャ１４が頂板の上方に位置するようになされている（
第１図および第６図参照）。

ばね板の底面上には、位置センサＳＩにより検出される
べき位置に、適当な符合３７が設けられており、そして
該センサＳｌは、モータ３３の動作を制御し、カルーゼ
ルに対する停止ないしホーム位置を画定する。他のセン
サＳ２は、最も最近に消費されたカートリッジ１２Ａを
検出する。

好ましい実施例においては、複数の、好ましくは４０の
スロット３５が、４０のカートリッジを保持するために
設けられている。本明細書に記述される実施例において
、カートリッジは、装置に対して意図さらた用途に依存
して、予定された順序にてスロットに手で負荷される。

カートリッジがカルーゼルに負荷されてしまった後、カ
ルーゼルが装置に配置され、ホーム位置が符合３７の位
置およびセンサＳ１により決定される。代わりに、カル
ーゼルは、カルーゼルが軸受はブロックの適所にあると
き負荷されてもよい。

把持機構１３は、腕４１にその両端部間の中央にて接続
された直線アクチュエータ４０を含む。

腕は、一端にトラック４３上に乗るスライド４２を、そ
して多端にプランジャ把持スロット４４を有する。かく
して、アクチュエータ４０を動作させると、腕４１は、
直線上を、すなわちカルーゼルおよび該カルーゼル内に
支持されたカートリッジ１２に関して垂直路において上
下動せしめられる。

動作サイクルの開始（コンピュータおよび盤１８により
与えられる適当な命令により）および上述のカルーゼル
の負荷にて、把持腕４１は、次に続くカートリッジのプ
ランジャフランジの正面において、そのフランジが腕４
１上の把持スロット４４と一線になるまで降下される。

光学的またはその他の適当なセンサが、精確な位置を検
出し、それを保証する。カルーゼルは、ついで、プラン
ジャフランジ２７を把持スロット４４と係合させるよう
に前進せしめられる。

カートリッジが、上述のようにそのプランジャのフラン
ジを把持スロット４４と係合させるように位置づけられ
るとき、流体コネクタ１６は、カルーゼルの下方におい
て、カートリッジの下端と整列する位置に位置づけられ
る。該流体コネクタは、カートリッジ下端部上の箔シー
ル２８を貫通し、雌型凹部に摩擦係合するテーパ付き端
部５１を有する雄型コネクタ５０（第２図参照）を備え
ている。雄型コネクタは、未調整供給管５４から弁■、
およびｖ２を介して空気モータ５３により作動される往
復運動部材５２上にばね負荷接続によって装着される。

雄型コネクタ５０は、コネクタおよび弁１５間に延在す
る流体管５５を介して流体移送系１５と接続されている
。流体センサＳＦが、管５５と関連して設けられていて
、管内の流体の存在を検出する。カートリッジが前進せ
しめられ、そのプランジャが把持スロット４４と係合せ
しめられるとき、雄型コネクタは作動され、シール２８
を貫通し、カートリッジの内容物と流体系間に流体通路
を設定する。

カートリッジの流体移送系への接続後、把持機構は上昇
せしめられ、それによりプランジャを上昇させ、溶剤お
よび薬剤をカートリッジ内に吸引し、アミノ酸混合物と
混合せしめる。数種のためＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ
８およびＲ６が、１または複数の薬剤を収容するように
設けられている。各ためは、それぞれＶＲＩ、　ＶＨ２
，ＶＢ２．　ＶＨ２およヒＶＲ５テ示されルヨうに、そ
のためと接続された３ボート、２方向弁を有している。

加えて、ための１つＲ６は、外部の４リツトルボトルを
有しており、３つの３ボート、２方向弁ＶＲｓＡ、　Ｖ
ＲｅＢおよび７４がそれと接続されている。第１図に示
されるように、弁ＶＲ＋、ｖＲｉ。

ＶＢ２．　ＶＨ２およＵ　Ｖ　Ｒｓは、ためＲ，および
Ｒ２、およびＲ３，Ｒ４Ｒおよび、とそれぞれ関連する
２つのバンクＢ！およびＢ２に配列されている。外部た
めＲ６は、その弁を介して各バンクと接続されている。

他の３ボート、２方向弁６０が、２つのバンク間に延び
る流体導管６１に接続されており、そして２つの２ボー
ト弁６２および６３が、弁６０と各弁バンク間でこの導
管に挿入されている。

廃棄物導管６４が、弁６０から適当な廃棄物廃棄領域に
導かれており、２ボート弁６５がこの導管に挿入されて
いる。流体センサＳ、がこの廃棄物導管と関連して設け
られており、導管内の流体の存在を検出する。

流体導管６１およびバンクＢ２は、３ボート、２方向弁
７０の異なるボートに接続されており、そして該弁は、
反応器コラム１７の下端に接続されている。流体センサ
Ｓｒが、弁７０から反応器コラム１７に導かれる導管７
１と関連して設けられている０反応器コラムの上端部は
、導管７２を介して、直列に接続された３ボート、２方
向弁７３および７４および２ボート弁７５に接続されて
いる。出口導管７６は、弁７３から廃棄物領域に導かれ
、導管７７は、弁７４をためＲ６と接続する。

弁７５は、空気圧力を系に分配するため導管７８を介し
て第１のマニホルド７９と接続される。

マニホルド７９はまた、導管８０および２ボート弁８１
を介して第１の弁バンクＢ＋に接続され、また導管８２
および２方向、２位置弁８３を介して弁バンクＢ２に接
続される。

空気圧力を分配するための第２のマニホルド９０は、導
管９１，９２．９３，９４．９５および９６を介してた
めの内容物を加圧するため、それぞれのためと接続され
ている。全ための通気は、手動トグル１０３により提供
される。ピペリジンデブロックだめＲ８に至る管９３は
また、他の溶剤および薬剤がピペリジン蒸気によって汚
染されるのを防ぐため、不帰還逆止め弁１０６を備えて
いる。第１のマニホルド７９は、導管１００および圧力
調整器１０１を介して調整された加圧ガスが供給され、
他方筒２のマニホルド９０は、導管１０２、調整器１０
１、および手動的または圧力スイッチ１０４により作動
される３ボート、３方向弁１０３を介して調整された加
圧ガスが供給される。

システムに供給されるガスは、流量計１０５を介して行
われ、好ましい実施例においては、３０ｐｓｉであり、
約６ｐｓｉに調整される。加えて、ガスは、プロセスに
おいて使用される種々の化学物質に関して不活性である
。

弁は、ソレノイド制御され、そして流体センサおよびモ
ータ制御装置ＭＣＩおよびＭＣ，は、盤１８およびコン
ピュータ（図示せず）からの命令に応動するコントロー
ラ１１０に接続されている。盤上には、コンピュータに
接続のための通信ボート１１１が設けられており、また
適当な電源１１２も盤に接続されている。システムによ
り取り扱われる流体と接触する流体導管や、弁部材や、
マニホルドや、その他の部品は、流体に対して不活性な
物質例えばテフロン、ポリプロピレン、ポリエチレンお
よびステンレススチールから作られる。

システムにおける空気圧を提供するのに使用されるガス
は、窒素、アルゴンまたはヘリウムのような不活性ガス
とする。ガスの選択は、反応器コラム内におけるその混
合特性により決定される。さらに、カートリッジは、バ
ーコードを備えてもよく、その場合適正なカートリッジ
位置および順序を確認するため、適当な読取装置１１３
がバーコードを感知するように配置される。

薬剤だめ、弁および電子装置は、金属板ハウジングに支
持される。電子装置および空気装置は、ハウジングの背
後から除去できるトレイアセンブリに収容できる。また
、カルーゼル、把持機構および流体接続は、単一の交換
可能なアセンブリを構成する。ハウジングの正面には大
きなドアが設けられており、５つの固定位置の薬剤ボト
ルへのアクセスを可能にする。弁の殆どのものおよび空
気装置もまた、ハウジングの背後のドアを介してアクセ
スし得る。

ハウジングと並んで、３つの１ガロンボトルが配置され
ている。すなわち、１つはＤＭＦに対するものであり、
他の２つは廃棄物に対するものである。　Ｄｏｗｅｘ　
５０Ｗ−Ｘ８イオン交換樹脂（スルホン酸）を含む特別
蒸気トラップは、廃棄物ボトルが研究室に直接排気され
ることを可能にする。

ペプチド合成に対する代表的配置においては、各カート
リッジは、０．５ｍモルのＦｍｏｃアミノ酸、ＨＯＢｔ
およびＢＯＰを包含している。プランジャは、カートリ
ッジ中に半分挿入され、２．５ｍβの容積を画定してい
る。乾燥混合物はこの容積内に貯蔵される。３成分アミ
ノ酸混合物は、プランジャを弓き抜いてアクチベータを
カートリッジ内に吸引することによって活性化される。

アミノ酸は、溶解され、同時に活性化される。アミノ酸
は、ついで、プランジャの下動ストロークの際、注入器
から押し出され、反応器コラムに送られる。カートリッ
ジの底部にある多孔質フリットは不可溶性残留物または
反応副産物が反応およびバルブ作用系に入るのを防ぐ。

プランジャを往復運動することにより、アミノ酸溶液な
らびに最高５ｍＪ２の他の合成薬剤は、反応器コラム中
を連続的に移動し得る。往復運動はさらに、貧可溶性物
質の機械的溶解を補助する。

カートリッジは、２００回のポンプ作用の期待続するよ
うに設計されている。各消費されたカートリッジは、結
合サイクルの終了時に、順序の次のアミノ酸を含む新鮮
なカートリッジで交換される。

カートリッジプランジャの係合を解くためには、まず全
流体がカートリッジから駆逐される。

ついで、流体供給管が切断され、そしてグリッパがプラ
ンジを離れるまで、カルーゼルが前進される。ついでグ
リッパが上昇せしめられ、カルーゼルが、次のカートリ
ッジをグリッパと係合させるだめの動作位置にもたらす
ように前進され、そして上述の動作が繰り返される。

ペプチド合成にかかわる代表的動作においては、Ｆｍｏ
ｃ結合サイクす内には２つの異なる手続きしかない。す
なわち、効率的なりＭＦ洗浄により分離されるデブロッ
クと結合である。例えば、Ｈｕｄ−ｓｏｎの１９８７年
４月３０日付米国特許出願第０４４゜１８５号、および
１９７８年８月２２日付にて発行されたｒＳ。

１ｉｄ　Ｐｈａｓｅ　５ｙｎｔｈｅｓｉｓ　ｗｉｔｈ　
Ｂａ５ｅ　Ｎ　Ａｌｐｈａ−Ｐｒｏ−ｔｅｃｔｉｎｇ　
Ｇｒｏｕｐ　ＣＩｅａｖａｇｅＪと題するＭｅｌｅｎｈ
ｏｆｅｒの米国特許第４．１０８．８４６号参照。この
特許を参照されたい。合成は、ペプシンＫまたはポリス
チレン固体支持材上で実施される。レジンの初デブロッ
クは、ＤＭＦ中ピペリジン３０％溶液で１０分分間性さ
れ、ついでＤＭＦで６−１０回洗浄される。ついで、ア
ミノ酸を下記のように活性化および結合することにより
、サイクルが開始される。すなわち、０．５ｍモルのＦ
ｍｏｃアミノ酸、ＢＯＰおよびＨＯＢｔ混合物が２．５
ｍρのアクチベータに溶解され、０．１ｍモルの支持材
に結合される。２０および４０分の反応時間が使用され
、反応混合物の連続的往復運動で、−様で効率的な反応
を達成する。結合に続いて、反応器の洗浄が、ＤＭＦで
遂行され、カートリッジは、ＩＯ分間開ＭＦ中ピペリジ
ン３０％溶液で１０分間デブロックされ、ついでＤＭＦ
で６〜１０回洗浄され、サイクルを終了する。ついで、
カートリッジは廃棄され、新しいカートリッジがサイク
ルを反復するために配置される。

同じ装置は、ＤＮＡの合成においては５０〜１００マイ
クロモルの支持材を用いて使用できる。カートリッジに
は、アミタイト誘導体が配され、これが、アセトニトリ
ル中テトラシル溶液の付加により溶解され、活性化され
る。アミダイトは固体として貯蔵されるから、分解の問
題は避けられる。現在、ＤＮＡ合成においては超過剰の
材料、例えば２０〜５０倍が使用される０本発明により
行われる効率的な混合、洗浄および分解の欠如は、５倍
の過剰材料のみで動作を可能にする。したがって、多量
のＤＮＡを容易かつ経済的に製造できる。

上述のシステムにおいて、代表的制御命令を使用でき、
他の機能を追加したり置換したりできるが、この変更は
当技術に精通したものの理解の範囲内である。普通、動
作においては、次のステップを採用できる。

Ｅｘｃｅｌｌでの固体相ペプチド合成は、次のステップ
を含む。

１、シーケンス命令をコンピュータ制御装置に挿入する
。

２、支持材料をコラム反応器に配する。

３、カートリッジを負荷し、バーコード読取装置で誤り
がないことを確認する。

４、薬剤および溶剤を装填する。

５、合成を開始する。これは、管をプライムすることお
よび反応器コラムを洗浄することより成る。

６、Ｆｍｏｃ除去。ブランクカートリッジで測り、ピペ
リジンをＤＭＦと混合する。除去剤は、反応器と注入器
管で往復せしめられる。３分後、この除去剤は、新たに
希釈された溶液と交換され、そして除去剤はさらに７分
間包含される。

７、注入器は洗浄され、廃棄される。

８、全ピペリジンを除去するため、コラムを洗浄する（
双方向流により）。

９、金管をアルゴンで送気乾燥する。

１０　、　Ｆｍｏｃアミノ酸、ＢＯＰおよび）ｌＢＯｔ
を含む次のカートリッジにアクチベータ溶液を入れる。

これは、アミノ酸を完全に溶解し、結合する型に迅速に
変換し、そして溶解物は反応器に移送され、均一で完全
な反応を行うため往復運動せしめられろ。

１１、結合後、過剰のアミノ酸は、系から洗浄除去され
る。これで付加の１サイクルは完了され、そしてこのプ
ロセスは、所望の配列が組み立てられるまで継続され、
ついで支持材が除去され、緩やかな酸分離によりペプチ
ドが得られる。

以下の説明は、ペプチド合成に対する実施例の動作の特
定の記述である。プラム、洗浄、デブロック、パージお
よび結合を含む記述されるプロセスは、一般的にどのよ
うな合成にも応用できる。

他の応用に対する流れおよび制御は、特定の合成動作に
適合するように変更できる。

１．利用者シーケンスの選択または装入。

２、設定。コントローラにより計算される量に従って、
適正な薬剤および溶剤がために分配される。ついで、ア
ミノ酸カートリッジが、組み立てられるべき正しい順序
で、カルーゼルに配置される。ブランクカートリッジが
、第１の位置に配置される。ロードは、コンピュータコ
ントローラ上の表示によって促進される。カルーゼルは
、機械の如何なる動作の前にもカートリッジをバーコー
ド読取装置を通って回転させ、ロードが正しく遂行され
ていることを確認する。人工的な酸、Ｄ−アミノ酸およ
び利用者の特定のアミノ酸は、使用されるバーコードシ
ステムにより供給できる。確認の不存在の場合の動作も
可能である。

３、スタート、　動作の開始に際して、すべての薬剤お
よび溶剤管が準備（プライム）される。

これは、弁および廃棄物弁を開くことを含む（例えば、
動作１は、ＶＲ７，ＶＲＩ、６５．６０および６２を４
秒間動作することにより準備される。）すべての準備ル
ーチンは、コラムをバイパスする。

４、弁列洗浄。ＤＭＦが、アクチベータおよび薬剤弁列
を通され、汚染を除去する（ＶＲ，、ＶＲ，Ａ、　６５
６０、６２続イテＶＲ，、ＶＲ，／Ｂ、　６３．６５お
よヒ６０）。

５、ついで、コラムおよびその内容物、合成支持材が完
全に洗浄される。このプロセスは、（１）上向き洗浄（
弁７３．　ＶＲａ、　ＶＲ６／Ｂ、　７０開放）、（２
）休止（８秒）、（３）コラム１７の下向き洗浄（７４
７０、，６３，６５，６０）および（４）アルゴンによ
るコラム１７空化を含む。ステップ（１）ないしく２）
がついで−度反復される。

（５）管およびコラムは、ついでアルゴンで全流体がパ
ージされる。

６、デブロック薬剤稀釈。グリッパ１３が、最初のから
カートリッジと係合せしめられ、プランジャを完全に押
し下げ、ついでプランジャを部分的に上昇させて、３部
のピペリジンを入れる（ＶＲ，、ＶＲ，、ＶＲ，，６３
，６２，Ｖ３）　、プランジャは、さらに上昇せしめら
れ、７部のＤＭＦを入れる（ＶＲａ、ＶＲ６／Ｂ、　６
３．６２．　Ｖｓ）。

７、コラムデブロッキング、第１の処理。プランジャを
押し下げ、全内容物をコラム反応器に供給する（７３．
７０．６３．６２．　Ｖ３）。休止の後（８秒）、デブ
ロッキング混合物は注入器に引き戻され、ついで再度押
し出される。このプロセスは３分間続く。

８、コラムデブロッキング、第２の処理、注入器の内容
物は、廃棄物領域へ排出される（プランジャ下降、Ｖ３
，６２，６０．６５　）　、続いて、上述のセクション
６および７に記載されるプロセスが繰り返され、ビビベ
リジンを３０％にさらに希釈し、７分の時間デブロッキ
ングを遂行する。

９、アルゴンで注入器の空化および管のパージが行われ
る。ついで、注入器は、ＤＭＦで満たされ（ＶＲｙ、Ｖ
ＲｓＡ、Ｖｓ　）　、　モシテＭ置すレル。

１０、コラムは、セクション５．　　（１）−（４）で
記述したようにＤＭＦで６回洗浄される。

１１、注入器の中身は、廃棄物領域へと移される。つい
で、注入器は、コラムから（７４，７０，６３゜６２、
Ｖｓ　）　ＤＭＦで満たされ、そして中身は廃棄物領域
に移される（Ｖ、、６２，６０．６５　）。４回反復。

１２、金管およびコラムが流体をパージされる。

１３、グリッパ１３が消費されたカートリッジから解放
、新しいカートリッジが、カルーゼルを前進させプラン
ジャを把持することにより適所に配置される。

１４、プランジャが押し下げられる（Ｌ、　６２．６０
゜６５）。ついで引き出され、２．５ｍβのアクチベー
タ（０，３ＭのＤＭＦ中Ｎ−メチルモルホリン溶液）を
入れる（ＶＲＩ、ＶＲ７，Ｖ３）　− １５、活性化されたアミノ酸をコラムに押し出し、（７
３，７０，６３，６２，Ｖｓ　）ついで混合、均一な反
応および完全なアミノ酸溶解を保証するように流体を往
復させることによって、結合が遂行される。

引抜きステップは、弁７５．７０．６３．６２および■
３の作動を含む。

１６、結合時間を経過した後、消費されたアミノ酸溶液
は、廃棄物領域へ排出される。カートリッジＬｔＤＭＦ
テ満ｊ：サレ（ＶＲｙ、ＶＲｅＡ、Ｖ３）　、そして放
置され、他方コラムは、セクション５　、　（１）〜（
４）におけるように洗浄される。ついで、セクション１
１におけるように、カートリッジの洗浄が行われる。

１７、アルゴンで系から流体のパージが行われる。

１８、ついで、ステップ６および７が繰り返され、所望
の配列を組み立てる。

１９、最終のＦｍｏｃグループは、ずっと残されてもよ
いし、除去されてもよい。

２０、合成は、コラムを介してのメタノールおよび塩化
メチレン洗浄および窒素によるパージで終了する。

２１、支持材がコラムから除去され、分離（クリープ）
される。

上述のシステム、システムの部品、制御および動作方法
は単なる例示であり、例示のものに代えて異なる合成お
よび等価の装置を使用でき、しかもそれて本明細書に教
示されるすべての改良を達成し得る。本発明の技術思想
は、特許請求の範囲によってのみ限定されるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明において使用されるシステムの概略線図
、第２図は本発明のシステムにおいて使用される独特の
カートリッジの長手方向拡大断面図、第３図はカートリ
ッジおよびカルーゼルの一部の断片的拡大断面図で、カ
ートリッジがカルーゼルの板により把持され保持される
態様を示すもの１．第４図はカルーゼルの一部除去の底
面図で、溝付きカルーゼル板の溝形前およびカートリッ
ジ上のフランジのカルーゼル仮に対する関係を示すもの
、第５図はプランジャ把持装置の一部の断片的拡大断面
図で、カートリッジが把持装置との作用関係に向かって
前進するときのプランジャ把持装置とカートリッジとの
関係を示すもの、第６図は本発明のシステムにおいて使
用されるカルーゼル、把持装置および流体系接続部の一
部除去の側室面図、第７図は本発明に使用される独特の
反応器コラムの長手方向拡大断面図である。 １ｏ：　システム １１　： １２　： １３　： １４　： １５　： １６　。 ２０　＝ ２４　： ２５　： ２７　： ２８　： ３３　： ３４　： ３５　： ３６　； ３７　： ４０　： ４１　： カルーゼル カートリッジ 把持機構 プランジャ 流体移送機構 流体コネクタ 反応器コラム 盤 円筒状ボディー 把持フランジ 多孔質ブロックまたはフリット フランジ 密封シール モータ 頂板 半径方向スロット ばね板 符合 直線アクチュエータ 腕 ４４　： ５０　： １１１　＝ プランジャ把持スロット 雄型コネクタ 空気モータ ０：マニホルド コントローラ 通信ボート 叉

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）化学物質を貯蔵し、溶解し、分配するためのカー
   トリッジと、該カートリッジを保持し作業ステーション
   ションに供給するための移送手段と、カートリッジ内の
   化学物質と反応されるべき化学物質を包含する為のため
   と、前記作業ステーションにあって、該ステーションに
   ある前記カートリッジと接触し、その内容物との連通を
   設定するための流体結合手段と、前記流体結合手段およ
   び前記ためと接続され、前記カートリッジ内の化学物質
   との反応のため、化学物質を前記ためから前記カートリ
   ッジに導くための流体導管と、前記カートリッジ手段と
   接続され、前記ためから前記化学物質を前記カートリッ
   ジ内に流入せしめ、該カートリッジ内の化学物質を溶解
   してそれと反応させ、かつ反応した化学物質を前記カー
   トリッジから前記流体導管中に流入せしめるポンプ手段
   と、前記流体導管内にあって、前記導管中の流れを制御
   するための弁と、前記ポンプおよび前記弁と接続され、
   前記化学物資の反応を制御するため、前記ポンプ手段お
   よび前記弁の予定された一連の動作を生じさせるための
   自動作動制御手段とを備え、化学的処理における簡単さ
   、経済性および正確さを保証することを特徴とする自動
   化化学的処理用システム。 （２）空気圧力源が前記ためと接続されており、その内
   容物を加圧し、ため内の化学物質が前記流体導管内に流
   入するのを補助する特許請求の範囲第１項記載の自動化
   化学的処理用システム。 （３）システムが、蛋白質合成装置より成り、前記導管
   に接続されていて、カートリッジから反応された物質を
   受容するための反応器コラムを備える特許請求の範囲第
   ２項記載の自動化化学的処理用システム。 （４）前記制御手段が、前記弁およびポンプ手段を前記
   予定されたシーケンスで動作させるようにプログラムさ
   れたコンピュータを備える特許請求の範囲第３項記載の
   自動化化学的処理用システム。 （５）前記ポンプ手段が、前記カートリッジ内に摺動可
   能に密封されたプランジャと、該プランジャに接続され
   ていて、前記プランジャを前記カートリッジ内において
   往復運動させる往復運動腕とを備え、該往復運動腕で、
   物質のカートリッジ内への吸引および該カートリッジ内
   からの物質の押出しを交互に行う特許請求の範囲第１な
   いし４項のいずれかに記載の自動化化学的処理用システ
   ム。 （６）前記移送手段が、前記カートリッジ手段を保持す
   るための手段を有する回転カルーゼルを備え、前記制御
   手段が、前記弁および前記ポンプ手段の動作に関して時
   間調節されたシーケンスで該カルーゼルを作動するよう
   に接続されている特許請求の範囲第５項記載の自動化化
   学的処理用システム。 （７）前記流体結合手段が、前記作業ステーションにあ
   る前記カートリッジと接触、離脱するように移動し得る
   往復運動手段を備え、前記制御手段が、前記カルーゼル
   、前記ポンプ手段および前記弁の動作に関して時間調節
   されたシーケンスで前記流体結合手段を作動するように
   接続されている特許請求の範囲第５項記載の自動化化学
   的処理用システム。 （８）前記流体結合手段が、前記作業ステーションにあ
   る前記カートリッジと接触、離脱するように移動し得る
   往復運動手段を備え、前記制御手段が、前記カルーゼル
   、前記ポンプ手段および前記弁の動作に関して時間調節
   されたシーケンスで前記流体結合手段を作動するように
   接続されている特許請求の範囲第６項記載の自動化化学
   的処理用システム。 （９）前記カルーゼル、前記ポンプ手段および前記流体
   結合手段に隣接してセンサが設けられていて、その位置
   および状態を検出し、それに応答して、信号を制御手段
   に送り、前記カルーゼル、ポンプ手段、および流体結合
   手段が適正に時間調節されたシーケンスで関係で動作す
   ることを保証する特許請求の範囲第８項記載の自動化化
   学的用処理システム。（１０）前記カルーゼルが、周縁
   部に複数のスロットを有する円盤状部材を備え、カート
   リッジが各スロットに支持されている特許請求の範囲第
   ９項記載の自動化化学的処理用システム。 （１１）システムがペプチド合成装置より成り、前記カ
   ートリッジ内の化学物質が、固体アミノ酸、ヒドロキシ
   ベンゾトリアゾルおよびベンゾトリアゾリルオキシトリ
   ス（ジメチルアミノ）ホスホニウムヘキサフルオルホス
   フェートの混合物より成り、前記ため内の化学物質が、
   前記カートリッジ内の化学物資の溶解および活性化のた
   め、ジメチルホルムアミド中Ｎ−メチルモルフォリン溶
   液より成り、ペプシンＫおよびポリスチレン固体支持材
   の一種が、前記カートリッジ手段からの活性化された化
   学物質と結合のため前記反応器コラム内に収容されてい
   る特許請求の範囲第９項記載の自動化化学的処理用シス
   テム。 （１２）化学物質を収容するための中空のボディーを有
   する注入器状カートリッジと、前記ボディーの開放上端
   部から挿入され、該ボディー内に摺動可能に密封された
   往復運動可能なプランジャとを備え、前記ボディーの下
   端部が、内端部が該ボディーの内部と連通する貫通開口
   を有し、かつ流体導管に接続のための流体結合部を形成
   する手段を有し、それにより、前記ボディーに関する前
   記プランジャの外向き運動の際、流体が、前記流体導管
   から前記ボディー内へと吸引されてボディー内の化学物
   質と混合され、ついで前記ボディーに関するプランジャ
   の内向き運動の際、開口から押し出されるようになされ
   たことを特徴とする化学物質の貯蔵、溶解および分配装
   置。 （１３）前記ボディーの外側上、その端部間に、カート
   リッジを支持装置に取付けのため、直径が拡大されたフ
   ランジが設けられている特許請求の範囲第１２項記載の
   貯蔵、溶解および分配装置 （１４）前記中空ボディー内、その下端部に隣接して多
   孔質部材が固定されて、前記開口の内端部を覆っており
   、化学物質が前記ボディーから漏洩するのを防ぐ機械的
   障壁を形成している特許請求の範囲第１３項記載の貯蔵
   、溶解および分配装置。 （１５）前記カートリッジの下端部を貫通する開口上に
   密封シールが設けられており、ボディー内に貯蔵される
   化学物質による大気汚染を防ぐ特許請求の範囲第１４項
   記載の貯蔵、溶解および分配装置。 （１６）前記中空ボディー内に、ペプチド合成に使用す
   るための所定量の固体アミノ酸が収容されている特許請
   求の範囲第１５項記載の貯蔵、溶解および分配装置。 （１７）溶解され、反応され、流体系中に分配されるべ
   き化学物質を含み、外部フランジを備える複数のカート
   リッジを保持し、作業ステーションを通って前進させる
   ための回転可能なカルーゼルにおいて、複数の半径方向
   に伸びるスロットを備える周縁を有する頂板と、頂板の
   下方に固定され、頂板のスロットに受容されるカートリ
   ッジのフランジを頂板との間にクランプするための底板
   とを備え、前記カートリッジがカルーゼルにより直立位
   置に支持されるようになされたことを特徴とする回転可
   能なカルーゼル。 （１８）前記底板が、前記頂板の下側に対して弾性的に
   偏倚されているばね板より成る特許請求の範囲第１７項
   記載のカルーゼル。 （１９）溶解、反応、分配されるべき化学物質を保持し
   、作業ステーションを通って前進させる移送装置におい
   て、化学物質を貯蔵するための中空ボディーを有する注
   入器状カートリッジと、前記中空ボディーの開放上端部
   から挿入され、該ボディー内に摺動自在に密封され、か
   つボディーの開放端部を越えて突出する外端上に把持用
   手段を備えていて、当該プランジャが把持され、ポンプ
   として機能するようにボディー内において往復運動され
   得るようになされた往復運動自在のプランジャと、前記
   作業ステーションにあって、前記プランジャ上の把持用
   手段を把持し、該プランジャを前記ボディーに関して往
   復運動させるための把持手段と、前記カートリッジの複
   数を支持するための手段を備える回転可能なカルーゼル
   と、前記作業ステーションにあって、該ステーションに
   あるカートリッジと係合し、その内容物との流体連通状
   態を設定する流体結合手段と、前記把持手段および前記
   流体結合手段の動作に関して時間調節されたシーケンス
   で、前記カルーゼルを前記作業ステーションを通って割
   り出すための制御手段とを備えることを特徴とする化学
   物質保持、移送装置。 （２０）コラムにおいて取り扱われる化学物質に対して
   不活性の物質より成り、相対する開放端部を有する細長
   い入口部および相対する開放端部を有する細長い出口部
   を備え、該入口部および出口部が、それらの一端部にて
   相互に同軸関係にて解放可能に嵌合している成形ボディ
   ーと、入口部および出口部の各々の他端部に固定され、
   固体物質がコラムから漏洩するのを防ぐ機械的障壁を提
   供する多孔質材料ブロックと、入口部および出口部の各
   他端部に配置され、コラムを流体供給系に結合するため
   の手段とを含むことを特徴とする、化学的合成に使用さ
   れる固形支持材を保持する反応器コラム。