JPH05255384A - バイオポリマー合成装置および方法 - Google Patents
バイオポリマー合成装置および方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【構成】 バイオポリマー鎖の合成に使用するための閉
じ込められたバイオポリマーサブユニットを運ぶ乾燥ポ
リマー組成物を含むカートリッジは、バイオポリマー合
成のための自動化装置において、保護されたアミノ酸の
ようなサブユニットの段階的供給のための分離したユニ
ットを提供する。組成物は有機溶媒中で膨潤でき、ポリ
マー支持体上に固定化された成長するバイオポリマー鎖
にサブユニットを脱離し供給する。自動化合成装置は一
連のサブユニット供給のためのカートリッジを使用し、
工程のサイクルとタイミングをコントロールするため脱
保護試薬の伝導性をモニターする。 【効果】 バイオポリマーの合成を自動化することがで
きる。
じ込められたバイオポリマーサブユニットを運ぶ乾燥ポ
リマー組成物を含むカートリッジは、バイオポリマー合
成のための自動化装置において、保護されたアミノ酸の
ようなサブユニットの段階的供給のための分離したユニ
ットを提供する。組成物は有機溶媒中で膨潤でき、ポリ
マー支持体上に固定化された成長するバイオポリマー鎖
にサブユニットを脱離し供給する。自動化合成装置は一
連のサブユニット供給のためのカートリッジを使用し、
工程のサイクルとタイミングをコントロールするため脱
保護試薬の伝導性をモニターする。 【効果】 バイオポリマーの合成を自動化することがで
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、バイオポリマー合成の
ための装置と方法に関し、特に、このような合成のため
の自動化された装置と方法に関するものである。
ための装置と方法に関し、特に、このような合成のため
の自動化された装置と方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ポリペプチドおよびポリヌクレオチドの
ような選択された配列のバイオポリマーは、一連の選択
されたポリマーサブユニットを固体支持体上に支持され
る成長ポリマー鎖に逐次添加する固相方法によって型ど
おりに合成される。代表的なポリペプチド合成では、ポ
リマーは固定化Ｃ−末端残基から段階的に合成される。
各工程では新しいＮ−保護アミノ酸を溶液中で固体支持
体に添加し、その遊離カルボキシル基を経て、支持体上
に固定したアミノ酸（またはペプチド）の遊離α−アミ
ノ基と反応させ、新しいアミノ酸を支持体上の成長ペプ
チドに供給する。次に支持体を最後に添加したアミノ酸
のＮ−保護基を除去するように処理し、この手順を最終
のポリペプチドが完成するまで段階的に繰り返す。
ような選択された配列のバイオポリマーは、一連の選択
されたポリマーサブユニットを固体支持体上に支持され
る成長ポリマー鎖に逐次添加する固相方法によって型ど
おりに合成される。代表的なポリペプチド合成では、ポ
リマーは固定化Ｃ−末端残基から段階的に合成される。
各工程では新しいＮ−保護アミノ酸を溶液中で固体支持
体に添加し、その遊離カルボキシル基を経て、支持体上
に固定したアミノ酸（またはペプチド）の遊離α−アミ
ノ基と反応させ、新しいアミノ酸を支持体上の成長ペプ
チドに供給する。次に支持体を最後に添加したアミノ酸
のＮ−保護基を除去するように処理し、この手順を最終
のポリペプチドが完成するまで段階的に繰り返す。
【０００３】ポリヌクレオチド、例えばＤＮＡ鎖は同様
に固相方法によって選択された５´−保護ヌクレオチド
を固定化３´−末端ヌクレオチドを含む樹脂に段階的に
添加して合成される。主鎖結合は固定化したヌクレオシ
ドの遊離の５´ＯＨ基と遊離ヌクレオチドの活性化した
３´−末端との間のカップリングによる。カップリング
反応の後、支持体を処理して５´−末端カップリング基
を除去し、反応工程を所望の配列のポリヌクレオチドが
完成するまで段階的に繰り返す。
に固相方法によって選択された５´−保護ヌクレオチド
を固定化３´−末端ヌクレオチドを含む樹脂に段階的に
添加して合成される。主鎖結合は固定化したヌクレオシ
ドの遊離の５´ＯＨ基と遊離ヌクレオチドの活性化した
３´−末端との間のカップリングによる。カップリング
反応の後、支持体を処理して５´−末端カップリング基
を除去し、反応工程を所望の配列のポリヌクレオチドが
完成するまで段階的に繰り返す。
【０００４】ポリペプチドとポリヌクレオチド合成のた
めの固相方法は、自動化合成装置によって便利に行うこ
とができ、この装置は、選択されたサブユニット、カッ
プリング剤、および脱保護剤を固相物質を含む容器に連
続追加するために設計されている。すなわち、各サブユ
ニット添加工程は(a) 固相容器に脱保護溶液を添加して
最後に添加した固定化支持体上の残基を脱保護し、そし
て(b) 次のサブユニットを、活性化した形でまたは活性
化物質の存在で、固相容器に添加し、サブユニットを固
体支持体上の成長ポリマー鎖に結合することを含む。
めの固相方法は、自動化合成装置によって便利に行うこ
とができ、この装置は、選択されたサブユニット、カッ
プリング剤、および脱保護剤を固相物質を含む容器に連
続追加するために設計されている。すなわち、各サブユ
ニット添加工程は(a) 固相容器に脱保護溶液を添加して
最後に添加した固定化支持体上の残基を脱保護し、そし
て(b) 次のサブユニットを、活性化した形でまたは活性
化物質の存在で、固相容器に添加し、サブユニットを固
体支持体上の成長ポリマー鎖に結合することを含む。
【０００５】自動化合成装置の代表的な操作では、機械
はまず、操作中に追加される各サブユニットを含むガラ
ス瓶、および操作中に使用される脱保護溶液と洗浄溶液
を装填する。液体の形で各サブユニットを含むガラス瓶
は予じめ充填され、サブユニット溶液をガラス瓶から固
相容器に容易に移せるようにする。勿論、このようなガ
ラス瓶はサブユニットまたは活性化成分の漏出または分
解を防ぐように保管されなければならない。
はまず、操作中に追加される各サブユニットを含むガラ
ス瓶、および操作中に使用される脱保護溶液と洗浄溶液
を装填する。液体の形で各サブユニットを含むガラス瓶
は予じめ充填され、サブユニット溶液をガラス瓶から固
相容器に容易に移せるようにする。勿論、このようなガ
ラス瓶はサブユニットまたは活性化成分の漏出または分
解を防ぐように保管されなければならない。
【０００６】あるいは、ガラス瓶を乾燥状態で充填す
る。乾燥物質は、機械に装填する前に手で溶解するか、
またはさらに一般的に、選択された容量の溶媒を各ガラ
ス瓶に添加して、機械操作中に溶解する。乾燥物質のひ
とつの限界は、多くのアミノ酸に対して、低い嵩密度の
物質が物質の測定と装填を難しくすることである。さら
に、若干の乾燥アミノ酸は極めてゆっくりと溶解し、サ
ブユニットが完全に溶解する前に添加した溶媒との接触
時間は30分まで必要である。これらの理由から、存在す
る入手可能な試薬のそれよりも優れている取扱性と溶解
性をもつ組成物が有用である。
る。乾燥物質は、機械に装填する前に手で溶解するか、
またはさらに一般的に、選択された容量の溶媒を各ガラ
ス瓶に添加して、機械操作中に溶解する。乾燥物質のひ
とつの限界は、多くのアミノ酸に対して、低い嵩密度の
物質が物質の測定と装填を難しくすることである。さら
に、若干の乾燥アミノ酸は極めてゆっくりと溶解し、サ
ブユニットが完全に溶解する前に添加した溶媒との接触
時間は30分まで必要である。これらの理由から、存在す
る入手可能な試薬のそれよりも優れている取扱性と溶解
性をもつ組成物が有用である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにポリペプ
チドとポリヌクレオチドの合成のために自動化装置が作
られたが、十分に克服されていない多くの問題がある。
それらのうち、使用の容易なこと、器具の価格が比較的
安いこと、サイクルコストが低いことが必要である。
チドとポリヌクレオチドの合成のために自動化装置が作
られたが、十分に克服されていない多くの問題がある。
それらのうち、使用の容易なこと、器具の価格が比較的
安いこと、サイクルコストが低いことが必要である。
【０００８】合成装置のユーザーが経験のあるペプチド
およびポリヌクレオチド化学者ではないが、他の修行中
の免疫学者、神経生物学者、および分子生物学者が増え
ている発展途上の市場に関連して使用の容易性が要求さ
れる。ペプチド化学の特別な経験が不足しているこれら
新しいユーザーは、従来供給されてきたものよりは、比
較的自動化されて面倒がない操作を要求する。
およびポリヌクレオチド化学者ではないが、他の修行中
の免疫学者、神経生物学者、および分子生物学者が増え
ている発展途上の市場に関連して使用の容易性が要求さ
れる。ペプチド化学の特別な経験が不足しているこれら
新しいユーザーは、従来供給されてきたものよりは、比
較的自動化されて面倒がない操作を要求する。
【０００９】また、新しい種類のユーザーの最も多い要
望に適切な、30サブユニット程度の鎖の合成を命令でき
る比較的小規模の器具に対して感知する必要もある。同
時に、このような器具の使用は、ペプチドとポリヌクレ
オチドの化学者によって高分子のフルタイムの調製に振
り向けられる研究室での器具としては大規模ではないの
で、初めのコストを低くする要求が大きく、また、確か
にサイクルコストを低くする要求が大きい。サイクルコ
ストは合成操作に使用されるサブユニットの材料、試薬
等のためのコストである。
望に適切な、30サブユニット程度の鎖の合成を命令でき
る比較的小規模の器具に対して感知する必要もある。同
時に、このような器具の使用は、ペプチドとポリヌクレ
オチドの化学者によって高分子のフルタイムの調製に振
り向けられる研究室での器具としては大規模ではないの
で、初めのコストを低くする要求が大きく、また、確か
にサイクルコストを低くする要求が大きい。サイクルコ
ストは合成操作に使用されるサブユニットの材料、試薬
等のためのコストである。
【００１０】ペプチドおよびポリヌクレオチド合成にお
いて特に経験のない研究者によるこの種の器具の使用に
関連して、十分に未だ満たされていない他の要求は、必
要な反応をモニターすることである。例えば、カップリ
ング反応は時には期待できないほど遅いことが知られて
おり、ペプチド合成での遅いカップリング反応は遅い脱
保護工程によって優先されることが多いことが認められ
ていた。
いて特に経験のない研究者によるこの種の器具の使用に
関連して、十分に未だ満たされていない他の要求は、必
要な反応をモニターすることである。例えば、カップリ
ング反応は時には期待できないほど遅いことが知られて
おり、ペプチド合成での遅いカップリング反応は遅い脱
保護工程によって優先されることが多いことが認められ
ていた。
【００１１】次に、現在入手できる試薬のそれよりも優
れた取扱い性と溶解性をもつサブユニット材料のための
構成に加えて、必要なことは、比較的低いコストと、適
度の長さ（30サブユニット位) の分子を合成できる極め
て信頼性のある器具と、カップリング工程のためのタイ
ミングの自動調整と対になったモニター能力である。さ
らに、器具は極めて信頼性があり容易に使用できること
が必要である。
れた取扱い性と溶解性をもつサブユニット材料のための
構成に加えて、必要なことは、比較的低いコストと、適
度の長さ（30サブユニット位) の分子を合成できる極め
て信頼性のある器具と、カップリング工程のためのタイ
ミングの自動調整と対になったモニター能力である。さ
らに、器具は極めて信頼性があり容易に使用できること
が必要である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】ひとつの特徴では、本発
明は有機相溶媒に膨潤できるが不溶性であり、内部ポリ
マーマトリックスを有する乾燥したポリマー基質から成
るポリマー組成物を含む。バイオポリマーサブユニット
分子は基質のポリマーマトリックス内に閉じ込められて
いる。基質を有機溶媒と接触させて膨潤するとき、サブ
ユニット分子はマトリックスから膨潤溶媒に拡散する。
明は有機相溶媒に膨潤できるが不溶性であり、内部ポリ
マーマトリックスを有する乾燥したポリマー基質から成
るポリマー組成物を含む。バイオポリマーサブユニット
分子は基質のポリマーマトリックス内に閉じ込められて
いる。基質を有機溶媒と接触させて膨潤するとき、サブ
ユニット分子はマトリックスから膨潤溶媒に拡散する。
【００１３】ポリマー基質はポリスチレン、ポリアクリ
レート、ポリメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポ
リビニルピロリドン、またはこれらのコポリマーから形
成することができ、ポリマーは、好ましくは0.5 〜5.0
モルパーセントの濃度をもつ適当な架橋試薬を用いて架
橋される。好ましくはその乾燥容量の少なくとも５〜10
倍の容量までの有機溶媒の存在で基質を膨潤することが
できる。
レート、ポリメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポ
リビニルピロリドン、またはこれらのコポリマーから形
成することができ、ポリマーは、好ましくは0.5 〜5.0
モルパーセントの濃度をもつ適当な架橋試薬を用いて架
橋される。好ましくはその乾燥容量の少なくとも５〜10
倍の容量までの有機溶媒の存在で基質を膨潤することが
できる。
【００１４】ひとつの好適例においては、基質は乾燥状
態で流動できる塊を形成する粒子から成る。好ましい粒
子ポリマーは 1.0％ジビニルベンゼンと架橋したポリス
チレンである。ポリマー粒子は好ましくは約１：10ない
し２：１のバイオポリマーサブユニット対ポリマーの重
量比で閉じ込められたバイオポリマーサブユニットを含
み、そして閉じ込められたバイオポリマーサブユニット
を含む粒子は約 0.5ないし0.6g/cc の密度を有する。
態で流動できる塊を形成する粒子から成る。好ましい粒
子ポリマーは 1.0％ジビニルベンゼンと架橋したポリス
チレンである。ポリマー粒子は好ましくは約１：10ない
し２：１のバイオポリマーサブユニット対ポリマーの重
量比で閉じ込められたバイオポリマーサブユニットを含
み、そして閉じ込められたバイオポリマーサブユニット
を含む粒子は約 0.5ないし0.6g/cc の密度を有する。
【００１５】一つの実施例では、自動化したポリペプチ
ド合成装置に使用するため、組成物中のバイオポリマー
サブユニットはＮ−保護アミノ酸である。他の実施例で
は、自動化したポリヌクレオチド合成装置に使用するた
め、組成物中のバイオポリマーサブユニットは、活性化
した５´−ＯＨ保護ヌクレオチドである。別の特徴で
は、本発明は自動化した固相合成装置に使用するための
カートリッジを含む。カートリッジは前記タイプのポリ
マー組成物を含有するチャンバーを含む。カートリッジ
はまた操作中に追加し除去する溶媒のための出入口を含
む。
ド合成装置に使用するため、組成物中のバイオポリマー
サブユニットはＮ−保護アミノ酸である。他の実施例で
は、自動化したポリヌクレオチド合成装置に使用するた
め、組成物中のバイオポリマーサブユニットは、活性化
した５´−ＯＨ保護ヌクレオチドである。別の特徴で
は、本発明は自動化した固相合成装置に使用するための
カートリッジを含む。カートリッジは前記タイプのポリ
マー組成物を含有するチャンバーを含む。カートリッジ
はまた操作中に追加し除去する溶媒のための出入口を含
む。
【００１６】さらに他の特徴では、本発明は固相支持体
上に支持された成長するバイオポリマー鎖にバイオポリ
マーサブユニットを逐次付加して、バイオポリマーを固
相合成するための自動化方法を含む。この方法は、流体
移動のための位置に、上記タイプのサブユニット供給カ
ートリッジを配置し、有機溶媒をカートリッジに添加し
て、カートリッジチャンバー中のポリマー基質に前記バ
イオポリマーサブユニットを溶媒中に膨潤、脱離させ
て、サブユニットの溶液を形成することを含む。次に溶
液を固相支持体を含む反応容器に移す。
上に支持された成長するバイオポリマー鎖にバイオポリ
マーサブユニットを逐次付加して、バイオポリマーを固
相合成するための自動化方法を含む。この方法は、流体
移動のための位置に、上記タイプのサブユニット供給カ
ートリッジを配置し、有機溶媒をカートリッジに添加し
て、カートリッジチャンバー中のポリマー基質に前記バ
イオポリマーサブユニットを溶媒中に膨潤、脱離させ
て、サブユニットの溶液を形成することを含む。次に溶
液を固相支持体を含む反応容器に移す。
【００１７】別の特徴では、本発明は固相支持体上に運
ばれた成長するバイオポリマー鎖にバイオポリマーサブ
ユニットを逐次付加して、バイオポリマーを固相合成す
るための自動化装置を含む。この装置はひとつは上述し
たような、複数のカートリッジ、および自動化合成装置
を含み、この合成装置は次の構成部：(i) カートリッジ
を保持するために適合させたカートリッジホルダー；(i
i)カートリッジの開口部と流体の通らないシールを形成
し、ホルダー内の選択されたカートリッジ中に開口部を
掛合するために有効な位置まで移動できる取付部品；(i
ii) 選択されたカートリッジの開口装置と掛合装置が掛
合できる移動位置に前記ホルダー内の選択されたカート
リッジを配置するための機構部；(iv)このような固相支
持体を含むための反応容器；および(v) このような選択
されたカートリッジのチャンバに有機溶媒を移すため、
およびチャンバからの溶液を反応容器に移すための流体
移送アセンブリを含む。
ばれた成長するバイオポリマー鎖にバイオポリマーサブ
ユニットを逐次付加して、バイオポリマーを固相合成す
るための自動化装置を含む。この装置はひとつは上述し
たような、複数のカートリッジ、および自動化合成装置
を含み、この合成装置は次の構成部：(i) カートリッジ
を保持するために適合させたカートリッジホルダー；(i
i)カートリッジの開口部と流体の通らないシールを形成
し、ホルダー内の選択されたカートリッジ中に開口部を
掛合するために有効な位置まで移動できる取付部品；(i
ii) 選択されたカートリッジの開口装置と掛合装置が掛
合できる移動位置に前記ホルダー内の選択されたカート
リッジを配置するための機構部；(iv)このような固相支
持体を含むための反応容器；および(v) このような選択
されたカートリッジのチャンバに有機溶媒を移すため、
およびチャンバからの溶液を反応容器に移すための流体
移送アセンブリを含む。
【００１８】本発明のこれらおよび他の目的と特徴は本
発明の次の詳細な説明を添付する図面と共に読むとき、
一層完全に明らかになるだろう。
発明の次の詳細な説明を添付する図面と共に読むとき、
一層完全に明らかになるだろう。
【００１９】
Ａ．ポリマー組成物 本発明の組成物は、自動化したバイオポリマー合成装置
に溶液の形で所定量のサブユニットを供給するために使
用するバイオポリマーサブユニットの貯蔵形態として設
計されている。
に溶液の形で所定量のサブユニットを供給するために使
用するバイオポリマーサブユニットの貯蔵形態として設
計されている。
【００２０】この組成物は一般に図１Ａ−１Ｃにおいて
10で示されており、組成物のひとつの粒子は12で示され
ている。粒子は、選択された有機溶媒中で膨潤できるポ
リマーサブユニット14から形成され、このような溶媒と
してはＮ−メチルピロリドン(NMP) 、ジメチルホルムア
ミド(DMF) 、ジクロロメタン（塩化メチレン) 、または
クロロホルムがあり、バイオポリマー合成において固相
サブユニット付加反応に適している。基質は、フィラメ
ント16のような架橋したポリマーフィラメントから形成
され、このフィラメントはマトリックス18を形成し、こ
れによってサブユニット分子20のようなバイオポリマー
サブユニット分子は基質が膨潤状態にあるとき自由に拡
散できる。
10で示されており、組成物のひとつの粒子は12で示され
ている。粒子は、選択された有機溶媒中で膨潤できるポ
リマーサブユニット14から形成され、このような溶媒と
してはＮ−メチルピロリドン(NMP) 、ジメチルホルムア
ミド(DMF) 、ジクロロメタン（塩化メチレン) 、または
クロロホルムがあり、バイオポリマー合成において固相
サブユニット付加反応に適している。基質は、フィラメ
ント16のような架橋したポリマーフィラメントから形成
され、このフィラメントはマトリックス18を形成し、こ
れによってサブユニット分子20のようなバイオポリマー
サブユニット分子は基質が膨潤状態にあるとき自由に拡
散できる。
【００２１】種々のポリマーが本発明に使用するために
適している。これらにはポリスチレン、ポリアクリレー
ト、ポリメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビ
ニルピロリドン、並びに、これらのコポリマーを含む。
ポリマーはポリマー組成物中に架橋剤を、好ましくは約
0.5〜５モルパーセントで含ませて軽く架橋されてい
る。ひとつの好ましいポリマー組成物は１％のジビニル
ベンゼンと架橋したポリスチレンから成る。
適している。これらにはポリスチレン、ポリアクリレー
ト、ポリメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビ
ニルピロリドン、並びに、これらのコポリマーを含む。
ポリマーはポリマー組成物中に架橋剤を、好ましくは約
0.5〜５モルパーセントで含ませて軽く架橋されてい
る。ひとつの好ましいポリマー組成物は１％のジビニル
ベンゼンと架橋したポリスチレンから成る。
【００２２】さらに一般的に、架橋マトリックスにおい
て、固相バイオポリマー合成に使用されるＤＭＦ、塩化
メチレン、またはクロロホルムのような溶媒に膨潤し不
溶であり、膨潤した基質状態で、ポリマーマトリックス
を通ってサブユニットに対して拡散させるポリマーが適
している。好ましくは、ポリマーの膨潤容量（膨潤溶媒
中）は少なくともその乾燥容量の５〜10倍である。
て、固相バイオポリマー合成に使用されるＤＭＦ、塩化
メチレン、またはクロロホルムのような溶媒に膨潤し不
溶であり、膨潤した基質状態で、ポリマーマトリックス
を通ってサブユニットに対して拡散させるポリマーが適
している。好ましくは、ポリマーの膨潤容量（膨潤溶媒
中）は少なくともその乾燥容量の５〜10倍である。
【００２３】組成物を形成する際に使用されるポリマー
粒子は、全体の嵩密度を増加するために用いられ、これ
によって乾燥したバイオポリマーのサブユニット試薬の
流動性を改良し、予じめ検量した分量のサブユニットを
一層容易にガラス瓶に装填することができる。基質のひ
とつの好ましい形はポリマービーズであり、好ましくは
少なくとも50ミクロンの直径を有し、好ましくは乾燥状
態で75〜200 ミクロンの範囲内にある。所望のポリマー
組成物、膨潤性、および乾燥状態での粒径を有するポリ
スチレンビーズはイーストマン・コダック、バイオラ
ド、またはポリマー・ラブから市販品として入手でき
る。
粒子は、全体の嵩密度を増加するために用いられ、これ
によって乾燥したバイオポリマーのサブユニット試薬の
流動性を改良し、予じめ検量した分量のサブユニットを
一層容易にガラス瓶に装填することができる。基質のひ
とつの好ましい形はポリマービーズであり、好ましくは
少なくとも50ミクロンの直径を有し、好ましくは乾燥状
態で75〜200 ミクロンの範囲内にある。所望のポリマー
組成物、膨潤性、および乾燥状態での粒径を有するポリ
スチレンビーズはイーストマン・コダック、バイオラ
ド、またはポリマー・ラブから市販品として入手でき
る。
【００２４】図１Ａは、基質とバイオポリマーサブユニ
ットを装填する組成物を調製する方法を示している。上
記の有機溶媒のうちの１種の適当な溶媒22中に溶解した
サブユニットの溶液を、混合容器中でポリマー粒子と混
合する。粒子は粒子スラリーを形成するような濃度であ
り、粒子が膨潤した後は比較的粘性であってもよい。溶
液中のポリマーサブユニットの濃度は、サブユニット／
乾燥基質の最終の所望の重量比で生成するように、好ま
しくは、約１：10ないし２：１の間で選択される。自動
化ポリペプチド合成装置を使用するために、バイオポリ
マーのサブユニットは好ましくはＮ−保護アミノ酸であ
り、一般的には、保護されたアルファアミン基、および
保護されたカルボキシ、ヒドロキシ、チオール、および
アミン側鎖基を有する20の天然Ｌ−酸のひとつである。
自動化ポリヌクレオチド合成装置を使用するため、サブ
ユニットは一般的には、５´−ジメトキシトリチル保護
基を有する４個のＤＮＡデオキシヌクレオシド３´−ホ
スホルアミダイトのうちのひとつのような、活性化され
た５´−保護ヌクレオチドである。
ットを装填する組成物を調製する方法を示している。上
記の有機溶媒のうちの１種の適当な溶媒22中に溶解した
サブユニットの溶液を、混合容器中でポリマー粒子と混
合する。粒子は粒子スラリーを形成するような濃度であ
り、粒子が膨潤した後は比較的粘性であってもよい。溶
液中のポリマーサブユニットの濃度は、サブユニット／
乾燥基質の最終の所望の重量比で生成するように、好ま
しくは、約１：10ないし２：１の間で選択される。自動
化ポリペプチド合成装置を使用するために、バイオポリ
マーのサブユニットは好ましくはＮ−保護アミノ酸であ
り、一般的には、保護されたアルファアミン基、および
保護されたカルボキシ、ヒドロキシ、チオール、および
アミン側鎖基を有する20の天然Ｌ−酸のひとつである。
自動化ポリヌクレオチド合成装置を使用するため、サブ
ユニットは一般的には、５´−ジメトキシトリチル保護
基を有する４個のＤＮＡデオキシヌクレオシド３´−ホ
スホルアミダイトのうちのひとつのような、活性化され
た５´−保護ヌクレオチドである。
【００２５】組成物の形成中に、懸濁液のバルク相と閉
じ込められたマトリックス量との間で釣り合っていると
き、サブユニット分子は膨潤した粒子のマトリックスに
浸透させる。粒子から溶媒を除去すると同時に、サブユ
ニット分子を閉じ込められたマトリックスにさらにつぎ
つぎと押し込む。溶媒の除去は攪拌しながら行い、粒子
を完全に乾燥させ、殆ど全部のサブユニットを粒子に閉
じ込める（かまたは粒子と会合させる）。
じ込められたマトリックス量との間で釣り合っていると
き、サブユニット分子は膨潤した粒子のマトリックスに
浸透させる。粒子から溶媒を除去すると同時に、サブユ
ニット分子を閉じ込められたマトリックスにさらにつぎ
つぎと押し込む。溶媒の除去は攪拌しながら行い、粒子
を完全に乾燥させ、殆ど全部のサブユニットを粒子に閉
じ込める（かまたは粒子と会合させる）。
【００２６】図１Ｂは完全に溶媒を除去した後、組成物
中の乾燥した粒子24を示す。上記のように、乾燥状態の
粒径は好ましくは約50ないし200 ミクロンであり、膨潤
状態の数分の一である。乾燥粒子は組成物の重量に対し
て既知のサブユニット分量であり、既知の重量で、ひと
つの容器から別の容器へ容易に移ることができる流動性
の粒子組成物を形成する。閉じ込められたFmoc保護Ｌ−
（アミノ酸) を含む粒子組成物の調製は実施例１に詳述
されている。
中の乾燥した粒子24を示す。上記のように、乾燥状態の
粒径は好ましくは約50ないし200 ミクロンであり、膨潤
状態の数分の一である。乾燥粒子は組成物の重量に対し
て既知のサブユニット分量であり、既知の重量で、ひと
つの容器から別の容器へ容易に移ることができる流動性
の粒子組成物を形成する。閉じ込められたFmoc保護Ｌ−
（アミノ酸) を含む粒子組成物の調製は実施例１に詳述
されている。
【００２７】図１Ｃは、自動化合成装置の操作におい
て、バイオポリマーサブユニット分子の溶液を形成する
際にどのようして組成物中の粒子を使用するかを示して
いる。ここでは適当な溶媒、例えば溶媒24を装填粒子、
例えば粒子28を含むガラス瓶26に添加する。粒子は溶媒
中で膨潤するので、サブユニット30のような、粒子マト
リックスに閉じ込められたサブユニットは、溶媒中に拡
散する。最終的に釣り合って、ガラス瓶中のバルク相媒
質中のサブユニットの濃度は閉じ込められたマトリック
ス中のそれと等しくなる。好ましくは、膨潤した樹脂の
容量は、抽出装置中の溶媒の全量の約20〜50％以下、お
よびさらに好ましくは、５〜20％以下を示す。これは平
衡にて、バルク相媒質が抽出できるバイオポリマーサブ
ユニット分子の全量の少なくとも約50〜80％、さらに好
ましくは少なくとも約80〜95％を含むことを保証する。
従って、乾燥組成物中に存在する少なくとも約50〜80
％、さらに好ましくは80〜95％のサブユニットをバルク
相媒質中に回収する。
て、バイオポリマーサブユニット分子の溶液を形成する
際にどのようして組成物中の粒子を使用するかを示して
いる。ここでは適当な溶媒、例えば溶媒24を装填粒子、
例えば粒子28を含むガラス瓶26に添加する。粒子は溶媒
中で膨潤するので、サブユニット30のような、粒子マト
リックスに閉じ込められたサブユニットは、溶媒中に拡
散する。最終的に釣り合って、ガラス瓶中のバルク相媒
質中のサブユニットの濃度は閉じ込められたマトリック
ス中のそれと等しくなる。好ましくは、膨潤した樹脂の
容量は、抽出装置中の溶媒の全量の約20〜50％以下、お
よびさらに好ましくは、５〜20％以下を示す。これは平
衡にて、バルク相媒質が抽出できるバイオポリマーサブ
ユニット分子の全量の少なくとも約50〜80％、さらに好
ましくは少なくとも約80〜95％を含むことを保証する。
従って、乾燥組成物中に存在する少なくとも約50〜80
％、さらに好ましくは80〜95％のサブユニットをバルク
相媒質中に回収する。
【００２８】代表的な自動化ポリペプチド合成操作にお
いて、ガラス瓶中の組成物は、１mlのバルク相溶媒中に
約0.075 ミリモルのアミノ酸を供給するように設計され
る。代表的な自動化ポリヌクレオチド合成操作では、ガ
ラス瓶中の組成物は、0.5mlのバルク相溶液中に約１μ
モルの活性化ポリヌクレオチドを供給するように設計さ
れる。
いて、ガラス瓶中の組成物は、１mlのバルク相溶媒中に
約0.075 ミリモルのアミノ酸を供給するように設計され
る。代表的な自動化ポリヌクレオチド合成操作では、ガ
ラス瓶中の組成物は、0.5mlのバルク相溶液中に約１μ
モルの活性化ポリヌクレオチドを供給するように設計さ
れる。
【００２９】前記の膨潤と抽出工程に適している溶媒
は、ポリマー粒子を溶解することなく容易に膨潤し、バ
イオポリマーサブユニットが関与する合成反応と両立で
きる溶媒を含む。９−フルオレニルメトキシカルボニル
(Fmoc)化学を用いるペプチド合成反応にＮ−α−保護ア
ミノ酸を添加する１実施例では、有用な溶媒はジメチル
ホルムアミド(DMF) である。ポリペプチド反応と両立で
きる活性化剤をポリマー組成物に溶媒と共に添加するこ
とができる。もしくは、または加えて、例えば対称的な
無水物、ペンタフルオロフェニルエステル類および１−
オキソ−２−ヒドロキシジヒドロベンゾトリアジン活性
エステル類のようなアミノ酸を活性化形態で添加するこ
とができる。
は、ポリマー粒子を溶解することなく容易に膨潤し、バ
イオポリマーサブユニットが関与する合成反応と両立で
きる溶媒を含む。９−フルオレニルメトキシカルボニル
(Fmoc)化学を用いるペプチド合成反応にＮ−α−保護ア
ミノ酸を添加する１実施例では、有用な溶媒はジメチル
ホルムアミド(DMF) である。ポリペプチド反応と両立で
きる活性化剤をポリマー組成物に溶媒と共に添加するこ
とができる。もしくは、または加えて、例えば対称的な
無水物、ペンタフルオロフェニルエステル類および１−
オキソ−２−ヒドロキシジヒドロベンゾトリアジン活性
エステル類のようなアミノ酸を活性化形態で添加するこ
とができる。
【００３０】前記Fmocに基づくペプチド合成に使用でき
る活性剤はヒドロキシ−Ｏ−ベンゾトリアゾール、テト
ラメチルウロニウムヘキサフルオロホスフェート(HBTU)
であり、これに１当量のヒドロキシ−Ｏ−ベンゾトリア
ゾール(HOBT)、および２当量のジイソプロピルエチルア
ミン(DIEA)を添加する。他の適当な溶媒／活性化溶液は
ペプチド合成に基づく第３ブチルオキシカルボニル(t-B
oc) に対してジクロロメタン(DCM)/ジジクロヘキシルカ
ルボジイミド(DCC) である。前述のHBTU/HOBT/DIEA活性
剤システムに適した溶媒系はペプチド合成に基づくFmoc
に対してジメチルホルムアミド(DMF)/Ｎ−メチルピロリ
ドン(NMP)/ジメチルスルホキシド(DMSO)である。他の溶
媒／活性剤の組合せも可能であり、所定の合成反応に最
適な組合せは合成の種類および合成に用いられる化学カ
ップリングシステムの種類に依存する。
る活性剤はヒドロキシ−Ｏ−ベンゾトリアゾール、テト
ラメチルウロニウムヘキサフルオロホスフェート(HBTU)
であり、これに１当量のヒドロキシ−Ｏ−ベンゾトリア
ゾール(HOBT)、および２当量のジイソプロピルエチルア
ミン(DIEA)を添加する。他の適当な溶媒／活性化溶液は
ペプチド合成に基づく第３ブチルオキシカルボニル(t-B
oc) に対してジクロロメタン(DCM)/ジジクロヘキシルカ
ルボジイミド(DCC) である。前述のHBTU/HOBT/DIEA活性
剤システムに適した溶媒系はペプチド合成に基づくFmoc
に対してジメチルホルムアミド(DMF)/Ｎ−メチルピロリ
ドン(NMP)/ジメチルスルホキシド(DMSO)である。他の溶
媒／活性剤の組合せも可能であり、所定の合成反応に最
適な組合せは合成の種類および合成に用いられる化学カ
ップリングシステムの種類に依存する。
【００３１】上述のポリスチレンビーズから形成され選
択された５´-OH DMT-保護３´−ホスホルアミダイトデ
オキシリボヌクレオシドサブユニットを含有する粒子組
成物では、有用な溶媒はアセトニトリルである。他の適
当な溶媒は塩化メチレン、およびアセトニトリル／塩化
メチレン混合物である。Ｌ−アミノ酸：ポリマーの重量
比が１：２である粒子組成物では、１mlのＤＭＦに懸濁
した50mgの組成物に対してバルク相中でアミノ酸が平衡
になるために要する時間は、室温で約１〜５分であり、
特定のアミノ酸とポリマー物質に依存する。平衡になっ
た後、バルク相媒質を、好ましくは濾過装置によってガ
ラス瓶から除去し、下記のように自動化合成装置中のサ
ブユニット添加反応に使用する。
択された５´-OH DMT-保護３´−ホスホルアミダイトデ
オキシリボヌクレオシドサブユニットを含有する粒子組
成物では、有用な溶媒はアセトニトリルである。他の適
当な溶媒は塩化メチレン、およびアセトニトリル／塩化
メチレン混合物である。Ｌ−アミノ酸：ポリマーの重量
比が１：２である粒子組成物では、１mlのＤＭＦに懸濁
した50mgの組成物に対してバルク相中でアミノ酸が平衡
になるために要する時間は、室温で約１〜５分であり、
特定のアミノ酸とポリマー物質に依存する。平衡になっ
た後、バルク相媒質を、好ましくは濾過装置によってガ
ラス瓶から除去し、下記のように自動化合成装置中のサ
ブユニット添加反応に使用する。
【００３２】図２Ａと２Ｂは本発明の他の実施例に従っ
て形成された組成物32を示す。この実施例では、組成物
は、ガラス瓶34の側面にライニングまたはコーティング
38を形成するフィルム状ポリマー基質36をもつ。基質は
分子40のような閉じ込められたサブユニット分子を含
み、上記の組成物10に似たポリマー組成物をもつ。基質
ライニングは乾燥状態で厚さが好ましくは約25〜100 ミ
クロンである。上記のように、ポリマーを膨潤できる溶
媒中のサブユニット溶液から溶媒を除去することによっ
て、基質は選択された分量のサブユニットを装填する。
て形成された組成物32を示す。この実施例では、組成物
は、ガラス瓶34の側面にライニングまたはコーティング
38を形成するフィルム状ポリマー基質36をもつ。基質は
分子40のような閉じ込められたサブユニット分子を含
み、上記の組成物10に似たポリマー組成物をもつ。基質
ライニングは乾燥状態で厚さが好ましくは約25〜100 ミ
クロンである。上記のように、ポリマーを膨潤できる溶
媒中のサブユニット溶液から溶媒を除去することによっ
て、基質は選択された分量のサブユニットを装填する。
【００３３】図２Ｂは、適当な反応溶媒40をガラス瓶に
添加するとき、サブユニットを脱離する間の組成物32の
状態を示している。基質が添加溶媒中に膨潤するので、
平衡に達するまで、閉じ込められたサブユニットは基質
マトリックスを通ってバルク相媒質に拡散する。次に得
られたサブユニット溶液は引き出してサブユニットの付
加反応に使用する。
添加するとき、サブユニットを脱離する間の組成物32の
状態を示している。基質が添加溶媒中に膨潤するので、
平衡に達するまで、閉じ込められたサブユニットは基質
マトリックスを通ってバルク相媒質に拡散する。次に得
られたサブユニット溶液は引き出してサブユニットの付
加反応に使用する。
【００３４】図３Ａと３Ｂは本発明の第３の実施例に従
って形成される組成物42を示す。この実施例では、組成
物はフィラメント状基質44を有し、図に示したようにガ
ラス瓶46の壁に結合することができる。閉じ込められた
サブユニット分子を含む基質は上記のものに類似したポ
リマー組成物を有する。乾燥状態で、フィラメントの厚
さは好ましくは約25〜200 ミクロンの間にある。基質を
上記のようにサブユニット分子で装填する。図３Ｂは、
固相バイオポリマー合成のためのサブユニット溶液を調
製する際に使用するため、基質を膨潤し、基質を脱離し
た後の組成物を示す。
って形成される組成物42を示す。この実施例では、組成
物はフィラメント状基質44を有し、図に示したようにガ
ラス瓶46の壁に結合することができる。閉じ込められた
サブユニット分子を含む基質は上記のものに類似したポ
リマー組成物を有する。乾燥状態で、フィラメントの厚
さは好ましくは約25〜200 ミクロンの間にある。基質を
上記のようにサブユニット分子で装填する。図３Ｂは、
固相バイオポリマー合成のためのサブユニット溶液を調
製する際に使用するため、基質を膨潤し、基質を脱離し
た後の組成物を示す。
【００３５】Ｂ．カートリッジ 別の特徴では、本発明は、サブユニット付加反応チャン
バに溶液の形で選択された分量のバイオポリマーサブユ
ニットを供給するために、自動化固相合成装置で使用す
るためのカートリッジを含む。カートリッジの１例を図
４の50で示す。このカートリッジは合成装置において一
対の嵌合部52と54によって自動的に掛合するように設計
され、下記のように、流体をカートリッジに移しカート
リッジから移動するため、装置内に流動体移送アセンブ
リとライン中のガラス瓶を連結する。代表として嵌合部
52は、嵌合部をカートリッジに掛合するとき、流体シー
ルの部分を形成する環状ガスケット58を有する頭部56を
含む。シールはカートリッジとシール掛合する位置まで
互いに対して２個の嵌合部を動かすことによって形成さ
れる。２個の嵌合部もまたここでは嵌合装置と呼ばれ
る。
バに溶液の形で選択された分量のバイオポリマーサブユ
ニットを供給するために、自動化固相合成装置で使用す
るためのカートリッジを含む。カートリッジの１例を図
４の50で示す。このカートリッジは合成装置において一
対の嵌合部52と54によって自動的に掛合するように設計
され、下記のように、流体をカートリッジに移しカート
リッジから移動するため、装置内に流動体移送アセンブ
リとライン中のガラス瓶を連結する。代表として嵌合部
52は、嵌合部をカートリッジに掛合するとき、流体シー
ルの部分を形成する環状ガスケット58を有する頭部56を
含む。シールはカートリッジとシール掛合する位置まで
互いに対して２個の嵌合部を動かすことによって形成さ
れる。２個の嵌合部もまたここでは嵌合装置と呼ばれ
る。
【００３６】カートリッジ50は、セクションＡに記述し
たように、ポリマー組成物を含む内側チャンバ65を画定
するガラス瓶またはコンテナ64を含む。実施例では、組
成物は、粒子68のような乾燥したポリマー粒子からなる
粒子組成物66である。他のポリマー組成物、例えば上記
のフィルムまたはフィラメントタイプの組成物もまた適
当であることは認められるだろう。代表的なカートリッ
ジは、約0.5 mlのコンテナ容量を有し、約0.075 ミリモ
ルのアミノ酸サブユニットまたは１μモルの活性化ポリ
ヌクレオチドに相当する分量のサブユニットを含む。コ
ンテナは好ましくはポリエチレンまたは類似した弾力性
のあるプラスチックから形成される。
たように、ポリマー組成物を含む内側チャンバ65を画定
するガラス瓶またはコンテナ64を含む。実施例では、組
成物は、粒子68のような乾燥したポリマー粒子からなる
粒子組成物66である。他のポリマー組成物、例えば上記
のフィルムまたはフィラメントタイプの組成物もまた適
当であることは認められるだろう。代表的なカートリッ
ジは、約0.5 mlのコンテナ容量を有し、約0.075 ミリモ
ルのアミノ酸サブユニットまたは１μモルの活性化ポリ
ヌクレオチドに相当する分量のサブユニットを含む。コ
ンテナは好ましくはポリエチレンまたは類似した弾力性
のあるプラスチックから形成される。
【００３７】カートリッジは引入れる部分と引出す部分
の出入口部70、71を備え、ここを通って溶媒をそれぞ
れ、カートリッジに導入し、カートリッジから除去す
る。代表として入口部70はコンテナの端部に中央開口部
72によって形成され、溶媒がフィルターを通過するとき
乾燥または膨潤状態のいずれかでフィルター粒子に影響
を与える有孔膜73によって被覆されている。末端に隣接
する嵌合部52のようなガラス瓶の各端部には嶺部74のよ
うな環状嶺部を設け、嵌合物がシール位置に動くとき、
流体を気密にシールするように、隣接する嵌合部の環状
ガスケットでかみ合わせる。
の出入口部70、71を備え、ここを通って溶媒をそれぞ
れ、カートリッジに導入し、カートリッジから除去す
る。代表として入口部70はコンテナの端部に中央開口部
72によって形成され、溶媒がフィルターを通過するとき
乾燥または膨潤状態のいずれかでフィルター粒子に影響
を与える有孔膜73によって被覆されている。末端に隣接
する嵌合部52のようなガラス瓶の各端部には嶺部74のよ
うな環状嶺部を設け、嵌合物がシール位置に動くとき、
流体を気密にシールするように、隣接する嵌合部の環状
ガスケットでかみ合わせる。
【００３８】ガラス瓶壁に固定したフィルムまたはフィ
ラメントタイプの組成物は膨潤前および後にガラス瓶内
に組成物を含むようにフィルター膜を必要としないこと
は認められるだろう。さらに、出入口装置は溶媒を供給
しコンテナから溶媒を除去するために働く嵌合部を収容
するための１個の出入口を含むことができる。
ラメントタイプの組成物は膨潤前および後にガラス瓶内
に組成物を含むようにフィルター膜を必要としないこと
は認められるだろう。さらに、出入口装置は溶媒を供給
しコンテナから溶媒を除去するために働く嵌合部を収容
するための１個の出入口を含むことができる。
【００３９】Ｃ．自動化バイオポリマー合成装置 図５は本発明に従って構成された自動化バイポリマー合
成装置または器具81の正射影図である。好適例では、合
成装置81は主としてペプチド合成のために使用される。
合成装置は図４に関連してセクションＢで記載されたタ
イプのカートリッジ、１例としてカートリッジ50を備え
たカートリッジ供給のための回転コンベヤ85に基づくカ
ートリッジホルダー83を含む。カートリッジは上記のセ
クションＡに記載されたようなポリマー組成物中のサブ
ユニット物質を運ぶ。
成装置または器具81の正射影図である。好適例では、合
成装置81は主としてペプチド合成のために使用される。
合成装置は図４に関連してセクションＢで記載されたタ
イプのカートリッジ、１例としてカートリッジ50を備え
たカートリッジ供給のための回転コンベヤ85に基づくカ
ートリッジホルダー83を含む。カートリッジは上記のセ
クションＡに記載されたようなポリマー組成物中のサブ
ユニット物質を運ぶ。
【００４０】カートリッジホルダーは嵌合部52と54（図
４）を示す装填ステーション87を通って移動し、サブユ
ニット供給カートリッジの向側端部に掛合し、溶媒を流
して合成反応に使用されるサブユニット物質を抽出す
る。特定のサブユニットを運搬するカートリッジは、代
表的には合成工程が開始する前に順ぐりに外周で回転コ
ンベヤに積載され、次に、操作において、カートリッジ
は所望の合成のために必要な順番で装填ステーション87
に供給される。
４）を示す装填ステーション87を通って移動し、サブユ
ニット供給カートリッジの向側端部に掛合し、溶媒を流
して合成反応に使用されるサブユニット物質を抽出す
る。特定のサブユニットを運搬するカートリッジは、代
表的には合成工程が開始する前に順ぐりに外周で回転コ
ンベヤに積載され、次に、操作において、カートリッジ
は所望の合成のために必要な順番で装填ステーション87
に供給される。
【００４１】回転コンベヤ上の供給カートリッジを通っ
て流れ出た溶媒は凹所90に取付けた反応容器89に導かれ
る。代表的には反応容器は、上述のように、固体ポリマ
ー支持体上のＣ−末端残基を（ペプチド合成のために)
含む。容器91と93は液体移送装置の一部であり、効率の
よい繰返しできる移送で部品として働く。カートリッジ
内にカートリッジから、流体を移送するためのアセンブ
リは、カートリッジの開口部を掛合する嵌合部52、54を
含めて、またここでは流体移送装置と呼び、以下のセク
ションＤに記載した移送構造を含む。
て流れ出た溶媒は凹所90に取付けた反応容器89に導かれ
る。代表的には反応容器は、上述のように、固体ポリマ
ー支持体上のＣ−末端残基を（ペプチド合成のために)
含む。容器91と93は液体移送装置の一部であり、効率の
よい繰返しできる移送で部品として働く。カートリッジ
内にカートリッジから、流体を移送するためのアセンブ
リは、カートリッジの開口部を掛合する嵌合部52、54を
含めて、またここでは流体移送装置と呼び、以下のセク
ションＤに記載した移送構造を含む。
【００４２】合成装置はコントロールパネル95を備えた
マイクロプロセッサーを基礎としたコントロール装置を
含む。コントロールパネルはインプット装置、例えばオ
ペレターにメニューを示すためのディスプレイ99に示さ
れた選択部と連結した数字キイパッド97とソフトキイ98
を含む。領域101 は合成プロセスに使用される種々の試
薬を貯蔵し供給するための種々の容器を有する。これら
容器の性質と関係はさらに詳細に以下のセクションＤに
記載される。
マイクロプロセッサーを基礎としたコントロール装置を
含む。コントロールパネルはインプット装置、例えばオ
ペレターにメニューを示すためのディスプレイ99に示さ
れた選択部と連結した数字キイパッド97とソフトキイ98
を含む。領域101 は合成プロセスに使用される種々の試
薬を貯蔵し供給するための種々の容器を有する。これら
容器の性質と関係はさらに詳細に以下のセクションＤに
記載される。
【００４３】Ｄ．移送機構と方法 図６は、図５に描かれた合成装置のための液体流導管、
バルブ、およびカートリッジの機構の表示から成る概略
図である。装置の操作は図６を参照して、１例としてFm
oc化学を用いるペプチド合成に対して以下に記載する。
本実施例のペプチド合成を始める前に、ポリスチレン支
持体に結合したFmocアミノ酸を含有する反応容器89は装
置に組み込まれる。固定化アミノ酸は所望のペプチド鎖
に対して出発点である。切断できるリンカーをＣ−末端
残基とポリスチレンの間に置き、逐次合成から得られる
ペプチドを支持体から除去することができる。Fmoc合成
のために、適当なリンカーはヒドロキシメチルフェノキ
シアセチル(HMPA)である。反応容器は図４に示したサブ
ユニット供給カートリッジ50と物理的形態では殆ど同じ
であり、適当なフィルターを備えた上部と下部の開口部
を有し、ルエル嵌合部によって、上部と下部の流体導管
103 と105 に確保されている反応容器の直下の流路で
は、薄い非伝導性の不活性ポリマースペーサーによって
分離された２個の金被覆ディスクを含む伝導性セル107
がある。ディスクは電気導線に連結され、セルを通過す
る溶液の伝導性を試験する電位を印加する。
バルブ、およびカートリッジの機構の表示から成る概略
図である。装置の操作は図６を参照して、１例としてFm
oc化学を用いるペプチド合成に対して以下に記載する。
本実施例のペプチド合成を始める前に、ポリスチレン支
持体に結合したFmocアミノ酸を含有する反応容器89は装
置に組み込まれる。固定化アミノ酸は所望のペプチド鎖
に対して出発点である。切断できるリンカーをＣ−末端
残基とポリスチレンの間に置き、逐次合成から得られる
ペプチドを支持体から除去することができる。Fmoc合成
のために、適当なリンカーはヒドロキシメチルフェノキ
シアセチル(HMPA)である。反応容器は図４に示したサブ
ユニット供給カートリッジ50と物理的形態では殆ど同じ
であり、適当なフィルターを備えた上部と下部の開口部
を有し、ルエル嵌合部によって、上部と下部の流体導管
103 と105 に確保されている反応容器の直下の流路で
は、薄い非伝導性の不活性ポリマースペーサーによって
分離された２個の金被覆ディスクを含む伝導性セル107
がある。ディスクは電気導線に連結され、セルを通過す
る溶液の伝導性を試験する電位を印加する。
【００４４】パートＡに記載した組成物中にFmocアミノ
酸を含むカートリッジは、所望のペプチド鎖のアセンブ
リを達成するため添加することが望まれる円周の順番で
回転コンベヤ85に配置される。円周の配列法は、予じめ
選択された順番でカートリッジを表示する際に装置の操
作を簡単にするが、選択された合成に必要な順番でアミ
ノ酸を備えるカートリッジを示すように回転コンベヤを
回転するための装置にプログラムを組み込む限りは必要
ない。
酸を含むカートリッジは、所望のペプチド鎖のアセンブ
リを達成するため添加することが望まれる円周の順番で
回転コンベヤ85に配置される。円周の配列法は、予じめ
選択された順番でカートリッジを表示する際に装置の操
作を簡単にするが、選択された合成に必要な順番でアミ
ノ酸を備えるカートリッジを示すように回転コンベヤを
回転するための装置にプログラムを組み込む限りは必要
ない。
【００４５】本実施例でFmoc化学に使用する試薬は、容
器109 中のピペリジン(Pip.)、容器111 中のジメチルホ
ルムアミド(DMF) 、容器113 中の２−（１Ｈ−ベンゾト
リアゾール−１−イル）−１, １, ３, ３−テトラメチ
ルウロニウム・ヘキサフルオロホスフェート(HBTU)試
薬、および容器115 中のジイソプロピルエチルアミン(D
IEA)である。容器113 中のHBTU試薬は１当量の１−ヒド
ロキシ−Ｏ−ベンゾトリアゾール(HOBT)も含むように調
製する。移送中に導管その他の素子を洗浄するため他の
溶液が使用されるが、図には示されていないが、これら
は装置に連結した容器117 のような他の容器に貯蔵され
る。
器109 中のピペリジン(Pip.)、容器111 中のジメチルホ
ルムアミド(DMF) 、容器113 中の２−（１Ｈ−ベンゾト
リアゾール−１−イル）−１, １, ３, ３−テトラメチ
ルウロニウム・ヘキサフルオロホスフェート(HBTU)試
薬、および容器115 中のジイソプロピルエチルアミン(D
IEA)である。容器113 中のHBTU試薬は１当量の１−ヒド
ロキシ−Ｏ−ベンゾトリアゾール(HOBT)も含むように調
製する。移送中に導管その他の素子を洗浄するため他の
溶液が使用されるが、図には示されていないが、これら
は装置に連結した容器117 のような他の容器に貯蔵され
る。
【００４６】各試薬容器は、手動操作バルブ121 によっ
て不活性気体供給器119 に連結される。気体の供給は本
実施例では約５psi にコントロールされる。容器はソレ
ノイド操作バルブブロックによって装置の主流体ライン
に連結される。予備工程として試薬びんを充填し、シー
ルし、加圧する。合成装置器具の液体移送装置は容器91
と93を含み、加圧不活性気体供給器123と共に使用さ
れ、試薬混合物を回転コンベヤのカートリッジを介し
て、反応容器を介して移送する。
て不活性気体供給器119 に連結される。気体の供給は本
実施例では約５psi にコントロールされる。容器はソレ
ノイド操作バルブブロックによって装置の主流体ライン
に連結される。予備工程として試薬びんを充填し、シー
ルし、加圧する。合成装置器具の液体移送装置は容器91
と93を含み、加圧不活性気体供給器123と共に使用さ
れ、試薬混合物を回転コンベヤのカートリッジを介し
て、反応容器を介して移送する。
【００４７】カップリング反応の前に、Fmoc保護基は成
長するペプチド鎖に次の残基を付加するように除去（脱
保護）しなければならない。これは廃棄するために反応
容器を通って流れたピペリジンとＤＭＦを同時に供給し
て行われる。ピペリジンは装置から完全に洗い流し、次
のアミノ酸残基の時期尚早の脱保護を避けるため、次の
アミノ酸残基を抽出する。Fmoc基をピペリジン−ジベン
ゾフルベン付加物の形で除去する。
長するペプチド鎖に次の残基を付加するように除去（脱
保護）しなければならない。これは廃棄するために反応
容器を通って流れたピペリジンとＤＭＦを同時に供給し
て行われる。ピペリジンは装置から完全に洗い流し、次
のアミノ酸残基の時期尚早の脱保護を避けるため、次の
アミノ酸残基を抽出する。Fmoc基をピペリジン−ジベン
ゾフルベン付加物の形で除去する。
【００４８】カップリング反応を開始するため、ＨＢＴ
Ｕ (HOBT含有) 、ＤＭＳＯ、およびＮＭＰの混合物をバ
ルブブロック125 と127 においてバルブ機能を循環して
容器93に調製する。そうするために、バルブ129 によっ
て容器93を排気する必要がある。例えば、導管131 をバ
ルブブロック127 によって導管128 に対して、導管128
をバルブブロック125 によって導管135 に対して、導管
135 をバルブブロック139 によって導管137 に対して、
開放することができる。次にＤＭＦは容器111から容器9
3に気体供給器119 から供給された気体の圧力の影響下
に流れ、容器93は排気される。容器93に流れ込む流体の
分量（容量）はコントロールされた圧力で時間の関数で
ある。
Ｕ (HOBT含有) 、ＤＭＳＯ、およびＮＭＰの混合物をバ
ルブブロック125 と127 においてバルブ機能を循環して
容器93に調製する。そうするために、バルブ129 によっ
て容器93を排気する必要がある。例えば、導管131 をバ
ルブブロック127 によって導管128 に対して、導管128
をバルブブロック125 によって導管135 に対して、導管
135 をバルブブロック139 によって導管137 に対して、
開放することができる。次にＤＭＦは容器111から容器9
3に気体供給器119 から供給された気体の圧力の影響下
に流れ、容器93は排気される。容器93に流れ込む流体の
分量（容量）はコントロールされた圧力で時間の関数で
ある。
【００４９】同様の方法でＮＭＰとＤＭＳＯ中のＤＩＥ
Ａもまた所望の混合物が得られるまで容器93に流れる。
この例示的な容器93中の混合物および装填ステーション
87での第１のサブユニット供給カートリッジ151 を用い
ると、トランスレーション素子は装填ステーションにて
活性化され、装填ステーションの一部である嵌合部52と
54（図４参照）を広げ、サブユニット供給カートリッジ
151 を掛合し、流体は143 と141 を介してカートリッジ
を通過することができる。
Ａもまた所望の混合物が得られるまで容器93に流れる。
この例示的な容器93中の混合物および装填ステーション
87での第１のサブユニット供給カートリッジ151 を用い
ると、トランスレーション素子は装填ステーションにて
活性化され、装填ステーションの一部である嵌合部52と
54（図４参照）を広げ、サブユニット供給カートリッジ
151 を掛合し、流体は143 と141 を介してカートリッジ
を通過することができる。
【００５０】バルブ129 は容器93を気体供給器123 に連
結するように回し、バルブ145 は容器91を排気するよう
に回し、導管137 はバルブブロック139 によって導管14
3 に連結され、導管141 はバルブブロック149 によって
導管147 に連結される。この条件下では、容器93中の混
合物がサブユニットカートリッジ151 によって上部から
下部へ容器91に移送される。試薬混合物の全部が移送さ
れると、バルブはブロック139 と149 で回し、バルブブ
ロックを通る流路を閉鎖し、バルブ145 は容器91を加圧
するように回し、バルブ129 は容器93を排気するように
回し、試薬混合物は容器91から導管153 を通って容器93
に移送される。容器93の試薬混合物のために、循環は完
結し必要に応じて繰り返すことができる。
結するように回し、バルブ145 は容器91を排気するよう
に回し、導管137 はバルブブロック139 によって導管14
3 に連結され、導管141 はバルブブロック149 によって
導管147 に連結される。この条件下では、容器93中の混
合物がサブユニットカートリッジ151 によって上部から
下部へ容器91に移送される。試薬混合物の全部が移送さ
れると、バルブはブロック139 と149 で回し、バルブブ
ロックを通る流路を閉鎖し、バルブ145 は容器91を加圧
するように回し、バルブ129 は容器93を排気するように
回し、試薬混合物は容器91から導管153 を通って容器93
に移送される。容器93の試薬混合物のために、循環は完
結し必要に応じて繰り返すことができる。
【００５１】Fmocアミノ酸を試薬混合物に放出しなが
ら、ＤＭＦはサブユニット供給カートリッジ中の組成物
を膨潤し、他の化学品はアミノ酸を活性化して、成長す
るペプチド鎖のアルファアミノ基と容易に反応する誘導
体を形成する（この場合、反応容器中の固定化Ｃ−末端
残基を用いて）。１回のカートリッジの通過ではカート
リッジ中の組成物のサブユニットアミノ酸の全部を脱離
して活性化するには充分でないので、容器93中に最後に
存在する活性化アミノ酸を含む試薬混合物のバルクを用
いて、上記に従って数サイクルが行われる。代表的には
10ないし15の移送サイクルで充分である。使用したカー
トリッジはＤＭＦで洗浄し、次に揮発性溶媒で、そして
バルブの適当な循環によって気体乾燥し、次のカートリ
ッジに前進する。洗浄のために使用される溶媒、その他
の廃棄流体は、バルブブロック139 または149 を通過し
て図６に示すコンテナに廃棄する。
ら、ＤＭＦはサブユニット供給カートリッジ中の組成物
を膨潤し、他の化学品はアミノ酸を活性化して、成長す
るペプチド鎖のアルファアミノ基と容易に反応する誘導
体を形成する（この場合、反応容器中の固定化Ｃ−末端
残基を用いて）。１回のカートリッジの通過ではカート
リッジ中の組成物のサブユニットアミノ酸の全部を脱離
して活性化するには充分でないので、容器93中に最後に
存在する活性化アミノ酸を含む試薬混合物のバルクを用
いて、上記に従って数サイクルが行われる。代表的には
10ないし15の移送サイクルで充分である。使用したカー
トリッジはＤＭＦで洗浄し、次に揮発性溶媒で、そして
バルブの適当な循環によって気体乾燥し、次のカートリ
ッジに前進する。洗浄のために使用される溶媒、その他
の廃棄流体は、バルブブロック139 または149 を通過し
て図６に示すコンテナに廃棄する。
【００５２】“抽出活性化"(抽出および活性化）後に、
活性化したアミノ酸を含む試薬混合物は反応容器89を通
って流れ、アミノ酸サブユニットを成長するペプチド鎖
に結合する。この流れのサイクルは、バルブブロック13
9 と149 中のバルブを、導管137 を導管103 に連結し、
導管147 を導管105 に連結するようにセットする以外
は、サブユニット供給カートリッジを通る流れと同じ方
法で行われる。再度、流れは上部から下部である。
活性化したアミノ酸を含む試薬混合物は反応容器89を通
って流れ、アミノ酸サブユニットを成長するペプチド鎖
に結合する。この流れのサイクルは、バルブブロック13
9 と149 中のバルブを、導管137 を導管103 に連結し、
導管147 を導管105 に連結するようにセットする以外
は、サブユニット供給カートリッジを通る流れと同じ方
法で行われる。再度、流れは上部から下部である。
【００５３】混合物が反応容器を通って流れる場合、上
部から下部への流れは、伝導性のモニターを妨げる泡の
生成を避ける際に補助であり、望まない変数を導くかも
知れない反応チャンバ中の樹脂の分離を避けるためにあ
る。また、混合物の全部が容器93から容器91への単一の
サイクルで移送されるとは限らない。その理由は、そう
することが導電性セルがある地点で空になる原因となる
からである。単一の移送サイクルは容器93に残っている
少量の混合物で停止し、次に容器91の混合物が直接容器
93に移送され、抽出操作のために上述したように、新し
い移送サイクルが始まる。
部から下部への流れは、伝導性のモニターを妨げる泡の
生成を避ける際に補助であり、望まない変数を導くかも
知れない反応チャンバ中の樹脂の分離を避けるためにあ
る。また、混合物の全部が容器93から容器91への単一の
サイクルで移送されるとは限らない。その理由は、そう
することが導電性セルがある地点で空になる原因となる
からである。単一の移送サイクルは容器93に残っている
少量の混合物で停止し、次に容器91の混合物が直接容器
93に移送され、抽出操作のために上述したように、新し
い移送サイクルが始まる。
【００５４】重要な因子は、反応容器中の樹脂支持体の
膨潤度と活性化アミノ酸の濃度である。代表的には10分
ないし30分のサイクリングがカップリングを行うために
必要であり、各サイクルは約10秒である。カップリング
工程にかかる時間の実際の長さは直前の脱保護工程を、
以下のセクションＦに“モニタリング”の標題で記載し
たように、モニタリングすることによって決定される。
膨潤度と活性化アミノ酸の濃度である。代表的には10分
ないし30分のサイクリングがカップリングを行うために
必要であり、各サイクルは約10秒である。カップリング
工程にかかる時間の実際の長さは直前の脱保護工程を、
以下のセクションＦに“モニタリング”の標題で記載し
たように、モニタリングすることによって決定される。
【００５５】カップリング後に、Fmoc保護基は除去して
（脱保護）、次の残基を成長するペプチド鎖に付加しな
ければならない。これは廃棄するために反応容器を通っ
て流れるピペリジンとＤＭＦを同時に供給して達成され
る。ピペリジンを完全に装置から洗浄し、次のアミノ酸
残基を抽出して次の残基の時期尚早の脱保護を回避す
る。Fmoc基をピペリジン−ジベンゾフルベン付加物の形
で除去する。
（脱保護）、次の残基を成長するペプチド鎖に付加しな
ければならない。これは廃棄するために反応容器を通っ
て流れるピペリジンとＤＭＦを同時に供給して達成され
る。ピペリジンを完全に装置から洗浄し、次のアミノ酸
残基を抽出して次の残基の時期尚早の脱保護を回避す
る。Fmoc基をピペリジン−ジベンゾフルベン付加物の形
で除去する。
【００５６】計画されたペプチドが完成するまで、次の
サブユニット供給カートリッジ中の組成物から抽出され
た次のアミノ酸残基に対して、上記手順を繰返し、その
際に反応容器は装置から除去するかまたは適当な試薬混
合物を調製し、反応チャンバを通して流し、固体支持体
からペプチド鎖を切断する。
サブユニット供給カートリッジ中の組成物から抽出され
た次のアミノ酸残基に対して、上記手順を繰返し、その
際に反応容器は装置から除去するかまたは適当な試薬混
合物を調製し、反応チャンバを通して流し、固体支持体
からペプチド鎖を切断する。
【００５７】Ｅ．装置の電子回路とコントロール 図７は、本発明の合成装置のための電力とコントロール
関数のブロック図である。一般にコントロールデーター
伝達路は素子間に示され、電源155 は図の一部として示
されているが、電力回路は示されていない。この電力回
路は通常のものでよい。
関数のブロック図である。一般にコントロールデーター
伝達路は素子間に示され、電源155 は図の一部として示
されているが、電力回路は示されていない。この電力回
路は通常のものでよい。
【００５８】コントローラー157 はモトローラー68000
に基づくコントロール板であるが、さらに、他の入手で
きるマイクロプロセッサーに基づくこともできる。コン
トローラーはキイパッド97とソフトキイ98（図５も参
照）およびディスプレイメニューその他のディスプレイ
99のユーザー命令の情報からのインプットを取扱う。コ
ントローラーのアウトプットを不連続の信号に翻訳する
インターフェース板159にコントローラーは連結し、合
成装置のソレノイド操作バルブ並びに電動部および回転
コンベヤ85（図５と図６）を駆動するデコーダー回路16
1 に対してソレノイドを駆動する。コントローラーは同
時に回転コンベヤを１回にひとつのカートリッジステー
ションに循環するための適当なデーターを送り、モータ
ードライバー回路はステッパーモーター160 に対して必
要なアウトプットを与える。回転コンベヤ上のエンコー
ダー162 は、回路161 、従ってコントローラーに位置の
情報をフィードバックする。
に基づくコントロール板であるが、さらに、他の入手で
きるマイクロプロセッサーに基づくこともできる。コン
トローラーはキイパッド97とソフトキイ98（図５も参
照）およびディスプレイメニューその他のディスプレイ
99のユーザー命令の情報からのインプットを取扱う。コ
ントローラーのアウトプットを不連続の信号に翻訳する
インターフェース板159にコントローラーは連結し、合
成装置のソレノイド操作バルブ並びに電動部および回転
コンベヤ85（図５と図６）を駆動するデコーダー回路16
1 に対してソレノイドを駆動する。コントローラーは同
時に回転コンベヤを１回にひとつのカートリッジステー
ションに循環するための適当なデーターを送り、モータ
ードライバー回路はステッパーモーター160 に対して必
要なアウトプットを与える。回転コンベヤ上のエンコー
ダー162 は、回路161 、従ってコントローラーに位置の
情報をフィードバックする。
【００５９】モニター回路163 は伝導性セル107(図６参
照）に連結され、合成装置の反応容器を通過する試薬混
合物の溶液中の伝導性を測定し、チャートレコーダー16
5 にアウトプットを与える。モニターアウトプットは、
またＡ／Ｄ変換器に供給される。反応容器を通過する溶
液および得られたデーターの使用のモニタリングは以下
のセクションＦに詳細に示してある。
照）に連結され、合成装置の反応容器を通過する試薬混
合物の溶液中の伝導性を測定し、チャートレコーダー16
5 にアウトプットを与える。モニターアウトプットは、
またＡ／Ｄ変換器に供給される。反応容器を通過する溶
液および得られたデーターの使用のモニタリングは以下
のセクションＦに詳細に示してある。
【００６０】装置と共に提供されたソフトウェアはディ
スプレイ99上の選択を表示するためのメニューを基礎と
したルーチンを有し、オペレーターはソフトキイ群98か
らの適当なキイを押して選択する。幾つかの選択はサブ
メニューを示し、幾つかはキイパッド97にオペレーター
が入れるセットアップ値を必要とする。自動化モードは
操作を開始するメニュー装置から始まり、回転コンベヤ
上の位置の最大数まで（好ましい形では30の位置) 回転
コンベヤ上のカートリッジに供給されるアミノ酸に対し
て、抽出活性化、結合、および脱保護に必要なすべての
工程をコントロールする。
スプレイ99上の選択を表示するためのメニューを基礎と
したルーチンを有し、オペレーターはソフトキイ群98か
らの適当なキイを押して選択する。幾つかの選択はサブ
メニューを示し、幾つかはキイパッド97にオペレーター
が入れるセットアップ値を必要とする。自動化モードは
操作を開始するメニュー装置から始まり、回転コンベヤ
上の位置の最大数まで（好ましい形では30の位置) 回転
コンベヤ上のカートリッジに供給されるアミノ酸に対し
て、抽出活性化、結合、および脱保護に必要なすべての
工程をコントロールする。
【００６１】またセットアップの手順、運転停止および
運転開止の手順、およびオペレーターに役立つ手動操作
プロトコルがある。自動モードでは、次の工程をコント
ロールするため操作中にモニターデーターを使用するた
めの独特の能力があり、モニタリングに当てられるセク
ションＦにさらに詳述される。
運転開止の手順、およびオペレーターに役立つ手動操作
プロトコルがある。自動モードでは、次の工程をコント
ロールするため操作中にモニターデーターを使用するた
めの独特の能力があり、モニタリングに当てられるセク
ションＦにさらに詳述される。
【００６２】Ｆ．モニタリング 自動化ペプチドアセンブリは溶媒和および活性化化学に
おける進歩によって一層信頼できるものになっている
が、種々の原因による予測できない“悪い”カップリン
グが、引き続き一定の可能性で存在する。固相合成で
は、樹脂または反応溶液のいずれかをモニターすること
ができる。現存する器具は後の分析のために反応容器か
ら小さい樹脂試料を除去することをあてにしている場合
が多い。樹脂分析は非常に信頼できるが、一般的に合成
が完結した後に行う必要がある。従って、“オンライ
ン”検出のため電位や合成操作の即時変更の使用はな
い。
おける進歩によって一層信頼できるものになっている
が、種々の原因による予測できない“悪い”カップリン
グが、引き続き一定の可能性で存在する。固相合成で
は、樹脂または反応溶液のいずれかをモニターすること
ができる。現存する器具は後の分析のために反応容器か
ら小さい樹脂試料を除去することをあてにしている場合
が多い。樹脂分析は非常に信頼できるが、一般的に合成
が完結した後に行う必要がある。従って、“オンライ
ン”検出のため電位や合成操作の即時変更の使用はな
い。
【００６３】モニタリングのための他の方法はＵＶ吸収
または導電性の測定によるものである。本発明では、器
具のための初期コストが低く操作コストが低いことか
ら、必然的に伝導性モニタリングを選択する。伝導性モ
ニタリングを応用することは、カップリング反応で存在
するＨＢＴＵ溶液が本質的にかなり伝導性があるので、
脱保護工程を行うために最良である。
または導電性の測定によるものである。本発明では、器
具のための初期コストが低く操作コストが低いことか
ら、必然的に伝導性モニタリングを選択する。伝導性モ
ニタリングを応用することは、カップリング反応で存在
するＨＢＴＵ溶液が本質的にかなり伝導性があるので、
脱保護工程を行うために最良である。
【００６４】ピペリジンを用いて脱保護中に、ピペリジ
ニウムピペリジンカルバメートと考えられる伝導性のも
のが放出される。伝導性セル107(図６）は約100Hz にて
約２Ｖの方形波ポテンシャルを与える。生じた電流の見
本を取り、セルを通過する溶液の伝導性に応答して約０
〜２ＶのＤＣ信号が生じるように増幅する。信号はカッ
プリング工程に対して０〜２Ｖの範囲を用い、脱保護工
程に対して０〜200mVの範囲を用いて、２つのペンチャ
ートレコーダー165 に記録する。信号は変換器167 によ
ってディジタル化される。
ニウムピペリジンカルバメートと考えられる伝導性のも
のが放出される。伝導性セル107(図６）は約100Hz にて
約２Ｖの方形波ポテンシャルを与える。生じた電流の見
本を取り、セルを通過する溶液の伝導性に応答して約０
〜２ＶのＤＣ信号が生じるように増幅する。信号はカッ
プリング工程に対して０〜２Ｖの範囲を用い、脱保護工
程に対して０〜200mVの範囲を用いて、２つのペンチャ
ートレコーダー165 に記録する。信号は変換器167 によ
ってディジタル化される。
【００６５】変換器167 からのディジタルデーターはコ
ントローラー157 に与えられ、前もってセットされた間
隔で平均をとり、先の間隔と比較して、時間に関してコ
ンダクタンスの変化Δを決定する。測定した電流はコン
ダクタンスに正比例するので時間に関してコンダクタン
スの変化はストリップチャートレコーダーの線の傾きで
ある。
ントローラー157 に与えられ、前もってセットされた間
隔で平均をとり、先の間隔と比較して、時間に関してコ
ンダクタンスの変化Δを決定する。測定した電流はコン
ダクタンスに正比例するので時間に関してコンダクタン
スの変化はストリップチャートレコーダーの線の傾きで
ある。
【００６６】図８は本発明の合成装置で行った数サイク
ルのストリップチャート記録の再現図である。図８の線
図は実際のストリップチャート記録ではなく、実際の記
録を書きおこして再現したものである。部分171 のよう
な最大幅での水平直線を示す記録部分は、伝導性セルを
流れる流体が完全に伝導性である時、サイクルのカップ
リング部分の間に記録される。平らな輪郭は、ストリッ
プチャートレコーダーの針が最大のふれを示したためで
ある。
ルのストリップチャート記録の再現図である。図８の線
図は実際のストリップチャート記録ではなく、実際の記
録を書きおこして再現したものである。部分171 のよう
な最大幅での水平直線を示す記録部分は、伝導性セルを
流れる流体が完全に伝導性である時、サイクルのカップ
リング部分の間に記録される。平らな輪郭は、ストリッ
プチャートレコーダーの針が最大のふれを示したためで
ある。
【００６７】脱保護サイクルは迅速にピークとなり、や
や迅速に落下するスパイク部173 のような先端のとがっ
た部分に特徴がある。脱保護に対する伝導性の記録にお
ける関係は、伝導性が落ちる曲線の傾き（Δ）、および
実質的にゼロに達する傾きに必要な時間である。Δが実
質的にゼロのとき、脱保護は完了し、サイクルの次の工
程が始まる。脱保護のための伝導性のスパイク部の高
さ、さらに重要なのは実質的にゼロに達するまでのΔに
対する時間は、次のカップリング反応に対して重要であ
る。
や迅速に落下するスパイク部173 のような先端のとがっ
た部分に特徴がある。脱保護に対する伝導性の記録にお
ける関係は、伝導性が落ちる曲線の傾き（Δ）、および
実質的にゼロに達する傾きに必要な時間である。Δが実
質的にゼロのとき、脱保護は完了し、サイクルの次の工
程が始まる。脱保護のための伝導性のスパイク部の高
さ、さらに重要なのは実質的にゼロに達するまでのΔに
対する時間は、次のカップリング反応に対して重要であ
る。
【００６８】一般的に、実質的に一定値に達するまでの
伝導性に対する時間の増加と低いピークの伝導性を特徴
とする遅い脱保護は、反応容器中の固体支持マトリック
スの成長するペプチド鎖の露出に関係する現象が作用し
ていると考えられる。この現象について、成長するペプ
チド鎖は互いに樹脂との架橋の有効度を増加することに
関係すると説明される。これは樹脂ビーズの内外の拡散
速度を減らす効果がある。また、この現象はＵＶ吸収モ
ニタリングを用いて観察された。
伝導性に対する時間の増加と低いピークの伝導性を特徴
とする遅い脱保護は、反応容器中の固体支持マトリック
スの成長するペプチド鎖の露出に関係する現象が作用し
ていると考えられる。この現象について、成長するペプ
チド鎖は互いに樹脂との架橋の有効度を増加することに
関係すると説明される。これは樹脂ビーズの内外の拡散
速度を減らす効果がある。また、この現象はＵＶ吸収モ
ニタリングを用いて観察された。
【００６９】いずれにせよ、“遅い”脱保護と、多くの
場合さらに遅い方がよい次のカップリング反応との間
に、会合が認められた。あまり接近できない状態を採用
する樹脂の説明は妥当であり、次のカップリング反応の
効果を説明することができる。本発明者は、直接先行す
る脱保護を注意してモニターするならば樹脂の状態を示
すカップリングをモニターする必要はないと考える。
場合さらに遅い方がよい次のカップリング反応との間
に、会合が認められた。あまり接近できない状態を採用
する樹脂の説明は妥当であり、次のカップリング反応の
効果を説明することができる。本発明者は、直接先行す
る脱保護を注意してモニターするならば樹脂の状態を示
すカップリングをモニターする必要はないと考える。
【００７０】本発明の実施例では、Δ値をモニターし
て、Δが実質的にゼロのとき脱保護を終了する信号とし
て使用している。次いで次の反応を開始する。このコン
トロール機構はまた洗浄操作の後に次の工程を開始する
ためにも使用される。Δが実質的にゼロになるまで、工
程が始まった後、予じめ選択された時間から脱保護工程
に対して時間を記録し、直ちに次のカップリング反応に
割り当てられた時間の長さをセットするために使用す
る。予じめ選択された時間周期の目的は、ピーク値がま
たΔ＝ゼロの地点であるので、伝導性の線がピークとな
り下がったことを確認することである。
て、Δが実質的にゼロのとき脱保護を終了する信号とし
て使用している。次いで次の反応を開始する。このコン
トロール機構はまた洗浄操作の後に次の工程を開始する
ためにも使用される。Δが実質的にゼロになるまで、工
程が始まった後、予じめ選択された時間から脱保護工程
に対して時間を記録し、直ちに次のカップリング反応に
割り当てられた時間の長さをセットするために使用す
る。予じめ選択された時間周期の目的は、ピーク値がま
たΔ＝ゼロの地点であるので、伝導性の線がピークとな
り下がったことを確認することである。
【００７１】図８において、時間ｔ1 は一方の脱保護の
ための測定時間であり、時間ｔ2 は他方の脱保護のため
の測定時間である。明らかにｔ2 はｔ1 よりもかなり長
く、かなり遅い脱保護を示す。本発明の好適例では、脱
保護のための測定時間は４倍であり、その結果は次のカ
ップリング反応のための時間としてコントローラーによ
って使用される。２つの時間の間の倍数または他の関係
は使用者によって設定され、経験的に超過時間を改良す
ることができる。
ための測定時間であり、時間ｔ2 は他方の脱保護のため
の測定時間である。明らかにｔ2 はｔ1 よりもかなり長
く、かなり遅い脱保護を示す。本発明の好適例では、脱
保護のための測定時間は４倍であり、その結果は次のカ
ップリング反応のための時間としてコントローラーによ
って使用される。２つの時間の間の倍数または他の関係
は使用者によって設定され、経験的に超過時間を改良す
ることができる。
【００７２】本発明の精神と範囲から離れることなく前
記実施列を変更できることは当業者には明らかだろう。
例えば多数の入手できるソレノイド操作バルブブロック
を使用することができ、本発明に従って必要なコントロ
ールを達成するようにコントローラーや連結する電子部
品を配置することができる代替法がある。広範囲の合成
プロトコルを行うことができ、サブユニット配列は本発
明に限定されない。同様に好適例はサブユニットカート
リッジに対して比較的少ない（約30) 位置をもつ系であ
るが、本発明の特徴は位置の数にかかわらず応用でき
る。本発明の精神と範囲から離れることなく行える多く
の他の同様の変更があることは認識されるだろう。
記実施列を変更できることは当業者には明らかだろう。
例えば多数の入手できるソレノイド操作バルブブロック
を使用することができ、本発明に従って必要なコントロ
ールを達成するようにコントローラーや連結する電子部
品を配置することができる代替法がある。広範囲の合成
プロトコルを行うことができ、サブユニット配列は本発
明に限定されない。同様に好適例はサブユニットカート
リッジに対して比較的少ない（約30) 位置をもつ系であ
るが、本発明の特徴は位置の数にかかわらず応用でき
る。本発明の精神と範囲から離れることなく行える多く
の他の同様の変更があることは認識されるだろう。
【図１】１Ａ−１Ｃはサブユニット流入と溶媒除去によ
って生成中の組成粒子(1A)、乾燥、貯蔵状態(1B)、およ
び閉じ込められたサブユニットの膨潤と脱離(1C)を示す
図。
って生成中の組成粒子(1A)、乾燥、貯蔵状態(1B)、およ
び閉じ込められたサブユニットの膨潤と脱離(1C)を示す
図。
【図２】２Ａおよび２Ｂは、本発明の他の実施例に従っ
て形成された、溶媒追加による膨潤前および後の組成物
を示す図。
て形成された、溶媒追加による膨潤前および後の組成物
を示す図。
【図３】３Ａおよび３Ｂは、本発明の他の実施例に従っ
て形成された、溶媒追加による膨潤前および後の組成物
を示す図。
て形成された、溶媒追加による膨潤前および後の組成物
を示す図。
【図４】図１Ｂに示すような乾燥したポリマー粒子組成
物を含有する本発明によって構成されたカートリッジを
示す図。
物を含有する本発明によって構成されたカートリッジを
示す図。
【図５】本発明による合成装置を示す図。
【図６】図５の装置のうち特に流体供給装置を示す素子
の線図。
の線図。
【図７】図５の装置のうち電源、電子回路、およびコン
トロール装置のブロック図。
トロール装置のブロック図。
【図８】本発明による合成装置において脱保護試薬の伝
導性のストリップチャートレコーダーからの線の再現
図。
導性のストリップチャートレコーダーからの線の再現
図。
１０・・・組成物 １２・・・粒子 １４・・・サブユニット １６・・・フィラメント １８・・・マトリックス ２０・・・サブユニット分子 ３２・・・組成物 ３４・・・ガラス瓶 ３６・・・基質 ３８・・・ライニング ４０・・・分子または反応溶媒 ４２・・・組成物 ４４・・・基質 ４６・・・ガラス瓶 ５０・・・カートリッジ ５２・・・嵌合部 ５４・・・嵌合部 ５６・・・頭部 ５８・・・ガスケット ６４・・・コンテナ ６５・・・内側チャンバ ６６・・・粒子組成物 ６８・・・粒子 ７０・・・入口部 ７１・・・出口部 ７２・・・中央開口部 ７３・・・有孔膜 ７４・・・嶺部 ８１・・・合成装置 ８３・・・カートリッジホルダー ８５・・・回転コンベヤ ８７・・・装填ステーション ８９・・・反応容器 ９０・・・凹所 ９１・・・容器 ９３・・・容器 ９５・・・コントロールパネル ９７・・・数字キイパッド ９８・・・ソフトキイ ９９・・・ディスプレイ １０１・・・領域 １０３・・・導管 １０５・・・導管 １０７・・・セル １０９・・・容器 １１１・・・容器 １１３・・・容器 １１５・・・容器 １１７・・・容器 １１９・・・気体供給器 １２１・・・バルブ １２３・・・気体供給器 １２５・・・バルブまたはバルブブロック １２７・・・バルブまたはバルブブロック １２８・・・導管 １２９・・・バルブ １３１・・・導管 １３５・・・導管 １３７・・・導管 １３９・・・バルブまたはバルブブロック １４１・・・導管 １４３・・・導管 １４９・・・バルブまたはバルブブロック １５１・・・カートリッジ １５５・・・電源 １５７・・・コントローラー １５９・・・インターフェース板 １６０・・・ステッパーモーター １６１・・・電動部及びデコーダー回路 １６２・・・エンコーダー １６３・・・モニター回路 １６５・・・チャートレコーダー １６７・・・Ａ／Ｄ変換器 １７１・・・最大幅部 １７３・・・スパイク部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・ジェイ・デフランコ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94070 サンカルロス，サンセット ドラ イブ 730 (72)発明者 チャールス・エス・ラッド アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94587 ユニオン シティ，タイドウォー ター ドライブ 30880
Claims (12)
- 【請求項１】 チャンバと、液体をこのチャンバに導入
しこのチャンバから除去する出入口とを限定する装置と
を有するサブユニット供給カートリッジを、流体移送の
ための位置に配置し、 前記チャンバは、 有機溶媒に膨潤でき、粒子が膨潤した状態にあるときバ
イオポリマーサブユニットの分子が拡散できる内部ポリ
マーマトリックスを有する乾燥したポリマー基質から成
るポリマー組成物を含み、前記バイオポリマーサブユニ
ットの分子が前記マトリックス内に閉じ込められてお
り、前記有機溶媒中に前記基質が懸濁すると、この基質
が膨潤し、前記バイオポリマーサブユニットの分子が前
記マトリックスから前記有機溶媒中に拡散し、および前
記チャンバは、前記基質をこのチャンバ内に保持する装
置を含み、 前記カートリッジのチャンバに前記出入口を通って有機
溶媒を添加し、これによって前記カートリッジのチャン
バ内の前記ポリマー基質を膨潤し、前記バイオポリマー
サブユニットを溶媒中に脱離してこのサブユニットの溶
液を生成し；そしてこのバイオポリマーサブユニットの
溶液を、このような固相支持体を含む反応容器に移送す
る、 各工程から成り、前記固相支持体上に運ばれた成長する
前記バイオポリマーの鎖に、前記バイオポリマーサブユ
ニットを逐次付加して、バイオポリマーを固相合成する
ための自動化方法。 - 【請求項２】 さらに、選択されたポリマーユニットを
含む一連のカートリッジの各々を用いて、前記配置、添
加、および移送の工程を繰り返す、請求項１記載の方
法。 - 【請求項３】 前記添加の工程が、 前記カートリッジの出入口を、前記出入口の周りに流体
密閉シールを形成するための嵌合装置と掛合し、 前記有機溶媒を、前記出入口を通って前記チャンバに供
給し、そして前記ポリマーサブユニット溶液を前記出入
口を通って前記チャンバから除去する、各工程を含む、
請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 前記出入口が、前記カートリッジの反対
側端部にて一対の開口部を含み、前記嵌合装置が前記カ
ートリッジ開口部と掛合できる一対の嵌合部を含み、前
記カートリッジ開口部と掛合した位置および掛合してい
ない位置との間で動くことができる、請求項３記載の方
法。 - 【請求項５】 複数のポリマーサブユニット供給カート
リッジ、および自動化合成装置から成り、前記カートリ
ッジの各々が、チャンバと、このチャンバと連結する出
入口を限定する装置を有し、前記チャンバは、 有機溶媒に膨潤でき、粒子が膨潤した状態にあるときバ
イオポリマーサブユニットの分子が拡散できる内部ポリ
マーマトリックスを有する乾燥したポリマー基質から成
るポリマー組成物を含み、選択されたバイオポリマーサ
ブユニットの分子が前記マトリックス内に閉じ込められ
ており、前記有機溶媒中に前記基質が懸濁すると、この
基質が膨潤し、前記バイオポリマーサブユニットの分子
が前記マトリックスから前記有機溶媒中に拡散し、およ
び前記チャンバは、前記基質をこのチャンバ内に保持す
る装置を含み、前記自動化合成装置は、 (i) 複数のカートリッジを保持するため適合させたカー
トリッジホルダー； (ii)カートリッジの開口部と流体の通らないシールを形
成し、ホルダー内の選択されたカートリッジ中に開口部
を掛合するために有効な位置まで移動できる取付部品； (iii) 選択されたカートリッジの開口装置と掛合装置が
掛合できる移動位置に前記ホルダー内の選択されたカー
トリッジを配置するための移動装置； (iv)このような固相支持体を含むための反応容器；およ
び (v) このような選択されたカートリッジのチャンバに有
機溶媒を移すため、およびチャンバからの溶液を反応容
器に移すための流体移送装置を含む、固相支持体上に支
持された成長するバイオポリマー鎖にバイオポリマーサ
ブユニットを逐次付加して、バイオポリマーを固相合成
するための自動化装置。 - 【請求項６】 各カートリッジの出入口がカートリッジ
の向かい合った端部に開口部を含み、前記取付部品はカ
ートリッジの向かい合った端部の開口部を流体が通らな
いやり方で掛合させる位置まで移動できる取付部を含
む、請求項５記載の装置。 - 【請求項７】 前記ホルダーが前記カートリッジを受け
取り支持するための開口部を有する回転コンベヤであ
り、前記移動装置が、移動位置まで逐次回転コンベヤに
保持されたカートリッジを配置するように回転コンベヤ
を回転するための装置を含む請求項５記載の装置。 - 【請求項８】 前記流体移送装置が、前記反応容器に導
く第１の流体導管に連結された第１の流体容器および前
記反応容器に導く第２の流体導管に連結された第２の流
体容器を含み、前記第２の流体容器はバルブを介して前
記第１の流体容器に第３の流体導管によって連結され、
前記流体容器は個々に加圧し、排気でき、そして前記流
体容器のひとつに供給されるサブユニット運搬流体は、
前記反応容器を介して、排気された他の流体容器と共に
前記流体容器のひとつを加圧することによって移送され
る、請求項５記載の装置。 - 【請求項９】 活性化されたサブユニットを連続添加す
ることによってバイオポリマーを合成するための装置内
で固相支持体上に成長するバイオポリマー鎖を含む反応
容器を介してサブユニット運搬流体を移動するための方
法において、 第１の流体導管によって第１の加圧できるポンピング容
器に、そして第２の流体導管によって第２の加圧できる
ポンピング容器に、連結された反応容器中に前記成長す
るバイオポリマー鎖と共に前記固相支持体を配置し、前
記第１と第２のポンピング容器はバルブを介して第３の
流体導管によって連結され；前記サフユニット運搬流体
を前記第１のポンピング容器に導き；前記第１と第２の
ポンピング容器の間の前記第３の流体導管内の前記バル
ブを閉鎖し；そして前記第１のポンピング容器を加圧し
て、前記サブユニット運搬流体を前記反応容器を介して
前記第２のポンピング容器に流す、 各工程から成る方法。 - 【請求項１０】 前記第２のポンピング容器内の前記サ
ブユニット運搬流体を有する前記第３の流体導管におい
て、前記バルブを開放し；前記第２のポンピング容器を
加圧して、前記サブユニット運搬流体を前記第３の導管
を介して前記第２のポンピング容器から前記第１のポン
ピング容器まで流し；そして、 各工程のシーケンスを繰り返して、前記サブユニット運
搬流体を前記反応容器を介して前記第２のポンピング容
器に流す、 各工程を更に含む請求項９記載の方法。 - 【請求項１１】 固相支持体中に運搬される成長するバ
イオポリマー鎖に選択保護されたサブユニットを連続添
加することによって、バイオポリマーを固相合成するた
めの自動化装置において、 前記成長するポリマー鎖を運ぶ前記固相支持体を含むた
めのものであって、流体導管に連結するための出入口を
有する反応容器；前記反応容器を介して流体を移送でき
るような前記反応容器の前記出入口に連結された流体導
管を含む電器的に制御可能な流体移送装置；前記流体移
送装置に選択されたサブユニット運搬流体を供給するた
め、第１のソレノイド操作バルブを介して前記流体移送
装置に連結されたサブユニット供給装置；前記流体移送
装置に脱保護試薬流体を供給するため、第２のソレノイ
ド操作バルブを介して前記流体移送装置に連結された試
薬供給装置；前記反応容器中に伝導性セルを含む伝導性
測定装置；および前記ソレノイド操作バルブ、前記流体
移送装置、および前記伝導性モニタリング装置に連結さ
れたマイクロプロセッサを基礎としたコントロール装置
を含み；前記コントロール装置は、選択保護されたサブ
ユニット運搬流体および脱保護試薬を前記反応容器を介
して交互に循環し、連続的にバイオポリマーを合成する
ための前記自動化装置の操作を調整し、 前記コントロール装置は前記脱保護試薬流体の伝導性を
モニタリングし、時間に関して伝導性の変化割合を決定
し、伝導性が最大値に達して減少を開始した後に、予め
選択された時間から始まる実質的にゼロに達するまでの
伝導性の変化割合に対する全時間を測定し、時間に関し
て伝導性における変化がゼロに達するとき、サブユニッ
ト運搬流体の循環を終了し、そして予め設定した測定時
間の倍数となるように、前記反応容器を介してサブユニ
ット運搬流体の次の循環のための全時間を調整するもの
である、自動化装置。 - 【請求項１２】 固相支持体中に運ばれる成長するバイ
オポリマー鎖に選択保護されたサブユニットを連続的に
添加することによってバイオポリマーを合成するための
装置におけるカップリングサイクルに割当られる時間を
決定するための方法において、 前記合成が交互にカップリングと脱保護のサイクルを含
み、 脱保護試薬に置かれた伝導性セルをモニタリングするこ
とによって各前記脱保護サイクルの間に前記固相支持体
に当てられた前記脱保護試薬の減少する伝導性を測定
し；最大の伝導性が検出された後、時間に関して伝導性
の変化が実質的にゼロに等しくなるまで、予め選択され
た時間から各前記脱保護サイクルにおける時間の長さを
測定し；前記測定された時間の長さを予め設定した倍数
で掛け算して計算された時間長を得て、そして 前記マイクロプロセッサのコントロール装置によって直
ぐ次のカップリングサイクルのため、時間を前記計算さ
れた時間長に調整する、各工程から成る方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/788,322 US5298259A (en) | 1991-11-05 | 1991-11-05 | Subunit delivery composition and method |
| US88354192A | 1992-05-15 | 1992-05-15 | |
| US07/883541 | 1992-05-15 | ||
| US07/788322 | 1992-05-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05255384A true JPH05255384A (ja) | 1993-10-05 |
| JP2869837B2 JP2869837B2 (ja) | 1999-03-10 |
Family
ID=27120786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4317949A Expired - Fee Related JP2869837B2 (ja) | 1991-11-05 | 1992-11-04 | バイオポリマー合成装置および方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5462748A (ja) |
| EP (1) | EP0541340B1 (ja) |
| JP (1) | JP2869837B2 (ja) |
| DE (1) | DE69220888T2 (ja) |
Families Citing this family (43)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2714061B1 (fr) | 1993-12-16 | 1996-03-08 | Genset Sa | Procédé de préparation de polynucléotides sur support solide et appareil permettant sa mise en Óoeuvre. |
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| US6352854B1 (en) | 1995-04-25 | 2002-03-05 | Discovery Partners International, Inc. | Remotely programmable matrices with memories |
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