JPH09512036A - 標識化組み合わせ化学ライブラリ合成の方法および装置 - Google Patents
標識化組み合わせ化学ライブラリ合成の方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、ランダムオリゴマーの標識化合成ライブラリと、標識化合成オリゴマーライブラリ形成の方法および装置を提供するものである。そのようなライブラリの各要素は、オリゴマーの構造または配列を特定する固有の識別子タグで標識されている。本発明の好ましい実施態様においては、その識別子タグは、識別子タグに電磁放射によるパルス印加を行うと検出器に返される情報を予めコード化してあるかあるいはその情報をコード化可能なマイクロチップである。
Description
【発明の詳細な説明】
標識化組み合わせ化学ライブラリ合成の方法および装置 関連出願に対する相互参照
本出願は、1994年1月13日出願で現在係属中の出願番号08/1808
63の一部継続出願であり、該出願は1993年7月16日出願で現在係属中の
一部継続出願である。発明の属する技術分野
本発明は、標識化組み合わせ合成ライブラリ、ならびに個々の合成ライブラリ
要素の構造解明を容易にする固有識別タグを用いた組み合わせ合成ライブラリの
個々のライブラリ要素を標識する方法および装置に関するものである。発明の背景
分子の構造と機能の間の相関は、生物学系研究における基礎的問題である。例
えば、酵素機能、細胞の情報伝達ならびに細胞の制御およびフィードバックの機
序を理解する上で、構造−機能相関が重要である。ある種の巨大分子は、特異的
な三次元空間的・電子的分布を有する他の分子と相互作用・結合することが知ら
れている。そのような特異性を有する巨大分子は、その巨大分子が酵素、蛋白質
、糖蛋白質、抗体、DNAのオリゴ
ヌクレオチド配列、RNAその他のいずれであるかとは無関係に、受容体と考え
ることができる。受容体が結合する各種分子は、リガンドとして知られる。
医薬用薬剤の発見は、構造−機能相関の研究に基づく研究の一種である。現在
の医薬品発見のほとんどが、生物学的に重要な受容体に対する望ましい型の特異
性を有する新規なリガンドを発見することで行われる。従って、新薬を市場に出
すのに必要な時間は、大量のリガンド候補剤を迅速にスクリーニングすることを
可能にする新規な方法の発見によって大幅に短縮されると考えられる。
ペプチドおよびポリヌクレオチドの固相合成法が導入されて以来、固相戦略を
用いる新規な方法で、自動化法または手動法を用いて個々のペプチドまたは核酸
のポリマーを数千、場合によっては数百万も形成することができるものが開発さ
れてきた。これらの合成戦略は化合物の族(families)またはライブラリを形成す
るものであり、通常は「組み合わせ化学(combinatorial chemistry)」戦略また
は「組み合わせ合成(combinatorial synthesis)」戦略と称される。
組み合わせ化学戦略は、注目する受容体に対する新規リガン
ドを迅速に解明する上で強力な手段となり得るものである。これらの方法は、新
規治療薬を確認する上で特に有望である。ゴルゴンらの報告(Gorgon et al.,
″Applications of Combinatorial Technologies to Drug Discovery: II.Comb
inatorial Organic Synthesis,Library Screening Strategies,and Future Di
rections,″ J.Med.Chem 37 : 1385-401(1994))およびギャロップらの報告
(Gallop et al.,″Applications of Combinatorial Technologies to Drug Di
scovery: I.Background and Petide Combinatorial Libraries,″ J.Med.Che m 37
: 1233-51(1994))を参照する。例えば、組み合わせライブラリを用いて、
核酸アプタマー(aptamers)の同定(Lathamet al .,“The Application of a
Modified Nucleotide in Aptamer Selection: Novel Thrombin Aptamers Contai
ning 5ー(1-Pentynyl)-2′-Deoxy Uridine," Nucl.Acids Res . 22:2817-2822(1
994))、逆転写酵素に対するRNAリガンドの同定(Chen & Gold,″Selection
of High-Affinity RNA Ligands to Reverse Transcriptase: Inhibition of cD
NA Synthesis and RNase H Activity,″ Biochemistry 33: 8746-56(1994))、
ならびに特定の反応遷移状態に特異的な触媒性抗体の同定
(Posner et al.,″Catalytic Antibodies: Perusing Combinatorial Librarie
s,″Trends,Biochem.Sci.19: 145-50(1994))が行われている。
組み合わせ戦略を用いて形成されるライブラリの多様性は驚くほどである。例
えば、これらの方法を用いて、4兆のデカペプチドを含むライブラリ(Pinilla et al
.,″Investigation of Antige-Antibody Interactions Using a Solubl
e,Non -Support-Bound Synthetic Decapeptide Library Composed of Four Tri
llion(4×1012)Sequences,″Biochem,J.301: 847-53(1994))、1,4−ベン
ゾジアゼピン類(1,4-benzodiazepines)ライブラリ(Bunin et al .,″The Co
mbinatorial Synthesis and Chemical and Biological Evaluation of a 1,4-Be
nzodiazepine Library,″Proc.Natl.Acad.Sci.,91:4708-12(1994)および「
Solid Phase and Combinatorial Synthesis of Benzodiazepine Compounds on a
Solid Support」という名称の1994年2月22日発行の米国特許52885
14号)、同一分子に一緒に結合した複数の小さいリガンドを含むライブラリ(
Wallace et al .,″A Multimeric Synthetic Peptide Combinatorial Library,
″Pept.Res.,7: 27-31(19
94))、小有機物のライブラリ(Chen et al.,″′Analogous′Organic Synthes
is of Compound Libraries: Validation of Combinatorial Chemistry in Small
-Molecule Synthesis,″J.Am.Chem.Soc., 116: 2661-2662(1994))、ペプチ
ドステロイド受容体のライブラリ(Boyce & Nestler,″Peptidosteroidal Rece
ptors for Opioid Peptides: Sequence-Selective Binding Using a Synthetic
Receptor Library,″J.Am.Chem.Soc ., 116: 7955-7956(1994))、ならびに
非天然アミノ酸を含有するペプチドライブラリ(Kerr et al.,″Encoded Combi
natorial Peptide Libraries Containing Non-Natural Amino Acids,″J.Am.C hem.Soc
., 115: 2529-31(1993))が形成されている。
今日まで、組み合わせライブラリ形成についての3つの一般的戦略が登場して
いる。すなわち、「空間的に位置決定可能な(spatially-addressable)」戦略、
「ビーズ分割(split-bead)」戦略および組換え戦略である。これらの方法は、反
応容器設計、ポリマーの種類および組成、時間、温度および雰囲気などの物理定
数の制御、生成物の単離、固相または液相(solution phase)のアッセイ法、単
純または複雑な混合物、ならびに個
々のライブラリ要素の構造を解明する方法という点のうちの1以上において異な
るものである。
これらの一般的戦略の中で、いくつかの副戦略(sub-strategies)が発達した
。登場したある空間的に位置決定可能な戦略では、標準的マイクロタイタープレ
ートの寸法に適合する固定ピン上にペプチドライブラリの形成を含むものである
。本願にそれぞれ参考資料として組み込むPCT公開91/17271号および
91/19818号を参照する。この方法を利用して、不連続エピトープを模倣
するペプチドの同定(Geysen et al., BioMed.Chem.Lett ., 3: 391-404(19
93))ならびにベンゾジアゼピンライブラリの形成(「Solid Phase and Combina
torial Synthesis of Benzodiazepine Compounds on a solid Support」という
名称の1994年2月22日発行の米国特許5288514号およびBunin et a l
,″The Combinatorial Synthesis and Chemical and Biological Evaluation
of a 1,4-Benzodiazepine Library,″Proc.Natl.Acad.Sci .,91:4708-12(19
94))が行われている。個々のライブラリ要素の構造は、合成時に行った反応段
階の順序と併せて、ピン位置を分析することで解読することができる。
登場した第2の関連する空間的に位置決定可能な戦略は、個々の反応容器中で
のポリマーの固相合成を含むものであり、それらの個々の容器が1個の反応ユニ
ット中に配置されているものである。そのような反応ユニットを例示するものと
して、標準的な96−ウェルマイクロタイタープレートがあり、そのプレート全
体が反応ユニットを構成するものであり、各ウェル(well)は単一の反応容器に
相当する。このアプローチは従来の単一カラム固相合成の延長線上にあるもので
ある。
96ウェルプレート反応ユニットを例として挙げたように、各反応容器は二次
元行列によって空間的に規定される。そこで、個々のライブラリ要素の構造を、
各ウェルで行われた反応の順序を分析することで解読することができる。
別の空間的に位置決定可能な戦略では「ティーバッグ(tea bags)」を用いて
、合成用樹脂(synthesis resin)を保持する。各ティーバッグで起こる反応の順
序は各ティーバッグで合成されるオリゴマーの構造を決定するので、それを記録
する。例えば、ラムらの報告(Lam et al .,″A New Type of Synthetic Pepti
de Library for Identifying Ligand-Binding Activity,″Nature 354: 82-84(
1991))、ホーテンらの報告(Houghten
et al .,″Generation and Use of Synthetic Peptide Combinatorial Libra
ries for Basic Research and Drug Discovery,″Nature 354: 84-86(1991))、
ホーテンの報告(Houghten,″General Method for the Rapid Solid-Phase Syn
thesis of Large Numbers of Peptides: Specificity of Antigen-Antibody Int
eraction at the Level of Individual Amino Ac1ds,″Proc.Natl.Acad.Sci
.,82: 5131-5135(1985))ならびにユングらの報告(Jung et al .,Agnew.Chem .Int.Ed.Engl
.,91 : 367-383(1992))を参照する(それらはそれぞれ本明細
書に参考資料として組み込む)。
最近の進歩で別のものとしては、科学者達は、フォトリソグラフィー技法、化
学的および生物学的技法を組み合わせて、基質表面にオリゴマーその他の化合物
の大きなコレクションを創造した(本法は、「VLSIPS(登録商標)」と称
される)。例えば、米国特許5143854号;PCT公開90/15070号
;1992年6月25日の「Very Large Scale Immmobilized Polymer Synthesi
s」という名称のPCT公開92/10092号;フォドールらの報告(Fodor e t al
.,″Light-Directed Spalially Addressable Parallel Chemical
Synthesis″Science 251: 767-773(1991));ピースらの報告(Pease et al .,
″Light-Directed Oligonucleotide Arrays for Rapid DNA Sequence Analysis,
″ Proc.Natl.Acad.Sci.,91 : 5022-5026(1994));ならびにジェイコブス
らの報告(Jacobs & Fodor,″Combinatorial Chemistry Applications of Light
-Directed Chemical Synthesis,″ Trends.Biotechnology 12 (1): 19-26(1994
))などを参照する(これらはそれぞれ本明細書に参考資料として組み込む)。
他の開発技術としては、オリゴマーのコレクションの組換え製造法がある。例
えば、PCT公開91/17271号;PCT公開91/19818号;スコッ
トの報告(Scott,″Discovering Peptide Ligands Using Epitope Libraries″T IBS 17
: 241-245(1992));クイルラらの報告(Cwirla et al,,″Peptides on
Phage: A Vast Libraryol Peptides for Identifying Ligands,″Proc.Natl. Acad.Sci
.87: 6378-6382(1990))、デブリンらの報告(Devlin el al.,″Ra
ndom Peptide Libraries: A Source of Specific Protein Binding Molecules,
″Science 249: 404-406(1990))およびスコットらの報告(Scott & Smith,″
Searching for Peptide Ligands with an
Epitope Library,″Science 249: 386-390(1990))を参照する。これらの方法を
用い、組換え微生物またはファージにおけるコード配列を決定することで、その
ライブラリの各オリゴマーを同定することができる。しかしながら、ライブラリ
の要素はin vivo で生じることから、組換え法は、合成が細胞中を介して行われ
るポリマーに制限される。そこで、これらの方法は、一般にペプチドライブラリ
の構築に限定されてきた。
第3の登場した一般的戦略は、「ビーズ分割」組み合わせ合成戦略を用いるこ
とを含むものである。例としては、フルカらの報告(Furka et al .,Int.J.P ept.Protein Res
.,37: 487-493(1991))を参照する(本明細書に参考資料とし
て組み込む)。この方法では、合成担体をアリコートに分割し、各アリコートを
モノマーに曝露させ、そのビーズを蓄積する。次にそのビーズを混合し、再度ア
リコートに分割し、第2のモノマーに対して曝露する。その工程を繰り返して、
所望のライブラリを得る。
ビーズ分割法によって形成されるポリマーライブラリは空間的に位置決定はで
きないことから、個々のライブラリ要素の構造は、反応のヒストグラムを分析す
ることで解明することはで
きない。むしろ、構造の決定は、そのポリマーを直接分析することで行わなけれ
ばならない。従って、ビーズ分割アプローチの一つの制限は、ポリマー組成を分
析するための利用可能な手段が必須であるという点である。ペプチドおよび核酸
については配列決定法を利用することができるが、例えば炭水化物、有機物(or
ganics)、ペプチド核酸または混合ポリマーなどの他の組成のポリマーについて
は、反応の順序決定を容易に知ることはできない。
ライブラリ要素の配列決定を直接行う必要をなくす、「ビーズ分割」法に対す
る変法が登場してきた。これらの方法は、化学物質を利用して、固有の識別タグ
で成長するポリマーに標識するものである(「同時合成(co-synthesis)」戦略
)。例えば、1994年4月14日の名称「Complex Combinatorial Chemical L
ibraries Encoded with Tags」のPCT公開WO94/08051号;ネスラー
らの報告(Nestler et al ,″A General Method for Molecular Tagging of Enc
oded Combinaiorial Chemistry Libraries,″J.Org.Chem., 59 : 4723-4724(1
994));1993年4月1日の名称「Method of Synthesizing Diverse Collect
ions of Oligomers」のPCT公開WO93
/06121号;ニーデルスらの報告(Needels et al ,, Proc.Natl.Acad. Sci
.90: 10700-10704(1993));ケールらの報告(Kerr et al.,″Encoded Comb
inatorial Peptide Libraries Containing Non-Natural Amino Acids,″ J.Ame r.Chem.Soc
., 115: 2529-2531(1993) );およびブレンナーらの報告(Bren
ner & Lerner,″Encoded Combinatorial Chemistry,″Proc.Natl.Acad.Sci
.89: 5381-5383(1992))を参照する(これらは本明細書に参考資料として組み
込む)。
化学的タグによるライブラリ要素のコード化は、個々のライブラリ要素の化学
構造の固有の識別子を、ライブラリ要素と並行して構成する、すなわち同時合成
するような形で行う。通常は、ライブラリ要素ABCを得る工程において、構成
ブロックA、BおよびCを含む直鎖の3成分合成で、コード化タグを各段階で導
入して、そのライブラリの各インプット(input)に対してタグTA、TBおよび
TCをコード化するようにする。その合成は次のように行う。
(a)化学物質Aを合成ビーズに結合させ、直ちにそのビーズにタグTAを結
合させる。
(b)そのビーズを脱保護条件に置いて、保護基を選択的に
Aから外し、TAは保護されたままにしておく。化学物質Bをビーズに結合させ
て、配列ABを形成する。そのビーズについて脱保護を行って、TAから選択的
に保護基を外し、TBをビーズに結合させて、タグ配列TATBを形成する。
(c)第3の成分Cとそれに伴うタグTCを上記の方法でビーズに結合させて
、ライブラリ配列ABCとタグ配列TATBTCを形成する。
3つの化学的インプットを有する大きいライブラリの場合、化学的タグ標識配
列(chemical tagging sequence)は同一である。そこで、3つのインプットの
100単位長ポリマーの全集合、すなわち1003=106のライブラリ要素を有
する大きいライブラリを形成するには、固有の識別用タグを導入して、それぞれ
の異なる化学構造に固有の識別子タグを設けるようにする。理論的には、ライブ
ラリに固有の化学構造の数と同数の識別タグを少なくとも有するタグ標識配列を
形成できる限りにおいて、この方法はいかに複雑なライブラリにも適用可能であ
る。
組み合わせ合成戦略は標的分子を迅速に同定するための強力な手段を提供する
ものであるが、大きい問題がいくつか残って
いる。例えば、空間的に位置決定可能なライブラリの要素は空間的に隔離された
配置で合成しなければならないことから、比較的小さいライブラリのみ構築可能
である。空間的に位置決定可能なライブラリにおける各反応容器の位置は、XY
座標対によって決定され、それによってそのライブラリ全体は、2次元行列によ
って決定される。ライブラリが大きくなるに連れて、2次元行列の寸法が大きく
なる。さらに、ライブラリを構築するのに用いられる異なる転換事象の数が直線
的に上昇するに連れて、そのライブラリの大きさは級数的に上昇する。従って、
4つの異なるインプットからなる直鎖4量体の完全集合を形成するには、16×
16のみの行列(ライブラリ要素数44=256)が必要であるが、4つの異な
るインプットからなる直鎖8量体の完全集合を形成するには256×256行列
(ライブラリ要素数48=65536)が必要であり、20の異なるインプット
からなる直鎖4量体の完全な組み合わせを形成するには400×400行列(ラ
イブラリ要素数204=160000)が必要である。従って、ライブラリの行
列の物理的大きさがすぐに巨大となるだけでなく(空間的に位置決定可能な方法
を用いて20の異なるインプットからなる直鎖4量
体の完全集合を構築するには、1667のマイクロタイタープレートが必要であ
る)、行列中の各反応容器への試薬投入も、面倒で、時間を要する手動の操作あ
るいは複雑で高価な自動装置を必要とする。
VLSIPS(登録商標)法は小型化によってこの制限を克服しようとするも
のであるが、VLSIPS(登録商標)は特殊な光遮断化学反応(photoblockin
g chemistry)、高価で特殊な合成装置および高価で特殊なアッセイ装置を必要
とする。従って、VLSIPS(登録商標)法は、現在登場しつつある固相化学
およびアッセイ法に容易にしかも経済的に適用することはできない。
ビーズ分割法でも重大な制限が問題となっている。大きいライブラリは理論的
にはビーズ分割法を用いて構成できるが、望ましい性質を示すライブラリ要素の
同定を分析化学によって決定しなければならない。従って、ビーズ分割法は、ポ
リペプチドまたはポリヌクレオチドなどの微小規模の配列決定によって容易に解
明できる化合物の合成に使用することができるのみである。
同時合成戦略によってこの構造解明の問題を解決する試みが
行われてきた。しかしながら、それらの方法にも限界がある。例えば、タグ標識
構造は合成有機化学の試薬および条件とは適合しない場合がある。さらに別の制
限は、タグとライブラリ要素の交互の同時合成を可能とする適合する保護基が必
要であること、さらにはアッセイ受容体に選択的に結合するタグから生じ得るア
ッセイ上の混乱によるものである。
最後に、以上のような方法ではライク(like)部分の付加が必要であるのが普
通であることから、ライク部分の連続付加に限定されない、かつ、現在公知のあ
るいは今後化学的ライブラリの形成に向けて開発されるであろう化学反応に対し
て対応できる化合物の標識ライブラリ形成法の発見にかなりの関心が向けられて
いる。例えば、そのような方法は、各種化合物を得るための試薬および/または
条件を変化させることが望まれると考えられる多段階合成が行われる場合の多い
ステロイド、糖、補酵素、酵素阻害剤、リガンドなどの修飾に適用性が見出され
ると考えられる。
そのような方法では、試薬は、官能基または側基を導入、脱離または修飾、開
環または閉環、立体化学変化などを行うことができる有機または無機の試薬とす
ることができる。
以上から、実質的にあらゆる構成のライブラリ構築を容易に行うことができ、
しかも注目のものとして確認されているライブラリ内の個々の化合物の正確な構
造決定を容易に行うことができる複雑な標識化組み合わせ化学ライブラリの合成
に対する改良法および改良装置を開発することにかなりの関心があることがわか
る。上記の種々の方法の欠点の多くならびにそれらの方法によっては満足されな
いニーズの多くを本発明は取り扱うものであり、以下のさらに詳細に説明するよ
うに、本発明はこれら前記の方法に勝る非常に多くの長所を提供するものである
。
用語解説
以下の用語は、本明細書中で使用される場合において、下記の意味を有するも
のである。標識化合成オリゴマーライブラリ(labeled synthetic oligomer library)
「標識化合成オリゴマーライブラリ」とは、そのようなライブラリの各要素が
、各オリゴマーの構造または配列を推定できるようにする固有の識別子タグで標
識されているランダム合成オリゴマーのコレクションである。識別子タグ(identiier tag)
「識別子タグ」とは、標識化合成オリゴマーライブラリの個々のオリゴマーの
構造解明を可能とする手段を提供する検出可能な属性である。従って、識別子タ
グは、標識化合成オリゴマーライブラリの合成において個々のオリゴマーにどの
転換事象が起こったか、さらには一連の合成サイクル中のどの反応サイクルにお
いて各転換事象が起こったかを識別するものである。
識別子タグは任意の検出可能な特徴であり、それには例えば、特異な吸光また
は発光;予め磁気的または電子的にコード化された情報;必要な情報を保持する
その他任意の識別可能な特色などである。
識別子タグは、標識化合成オリゴマーライブラリの合成に先だって固有の識別
子情報を予めコード化することができるか、あるいは標識化合成オリゴマーライ
ブラリの合成と同時にコード化することができる。
この後者の実施態様において、各合成サイクルで付加される識別子情報は、例
えばデジタル情報などの連続形態で付加されるのが好ましく、その識別子情報に
よって、合成サイクル1の転換事象を識別する識別子情報上に記録されている合
成サイク
ル2の転換事象を識別したりする。
好ましくは、識別子タグは、標識化合成オリゴマーライブラリを構築するのに
使用される反応条件によって影響されない。
識別子タグの好ましい例としては、情報が予めコード化されているかあるいは
それをコード化可能なマイクロチップであって、そのマイクロチップに電磁放射
することでパルスを印加した場合に、検出器にその情報が送り戻される(relate
d back)。前コード化識別子タグ(pre-encoded identifier tag)
「前コード化識別子タグ」とは、標識化合成オリゴマーライブラリの合成に先
だって固有の識別子情報が予めコードされた識別子タグである。そのような前コ
ード化識別子タグの好ましい例としては、情報が予めコードされたマイクロチッ
プで、そのマイクロチップに電磁放射することでパルス印加した場合に、検出器
に情報を送り戻すものがある。コード化可能識別子タグ(encodable identifier tag)
「コード化可能識別子タグ」とは、その都度識別子情報を受け取ることができ
る識別子タグでる。コード化可能識別子タグは、標識化合成オリゴマーライブラ
リの合成に先だって、一部
または完全な識別子情報を予めコード化することができる場合とできない場合が
ある。そのようなコード化可能識別子タグの好ましい例としては、その都度情報
を受け取り、保存することができるマイクロチップであって、そのマイクロチッ
プに電磁放射することでパルス印加した場合に、検出器に情報を送り戻す。転換事象(transformation event)
本明細書で使用される場合、「転換事象」とは、オリゴマーまたはポリマーの
化学構造の変化が生じるような任意の事象である。「転換事象」は、物理的、化
学的、酵素的、生物学的その他の手段あるいはこれら手段の組み合わせを介在さ
せて行うことができる。それには、光学的、化学的、酵素的または生物学的な介
在がある異性化または開裂(cleavage);光学的、化学的、酵素的または生物学
的な介在がある側基(side group)または官能基の付加、脱離または修飾;温度
変化;圧変化などがあるが、それらに限定されるものではない。そこで、「転換
事象」には、例えば1以上のモノマーの付加、溶媒またはガスの付加、あるいは
ゼオライトなどの金属その他の無機基質の配位のようなオリゴマーまたはポリマ
ーの分子量を上昇させるこ
とになる事象;アルコールの脱水素によるアルケン生成あるいはエステルまたは
アミドの酵素的加水分解などのオリゴマーまたはポリマーの分子量を低下させる
ことになる事象;例えば1以上のキラル中心の立体化学変化、クライゼン転位ま
たはコープ転位などのオリゴマーまたはポリマーの分子量に正味の変化がない事
象;ならびに本開示を検討することで当業者には明らかになると考えられる他の
事象などがあるが、これらに限定されるものではない。例えば、1994年1月
13日出願の出願番号08/180863号(本発明の譲受人に譲渡されたもの
)および1994年4月14日の名称「Complex Combinatorial Libraries Enco
ded with Tags」のPCT公開WO94/08051号を参照する(これらはそ
れぞれ、本明細書に参考資料として組み込む)。モノマー
本明細書で使用される場合、「モノマー」は、少なくとも1個の化学結合を形
成することができる任意の原子または分子である。そこで、「モノマー」とは、
多数の連続的または協奏的な化学反応段階または酵素反応段階において単一の単
位として結合してオリゴマーまたはポリマーを形成することができる原
子または分子の集合の任意の要素である。モノマーには1個以上の官能基があっ
ても良く、それらの官能基は同一であることができるが、同一である必要がある
わけではない。
本発明において有用なモノマーとしては、アルキルおよびアリールアミン;ア
ルキルおよびアリールメルカプタン;アルキルおよびアリールケトン;アルキル
およびアリールカルボン酸;アルキルおよびアリールエステル;アルキルおよび
アリールエーテル;アルキルおよびアリールスルホキシド;アルキルおよびアリ
ールスルホン;アルキルおよびアリールスルホンアミド;フェノール類;アルキ
ルアルコール;アルキルおよびアリールアルケン;アルキルおよびアリールラク
タム;アルキルおよびアリールラクトン;アルキルおよびアリールジエンおよび
ポリエン;アルキルおよびアリールアルキン;アルキルおよびアリール不飽和ケ
トン;アルデヒド;スルホキシド;スルホン;窒素、硫黄、リン、酸素という原
子を1以上有するヘテロ原子化合物、ならびに、上記官能基を1以上有する他の
多官能分子;L−アミノ酸;D−アミノ酸;デオキシリボヌクレオシド;デオキ
シリボヌクレオチド;リボヌクレオシド;リボヌクレオチド;糖類;ベンゾジア
ゼピン類;β−ラクタム;ヒダントイン
類;キノン類;ヒドロキノン類;テルペン類などがあるが、これらに限定される
ものではない。
本発明のモノマーは、そのモノマー内の官能基を保護する基を有することがで
きる。好適な保護基は、そのライブラリを構築するのに使用される官能性および
特定の化学反応によって決まる。好適な官能基保護基の例は、当業者には容易に
明らかであるし、例えばグリーンらの著作(Greene and Wutz, Protecting Gro ups in Organic Synthesis
,2nd ed.,John Wiley & Sons,NY(1991)、本明細
書に参考資料として組み込まれる)に記述されている。
本明細書で使用される場合、「モノマー」とは、オリゴマーの合成に用いる基
本要素集合の任意の要素を指す。例えば、L−アミノ酸のダイマーは、ポリペプ
チド合成の400の「モノマー」の基本集合を形成するものである。ポリマー合
成における連続段階で、異なったモノマーの基本集合を使用しても良い。オリゴマーまたはポリマー
本明細書で使用される場合、「オリゴマー」または「ポリマー」は、本発明の
組み合わせライブラリ法を用いて合成することができる任意の化学構造であり、
例えば、アミド、エステル、
チオエーテル、ケトン、エーテル、スルホキシド、スルホンアミド、スルホン、
ホスファート、アルコール、アルデヒド、アルケン、アルキン、芳香族化合物、
ポリ芳香族化合物、複素環化合物(窒素,硫黄,酸素およびリンなどの原子1以
上を有する);例えば、テルペン、ステロイド、β−ラクタム、ベンゾジアゼピ
ン類、キサンタート、インドール類、インドロン類(indolones)、ラクトン、
ラクタム、ヒダントイン類、キノン類、ヒドロキノン類などの共通の核構造を有
する化学物質;多糖類、リン脂質、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネ
ート、ポリウレア、ポリアミド、ポリエチレンイミン、ポリアリーレンスルフィ
ド(poly arylene sulfides)、ポリイミド、ポリアセタート、ポリペプチド、
ポリヌクレオチドなどの繰り返しモノマー単位の鎖;あるいは本開示を検討すれ
ば当業者には容易にわかる他のオリゴマーまたはポリマーなどがある。従って、
本発明の「オリゴマー」および「ポリマー」は、直鎖、分岐、環状であることが
できるか、あるいは当業者には明らかである他の各種形態であることができる。協奏的(concerted)
本明細書で使用される場合、「協奏的」とは、一つの反応段階で1以上の化学
結合の同時的または非同時的形成を意味する。基質(substrate)
本明細書で使用される場合、「基質」とは、識別子タグに結合した合成手段で
ある。限定するものではないが、例を挙げると、「基質」は合成に好適な1以上
の基またはリンカーによって官能性を与えられた識別子タグ;合成に適した1以
上の基またはリンカーによって官能性を与えられているガラスまたはポリマーに
入った識別子タグ;1以上の合成担体でコーティングされた識別子タグ;合成に
適した1以上の基またはリンカーによって官能性を与えられているフレームまた
はケース(housing)内に保持された識別子タグ;1以上の合成担体をも保持す
るフレームまたはケース内に保持された識別子タグ;などがあり得る。合成手段
「合成手段」とは、標識化合成オリゴマーライブラリの合成を実行するための
任意の手段である。従って、「合成手段」と
は、反応容器、カラム、キャピラリ、フレーム、ケースなどの合成反応実施に好
適なもの;合成反応の実施に好適な1以上の合成担体;あるいは合成反応の実施
に好適な識別子タグに結合した官能基またはリンカーなどを含み得るものである
。
「合成手段」は、それを識別子タグおよび/または合成担体を保持することが
できるような構成とすることができる。
好ましい実施態様においては、「合成手段」は1以上の合成担体である。合成担体(synthesis support)
「合成担体」とは、剛性または半剛性の表面を持ち官能基またはリンカーを有
する材料、あるいは剛性反応を実施する上で好適な官能基またはリンカーで誘導
体化され得る材料である。
そのような材料は好ましくは、小ビーズ、ペレット、円板、キャピラリ、中空
繊維、針、中実繊維(solid fibers)、セルロースビーズ、細孔ガラスビーズ、
シリカゲル、ポリエチレングリコールジビニルベンゼンで架橋されていても良い
ポリスチレンビーズ、グラフト共重合ビーズ、ポリアクリルアミドビーズ、ラテ
ックスビーズ、N,N’−ビスアクリロイルエチレンジアミンで架橋されていて
も良いジメチルアクリルアミドビー
ズ、疎水性ポリマーでコーティングされたガラス粒子その他の簡便な形態を取る
。
「合成担体」は、識別子タグを保持することができるような構成とすることが
できる。リンカー
「リンカー」とは、合成担体または基質に結合した部分、分子または分子の基
であって、合成担体または基質から合成されたポリマーまたはオリゴマーを隔て
るものである。「リンカー」は、基質に結合しその基質から合成担体を隔てる部
分、分子または分子の基であることもできる。
通常、リンカーは二官能性であり、その場合、該リンカーはモノマー、オリゴ
マー、合成担体または基質に結合することができる一端の官能基、一連のスペー
サ残基、ならびに、モノマー、オリゴマー、合成担体または基質に結合すること
ができる他端の官能基を有する。それらの官能基は同一であってもよいが、そう
である必要はない。スペーサ残基(spacer residues)
「スペーサ残基」とは、二官能性リンカーの官能基間あるいはリンカーとその
リンカーが結合する部分との間に位置する原
子または分子である。「スペーサ残基」とは、炭素、珪素、酸素、硫黄、リンな
どの少なくとも2個の共有結合を形成することができる原子であってもよく、あ
るいはアミノ酸、ペプチド、ヌクレオシド、ヌクレオチド、糖、炭水化物、芳香
環、炭化水素環、直鎖および分岐の炭化水素などの少なくとも2個の共有結合を
形成することができる分子であっても良い。
結合して一つになることで、そのスペーサ残基は剛性、半剛性または可撓性と
することができる。結合するスペーサ残基は同一であることができるが、そうで
ある必要はない。前コード化基質(pre-encoded substrate)
「前コード化基質」とは、識別子タグが前コード化識別子タグである基質であ
る。コード化可能基質(encodable substrate)
「コード化可能基質」とは、識別子タグがコード化可能識別子タグである基質
である。合成(品)
in vitroの化学的合成または酵素的合成によって製造される場合、化合物は「
合成品」である。オリゴマーまたはポリマー配列
本明細書で使用する場合、「オリゴマー配列」または「ポリマー配列」とは、
オリゴマーまたはポリマーの化学構造を指す。発明の概要
本発明は、ランダムオリゴマーの標識化ライブラリに関するものである。各ラ
イブラリ要素は、そのライブラリ要素の構造を容易に確認可能とする固有の識別
子タグで標識される。
本発明はさらに、ランダムオリゴマーの標識化ライブラリを合成する方法およ
び装置に関するものでもある。ランダムオリゴマーは合成担体上で合成されるの
が普通であるが、それらの担体から開裂することができるか、あるいは液相で合
成して可溶性ライブラリを得ることができる。ある好ましい実施態様においては
、オリゴマーは、互いに結合してオリゴマーまたはポリマーを形成することがで
きる原子または分子の集合からなる任意の要素であるモノマーの集合から構成さ
れるものである。次にライブラリのスクリーニングを行って、受容体に結合する
かあるいは何らかの所望の性質を有する個々のオリゴマーを単離する。ある好ま
しい実施態様においては、ライブラリにおける各オリゴマー構造は固有のもので
ある。
識別子タグを用いて、標識化合成オリゴマーライブラリ中に含まれるオリゴマ
ーの構造を同定する。各種形態でオリゴマーに結合し得る識別子タグは、何らか
の形で必要な情報を持つ任意の検出可能な特徴であって、かつ解読可能なもので
あることができる。好ましくは、識別子タグは、ライブラリの合成に使用される
化学試薬には影響されないものである。
ある好ましい実施態様においては、識別子タグは、電磁放射による励起時に検
出器に信号を送る。限定するものではないが例を挙げると、好適な識別子タグと
しては、レーザーで走査できるバーコード、特異的に発光または吸光する化学的
部分(発色団,蛍光部分および燐光部分など)、あるいは電磁放射によるパルス
印加時に検出可能な信号を出す固有の高周波数(radiofrequency)「指紋」を予
めコード化したまたはそれをコード化可能なマイクロチップなどがあり得る。
さらに別の好ましい実施態様においては、合成担体でコーティングできるか、
あるいは合成に好適な官能基またはリンカーで誘導体化することができるガラス
またはポリマー材料中に、識別子タグを入れておくことができる。好ましくは、
識別子タグは、自動ソーティング装置によってソーティングすることが
できる。そのようなポリマー材料およびソーティング装置は当業界において広く
知られているものである。図面の簡単な説明
図1は、前コード化識別子タグを用いた4つの異なるモノマーインプットから
構成された直鎖トリマーの完全集合の合成を模式的に示したものである。
図2は、4つの異なるモノマーインプットから構成される直鎖トリマーの完全
集合のアッセンブリであって、識別子タグがオリゴマー合成と並行して識別子情
報をコード化されているものを模式的に示したものである。
図3は、前コード化識別子タグを用いる、4つの異なるモノマーインプットか
ら構成され、共通の核構造を有するオリゴマーの標識化ライブラリの合成を模式
的に示したものである。
図4は、4つの異なるモノマーインプットから構成され、共通の核構造を有す
るオリゴマーの標識化ライブラリの合成であって、識別子タグがオリゴマー合成
と並行して識別子情報をコード化されているものを模式的に示したものである。
図5は、前コード化識別子タグを用いて、複数の異なった転換事象による複数
サイクルの連続合成を行って構築されるオリ
ゴマーの標識化ライブラリの合成を模式的に示したものである。
図6は、オリゴマー合成と並行して識別子タグをコード化する、複数の異なっ
た転換事象による複数サイクルの連続合成を行って構築されるオリゴマーの標識
化ライブラリの合成を模式的に示したものである。
図7は、識別子タグをオリゴマーライブラリ要素に結合させることができるい
くつかの方法を模式的に示したものである。発明の詳細な説明
本発明は、ランダムオリゴマーの標識化合成ライブラリならびに標識化合成オ
リゴマーライブラリを形成するための方法および装置に関するものである。その
ようなライブラリの各要素は、そのオリゴマーの構造または配列を特定する固有
の識別子タグで標識化されたものである。本発明の好ましい実施態様においては
、識別子タグは、その識別子タグが電磁放射によるパルス印加されると検出器に
送り戻す情報を予めコード化してあるかあるいはコード化可能であるマイクロチ
ップである。
I.標識化オリゴマーライブラリ
本発明は、ランダムオリゴマーの標識化ライブラリに関するものである。ラン
ダムオリゴマーライブラリの各要素は、オリ
ゴマーライブラリ要素の構造を容易に確認できるように識別子タグに結合してい
る。そのランダムオリゴマーライブラリは、非常に多様なオリゴマーのコレクシ
ョンを含むものであり、その場合、そのようなライブラリの各要素は単一のオリ
ゴマー構造(例えば、ベンゾジアゼピン)を有してなるものである。そのオリゴ
マーは可溶性であってもよく、あるいは合成担体または基質に結合していても良
い。
ライブラリの要素は、各種形態で識別子タグに結合することができる。例えば
図7を参照する。例えば、オリゴマーライブラリ要素は合成担体に結合すること
ができ、その合成担体は、反応容器、フレームまたはケース中に保持されていて
、さらにそれらは識別子タグを保持している。別の例として、ライブラリ要素を
合成担体に結合させ、それを次に識別子タグに結合させることができる。そのラ
イブラリ要素は合成担体上の官能基に直接結合することができるが、通常はリン
カーによって結合する。リンカーは通常は、二官能性リンカーであり、その二官
能性リンカーは、モノマー、オリゴマー、合成担体または基質に結合することが
できる一端の官能基、一連のスペーサ残基、
ならびにモノマー、オリゴマー、合成担体または基質に結合することができる他
端の官能基を有する。
識別子タグへの合成担体の結合は、各種手段を介在させて行うことができる。
例えば、識別子タグを1以上の合成担体でコーティングし、その合成担体を糊ま
たは磁気的引力などの物理的手段によって識別子タグに付着させることができる
。1実施態様においては、合成担体が、反応性基またはリンカーによって官能性
を与えられ得るポリマーであって、その合成担体を成型して、識別子タグを保持
するフレームまたはケースとすることができる。
別法として、1以上の合成担体を識別子タグに共有結合的に結合させることが
できる。共有結合的結合は、識別子タグの官能基に直接行っても良く、あるいは
上記のようなリンカーを介在させても良い。
別の実施態様においては、ライブラリ要素を識別子タグの官能基に直接結合さ
せても良く、あるいはリンカーに結合させてそれを識別子タグの官能基に結合さ
せることができる。
合成担体および基質は、複数の官能基またはリンカーを有して、各合成担体ま
たは基質がそれに結合した複数個の同一配列のオリゴマーライブラリ要素を持ち
得るようにすることができる。標識化オリゴマーライブラリを構成する各ライブ
ラリ要素の合成される量は、合成担体、合成担体上の官能基またはリンカー、あ
るいは基質上の官能基またはリンカーの数の変動によって変動し得るものである
。従って、本発明の標識化オリゴマーライブラリは、各ライブラリ要素構造をミ
リグラム単位の量で有することで、複数のアッセイまたはその他の分析実験向け
に十分な量の各ライブラリ要素を提供することができるものである。
本発明の標識化オリゴマーライブラリは、一般に非常に多様なオリゴマーのコ
レクションを含むものである。そのようなライブラリは、例えば、各オリゴマー
がN個の異なる転換事象を用いる連続X回の合成サイクルで合成された場合に、
NX個の異なるオリゴマーを全て有することができる。一つの具体的な例として
は、一つのライブラリが、オリゴマーがX回の合成サイクルでアッセンブリーさ
れたN種類の異なるモノマーから構成された、NX個の異なるオリゴマーの組み
合わせ全てを有す
ることができる。
そのライブラリにはさらに、例えば連続合成においてただ1回または少数のサ
イクルで異なった転換事象を行いながら、他のいずれのサイクルでも同一の転換
事象を行って合成されたオリゴマーを有することもできる。ある具体的な例とし
て、一つのライブラリが、ただ1個または少数の位置で異なったモノマーを持ち
、他の全ての位置では同一のモノマーを持つオリゴマーを有することができる。
本発明のオリゴマーまたはポリマーは、段階的または協奏的な転換事象から形
成される。転換事象とは、オリゴマーまたはポリマーの化学構造の変化を起こす
任意の事象のことである。転換事象は、物理的、化学的、酵素的、生物学的また
はその他の手段あるいは手段の組み合わせを介在させて行うことができる。それ
には、光学的、化学的、酵素的または生物学的な介在がある異性化または開裂;
光学的、化学的、酵素的または生物学的な介在がある側基または官能基の付加、
脱離または修飾;温度変化;圧変化などがあるが、それらに限定されるものでは
ない。そこで、転換事象には、例えば1以上のモノマーの付加、溶媒またはガス
の付加、あるいはゼオライトなどの金属その他
の無機基質の配位のようなオリゴマーまたはポリマーの分子量を上昇させること
になる事象;アルコールの脱水素によるアルケン生成あるいはエステルまたはア
ミドの酵素的加水分解などのオリゴマーまたはポリマーの分子量を低下させるこ
とになる事象;例えば1以上のキラル中心の立体化学変化、クライゼン転位また
はコープ転位などのオリゴマーまたはポリマーの分子量に正味の変化がない事象
;ならびに本開示を検討することで当業者には明らかになる他の事象などがある
が、これらに限定されるものではない。例えば、1994年1月13日出願の出
願番号08/180863号(本発明の譲受人に譲渡されたもの)および199
4年4月14日の名称「Complex Combinatorial Libraries Encoded with Tags
」のPCT公開WO94/08051号を参照する(これらはそれぞれ、本明細
書に参考資料として組み込む)。
好ましい実施態様においては、標識化合成オリゴマーライブラリの形成におけ
る少なくとも一つの転換事象が、1以上のモノマーの段階的または協奏的な酵素
的または化学的付加である。
別の好ましい実施態様においては、標識化合成オリゴマーライブラリの形成に
おける各転換事象が、1以上のモノマーの段
階的または協奏的な酵素的または化学的付加である。
モノマーは、少なくとも1個の化学結合を形成することができる任意の原子ま
たは分子である。そこで、モノマーとは、多数の連続的または協奏的な化学反応
段階または酵素反応段階において単一の単位として結合してオリゴマーまたはポ
リマーを形成することができる原子または分子の集合の任意の要素である。本発
明において有用なモノマーとしては、アルキルおよびアリールアミン;アルキル
およびアリールメルカプタン;アルキルおよびアリールケトン;アルキルおよび
アリールカルボン酸;アルキルおよびアリールエステル;アルキルおよびアリー
ルエーテル;アルキルおよびアリールスルホキシド;アルキルおよびアリールス
ルホン;アルキルおよびアリールスルホンアミド;フェノール類;アルキルアル
コール;アルキルおよびアリールアルケン;アルキルおよびアリールラクタム;
アルキルおよびアリールラクトン;アルキルおよびアリールジエンおよびポリエ
ン;アルキルおよびアリールアルキン;アルキルおよびアリール不飽和ケトン;
アルデヒド;スルホキシド;スルホン;窒素、硫黄、リン、酸素という原子を1
以上有するヘテロ原子化合物、ならびに、上記官能基を1以上有する他の多官能
分子;L−アミノ酸;D−アミノ酸;デオキシリボヌクレオシド;デオキシリボ
ヌクレオチド;リボヌクレオシド;リボヌクレオチド;糖類;ベンゾジアゼピン
類;β−ラクタム;ヒダントイン類;キノン類:ヒドロキノン類;テルペン類な
どがあるが、これらに限定されるものではない。
本発明のモノマーは、そのモノマー内の官能基を保護する基を有することがで
きる。好適な保護基は、そのライブラリを形成するのに使用される官能性および
特定の化学反応によって決まる。好適な官能基保護基の例は、当業者には容易に
わかり、例えばグリーンらの著作(Greene and Wutz, Protecting Groups in O rganic Synthesis,
2nd ed.,John Wiley & Sons,NY(1991)、本明細書に参考資
料として組み込まれる)に記述されている。
本明細書で使用される場合、モノマーとは、オリゴマーの合成に用いる基本要
素集合の任意の要素を指す。例えば、L−アミノ酸のダイマーは、ポリペプチド
合成の400の「モノマー」の基本集合を形成するものである。ポリマー合成に
おける連続段階で、異なったモノマーの基本集合を使用しても良い。従って、当
業者であれば理解するように、本発明を実施することで
形成されるオリゴマーまたはポリマーライブラリの要素は、標識化合成オリゴマ
ーライブラリの合成におけるモノマーとして使用することができる。
従って、本発明のオリゴマーまたはポリマーは、本発明の組み合わせライブラ
リ法を用いて合成することができる任意の化学構造を有するものであり、例えば
、アミド、エステル、チオエーテル、ケトン、エーテル、スルホキシド、スルホ
ンアミド、スルホン、ホスファート、アルコール、アルデヒド、アルケン、アル
キン、芳香族化合物、ポリ芳香族化合物、複素環化合物(窒素,硫黄,酸素およ
びリンなどの原子1以上を有する);例えば、テルペン、ステロイド、β−ラク
タム、ベンゾジアゼピン類、キサンタート、インドール類、インドロン類、ラク
トン、ラクタム、ヒダントイン類、キノン類、ヒドロキノン類などの共通の核構
造を有する化学物質;多糖類、リン脂質、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカ
ーボネート、ポリウレア、ポリアミド、ポリエチレンイミン、ポリアリーレンス
ルフィド、ポリイミド、ポリアセタート、ポリペプチド、ポリヌクレオチドなど
の繰り返しモノマー単位の鎖;あるいは本開示を検討すれば当業者には容易に明
らかな他のオリゴマーまたはポリマー
などがある。従って、本発明の「オリゴマー」および「ポリマー」は、直鎖、分
岐、環状であることができるか、あるいは当業者には明らかである他の各種形態
であることができる。
本発明の標識化オリゴマーライブラリは、実質的にいかなるレベルの複雑さを
含んでいても良く、基質の物理的大きさによってのみ大きさが制限される。オリ
ゴマーライブラリは代表的なものとしては、約10〜約5000のライブラリ要
素、好ましくは約1000〜約250000のライブラリ要素、より好ましくは
約50000〜約106のライブラリ要素を有するものである。
本発明の標識化合成オリゴマーライブラリは非常に多様な用途を有する。限定
するものではないが例を挙げると、標識化合成オリゴマーライブラリを用いて、
蛋白質、酵素、抗体、受容体などに結合するペプチド、核酸、炭水化物および/
または他の構造を同定したり、配列特異的に結合する薬剤を識別したり、抗体に
よって識別されるエピトープを識別したり、臨床診断用途のための種々の薬剤を
評価したり、セラミックスなどの特異的性質を示す材料を識別したり、超伝導組
成物を構成する要素を同定したり、上記の組み合わせたのものを行ったりするこ
と
ができ、当業者には明らかである他の用途もあり得る。
II.標識化オリゴマーライブラリの形成方法
本発明はさらに、標識化オリゴマーライブラリを形成する方法および装置をも
提供するものである。一般的方法では、段階的または協奏的な一連の転換事象に
よって、ランダムな組み合わせ様式でオリゴマーの合成を行うのが普通である。
標識化オリゴマーライブラリは、合成手段(「基質」)に結合した複数の識別子
タグのそれぞれで1個のオリゴマー構造を合成することで製造することができ、
そのオリゴマー構造は基質が異なると異なっている。
本発明の方法を実施するのに使用される基質には、合成に適した1個以上の基
またはリンカーで官能性を与えられた識別子タグ;合成に適した1以上の基また
はリンカーによって官能性を与えられているガラスまたはポリマーに入った識別
子タグ;1以上の合成担体でコーティングされた識別子タグ;合成に適した1以
上の基またはリンカーによって官能性を与えられているフレームまたはケース内
に保持された識別子タグ;1以上の合成担体をも保持するフレームまたはケース
内に保持された識別子タグなどがあるが、これらに限定されるものではない。
好ましい実施態様においては、基質は、1以上の合成担体をも保持するフレー
ムまたはケース内に保持された識別子タグを有してなるものである。
別の好ましい実施態様においては、基質は、合成に適した1以上の基またはリ
ンカーによって官能性を与えられているフレームまたはケース内に保持された識
別子タグを有してなるものである。
さらに別の好ましい実施態様においては、基質は、ガラスまたはポリマーコー
ティングに入っていても良い識別子タグを有してなるものであり、その識別子タ
グは合成に適した1以上の基またはリンカーによって官能性を与えられている。
本発明の方法の1実施態様においては、「終始不変(birth-to-death)」識別
子タグを用いる標識化合成オリゴマーライブラリを形成する。「終始不変」識別
子タグとは、合成の途中で情報内容が変化しないタグである。標識化合成オリゴ
マーライブラリは、
(a)固有の識別子タグでそれぞれが予めコード化された複数の基質(「前コ
ード化基質」)を複数の反応容器の間で割り付ける段階;
(b)各反応容器中の前コード化基質について1以上の転換事象を行う段階;
(c)各反応容器中の各前コード化基質から識別子タグ情報を検出・記録する
段階;
(d)前コード化基質を複数の反応容器の間で割り付ける段階;および
(e)段階(a)〜段階(c)を少なくとも1回〜約20回繰り返す段階
を有してなる方法で合成される。
転換事象後の未反応の官能基をキャッピングが望まれる官能基に特異的な非常
に反応性の高い化学部分で「キャッピング」するキャッピング段階を、各転換事
象後に行うことができる。好適な化学的キャッピング部分は当業者には良く知ら
れている。
通常は、実質的に同数の基質を各反応容器に割り付ける。基質の割り付けは、
各段階で推計学的方法で行うことができるが、好ましくは非推計学的方法で行う
。
好ましい実施態様においては、少なくとも一つの転換事象が、1以上のモノマ
ー単位の段階的または協奏的な化学的または酵素的付加である。
さらにより好ましい実施態様においては、各転換事象が、1以上のモノマー単
位の段階的または協奏的な化学的または酵素的付加である。この好ましい実施態
様の場合、標識化合成オリゴマーライブラリは、
(a)複数の前コード化基質を複数の反応容器の間で割り付ける段階;
(b)各反応容器中の各前コード化基質を1以上のモノマー単位に曝露する段
階;
(c)各反応容器中の各前コード化基質から識別子タグ情報を検出・記録する
段階;
(d)前コード化基質を複数の反応容器の間で割り付ける段階;および
(e)段階(a)〜段階(c)を少なくとも1回〜約20回繰り返す段階
を有してなる方法で合成される。
キャッピングが望まれる官能基に特異的な非常に反応性の高い化学部分で1以
上のモノマーの付加後の未反応官能基を「キャッピング」するキャッピング段階
を、各反応サイクル後に行うことができる。好適な化学的キャッピング部分は当
業者には
良く知られている。
その方法の具体的な例として、4つのモノマーA、B、C、Dの集合からアッ
センブリーされた、3モノマー残基の長さの直鎖オリゴマー集合の合成が考えら
れる(図1参照)。第1のモノマーが、前コード化基質の4つの異なるアリコー
トに結合し、異なるアリコートにはそれぞれ異なったモノマーが結合する。各前
コード化基質からの識別子情報は、それぞれの異なるアリコートについて検出・
記録される。その全てのアリコートからの前コード化基質を第2回目のモノマー
付加用に再分配する。
前コード化基質の再分配は、推計学的方法で行うことができる。その方法の場
合、全てのアリコートからの前コード化基質をプールするが、その時点でそのプ
ールは4つの異なる種類の前コード化基質をほぼ同数有し、その基質はそれぞれ
、第1の残基の位置にあるモノマーによって特徴づけられ、モノマーとしてA、
B、CまたはDの入った独立のモノマー反応容器に再分配される。別法として、
前コード化基質をソーティングして、モノマーとしてA、B、CまたはDの入っ
た独立のモノマー反応容器中に、非推計学的な方法で再分配することができる。
再分配後、第2のモノマーを結合させ、各前コード化基質からの識別子情報を
、各反応容器中の各基質について再度検出・記録する。その時点で、各容器には
、4つの異なるモノマーを位置1に持ち、それぞれ特定の第2の反応容器中に入
っていたモノマーを位置2に持つ基質がある。全ての反応容器からの前コード化
基質を、その4つの反応容器のそれぞれの間で再分配し、その結合、検出および
記録の工程を繰り返す。その連続的結合・割付の工程によって、全ての可能な反
応経路を通過した前コード化基質が得られ、その前コード化基質のコレクション
は、4つのモノマーィンプットA、B、CおよびDから構成される全ての可能な
トリマーを示す(43=64トリマー)。
連続的検出・記録の段階によって、各前コード化基質が受けた段階的モノマー
付加の詳細なリストが得られている(「反応ヒストグラム」)。例えば、トリマ
ー配列ABCを、識別子タグ信号「001」を有する前コード化基質で合成した
場合、記録される反応ヒストグラムは、第1の反応段階では、基質001がモノ
マーAの入った反応容器に入っており、第2の反応段階では、基質001がモノ
マーBの入った反応容器に入っており、第3の段階では、モノマーCの入った容
器に入ってい
たことを示すものと考えられる。そのように、各反応段階において、特定の前コ
ード化基質がどの反応容器に入っていたかを決定することで、特定の前コード化
基質で合成されたポリマーの構造または配列がわかる。そこで、ライブラリを標
識するのに必要な固有の識別子タグの数が、形成されるライブラリの要素の数に
よって規定されることが理解できる。
本発明の別の実施態様では、識別子タグは、オリゴマーライブラリ形成と並行
して情報をコード化される(「コード化可能基質」)。
コード化可能基質は合成に先だって部分的識別子情報で予めコードしても良く
、あるいはブランクであってもよい。標識化合成オリゴマーライブラリは、
(a)複数のコード化可能基質を複数の反応容器の間で割り付ける段階;
(b)各反応容器中の基質について1以上の転換事象を行う段階;
(c)各反応容器中の各識別子タグに識別子情報を付加する段階;
(d)コード化可能基質を複数の反応容器の間で割り付ける
段階;および
(e)段階(a)〜段階(c)を少なくとも1回〜約20回繰り返す段階
を有してなる方法で合成される。
転換事象後の未反応の官能基をキャッピングが望まれる官能基に特異的な非常
に反応性の高い化学部分で「キャッピング」するキャッピング段階を、各転換事
象後に行うことができる。好適な化学的キャッピング部分は当業者には良く知ら
れている。
好ましい実施態様においては、少なくとも一つの転換事象が、1以上のモノマ
ー単位の段階的または協奏的な化学的または酵素的付加である。
さらにより好ましい実施態様においては、各転換事象が、1以上のモノマー単
位の段階的または協奏的な化学的または酵素的付加である。この好ましい実施態
様の場合、標識化合成オリゴマーライブラリは、
(a)複数のコード化可能基質を複数の反応容器の間で割り付ける段階;
(b)各反応容器中の基質を1以上の単位に曝露する段階;
(c)各反応容器中の各識別子タグに識別子情報を付加する
段階;
(d)コード化可能基質を複数の反応容器の間で割り付ける段階;および
(e)段階(a)〜段階(c)を少なくとも1回〜約20回繰り返す段階
を有してなる方法で合成される。
キャッピングが望まれる官能基に特異的な非常に反応性の高い化学部分で1以
上のモノマー単位の付加後の未反応官能基を「キャッピング」するキャッピング
段階を、各反応サイクル後に行うことができる。好適な化学的キャッピング部分
は当業者には良く知られている。
各反応容器には、実質的に同数の基質を割り付けるのが普通である。上記で論
じたように、その再分配過程は推計学的に行うことができるが、好ましくは非推
計学的に行う。
その方法の具体的な例として、再び、4つのモノマーA、B、C、Dの集合か
らアッセンブリーされた、3モノマー残基の長さのオリゴマー集合の合成を考え
ることができる(図2参照)。第1のモノマーが、コード化可能基質の4つの異
なるアリコートに結合し、異なるアリコートにはそれぞれ異なったモノマー
が結合する。各アリコートの識別子タグに識別子情報を付加する。その場合の識
別子情報は、各アリコートに固有のものである。そうして、各コード化可能基質
は、第1の残基位置のモノマーの種類(identity)によって特徴づけられる。次
に、コード化可能基質を、モノマーとしてA、B、CまたはDの入った独立のモ
ノマー反応容器間に割り付ける。
各反応容器中で第2の残基を結合させ、各アリコートに固有の識別子情報をコ
ード化可能基質に付加させる。この反応の後、各容器には、位置1に4つの異な
るモノマーと、位置2に各特定の第2の反応容器に入っていたモノマーを有して
いるコード化可能基質がある。全ての反応容器からのコード化可能基質を再度、
4つの反応容器のそれぞれの間で再分配し、第3のモノマーを結合させ、識別子
情報を付加させる。連続的な再分配および結合の工程によって、全ての可能な反
応経路を通過した基質が得られ、その基質のコレクションは、A、B、Cおよび
Dから構成される全ての可能なトリマーを示す(43=64トリマー)。
この時点で、各識別子タグは、各コード化可能基質を曝露するモノマーを識別
する配列情報が標識されている。例えば、
A=00、B=01、C=10およびD=11などの二進法コードに従って4つ
のモノマーA、B、CおよびDの識別ラベルを割り当てた場合、配列ABCを有
するコード化可能基質は、000110と読める識別子タグを持つ。
オリゴマーが大きくなるに連れて識別子タグが「大きく」なり、従って、特定
の転換事象を特異的に識別する固有の識別ラベルの数は、オリゴマーライブラリ
を形成するのに使用される転換事象の数によって決定されることがわかる。従っ
て、ライブラリの要素を構築するのに使用される転換事象を識別する識別ラベル
の連続付加によって、ライブラリ中の各オリゴマーについて固有の識別子タグが
形成されることが理解される。
当業者には容易に理解されるように、段階的または協奏的な連続的転換事象か
らのオリゴマーアッセンブリ法は、オリゴマーまたはポリマーの構造に変化を与
え得る任意の化学的、物理的、酵素的または生物的手段あるいはそれらの組み合
わせを利用することができる。オリゴマーは、官能基または側鎖の導入、修飾お
よび/または除去、開環および/または閉環、立体化学の変化などによって合成
することができる。従って、得られたオリゴマーは、直鎖、分岐鎖、環状である
ことができるか、あ
るいは当業者には明らかな他の各種コンホメーションを取ることができる。図3
、4、5および6を参照する。
さらに、基質は多くの反応容器間で割り付けられることから、各種の物理的、
化学的、酵素的または生物学的な化学反応あるいはそれらの併用を行う転換事象
を用いて、オリゴマーをアッセンブリすることができる。本発明で使用すること
ができる多くの転換事象の例は、例えば、1994年1月13日出願の出願番号
08/180863号(本発明の譲受人に譲渡されたもの)および1994年4
月14日の名称「Complex Combinatorial Libraries Encoded with Tags」のP
CT公開WO94/08057号に記載されている(これらはそれぞれ、本明細
書に参考資料として組み込む)。
そこで、当業者であれば、本発明の方法を用いて、実質的にあらゆる化学組成
物の標識化ライブラリを合成することができることは理解できる。その組成物に
は、アミド、エステル、チオエーテル、ケトン、エーテル、スルホキシド、スル
ホンアミド、スルホン、ホスファート、アルコール、アルデヒド、アルケン、ア
ルキン、芳香族化合物、ポリ芳香族化合物、複素環化合物(窒素,硫黄,酸素お
よびリンなどの原子1以上を有す
る);例えば、テルペン、ステロイド、β−ラクタム、ベンゾジアゼピン類、キ
サンタート、インドール類、インドロン類、ラクトン、ラクタム、ヒダントイン
類、キノン類、ヒドロキノン類などの共通の核構造を有する化学物質;多糖類、
リン脂質、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレア、ポリ
アミド、ポリエチレンイミン、ポリアリーレンスルフィド、ポリイミド、ポリア
セタート、ポリペプチド、ポリヌクレオチドなどの繰り返しモノマー単位の鎖;
あるいは当業者には容易にわかる他のオリゴマーまたはポリマーなどがあるが、
それらに限定されるものではない。
ある好ましい実施態様においては、標識化合成オリゴマーライブラリの形成に
おける少なくとも一つの転換事象が、1以上のモノマーの段階的または協奏的な
酵素的または化学的付加である。
別の好ましい実施態様においては、標識化合成オリゴマーライブラリの形成に
おける各転換事象が、1以上のモノマーの段階的または協奏的な酵素的または化
学的付加である。
これらの好ましい形態においては、モノマーを結合する官能性部分は、同一で
ある必要はない。従って、これらの好ましい
実施態様では、異なった連結部分から構成されるポリマーが考えられる。さらに
、不均一のモノマー組成から構成されるオリゴマーが考えられる。一つの例とし
て、オリゴマーを、アリールまたはアルキルヒドロキシル、アリールまたはアル
キルカルボン酸、ならびにアリールまたはアルキルアミンのモノマーから構成す
ることができる。別の例として、オリゴマーを、デオキシリボヌクレオシド、炭
水化物およびアミノ酸のモノマー単位から構成することができる。
本発明は固相合成戦略を用いるのが普通であるが、本発明では、液相化学反応
も考えられる。ペプチドの固相合成法は、例えば、アサートンらの著作(Athert
on and Sheppard, Solid Phase Peptide Synthesis: A Practical Approach,
IRL Press at Oxford University Press,Oxford,England(1989))に記載され
ており、オリゴヌクレオチドの場合には例えば、ガイトの著作(Gait,Oligonuc leotide Synthesis: A Practical Approach
,IRL Press at Oxford University
Press,Oxford,England(1984))に記載されている(これらはそれぞれ本明細
書に参考文献として組み込む)。
液相および固相の多成分組み合わせ配列合成戦略の技術は、
1994年1月13日出願の米国特許出願08/092862号(本発明の譲受
人に譲渡され、本明細書に参考資料として組み込まれる)に記載されている。
本発明によって用いることができる他の合成戦略は、例えば、ブーニンらの報
告(Bunin et al .,″The Combinatorial Synthesis and Chemical and Biolog
ical Evaluation of a 1,4-Benzodiazepine Library,″Proc.Natl.Acad.Sci .,91:
4708-12(1994))および「Solid Phase and Combinatorial Synthesis of
Benzodiazepine Compounds on a Solid Support」という名称の1994年2月
22日発行の米国特許5288514号、チェンらの報告(Chen et al.,″′A
nalogous′Organic Synthesis of Compound Libraries: Validation of Combina
torial Chemistry in Small-Molecule Synthesis,″ J.Am.Chem.Soc ., 116
: 2661-2662(1994))に記載されている。
そこで、当業者には理解できるように、本発明の方法は、オリゴマーまたはポ
リマーのライブラリを形成する上で現在公知あるいは今後開発される、化学的、
生物学的またはその他の実質的に任意の合成戦略で使用することができる。
そのライブラリ内の各ライブラリ要素の発現(representati
on)は、連続合成における各反応サイクルでの適切な反応容器への基質の割り付
けによって決まる。1実施態様においては、基質を各段階でプールし、混合し、
それ以降の反応サイクル用に推計学的に反応容器に再割り付けすることができる
。推計学的な混合および割り付けの場合、1個のオリゴマー配列が合成される基
質の数が多くなると、各オリゴマー配列がそのライブラリ中で発現される可能性
が高くなる。
ある好ましい実施態様においては、各反応サイクルにおいて、基質の割り付け
は非推計学的方法で行う。非推計学的分配には、2つの明瞭な利点がある。第1
に、各オリゴマー配列に対してただ1個の基質を使用する場合であっても、各オ
リゴマー配列が合成ライブラリで発現されるようになる。第2に、合成されたラ
イブラリで、全てのオリゴマー配列が、実質的に等しい量で発現する可能性が高
くなる。
各反応サイクルでの非推計学的再分配プロセスは、ライブラリの構成によって
規定される。通常、いずれのライブラリの構成も、一連の連続行列計算として記
述することができる。各合成サイクルでの異なった転換事象の数は、「化学物質
インプット」横(horizontal)行列によって表される。各サイクルの最
初におけるライブラリの構成は、「ライブラリ行列」によって規定される。サイ
クル終了時のライブラリの構成は、ライブラリ行列(そのサイクルの開始時から
のもの)と完了したばかりのサイクルの化学物質インプット行列の積である。
その行列表示法は、具体的な例によって最も良く表すことができる。4つの異
なるモノマーインプットA,B,CおよびDから構成される直鎖オリゴマートリ
マーの完全集合を構築したい場合(43=64ライブラリ要素)、各サイクルで
の化学物質インプット行列は、[A,B,C,D]である。そこで、第1のモノ
マー付加段階終了後には、ライブラリ行列は縦行列
である。その場合、下付数字は、連続合成反応サイクルにおける反応サイクル番
号を表す。
第2回目の転換事象(この場合、モノマー付加反応)後のライブラリの構成は
、第2サイクルについての化学物質インプット行列と第1サイクルからのライブ
ラリ行列との積を取ることで得られる。ここで、第2反応サイクル終了後のライ
ブラリの構成は、下記式によって与えられる。
トリマーの完全集合(すなわち、第3の反応サイクル終了後)の構成は以下の
式で与えられる。
この行列表示法は、ある特定構成のライブラリを形成する上で各反応サイクル
において起こるべき再分配プロセスを図示するものである。具体的には、各反応
サイクルにおいて、ある特定の反応容器の各基質集合を部分集合に分け、その部
分集合の数がそのサイクルにおける異なる転換事象の数に等しくなるようにする
。正確な分配プロセスは、ライブラリの構成によって決まるものであり、本開示
を検討すれば、当業者には容易にわかるものである。
1つの好ましい実施態様においては、各反応サイクルにおいて基質を手技によ
ってソーティング・再分配することができる。それは、N回の反応サイクルで組
み立てられたXn個のモノマ
ーインプットから構成されるNXn個のオリゴマーの完全集合からなるライブラリ
についての具体的な例によって示すことができる。第1のモノマー付加反応につ
いては、NXn個の基質をXn個の反応容器に分け入れて、容器当たりNXn/Xn個
の基質となるようにする。NXnの整数倍個の基質を用いることもできる。第1の
モノマーインプットX1、X2、・・・Xnを加えた後、Xn個の容器のそれぞれに
ある基質をXn個のアリコートに分け、Xn個の容器に再分配して、容器当たり1
個のアリコートとなるようにする。第2の反応サイクル後には、各ライブラリ要
素は、NXn1Xn2として表すことができ、その場合、Xn1は基質に付加した第1
のモノマーを表し、Xn2は基質に付加した第2のモノマーを表す。
第3のモノマー付加段階の場合、基質NXn1Xn2の各部分集合は、Xn個のア
リコートに分けられ、容器当たり1個のアリコートとなるように、Xn個の反応
容器に再分配される。このプロセスをN回繰り返すことによって、Xn個のモノ
マーインプットからなるオリゴマーの完全集合が得られる。
この例示したアプローチの変法も可能である。例えば、いずれかの反応サイク
ルで、連続的変換事象を用いることができる。
転換事象の集合をサイクル間で拡大したりあるいは縮小することができる。ある
いは、転換事象の集合を次のサイクルでは完全に変えることも可能であると考え
られる(例えば、一つのサイクルではモノマーを結合させ、別のサイクルでは立
体化学の再配置を行う)。さらに、いくつかのサイクルでは一定の転換事象を固
定しながら、他の転換事象を変化させて、オリゴマー内で一定の残基または領域
が変化したオリゴマー枠組み(frameworks)を構築して、多様性を与えることが
できる。
別の好ましい実施態様においては、自動ソーティング装置を用いて、各サイク
ルで、基質のソーティングおよび再割り付けを行う。基質を自動ホッパー(mech
anical hopper)に入れ、それによって、製造業界で小さい対象物をソーティン
グするのに一般的に使用されるような震動型ソーター装置中に基質を入れていく
。その震動型ソーターは、1回に付き1個の基質を搬送シュート(delivery chu
te)に送り込む。そのシュートには、識別子タグを走査して固有の識別子コード
を受け取ることができる検出器が取り付けられている。そのコードを受け取ると
、その基質はシュートから解放されて、反応容器中に落ちる。コンベアシステム
を用いて、基質受け取り用のソーターシュート
下の一連の反応容器のうちの1個の位置決定を行うことができる。識別子タグを
読み終わった後、コンベアシステムの位置決定を行って、正しい反応容器がシュ
ート下に位置するようにして、個別にあるいは所望に応じて群でソーティングす
ることができる。
III.オリゴマーの配列の識別
本発明は、ライブラリ中の任意のオリゴマーの構造を同定する方法を提供する
ものである。各オリゴマーが通った合成経路をたどることにより、所定のライブ
ラリ中のあらゆるオリゴマーの配列を導出することができる。その方法は、連続
的転換事象を示す識別子タグのオリゴマーへの結合と、それらの転換事象が行わ
れた相当する合成サイクルであって標識化合成オリゴマーライブラリの構成時に
オリゴマーについて行われているものを行う。1実施態様においては、一連の合
成サイクルおよび同時に行われる識別子タグ検出後に、各合成サイクル時に、オ
リゴマー構造を決定するために特定の識別子タグ、従ってオリゴマーについて行
われた転換事象をたどる。別の実施態様においては、一連の合成サイクルおよび
同時に行われる識別子タグ付加後に、オリゴマーに伴う識別子タグを「読んで」
、その特
定オリゴマーの構造を決定する。
従って、その識別子タグは、個々のオリゴマーライブラリ要素が受けた各転換
事象を識別するものである。さらに、各転換事象が行われた連続合成中の合成サ
イクルの記録を作成する(「反応ヒストグラム」)。上記のように、合成に先だ
って、識別子タグを固有の識別子情報で予めコード化することができるか、ある
いは各転換事象の直前、途中あるいは直後に、そのタグに情報をコード化するこ
ともできる。前コード化識別子タグを用いる方法であって、従って固有の識別子
タグを合成に先だって各ライブラリ要素に割り付けるものでは、ライブラリ要素
の数に等しい多くの固有識別子タグを必要とする。コード化可能識別子タグを用
いる方法であって、各転換事象時に識別子情報を付加する方法では、特定の転換
事象を特異的に識別する固有識別ラベルを、合成サイクルにおいて異なった転換
事象が存在するだけの数のみ必要とする。ライブラリ中の各オリゴマーの構造を
識別する固有の識別子タグは、各転換事象を識別する識別ラベルが好ましくは連
続的な様式で、各合成サイクルにおいてコード化可能識別子タグに付加されるの
で、合成と同時に形成する。その後者の実施態様においては、識別子タグによ
って、各合成サイクルで基質においてどの特定の転換事象が行われたかについて
の連続的記録を保存するものでる。
IV.識別子タグの種類
本発明の識別子タグは、所定の標識化ライブラリで合成される各オリゴマーの
構造解明を可能とする検出可能な特徴であれば、いかなるものであることもでき
る。従って、識別子タグとして可能なものとしては、例えば、形状、大きさ、色
、光学密度などが顕微鏡的に識別可能なもの;吸光または発光が特異なもの;化
学的に反応性のもの;光学的、磁気的または電子的情報で予めコードされたもの
;あるいは他の何らかの方法で必要な解読可能情報を明瞭にマーキングしたもの
などがある。
本発明のある好ましい実施態様においては、識別子タグは、電磁放射によるパ
ルス印加を行うと、検出器に情報を返すものである。
より好ましい実施態様においては、識別子タグは、電磁放射による識別子タグ
へのパルス印加によって検出できる固有の高周波数「指紋」を予めコード化した
またはそれをコード化可能なマイクロチップである。
高周波数指紋は、単一の高周波数帯であるか、あるいは高周
波数帯の組み合わせであってもよい。電磁放射によるパルス印加時には、その識
別子タグが高周波数指紋を放出して、それを電磁放射検出器が検出する。従って
、利用できる固有高周波数識別子タグすなわち「指紋」の数は実質的に無限であ
ることが理解できる。
本発明の識別子タグは、標識化合成オリゴマーライブラリの合成に先だって固
有の識別子情報を予めコード化することができる。例えば、識別子タグを、例え
ば数字001に相当するバーコード片とすることができるか、あるいは1以上の
周波数帯からなる高周波数指紋とすることができる。従って、各ライブラリ要素
は、組み合わせ合成を通じて静的な、すなわち「終始不変」の様式で、固有の識
別子タグで標識する。
識別子タグはさらに、その都度新情報をコード化することもできる。例えば、
その識別子タグを、その都度連続的情報を受けることができるバーコード片とす
ることができるか、あるいはその都度デジタル情報の「ダウンロード(download
)」をさせることができるマイクロチップとすることができる。コード化可能識
別子タグは、ブランクであるか、あるいは標識化合成オリゴマーライブラリの合
成に先だって部分的または完全な識
別子情報を予めコードしたものとすることができる。
標識化合成オリゴマーライブラリの合成における一連の反応サイクルでの各転
換事象には、固有の識別ラベルを割り当て、ある特定の転換事象の実行と同時に
あるいはそれに近い時期に、そのコード化可能識別子タグにラベルを付加する。
非常に多くの反応サイクルおよび転換事象を含む合成終了後には、コード化可能
基質に対して行われた転換事象の履歴がマイクロチップ上に連続的に記録される
様に、固有の連続信号がマイクロチップ上にダウンロードされている。従って、
識別子タグに入っている固有の連続的識別情報を検出することによって、そのオ
リゴマー配列を推定することができる。
別の好ましい実施態様においては、本発明の識別子タグをガラスまたはポリマ
ー材料に入れる。そのようなガラスまたはポリマー材料は容易に合成担体に結合
させるか、合成に適した1以上の官能基によって直接誘導体化するか、あるいは
合成に適した1以上の官能基を有する1以上のリンカーによって直接誘導体化す
ることができる。所望のオリゴマーの構成によって、そのような官能基が何であ
るかが規定されることは容易に理解できる。好適な基は当業者には容易に明らか
であるが、アミノ、
カルボキシル、スルフヒドリル、ヒドロキシルなどがある。ただし、それらに限
定されるものではない。
識別子タグを入れることができる任意のガラスまたはポリマー材料を本発明で
使用することができる。一つの形態においては、そのようなポリマー材料は合成
に適した1以上の官能基またはリンカーによって誘導体化することができる。ポ
リエチレングリコール、ポリスチレン−ジビニルベンゼン、ポリエチレンをグラ
フトしたポリスチレン、ポリアクリルアミド−珪藻土複合物などのポリマーおよ
びガラスはいずれも、各種リンカーおよびモノマーでの誘導体化に好適な官能基
を持って市販されている。そのようなポリマーの誘導体化方法は当業界では公知
である。例えば、アサートンらの著作(Atherton and Sheppard, Solid Phase Peptide Synthesis: A Practical Approach,
IRL Press at Oxford University
Press,Oxford,England(1989))およびガイトの著作(Gail,Oligonucleotide Synthesis: A Practical Approach
,IRL Press at Oxford University Press
,Oxford,England(1984))を参照する(これらはそれぞれ本明細書に参考文献
として組み込む)。
好適な好ましい識別子タグは当業界ではよく知られており、
例えば、バイオ・メディク・データ・システムズ(Bio Medic Data Systems,In
c.)に対して1993年10月12日に発行された「System Monitoring Progra
mmable Implantable Transponder」という名称の米国特許5252962号およ
びテキサス・インスツルーメンツ(Texas Instruments,Inc.)に対して199
4年9月27日に発行された「Transponder System for Automatic Identificat
ion Purposes」という名称の米国特許5351052号に記載されている(これ
らは参考資料として本明細書に組み込む)。市販のものの例には、バイオ・メデ
ィク・システムズ(225 West Spring Valley Ave.,Maywood,NJ 07607)製造の
ELAMS(登録商標)(電子的実験動物監視システム:Electronic Laborator
y Animal Monitoring Systems)およびテキサス・インスツルーメンツ(12501 R
esearch Blvd.,Mailstop 2243,Austin,TX 78759)製造のTIRIS(登録商
標)(テキサス・インスツルーメンツ登録・識別システム:Texas Instruments
Registration and Identification System)などがある。
ELAM(登録商標)の皮下注射を介して実験用マウスのタグ付けおよび識別
に広く使用されているELAMS(登録商標)
は、電磁放射によるパルス印加時に固有の高周波数の指紋を放出するよう予め調
整されているガラスに入ったマイクロチップからなるものである。現在、保全カ
ード(security card)に使用され、家畜や自動車の追跡および識別に使用され
るTIRIS(登録商標)は、その都度デジタル情報のダウンロードを行わせる
ことができるガラスに入ったマイクロチップからなるものである。
ELAMS(登録商標)およびTIRIS(登録商標)は、組み合わせ化学ラ
イブラリ識別子タグとしての使用に理想的なものとなるような多種の特徴を有す
る。例えば、ELAMS(登録商標)およびTIRIS(登録商標)は、現在利
用できる自動ソーティング機技術を用いて容易にソーティングすることができる
。さらに、コード化された情報を走査して、マイクロコンピュータに保存するこ
とができる。さらに、ELAMS(登録商標)およびTIRIS(登録商標)は
、オリゴマーまたはポリマーライブラリの形成を行う上で現在公知のあるいは今
後開発される実質的に任意の化学物質と適合する。従って、実質的に任意の化学
組成を有する大きい標識化ライブラリを自動的に形成することができ、それによ
ってそのようなライブラ
リの形成に必要な時間および労力を低減しながら、得られる標識化ライブラリの
多様性を大きくすることができる。
V.オリゴマーの識別子タグへの結合
本発明のオリゴマーは、各種形態で識別子タグに結合することができる(例え
ば、図7参照)。同一配列を持つ1以上のオリゴマーを、1個の識別子タグ上の
1以上の官能基、1個の識別子タグに結合した1以上のリンカーあるいは1個の
識別子タグに結合した1以上の合成担体に直接結合させることができる。識別子
タグは、同一構造の1以上のオリゴマーが結合したフレームまたはケース内に保
持することもできる。さらに、識別子タグは、同一構造の1以上のオリゴマーが
結合させてある1以上の合成担体をも保持するフレームまたはケース内に保持す
ることもできる。
ある好ましい実施態様では、同一構造の1以上のオリゴマーを、一つの識別子
タグにある1以上の官能基に直接結合させる。通常は、その識別子タグを、合成
に好適な1以上の官能基で誘導体化することができるガラスまたはポリマー材料
中に入れる。結合に好適な官能基を提供することができる任意のポリマー材料を
利用することができる。所望のオリゴマーの組成によって、
その官能基の種類が規定されることは容易に理解できる。好適な基は当業者には
容易にわかるものであり、アミノスルフヒドリル、ヒドロキシルなどがあるが、
それらに限定されるものではない。例えば、ポリスチレン−ジビニルベンゼン、
ポリエチレンをグラフトしたポリスチレン、ポリアクリルアミド−珪藻土複合物
および制御(controlled)細孔ガラスなどの好適な官能基を持ったいくつかのポ
リマー材料が市販されている。例えば、アサートンらの著作(Atherton and She
ppard, Solid Phase Peptide Synthesis: A Practical Approach, IRL Press
at Oxford University Press,Oxford,England(1989))およびガイトの著作(G
ait,Oligonucleotide Synthesis: A Practical Approach ,IRL Press at Oxfo
rd University Press,Oxford,England(1984))を参照する(これらはそれぞれ
本明細書に参考文献として組み込む)。
別法として、同一構造の1以上のオリゴマーを、リンカーによって識別子タグ
上の官能基に結合させても良い。リンカーは通常、合成担体または基質に結合し
た部分、分子または分子の基であり、合成担体または基質から合成されるポリマ
ーまたはオリゴマーを隔てるものである。
通常、リンカーは二官能性であり、その場合、そのリンカーは、一方の端にモ
ノマー、オリゴマー、合成担体または基質に結合することができる官能基を有し
、一連のスペーサ残基を有し、そしてもう一方の端にモノマー、オリゴマー、合
成担体または基質に結合することができる官能基を有する。
二官能性リンカーの官能基は同一である必要はないことから、そのリンカーは
、「官能基アダプター(functional adapter)」として作用することができる。
従って、二官能性リンカーは、基質または合成担体上に出ている官能基(例えば
、アミノ基)を別の官能基(例えば、水酸基)に変換することのできる手段を提
供するものである。従って、二官能性リンカーを用いることによって、固相合成
戦略を利用できる化学反応の範囲を広げることができる。
リンカーの組成および長さは、かなりの部分が、そのライブラリの応用分野に
よって決まる。実施態様によっては、固定化ライブラリ要素とその結合相手との
間の結合の程度は、固定化ライブラリ要素がその結合相手にどの程度接近できる
かによって決まり得る。そしてさらに、その接近しやすさは、リンカー部分の長
さおよび/または化学組成によって決まり得るものである。
リンカー部分の組成も、そのリンカーに所望の性質によって決まり、大部分、
そのリンカーが合成時に曝露される物理的条件および/または生物試薬または化
学試薬によって規定される。例えば、ポリプロリンまたはポリアリルなどの剛性
リンカーが望まれる場合があり、あるいは例えばポリアラニンまたは飽和炭化水
素などの可撓性リンカーが望まれる場合がある。
リンカーはライブラリの構築に使用される反応条件に対して安定であることが
望ましい。好適な組成のリンカーは、当業者には容易に理解できるものであるか
、あるいは今後開発され得るものである。
リンカーを構成するスペーサ残基の数も変動し得るものである。通常は、リン
カーは約1〜100個のスペーサ残基、好ましくは約1〜20のスペーサ残基を
有するものであり、通常は約5〜15のスペーサ残基を有する。
スペーサ残基は、炭素、珪素、酸素、窒素、硫黄、リンなどの少なくとも2個
の共有結合を形成することができる原子であることができる。スペーサ残基はさ
らに、アミノ酸、ヌクレオシド、ヌクレオチド、糖、芳香環、炭化水素環、炭水
化物、分岐または直鎖の炭化水素などの少なくとも2個の共有結合を形
成することができる分子であることもできる。従って、リンカーを構成する連結
(interlinkage)は、アミド、エーテル、エステル、ウレア、ホスホエステル、
チオエステル、チオエーテルなどであるが、それらに限定されるものではない。
スペーサ残基をつなぐ連結は同一であることができるが、そうである必要性はな
い。
結合して一つになることで、スペーサ残基は直鎖、環状、分岐その他の種類の
構造を形成することができる。従ってリンカーは、オリゴマーが結合することが
できる複数の官能基を提供することができ、それによって合成されるオリゴマー
の量を増やすことができる。結合して一つになることで、スペーサ残基は、剛性
、半剛性または可撓性のものとなり得る。そのリンカーを構成するスペーサ残基
は同一であることができるが、そうである必要性はない。
そのようなリンカー部分は、後に何らかの特異的で調節可能な機構によって、
合成された分子を放出することができるものであり得る。そのような調節可能な
機構には、熱、光化学、電気化学、酸、塩基、酸化および還元の反応などがある
が、それらに限定されるものではない。結合及び開裂戦略に種々の官能
基を提供する数種のリンカーが商品化されている。
本開示を検討すれば当業者には容易に理解できるように、本明細書に記載の標
識化組み合わせ合成の方法および装置を用いて、リンカーの組成および長さを最
適化することができる。
別の好ましい態様においては、同一構造の1以上のオリゴマーを、1個の識別
子タグに結合した1以上の合成担体に結合させることができる。オリゴマーは、
合成担体上の官能基に対して共有結合的に直接結合させることができるか、ある
いは上記のようにリンカーによって合成担体に結合させることができる。一つの
好ましい実施態様においては、1以上の合成担体を、糊または磁気的引力などの
物理的手段によって識別子タグに結合させる。そのライブラリの合成に使用され
る反応条件に安定なものであれば、実質的にあらゆる物理的手段を使用すること
ができる。
別の好ましい実施態様においては、1以上の合成担体を識別子タグ(ガラスま
たはポリマーコーティングでおおわれていても良い)に共有結合的に結合させる
。そのような共有結合的結合は、識別子タグ上の1以上の官能基に直接行うか、
あるいは上記のようにリンカーによって行うことができる。
さらに別の好ましい実施態様では、識別子タグをフレームまたはケース内に保
持させ、そのフレームまたはケースにも、同一構造の1以上のオリゴマーあるい
は同一構造の1以上のオリゴマーが結合させてある1以上の合成担体を保持させ
ることができる。そのようなオリゴマー結合は合成担体の官能基に直接行うか、
あるいは上記のようにリンカーを介在させることができる。
さらに別の好ましい実施態様では、識別子タグをフレームまたはケース中に保
持し、そのフレームまたはケースには同一構造の1以上のオリゴマーを結合させ
ておくことができる。そのようなオリゴマー結合は、フレームまたはケース上の
官能基に直接行うか、あるいは上記のようにリンカーを介在させることができる
。
VI.識別子タグ情報のコード化
本発明の識別子タグには、非常に多種の情報をコード化することができる。例
えば、その識別子タグをバーコード片、吸光または発光が特異な部分、磁気的ま
たは光学的情報、あるいは特異的に識別可能かつ検出可能なマークを予めコード
することができる。従って、識別子タグ情報のコード化に使用される手
段は、コード化識別信号の検出に使用される手段によって規定される。
ある好ましい実施態様においては、識別子タグは、固有の高周波数の「指紋」
を刻印したマイクロチップでからなり、識別子タグを電磁放射によってパルス印
加すると検出器にその指紋を送り返す。その実施態様においては、マイクロチッ
プを、1以上の高周波数帯を有するビームに曝露する。マイクロチップは、その
ビームからパワーを吸収する。そのマイクロチップは電子的指紋を有する。そこ
で、異なった指紋のマイクロチップは、電磁放射によるパルス印加時に、異なっ
た信号を放出する。従って、複数のマイクロチップのそれぞれを固有の「指紋」
すなわち識別ラベルで予めコード化することができる。固有の識別ラベルで刻印
できるマイクロチップの数は実質的に無制限であることは、当業者には理解でき
る。そのようなマイクロチップは当業界では良く知られており、例えば、テキサ
ス・インスツルーメンツに1992年9月15日に発行された「Transponder an
d Method for the Production Thereof」という名称の米国特許5148404
号に記載されており、それは本明細書に参考資料として組み込む。
別の好ましい実施態様においては、識別子タグは、一連の反応サイクル中の各
反応サイクルでデジタルまたは連続の情報を刻印することができるマイクロチッ
プからなるものである。その識別子タグは、標識化合成オリゴマーライブラリの
合成に先だって部分または完全な識別子情報を予めコード化するか、あるいはブ
ランクとすることができる。各反応サイクルと同時に、あるいはそれに近い時点
で、ある特定のコード化可能基質に対して行われた転換事象を識別する新たな複
数文字を識別子タグにダウンロードして、その識別子タグが受けた転換事象の履
歴を記録する。各サイクルでの識別子情報は連続的にマイクロチップに加えられ
ることから、その特定のオリゴマーに結合した識別子タグに含まれる連続デジタ
ル情報を検出することによって、各オリゴマーの構造を解明することができる。
デジタル的にコード化可能な基質およびコード化法で好適なものは、当業者には
公知であるかまたは理解できるものであり、例えば、テキサス・インスツルーメ
ンツ(Texas Instruments,Inc.)に対して1994年9月27日に発行された
「Transponder System for Automatic Identification Purposes」という名称の
米国特許5351052号およびバイオ・メディク・データ
・システムズ(Bio Medic Data Systems,Inc.)に対して1993年10月12
日に発行された「System Monitoring Programmable Implantable Transponder」
という名称の米国特許5252962号に記載されている(これらは参考資料と
して本明細書に組み込む)。
VII.識別子タグ情報の回収および解読
受容体スクリーニング実験で特異的ライブラリ要素を単離する場合、その基質
は多くの手段によって個々に隔てることができる。その手段には、極微操作、磁
気引力、ソーティングまたは蛍光活性化細胞ソーティング(FACS)などがあ
る。ただし、本発明に関しては、FACSはより正確には「蛍光活性化オリゴマ
ーソーティング(fluorescence activated oligomer sorting)」である。ダルツ
ィンキエビッチらの著作(Methods in Cell Biology ,Vol.33,Darzynkiewicz
,Z and Crissman,H.A.eds.,Academic Press)およびダングルらの報告(Dan
gl and Herzenberg,J.Immunol.Methods 52 : 1-14(1982))を参照する(こ
れらは本明細書に参考資料として組み込む)。
所望の基質を単離したら、識別子タグが何であるかを確認して、その基質上の
オリゴマーの構造を把握しなければならない。
その識別法は、そのライブラリをコード化するのに使用される識別子タグの種類
によって決まる。例えば、バーコード識別子タグは、バーコードの読み取りに当
業界で一般的に使用されるレーザー装置で走査することができる。蛍光識別子タ
グは、蛍光スペクトルを得ることで読みとることができる。
マイクロチップ識別子タグを用いる好ましい実施態様では、識別子タグ情報は
、そのようなタグから識別子情報を走査・保存する上で当業界で一般に使用され
る検出装置を用いて読みとることができる。通常、そのような検出器は、識別子
タグから受け取った識別子情報を走査、表示、伝達および保存することができる
。そのような検出器は当業界で良く知られており、例えば、バイオ・メディク・
データ・システムズ社に1993年11月16日に発行された「Transponder Sc
anner」という名称の米国特許5262772号に記載されている(本明細書に
参考資料として組み込む)。識別子情報を読み取り、表示、伝達および保存し、
マイクロコンピュータにインターフェース連結することができるそのようなシス
テムは市販されており、バイオ・メディク・データ・システムズ社のDAS−4
004EM型、DAS−40020A型およびDAS−4001型な
どがある。
好ましい実施態様においては、使用される検出システムをコンピュータにイン
ターフェース連結して、識別子タグ情報の保存を自動化する。さらに好ましい実
施態様においては、検出装置を、コンピュータおよび自動ソーティング装置とイ
ンターフェース連結する。
VIII.標識化合成オリゴマーライブラリによる受容体のスクリーニング
本発明の標識化合成オリゴマーライブラリは、非常に広い用途を持つ。限定す
るものではないが例を挙げると、標識化合成オリゴマーライブラリを用いて、蛋
白質、酵素、抗体、受容体などに結合するペプチド、核酸、炭水化物および/ま
たは他の構造を識別したり;配列特異的に結合する薬剤を識別したり;抗体によ
って認識されるエピトープを識別したり;臨床的診断用途について各種薬剤を評
価したり;例えばセラミクスなどの特異的性質を示す材料を識別したり;超伝導
組成物を構成する要素を同定したり;または上記の組み合わせを行なったり;当
業者には明らかな他の用途に用いることができる。
基質上にある合成オリゴマーを、受容体に対する結合能力に
ついてスクリーニングすることができる。その受容体は、合成オリゴマーのライ
ブラリと接触して、受容体とその受容体に結合する能力を持つオリゴマーとの間
で結合要素を形成することができる。次に、その結合要素を同定することができ
る。一つの例として、その受容体は抗体であることができる。
表面にリガンドを出している個々の基質の選択法は、細胞表面の抗原および受
容体を発現する哺乳動物細胞をクローニングするFACS法に類似している。従
って、基質の選択およびソーティングの方法は、細胞ソーティングの当業者には
容易にわかるものである。例えば、受容体は蛍光タグで標識して、次にオリゴマ
ーを出す基質の混合物とともにインキュベーションすることができる。未結合受
容体と非特異的に結合した受容体を洗い流した後、FACSを用いてそのビーズ
をソーティングし、高い蛍光値を示す個々のビーズを識別し、物理的に単離する
ことができる。別法として、基質の物理的大きさにより可能であれば、高い蛍光
値を示す基質を手技にて識別・ソーティングすることができる。
別法として、本発明を用いて、可溶性の標識化オリゴマーのライブラリを形成
し、それを各種スクリーニング法とともに利
用することができる。例えば、その基質を、96−ウェルマイクロタイタープレ
ートのウェルなどの個々の区画またはウェルにソーティング・配置することがで
きる。オリゴマーは基質から開裂によって切り離し、識別子タグとともにウェル
の中に入ったままとする。次に、ライブラリ要素を、免疫学の当業者には容易に
わかる各種技術によって溶液中でアッセイすることができる。その1例を以下に
示す。
1実施態様においては、各ウェルの底面を受容体でコーティングする。結合バ
ッファおよび蛍光的に標識される受容体についての公知のリガンドとを加えた後
、その受容体の新規リガンドについての液相での競争的アッセイを効果的に行う
。受容体に対する蛍光標識リガンドの結合は、固定化受容体の単分子層の共焦像
形成によって推定される。受容体表面で蛍光の少ないウェルは、放出されたオリ
ゴマーが標識化リガンドと競争していることを示している。競争を示すウェルの
基質を回収して、識別子タグを解読し、そのオリゴマーの配列を明らかにする。
IX.100個のアミドの合成
リンク(Rink)ポリマーを有する100個の固有識別子タグを10個ずつの1
0群に小分けし、各10個ずつの群をメタノ
ール溶媒100mLの入った別個の250mL反応容器に入れる。各反応容器に
、メタノールに溶かしたアルデヒドを含む溶液10mLを加え、反応容器ごとに
異なるアルデヒドを入れる。
その反応物を室温で6時間あるいは反応が完結するまで攪拌する。その反応は
、固相反応の追跡についての標準法を用いて追跡することができる。反応終了後
、10個の反応容器のそれぞれから別個に、溶媒および過剰の試薬を除去し、各
容器中のポリマーをメタノールと塩化メチレンで3回洗浄し、減圧乾燥する。
次に、各反応容器の内容物を取り出し、固有識別子タグを検出器に通して、固
有識別子タグを記録する。そうして、各オリゴマーについて固有識別子タグを記
録し、それを取り出した反応容器と相互参照する。
リンクポリマーに取り付けた固有識別子タグを無作為に再度組み合わせて、再
度10個ずつの10群に小分けして、10個ずつの各群を塩化メチレン100m
Lの入った異なる反応容器(250mL)に入れる。その10個の反応容器のそ
れぞれに塩基を入れ、10種類の固別の酸塩化物を、容器当たり1個の酸塩化物
として、反応容器中に入れる。
その反応を進行させて完結させる。標準法を用いて、反応を追跡することがで
きる。反応完結後、濾過によって溶媒を除去し、各反応容器中のオリゴマーをそ
れぞれ別個にメタノールおよび塩化メチレンでそれぞれ3回ずつ洗浄する。10
個の識別子タグのそれぞれを各容器から取り出し、検出器に通して、その固有識
別番号を記録する。
そうして、合成の第1段階および合成の第2段階で使用される個々の試薬(そ
れぞれ、アルデヒドおよび酸塩化物)に各識別番号が賦与され、100個の固有
識別子タグのそれぞれについて、固有の「反応ヒストグラム」が得られる。
反応終了後、各ポリマーに付けられた識別子タグをトリフルオロ酢酸を用いて
それぞれ別個に外し、マイクロタイタープレート中に入れ、その際、そのマイク
ロタイタープレートの各ウェルには1個のポリマーのみが入るようにする。溶媒
を除去し、エバポレーションによって乾燥させた後、各ウェルには固有の構造が
入っている。
個々の識別子タグとその特定のタグのヒストグラムとを比較することによって
、その構造の解読を行うことができる。すなわち、アルデヒドモノマーインプッ
トについての固有構造と酸
塩化物モノマーインプットについての固有構造とが識別子タグにある。そうして
、各穴に入っているポリマーの構造が明瞭にわかる。
X.4個のペンタペプチドのELAMS(登録商標)上での合成
A.ELAMS(登録商標)の誘導体化
それぞれに固有識別子タグを有するELAMS(登録商標)(Biomedic Data
Systems)4個(またはその整数倍)を還流HNO3水で20分間洗浄する。その
ELAMS(登録商標)をペレット状とし、蒸留水(5回)およびメタノール(
3回)で洗浄し、125℃で約12時間乾燥する。ELAMS(登録商標)を、
5%(容量基準)アミノプロピルトリエトキシシランのアセトン溶液とともに渦
流攪拌し、アセトン(2回)、エタノール(5回)および塩化メチレン(2回)
で洗浄し、125℃で45分間乾燥する。
ELAMS(登録商標)を、ジイソプロピルエチルアミン(DIEA)(17
mL、100mmol)の入った無水DMF(1mL)に懸濁させ、Fmoc−
b−アラニンペンタフルオロフェニルエステル(200mg、420mmol、
Peninsula Labs)の蒸留水(1.5mL)溶液を加える。約12時間の震とう処
理後、ELAMS(登録商標)を集め、それをDMF(3回)および塩化メチレ
ン(2回)で洗浄することができる。ELAMS(登録商標)を10%無水酢酸
のDMF(4−ジメチルアミノピリジン0.05molを含む)溶液で処理して
、未結合のアミノプロピル基のキャッピングを行い、次にDMF(2回)および
塩化メチレン(2回)で洗浄する。次に、ELAMS(登録商標)を20%ピペ
リジンのDMF溶液とともに渦流攪拌して、Fmoc保護基を脱離させる。上清
の302nmでの吸収スペクトル(e302=7800M-1cm-1)を追跡するこ
とで、Fmoc−ピペリジン付加物を定量して、Eの量当たりのアミノ酸の置換
度を推定することができる。最後に、ELAMS(登録商標)をエタノール(5
回)および塩化メチレン(2回)で洗浄し、85℃で約12時間乾燥する。
B.Boc-Gly-L-Phe-L-Leu-OHの製造
グリシル−L−フェニルアラニル−L−ロイシン(552mg、1.5mmo
l、Bachem)を、蒸留水(10mL)および1M NaOH(1.5mL)を含
む溶液に溶解させる。そ
の溶液を氷浴で冷却し、ピロ炭酸ジ−tert−ブチル(di-tert-butyl pyrocar
bonate)(337mg、1.5mmol)のp−ジオキサン(12mL)溶液で
処理する。その溶液を室温で4時間攪拌してから、減圧下に濃縮して乾燥させ、
得られた残留物を水(5mL)に取り、1M KHSO4を加えてpHを2.5
に調節する。その水性懸濁液を酢酸エチルで抽出し(2回、15mL)、有機層
を分液し、硫酸マグネシウムで乾燥する。溶媒を減圧下に除去した後、残留物を
ヘキサンでトリチュレーションして、Boc-Gly-L-Phe-L-Leu-OHを白色固体として
得ることができる。
C.Gly-L-Phe-L-Leu ELAMS(登録商標)の製造
Boc-Gly-L-Phe-L-Leu-OH(44mg、0.1mmol)、ベンゾトリアゾール
−1−イルオキシトリス(ジメチルアミノ)ホスホニウムヘキサフルオロホスフ
ェート(14mg、0.104mmol)を乾燥DMF(1mL)に溶解させる
。DIEA(20mL、0.115mmol)を加え、その溶液約0.5〜1.
0mLを、アミノ誘導体化したELAMS(登録商標)を含む試験管に移す。そ
の試験管を封止し、約3.5〜4時間渦流攪拌し、ELAMS(登録商標)をペ
レット状とし、DM
F(3回)および塩化メチレン(2回)で洗浄する。ELAMS(登録商標)を
50%トリフルオロ酢酸(TFA)の塩化メチレン溶液で30分間処理して脱保
護し、塩化メチレン(2回)、エタノール(2回)および塩化メチレン(2回)
で洗浄し、55℃で約1時間乾燥する。各ELAMS(登録商標)からの識別子
タグを検出し、記録する。
D.Gly-Gly-L-Phe-L-Leu(配列識別番号5)ELAMS(登録商標)の製造
Fmoc−グリシンペンタフルオロフェニルエステル(46mg、0.1mm
ol)を、DIEA(17mL、0.1mmol)の入った無水DMF(1mL
)に溶解させる。この溶液約0.5〜1.0mLをGly-L-Phe-L-Leu ELAMS
(登録商標)の入った試験管に加え、その試験管を約3時間渦流攪拌する。EL
AMS(登録商標)をペレット状とし、DMF(4回)および塩化メチレン(2
回)で洗浄する。20%ピペリジンDMF溶液で30分間処理することで脱保護
を行うことができる。そのELAMS(登録商標)を、DMF(2回)、エタノ
ール(2回)および塩化メチレン(2回)で洗浄し、60℃で4時間乾燥する。
各ELAMS(登録商標)について識別子タグを
検出し、記録する。
E.L-Pro-Gly-L-Phe-L-Leu(配列識別番号6)ELAMS(登録商標)の製造
Fmoc−L−プロリンペンタフルオロフェニルエステル(50mg、0.1
mmol)を、DIEA(17mL、0.1mmol)の入った無水DMF(1
mL)に溶解させる。この溶液約0.5〜1.0mLをGly-L-Phe-L-Leu ELA
MS(登録商標)の入った試験管に加え、その試験管を約3時間渦流攪拌する。
ELAMS(登録商標)をペレット状とし、DMF(4回)および塩化メチレン
(2回)で洗浄する。20%ピペリジンDMF溶液で30分間処理することで脱
保護を行うことができる。そのELAMS(登録商標)を、DMF(2回)、エ
タノール(2回)および塩化メチレン(2回)で洗浄し、60℃で4時間乾燥す
る。各ELAMS(登録商標)について識別子タグを検出し、記録する。
F.Tyr-Gly-Gly-L-Phe-L-Leu(配列識別番号1)およびTyr-Pro-Gly-L-Phe-L-L eu(配列識別番号2)ELAMS(登録商標)の製造
Fmoc−O−t−ブチル−L−チロシンペンタフルオロフ
ェニルエステル(63mg、0.1mmol)を、DIEA(17mL、0.1
mmol)の入った無水DMF(1mL)に溶解させる。この溶液約0.5〜1
.0mLをGly-Gly-L-Phe-L-Leu(配列識別番号5)およびPro-Gly-L-Phe-L-Leu(
配列識別番号6)ELAMS(登録商標)の入った試験管に加え、その試験管を
約3時間渦流攪拌する。ELAMS(登録商標)をペレット状とし、DMF(4
回)および塩化メチレン(2回)で洗浄する。20%ピペリジンDMF溶液で3
0分間処理し、次に50%TFAの塩化メチレン溶液で30分間処理することで
脱保護を行うことができる。そのELAMS(登録商標)を、DMF(2回)、
エタノール(2回)および塩化メチレン(2回)で洗浄し、60℃で4時間乾燥
する。各ELAMS(登録商標)について識別子タグを検出し、記録する。
G.Pro-L-Pro-Gly-L-Phe-L-Leu(配列識別番号3)およびPro-Gly-Gly-L-Phe-L -Leu(配列識別番号4)ELAMS(登録商標)の製造
Fmoc−L−プロリンペンタフルオロフェニルエステル(50mg、0.1
mmol)を、DIEA(17mL、0.1mmol)の入った無水DMF(1
mL)に溶解させる。こ
の溶液約0.5〜1.0mLをGly-Gly-L-Phe-L-Leu(配列識別番号5)およびP
ro-Gly-L-Phe-L-Leu(配列識別番号6)ELAMS(登録商標)の入った試験管
に加え、その試験管を約3時間渦流攪拌する。ELAMS(登録商標)をペレッ
ト状とし、DMF(4回)および塩化メチレン(2回)で洗浄する。20%ピペ
リジンDMF溶液で30分間処理することで脱保護を行うことができる。そのE
LAMS(登録商標)を、DMF(2回)、エタノール(2回)および塩化メチ
レン(2回)で洗浄し、60℃で4時間乾燥する。各ELAMS(登録商標)に
ついて識別子タグを検出し、記録する。
H.モノクローナル抗体3E7に対するペプチドリガンドを有するELAMS( 登録商標)の選択
オピオイドペプチドβ−エンドルフィンに対して、モノクローナル抗体3E7
を形成することができる。MAb 3E7の結合特異性については、化学合成ペ
プチドを用いた溶液アッセイによって十分な特性決定が行われている。ここで検
討しているペプチドの平衡結合定数(Kd)は、YGGFL(配列識別番号1)
で6.6nMであり、YPGFL(配列識別番号2)、PPGFL(配列識別番
号3)およびPGGFL(配列識別番
号4)でそれぞれ>1mMである。従って、ペプチドYGGFL(配列識別番号
1)のみがその抗体について明瞭な親和性を示している。
YGGFL(配列識別番号1)、YPGFL(配列識別番号2)、PGGFL
(配列識別番号4)またはPPGFL(配列識別番号3)のいずれかを含むEL
AMS(登録商標)の混合物を、すでにコロイド状超常磁性マイクロビーズ(Mil
tenyi Biotec,West Germany)に接合させてあるモノクローナル抗体3E7を含
むリン酸緩衝生理食塩水(PBS)に加える。4℃で16時間のインキュベーシ
ョン後、3E7抗体に結合しているビーズを、強力な磁石を用いて選択すること
ができる。その選択したビーズの識別子情報を、DAS−4001EM型または
DAS−4001型検出器(Bio Medic Data Systems)を用いて分析する。分析
によって、YGGFL(配列識別番号1)が合成されたELAMSのみが3E7
抗体によって選択されることがわかる。
別法として、そのELAMS(登録商標)を、フルオレセインまたはローダミ
ンなどの発蛍光団を接合してある3E7抗体とともにインキュベーションし、適
切な波長の光を用いる蛍光
光度計または落射蛍光顕微鏡(epifluorescence microscope)でペプチド−抗体結
合を検出する。
XI.ELAMS(登録商標)でのペプチドの並行合成
A.リンカーによるアミノELAMS(登録商標)の誘導体化
アミノ基とそれぞれ固有の識別子タグを有するELAMS(登録商標)を、上
記の実施例II.A.に記載の方法に従って製造する。そのELAMS(登録商
標)を塩化メチレン:DMF=9:1(10mL)中の4−Fmoc−アミノ酪
酸N−ヒドロキシスクシンイミドエステル(1mmol)、HBTU(1mmo
l)、HOBt(1mmol)およびDIEA(1mmol)の混合物で処理す
る。30分間の渦流処理後、その反応混合物をDMF(10mL)で希釈し、E
LAMS(登録商標)をペレット状とし、上清を傾斜法で除去する。ELAMS
(登録商標)をDMFで洗浄する(10mLで3回)。その結合法を新鮮な試薬
で繰り返し、ELAMS(登録商標)をペレット化し、上記のように洗浄しても
よい。
B.ペプチドの並行合成
直鎖オリゴマーの並行アッセンブリを図1および図2に模式的に示してある。
ポリペプチドの並行アッセンブリについての
その一般法を、具体的な例によって説明することができる。それぞれ固有の識別
子タグを有するリンカー誘導体化したELAMS(登録商標)(実施例III.
A.)20個を1個の反応容器に入れ、アサートンらの著作(Atherton and She
ppard,Solid Phase Peptide Synthesis: A Practical Approach ,IRL Press,
Oxford,England(1989))に記載のように標準的なFmocペプチド合成の試薬
および化学反応を用いて、その20個のELAMS(登録商標)のそれぞれに、
配列GGFL(配列識別番号5)を合成する。
30%ピペリジンのDMF溶液で60分間処理することによってFmoc基を
外した後、ELAMS(登録商標)を20個の反応容器に割り当て、容器当たり
1個のELAMS(登録商標)となるようにする。各容器に、塩化メチレン:D
MF=9:1中にアミノ酸モノマー(0.1M)、HBTU(0.1M)、HO
Bt(0.1M)およびDIEA(0.1M)を含む溶液を加え、30分間経過
させる。その場合、容器ごとに異なったアミノ酸モノマーが入っている。新鮮な
試薬を用いて、その結合をさらに30分間繰り返すことができる。次に、ELA
MS(登録商標)をDMF(3回)と次にアセトニトリル(3回)
で洗浄する。各反応容器中の各ELAMS(登録商標)について識別子タグ情報
を検出・記録し、それと同時に加えたモノマーが何であるかを確認する。側鎖保
護基を標準的脱保護化学反応を用いて外す(Atherton and Sheppard, Solid Pha se Peptide Synthesis: A Practical Approach,
IRL Press,Oxford,England(
1989)および実施例II.F.に記載のようにアッセイされたライブラリ参照)
。
さらに多様性の大きいライブラリの場合、結合および識別子タグの走査・記録
を連続して何回か行うことができる。
XII.オリゴヌクレオチドオクタマーの並行合成
A.ヒドロキシルELAMS(登録商標)の製造
16個またはその整数倍のELAMS(登録商標)でそれぞれ固有の識別子タ
グを有するものを、濃NaOH中で清浄化し、次に水で十分洗浄する。10%(
容量基準)ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン(
Petrarch Chemicals,Bristol,PA)の95%エタノール溶液で2時間処理する
ことでELAMS(登録商標)を誘導体化し、エタノール(2回)およびエーテ
ル(2回)で十分洗浄し、40℃で減圧下に乾燥し、100℃で15分間加熱す
る。
B.リンカーの製造
出発原料として1,6−ジヒドロキシヘキサンを用い、ホスフィチル化(phos
phitylating)剤として2−シアノエチルN,N−ジイソプロピルクロロホスホ
ルアミド(Sigma,St,Louis,MO)を用いて、ガイトの著作(Gait,Oligonucle otide Synthesis: A Practical Approach
, IRL Press,Oxford,England(1984)
)中のビューケージらの方法(Beaucage and Caruthers,Atkinson and Smith,
″Solid Phase Synthesis of Oligodeoxyribonucleotides by the Phosphite-Tr
iester Method″)に従って、合成リンカーである4,4−ジメトキシトリチル
−ヘキサエチルオキシ−b−シアノエチルホスホルアミダイトを製造することが
できる。
C.合成リンカーの結合
ガイトの著作(Gait,Oligonucleotide Synthesis: A Practical Approach ,
IRL Press,Oxford,England(1984))に記載の方法に従って、標準的ホスホルア
ミダイトの化学反応を用いて、ヒドロキシル化ELAMS(登録商標)(上記の
実施例IV.A.に記載)を4,4−ジメトキシトリチル−ヘキサエチルオキシ
−b−シアノエチルホスホルアミダイトと反応させ
ることによって、合成リンカーをELAMS(登録商標)に結合させることがで
きる。代表的な反応条件としては、0.1Mホスホルアミダイト、0.25Mテ
トラゾールの無水アセトニトリル溶液で、1〜3分間である。ELAMS(登録
商標)をアセトニトリルで洗浄する(3回)。
結合後、所望に応じて未反応の水酸基をキャッピングすることができる。以下
のようにして調製される新鮮なキャッピング液にELAMS(登録商標)を加え
る。キャッピング液の調製は、6.5%(重量/容量)4−ジメチルアミノピリ
ジン(DMAP)の無水テトラヒドロフラン(THF)溶液3容量部を40%(
容量基準)無水酢酸の2,6−ルチジン溶液1容量部と混合する。反応を1〜3
分間進行させてから、ELAMS(登録商標)を塩化メチレン(2回)およびア
セトニトリル(3回)で洗浄する。
キャッピング後、ヨウ素2.6gをTHF80mL、2,6−ルチジン20m
Lおよび水2mLの混合液に溶かして約1分間経過させて調製した0.1Mヨウ
素液でそのELAMS(登録商標)を処理することで、ホスフィトトリエステル
結合を酸化して、ホスホトリエステルとする。そのELAMS(登録商
標)を、洗液が無色となるまでアセトニトリルで洗浄する。
2%(容量基準)ジクロロ酢酸(DCA)の塩化メチレン溶液で1分間処理し
、次に塩化メチレンで洗浄(3回)することで、水酸基を保護するジメトキシト
リチル基を外すことができる。498nmでのジメトキシトリチルカチオン流出
液の吸光度を測定することによって(e498=14300M-1cm-1)、ELA
MS(登録商標)当たりの水酸基数(すなわち負荷能力(loading capacity))を
求めることができる。
D.フルオレセイン化(fluoresceinylated)プローブの製造
3’−アミン−ON(登録商標)制御(control)細孔ガラス(CPG)(Clo
ntech,Palo Alto,CA)と標準DNA合成試薬(Applied Biosystems,Foster C
ity,CA)を用いて、配列5′-GCGCGGGC フルオレセインの標的プローブを製造す
ることができる。3’−アミン−ON(登録商標)CPGに添付の製造業者説明
書に従って、その3’−アミンをフルオレセインイソチオシアネートによって標
識して、3’−フルオレセイン標識化オリゴマーを生成することができる。
E.オクタヌクレオチドの並行合成
標準的塩基不安定(base-Iabile)DNA合成試薬および化学
反応(Applied Biosystems,Foster City,CA)を用いて、それぞれ固有の識別
子タグ(実施例IIV.C.に記載)を有する16個のリンカー誘導体化ELA
MS(登録商標)それぞれの上にポリヌクレオチド配列3’−CGCを合成する
ことによって、行列(matrix) 3′-CGC(A+T+C+G)2CCG によって表される標的オリ
ゴマー配列を製造することができる。その結合サイクル後、4個の反応容器中に
、各容器当たり4個のELAMS(登録商標)となるようにELAMS(登録商
標)を分配する。標準的な塩基不安定DNA合成の試薬および化学反応を用いて
、各反応容器中で1個のヌクレオチドモノマー(保護したホスホルアミダイトと
して)をELAMS(登録商標)に結合させ、1容器当たりに異なったヌクレオ
チドモノマーとなるようにし、キャッピング、酸化およびDMT除去の段階を完
了する。
例えば、DAS−4001EM型またはDAS−4001型スキャナ(Bio Me
dic Data Systems,Maywood,NJ)を用いて、各反応容器中の各ELAMS(登
録商標)からの識別子タグを検出・記録し、同時に各容器で加えた各モノマーが
何であるかも確認する。次に、現在の各反応容器からのELAMS(登録商標)
1個を4個の個々の新たな反応容器中に入れることで、
ELAMS(登録商標)を分配し、第2のヌクレオチドモノマーを上記のように
して加え、容器当たり1個の異なるモノマーとなるようにする。各反応容器中の
各ELAMS(登録商標)について識別子情報を検出・記録し、同時に、各容器
で加えたモノマーが何であるかを確認する。
次に、ELAMS(登録商標)を1個の反応容器にプールし、標準的なDNA
合成の試薬および化学反応を用いて、各ELAMS(登録商標)に配列3−CC
Gを付加させる。塩基不安定ヌクレオチドホスホルアミダイトについての製造業
者の説明に従って、濃アンモニアで処理することで、環外アミン保護基を外す。
XIII.配列特異的標的ハイブリダイゼーション(sequence specific target
hybridization)
ハームスらの著作(Hames and Higgins, Nucleic Acid Hybridization: A Pra ctical Approach
,IRL Press,Oxford,England(1985))に記載の方法に従って
、配列特異的ハイブリダイゼーションへと導かれる条件下で、フルオレセイン化
プローブとともに脱保護したELAMS(登録商標)をインキュベーションする
。洗浄サイクル後、蛍光光度計または落射蛍光顕微鏡(epifluorescence microsc
ope)(488nmアルゴンイオン励
起)を用いて、ハイブリダイゼーションについてELAMS(登録商標)に信号
を送る(interrogate)ことができる。最も高い光子カウントを示すELAMS(
登録商標)を単離し、その識別子タグを走査し、その特定の識別子タグについて
の反応ヒストグラムと比較することで、最大の光子カウントを示すELAMS(
登録商標)上で配列3′-CGCGCCCG が合成されたことがわかる。
本特許出願の発明は具体的な例を参照して開示されているが、本発明は、組み
合わせ戦略に従う全ての化学反応ならびに電磁放射によるパルス印加時に検出器
に情報を送る全ての識別子タグに適用できることは明らかである。さらに本発明
は、今後開発される全ての固相および多成分の組み合わせ配列合成と、電磁放射
によるパルス印加時に検出器に情報を送る将来的な全識別子タグに適用可能であ
るものである。
従って本発明は、その精神または本質的特徴を逸脱しない限りにおいて、他の
特定の形態で具体化することができるものである。本発明の精神および以下に添
付の請求の範囲の範囲内であれば、当業者には改良を加えることは容易であると
考えられることから、本開示は、限定的な意味ではなくむしろ例示としての意味
を持つものであることは理解しておくべき点である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI
C07K 5/103 9356−4H C07K 5/117
5/117 9356−4H 7/06
7/06 9051−4C A61K 37/02 AAQ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.複数の異なる要素を有してなる標識化合成オリゴマーライブラリであって 、各要素が、該オリゴマーの構造を識別する識別子タグに結合したオリゴマーを 有してなるものであるライブラリ。 2.前記オリゴマーと前記識別子タグとの間の前記結合が合成担体を有してな るものである請求項1に記載のライブラリ。 3.前記オリゴマーと前記識別子タグとの間の前記結合が該識別子タグと前記 合成担体との間のリンカーならびに該合成担体と該オリゴマーとの間のリンカー を有してなるものである請求項1に記載のライブラリ。 4.前記オリゴマーと前記識別子タグとの間の前記結合が、該オリゴマーと該 識別子タグとの間のリンカーを有してなるものである請求項1に記載のライブラ リ。 5.前記識別子タグが前記オリゴマーに結合している請求項1に記載のライブ ラリ。 6.前記識別子タグがフレームまたはケース内に保持され、前記オリゴマーが 合成担体に結合し、該合成担体がさらに前記 フレームまたはケース内に保持されている請求項1に記載のライブラリ。 7.約100〜約250000個の要素を有する請求項1に記載のライブラリ 。 8.前記オリゴマーが、共通の核構造を有する構造的に関連のある類縁体であ る請求項1に記載のライブラリ。 9.前記オリゴマーが、ベンゾジアゼピン、β−ラクタム、ヒダントイン、キ ノン、ヒドロキノン、テルペン、炭水化物、ポリペプチドおよびポリヌクレオチ ドから成る群から選択される請求項1に記載のライブラリ。 10.前記識別子タグが、電磁放射によるパルス印加時に、検出器に情報を送 るものである請求項1に記載のライブラリ。 11.前記識別子タグが、コード化可能マイクロチップおよび前コード化マイ クロチップから成る群から選択される請求項10に記載のライブラリ。 12.前記コード化可能マイクロチップがTIRIS(登録商標)であり、前 記前コード化マイクロチップがELAM(登録商標)である請求項11に記載の ライブラリ。 13.ライブラリが約100〜約250000個の要素を有 し、 前記オリゴマーが共通の核構造を有する構造的に関連のある類縁体であり、 識別子タグが、前コード化マイクロチップおよびコード化可能マイクロチップ から成る群から選択される 請求項1に記載のライブラリ。 14.各前コード化基質が固有の識別子タグを有する複数の前コード化基質の それぞれで合成を行うことで製造される標識化合成オリゴマーライブラリであっ て、1個のオリゴマー構造が、 a)前記前コード化基質を複数の反応容器間に割り付ける段階、 b)各反応容器中の該前コード化基質を1以上の転換事象に曝露する段階、 c)前記反応容器のそれぞれに入った前記識別子タグのそれぞれについて、識 別子情報を検出・記録する段階、 d)該前コード化基質を複数の反応容器間に割り付ける段階、 e)a)〜c)の段階を少なくとも1回〜約20回繰り返す段階 の工程を行って得られるものであるライブラリ。 15.前記オリゴマーが合成担体に結合し、前記前コード化基質が前記識別子 タグと該オリゴマーを保持するフレームまたはケースを有して成るものである請 求項14に記載のライブラリ。 16.少なくとも1個の転換事象が、1以上のモノマーの段階的または協奏的 な酵素的または化学的付加である請求項14に記載のライブラリ。 17.前記オリゴマーが、共通の核構造を有する構造的に関連のある類縁体で ある請求項14に記載のライブラリ。 18.前記オリゴマーが、ベンゾジアゼピン、β−ラクタム、ヒダントイン、 キノン、ヒドロキノン、テルペン、炭水化物、ポリペプチドおよびポリヌクレオ チドから成る群から選択される請求項14に記載のライブラリ。 19.前記オリゴマーが、オリゴマー合成終了後に、前記前コード化基質から 開裂する請求項14に記載のライブラリ。 20.複数のコード化可能基質のそれぞれで合成を行うことで製造される標識 化合成オリゴマーライブラリであって、1個のオリゴマー構造が、 a)前記コード化可能基質を複数の反応容器間に割り付ける段階、 b)各反応容器中の該コード化可能基質を1以上の転換事象に曝露する段階、 c)該コード化可能基質に識別子情報を付加する段階、 d)該コード化可能基質を複数の反応容器間に割り付ける段階、 e)a)〜c)の段階を少なくとも1回〜約20回繰り返す段階 の工程を行って得られるものであるライブラリ。 21.前記オリゴマーが合成担体に結合し、前記前コード化基質が前記識別子 タグと該オリゴマーを保持するフレームまたはケースを有して成るものである請 求項20に記載のライブラリ。 22.少なくとも1個の転換事象が、1以上のモノマーの段階的または協奏的 な酵素的または化学的付加である請求項20に記載のライブラリ。 23.前記オリゴマーが、共通の核構造を有する構造的に関連のある類縁体で ある請求項20に記載のライブラリ。 24.前記オリゴマーが、ベンゾジアゼピン、β−ラクタム、ヒダントイン、 キノン、ヒドロキノン、テルペン、炭水化物、ポリペプチドおよびポリヌクレオ チドから成る群から選択される請求項20に記載のライブラリ。 25.前記オリゴマーが、オリゴマー合成終了後に、前記前コード化基質から 開裂する請求項20に記載のライブラリ。 26.前記コード化可能基質が標識化オリゴマーライブラリの合成前はブラン クであり、各転換事象と同時に該コード化可能基質に識別子情報を付加すること によって、標識化オリゴマーライブラリ合成における一連の転換事象中の各転換 事象を記録する、請求項20に記載のライブラリ。 27.前記コード化可能基質を合成に先だって一部識別子情報でコード化し、 各転換事象と同時に該コード化可能基質に識別子情報を付加することによって、 標識化オリゴマーライブラリ合成における一連の転換事象中の各転換事象を記録 する、請求項20に記載のライブラリ。 28.各要素が、1個のオリゴマー構造に結合した前コード化基質を有して成 りしかも該オリゴマー構造を識別する固有の識別子タグを有する、複数の異なる 要素を含んで成る標識化合 成オリゴマーライブラリの製造方法であって、 a)前記前コード化基質を複数の反応容器間に割り付ける段階、 b)各反応容器中の該前コード化基質を1以上の転換事象に曝露する段階、 c)前記反応容器のそれぞれに入った前記識別子タグのそれぞれについて、識 別子情報を検出・記録する段階、 d)該前コード化基質を複数の反応容器間に割り付ける段階、 e)a)〜c)の段階を少なくとも1回〜約20回繰り返す段階 を有してなる方法。 29.各要素が、1個のオリゴマー構造に結合したコード化可能基質を有して 成りしかも該オリゴマー構造を識別する固有の識別子タグを有する、複数の異な る要素を含んで成る標識化合成オリゴマーライブラリの製造方法であって、 a)前記コード化可能基質を複数の反応容器間に割り付ける段階、 b)各反応容器中の該コード化可能基質を1以上の転換事象に曝露する段階、 c)該コード化可能基質に第一の識別子情報を付加する段階、 d)該コード化可能基質を複数の反応容器間に割り付ける段階、 e)a)〜c)の段階を少なくとも1回〜約20回繰り返す段階 を有してなる方法。 30.前記コード化可能基質が標識化オリゴマーライブラリの合成前はブラン クであり、各転換事象と同時に該コード化可能基質に識別子情報を付加すること によって、標識化オリゴマーライブラリ合成における一連の転換事象中の各転換 事象を記録する、請求項28に記載の方法。 31.前記コード化可能基質を合成に先だって一部識別子情報でコード化し、 各転換事象と同時に該コード化可能基質に識別子情報を付加することによって、 標識化オリゴマーライブラリ合成における一連の転換事象中の各転換事象を記録 する、請求項29に記載の方法。 32.前記コード化可能基質がコード化可能マイクロチップである請求項29 に記載の方法。 33.前記前コード化基質が、前コード化マイクロチップで ある請求項28に記載の方法。 34.各前コード化基質が固有の識別子タグを有する複数の前コード化基質の それぞれで合成することによって製造される標識化合成オリゴマーライブラリで あって、1個のオリゴマー構造が、 a)前記前コード化基質を複数の反応容器間に割り付ける段階、 b)各反応容器中の該前コード化基質を1以上のモノマーに曝露する段階、 c)前記反応容器のそれぞれに入った前記識別子タグのそれぞれについて、識 別子情報を検出・記録する段階、 d)該前コード化基質を複数の反応容器間に割り付ける段階、 e)a)〜c)の段階を少なくとも1回〜約20回繰り返す段階 を有してなる工程で得られるライブラリ。 35.前記オリゴマーが合成担体に結合し、前記前コード化基質が前記識別子 タグおよび該オリゴマーを保持するフレームまたはケースを有してなる請求項3 4に記載のライブラリ。 36.前記オリゴマーが、1以上のモノマーの協奏的付加に よって形成される請求項34に記載のライブラリ。 37.前記オリゴマーが、共通の核構造を有する構造的に関連のある類縁体で ある請求項34に記載のライブラリ。 38.前記オリゴマーが、ベンゾジアゼピン、β−ラクタム、ヒダントイン、 キノン、ヒドロキノン、テルペン、炭水化物、ポリペプチドおよびポリヌクレオ チドから成る群から選択される請求項34に記載のライブラリ。 39.前記オリゴマーが、オリゴマー合成終了後に、前記前コード化基質から 開裂する請求項44に記載のライブラリ。 40.複数のコード化可能基質のそれぞれで合成することによって得られる標 識化合成オリゴマーライブラリであって、1個のオリゴマー構造が、 a)前記コード化可能基質を複数の反応容器間に割り付ける段階、 b)各反応容器中の該コード化可能基質を1以上のモノマーに曝露する段階、 c)該コード化可能基質に識別子情報を付加する段階、 d)該コード化可能基質を複数の反応容器間に割り付ける段階、 e)a)〜c)の段階を少なくとも1回〜約20回繰り返す段階 を有してなる工程によって得られるライブラリ。 41.前記オリゴマーが合成担体に結合し、前記前コード化基質が前記識別子 タグおよび該オリゴマーを保持するフレームまたはケースを有してなる請求項4 0に記載のライブラリ。 42.前記オリゴマーが、1以上のモノマーの協奏的付加によって形成される 請求項40に記載のライブラリ。 43.前記オリゴマーが、共通の核構造を有する構造的に関連のある類縁体で ある請求項40に記載のライブラリ。 44.前記オリゴマーが、ベンゾジアゼピン、β−ラクタム、ヒダントイン、 キノン、ヒドロキノン、テルペン、炭水化物、ポリペプチドおよびポリヌクレオ チドから成る群から選択される請求項40に記載のライブラリ。 45.前記オリゴマーが、オリゴマー合成終了後に、前記前コード化基質から 開裂する請求項40に記載のライブラリ。 46.前記コード化可能基質が標識化オリゴマーライブラリの合成前はブラン クであり、モノマー付加と同時に該コード化可能基質に識別子情報を付加するこ とによって、標識化オリゴ マーライブラリ合成における一連のオリゴマーモノマー付加の各段階を記録する 、請求項40に記載の方法。 47.前記コード化可能基質を合成に先だって一部識別子情報でコードし、モ ノマー付加と同時に該コード化可能基質に識別子情報を付加することによって、 標識化オリゴマーライブラリ合成における一連のオリゴマーモノマー付加中の各 段階を記録する、請求項40に記載の方法。 48.各要素が、1個のオリゴマー構造に結合した前コード化基質を有して成 りしかも該オリゴマー構造を識別する固有の識別子タグを有する、複数の異なる 要素を含んでなる標識化合成オリゴマーライブラリの製造方法であって、 a)前記前コード化基質を複数の反応容器間に割り付ける段階、 b)各反応容器中の該前コード化基質を1以上のモノマーに曝露する段階、 c)前記反応容器のそれぞれに入った前記識別子タグのそれぞれについて、識 別子情報を検出・記録する段階、 d)該前コード化基質を複数の反応容器間に割り付ける段階、 e)a)〜c)の段階を少なくとも1回〜約20回繰り返す 段階 を有してなる方法。 49.各要素が、1個のオリゴマー構造に結合したコード化可能基質を有して 成りしかも該オリゴマー構造を識別する固有の識別子タグを有する、複数の異な る要素を含んでなる標識化合成オリゴマーライブラリの製造方法であって、 a)前記コード化可能基質を複数の反応容器間に割り付ける段階、 b)各反応容器中の該コード化可能基質を1以上のモノマーに曝露する段階、 c)該コード化可能基質に第一の識別子情報を付加する段階、 d)該コード化可能基質を複数の反応容器間で割り付ける段階、 e)a)〜c)の段階を少なくとも1回〜約20回繰り返す段階 を有してなる方法。 50.前記コード化可能基質が標識化オリゴマーライブラリの合成前はブラン クであり、各モノマー付加と同時に該コード化可能基質に識別子情報を付加する ことによって、標識化オリ ゴマーライブラリ合成における一連のオリゴマーモノマー付加の各段階を記録す る、請求項49に記載の方法。 51.前記コード化可能基質を合成に先だって一部識別子情報でコードし、各 モノマー付加と同時に該コード化可能基質に識別子情報を付加することによって 、標識化オリゴマーライブラリ合成における一連のオリゴマーモノマー付加中の 各段階を記録する、請求項49に記載の方法。 52.前記前コード化基質が、前コード化マイクロチップである請求項48に 記載の方法。 53.前記コード化可能基質がコード化能マイクロチップである請求項49に 記載の方法。
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