KR20210006976A

KR20210006976A - 마이크로어레이 변환기

Info

Publication number: KR20210006976A
Application number: KR1020207035394A
Authority: KR
Inventors: 귄터 로트; 슈테판 다니엘 크레머; 요하네스 뵈를레
Original assignee: 바이오카피 게엠베하
Priority date: 2018-05-15
Filing date: 2019-05-15
Publication date: 2021-01-19
Also published as: CN112218708A; WO2019219757A1; CN112218708B; EP3793720A1; US20210213414A1

Abstract

본 발명은 원래의 어레이가 변환 매트릭스를 포함하는 공동 칩을 사용하여 평면 캐리어 상으로 카피될 수 있으며 변환된 제2의 어레이가 생성되는 방식으로 정보 또는 공간적 정렬이 변화되는 마이크로어레이 변환 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그와 같은 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.

Description

마이크로어레이 변환기

DNA 마이크로어레이는 고체 기판 상의 DNA를 포함하는 다수의 서로 다른 스폿의 모음을 의미하는 것으로 이해된다. DNA 마이크로어레이의 제조에는, 원리상 하기 3종의 서로 다른 제조 유형 사이에 구별이 이루어진다:

1. 스폿화 DNA 마이크로어레이

a. 마이크로어레이 스포터 [8]

2. 제자리 합성 DNA 마이크로어레이

a. 스폿 합성; 잉크젯 프린팅 [2], [3]

b. 포토마스크를 이용한 포토리소그래피 [10]

c. 미세 거울을 이용한 포토리소그래피 [9]

3. DNA 폴리머라제를 이용한 합성

상대적으로 새로운 DNA 마이크로어레이 제조 방법은 DNA 주형을 사용하여 폴리머라제에 의해 표면 상에서 DNA를 합성하는 것에 있다 (WO2009034181A2호, WO2010100265A1호). 여기서, 고체 표면에는 소위 프라이머 (DNA 폴리머라제의 합성 개시 지점)가 제공된다. 이후, 이 동일한 표면에, 개별 합성 성분, DNA 폴리머라제 및 주형으로 구성되는 혼합물이 적용된다. 여기서, 합성은 수천개 스폿까지 대규모로 동시에 수행된다. 이러한 스폿 각각의 반응 공간은 개별적인 합성 반응을 보장하기 위하여 서로 물리적으로 분리되어 있다. 이는 확산을 제한하도록 구성되는 미세공동을 통한 공간적 분리로 나타날 수 있다.

제조 유형 사이의 기본적인 차이는 DNA 분자가 (1)의 경우 미리 제조된다는 것과 (2 및 3)의 경우 DNA 마이크로어레이 제조 동안 제조된다는 것에 있다.

상기 언급된 모든 DNA 마이크로어레이 제조 기술에서, 개별 어레이는 매 경우 새롭게 제조되는데, 다시 말하자면 완전히 스크래치부터 제조된다. 이와 같은 이유로, 이미 존재하는 DNA 마이크로어레이를 복제하는 것이 그의 목표인 일부 접근법이 존재한다:

혼성화에 의한 DNA 마이크로어레이의 복제:

여기에서는, DNA 혼합수집물로부터의 상보성 DNA 가닥이 기존 DNA 마이크로어레이 상으로 혼성화된다. 상보성 DNA 분자는 매 경우 그에 의해 그들이 양자가 접촉되는 두 번째 기판에 결합될 수 있는 반응성 기를 가지고 있다. 상기 기판은 이후 원래 DNA 마이크로어레이의 상보성 DNA 분자를 함유하고, 동일한 공간적 해상을 가지게 된다. 이와 같은 방식으로 제조되는 카피는 아날로그 사진의 음화와 유사하다 ([4], [5], [6], [11], [12], US20060141245A1호, WO2006112815A2호).

혼성화 및 DNA 폴리머라제를 이용한 연장에 의한 DNA 마이크로어레이 복제:

이 방법은 상기한 방법과 매우 유사하다. 그러나, 혼성화되는 DNA 분자가 복제될 DNA 마이크로어레이의 DNA 분자에 비해 상당히 더 짧다. 이 경우, 혼성화되는 DNA 분자는 DNA 폴리머라제에 의한 DNA 연장 반응을 위한 프라이머로 사용된다. 폴리머라제는 주형을 사용하여 DNA 가닥을 연장할 수 있는 효소이다. 이와 같은 방법에 의해, 원리상 긴 DNA 분자를 가지는 DNA 마이크로어레이를 복제하는 것이 가능하다. 이와 같은 방식으로 제조되는 카피는 아날로그 사진의 음화와 유사하다 ([6], US20100256017A1호, WO2008022332A2호).

마스터 공동 칩에 의한 복제 및 이후의 PCR

마스터 공동 칩은 그의 표면 상에 DNA 프라이머를 가지고 있으며, 그것은 이미 존재하는 DNA 마이크로어레이의 DNA에 대하여 상보성이다. 이와 같은 칩은 PCR 혼합물로 충전된 후, 복제될 DNA 마이크로어레이 상에 배치된다. PCR에 의해, DNA 마이크로어레이의 DNA 정보는 마스터 공동 칩으로 전달되어 저장된다. 두 번째 단계에서, 공동 칩은 다시 PCR 혼합물로 충전되며, 그것을 폐쇄하기 위하여 빈 마이크로어레이 플레이트가 칩 상에 놓여진다. 이후, 마스터 공동 칩으로부터 새로운 표면으로 DNA 분자를 전달하기 위하여 다시 PCR이 수행된다. 따라서, 이것은 원래 DNA 마이크로어레이의 정확한 카피를 나타낸다 (WO2010100265A1호).

선행 기술에는, 기존의 DNA 마이크로어레이가 복제되는 동시에 또한 원하는 대로 변형될 (변환될) 수 있는 방법이 존재하지 않는다.

선행 기술에 속하는 다양한 방법은 여러 단점을 가지고 있다:

통상적인 제조 유형 (어레이 제조):

여기에서는, DNA 마이크로어레이의 복제가 가능하지 않다. 제조되어 생성되는 마이크로어레이는 이러한 방법으로는 더 이상 변형/변환될 수 없다. 스크래치로부터 그것이 새롭게 생성되어야 한다. 따라서, 차후의 변환은 가능하지 않다. 스폿 크기 및 형상은 각 제조 유형에 의해 결정되며, 원하는 대로 선택될 수 없다. 또한, 스폿의 정렬이 제조 유형에 의해 제한된다. 상기 언급된 방법 중 어느 것에 의해서도 DNA 마이크로어레이의 변환은 가능하지 않다.

이미 존재하는 DNA 마이크로어레이를 복제하기 위한 기존의 방법:

스폿 크기 또는 그의 특정 위치의 변화가 가능하지 않다 (공간적 변환 없음). 마찬가지로, 형상 변환이 가능하지 않은데, 항상 개시 어레이가 스폿의 형상을 특정하고 사전결정하기 때문이다. 또한, 서열 변환은 기존 DNA의 연장 또는 단축의 형태로만 가능하다. 추가적인 변환에 대해서는 기술된 바가 없다. 병합 또는 조합론 형태의 서열 변환은 기존의 방법으로는 가능하지 않다.

선행 기술에서, 어레이는 기본적으로 카피 과정 동안 프린터에 의해 프린팅된다. 서로 다른 각 DNA 스폿에 대하여 개별적인 DNA 샘플이 사용되어야 하는데, 이는 오랜 준비를 필요로 한다. 이에 따라, 과정이 시간을 낭비하며, 비용 집약적이 된다. 또한, 프린팅 과정 사이의 오랜 세척이 필요한데, 스폿 사이의 오염을 방지하고 감소시키기 위해서이다. 또한, 혼합 및 상호 오염을 방지하기 위해서는, 충분히 크게 되도록 스폿의 간격을 선택할 필요가 있다.

선행 기술 방법의 추가적인 단점은 스폿의 형상이 매우 제한되어서, 대략 원형인 스폿만이 가능하다는 것이다.

액체 스폿의 건조는 스폿의 균질성에 영향을 줌으로써, 가장자리 영역과 스폿 중앙부 사이의 결과 차이를 초래한다.

광 합성

어레이가 포토리소그래피에 의해 제조된다. 이는 하기의 문제점을 초래한다.

각 합성 단계는 개별 마스크를 필요로 하며, 오로지 하나의 베이스(base)에 의해 DNA 가닥을 연장한다. 각 단계에는, 특정 백분율의 오차가 존재한다. 그 결과, DNA 가닥의 길이가 결과의 질에 영향을 준다. 각 합성 단계 후, 세척 단계가 수행되어야 하며, 마스크가 교체되어야 하는데, 그 결과 방법이 시간을 낭비하며, 비용 집약적이 된다. 고도의 비용 및 시간 소비하에서만 어레이 설계가 변화될 수 있다.

프로젝터/비머에서와 같은 미세 거울을 사용한 마스크가 없는 리소그래피는 사실상 여러 마스크의 사용을 쓸모없게 하기는 하지만, 결과적으로 스폿의 형상이 직사각형 또는 정사각형 형상으로 제한된다.

고체 상 PCR

DNA가 유리 공동 칩에서 디지털 방식으로 분배되고 무작위화되며, PCR에 의해 복제된다. 유리 공동 칩의 제조는 매우 복잡하며; 또한 패턴 및 스폿 형상이 제조에 의해 원형 및 육각형 정렬로 제한된다. 또한, 하나의 어레이 상에서의 다수의 서로 다른 공동 형상은 가능하지 않다. 이와 같은 방법에서, 확장 및 감축과 같은 작업은 가능하지 않다. 스폿을 이동하거나 병합하는 것 역시 가능하지 않다. 따라서, 어레이의 변환은 배제된다.

오늘날까지, 선행 기술에서, DNA 마이크로어레이가 변환될 수 있는 방법은 알려져 있거나 기술되어 있지 않다. 복제 유형만이 기술되어 있다. 그러나, 마이크로어레이의 변환은 예를 들면 완전히 새로운 DNA 어레이의 제조와 같은 상상이 되지 않는 뜻밖의 가능성을 연다.

여기에서의 과제 또는 목표는 원래 마이크로어레이의 정보를 저장하고 변형시키는 것이다. 저장은 보통 만족스럽게 수행될 수 있는 반면, 동반하는 변환은 주요 과제가 되고 있다.

선행 기술의 마이크로어레이는 그것이 제조된 후에는 더 이상 변화될 수 없는데, 가능한 연장 또는 단축은 예외이다. 그러나, 일차 DNA의 저조한 품질로 인하여 이 역시 종종 제한된 정도로만 가능하다. 또한, 기존의 마이크로어레이 포맷은 순수하게 물리적으로는 "재포맷"될 수 없는데, 다시 말하자면 실험 및 장치가 항상 기존 마이크로어레이에 대하여 적합화되어야 하거나, 또는 일치하는 마이크로어레이가 가용하지 않은 경우, 실험이 중단되어야 한다. 또한, 해당 제조 후에는, 2개의 마이크로어레이가 "조립"되어 하나의 마이크로어레이를 형성할 수 없다.

상기 목표는 독립 청구항에 의해 달성된다. 유리한 실시양태는 종속 청구항으로부터 비롯된다.

바람직한 제1 실시양태에서, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는, 마이크로어레이 변환 방법에 관한 것이다:

a) 주형 분자를 포함하는 다수의 스폿을 포함하며 여기서 주형 분자는 바람직하게는 올리고뉴클레오티드인 주형 어레이를 제공하는 단계,

b) 전달 매트릭스(transfer matrix)를 포함하는 공동 칩을 제공하는 단계,

c) 공동 칩에 반응 혼합물을 제공하는 단계,

d) 공동 칩 상에 주형 어레이를 배치하는 단계,

e) 주형 어레이의 스폿의 올리고뉴클레오티드를 공동 칩 상으로 카피하는 카피 과정 단계,

f) 어레이 표면을 제공하는 단계,

g) 공동 칩에 반응 혼합물을 제공하는 단계,

h) 공동 칩 상에 어레이 표면을 배치하는 단계,

i) 공동 칩의 스폿의 올리고뉴클레오티드를 DNA, RNA 또는 단백질로서 어레이 표면 상으로 카피하는 카피 과정 단계이며, 여기서 이 새로 형성된 추가적인 어레이가 스폿 형상, 스폿 크기, 스폿 위치 면에서 및/또는 함유된 정보 면에서 주형 어레이와 상이한 것인 단계.

이에 따라, 본 발명에 의하면, 개시 어레이에 비해 변환된 마이크로어레이가 제조된다.

전달 매트릭스는 공동의 정렬 및 그의 설계는 물론, 그의 특성인 것으로 이해된다.

반응 혼합물 및/또는 기타 반응 성분은 공동 칩에 사전저장되는 것이 바람직할 수 있다.

이에 따라, DNA 마이크로어레이를 변환시키기 위하여, 하나 이상의 단계에서 복제 및 변환이 일어날 수 있는 특별한 방법이 개발되었다. 임의의 원하는 형상을 가지는 특별한 공동 칩이 생성될 수 있다. 그것은 원래 마이크로어레이의 주형 분자가 저장될 수 있는 특정 형상을 가지는 소형 공동을 포함한다.

이와 같은 의미에서, "저장된"은 주형 분자의 정보가 지속되는 방식으로 전달되었음을 의미하는 것으로 이해된다. 이는 주형 분자의 1:1 카피 형태로 이루어질 수 있다. 그러나, 예를 들면 서열 정보가 유지되는 RNA에서 cDNA로의 변환 역시 가능하다. 원래의 주형 분자 또는 그 일부가 공동 칩으로 전달될 수도 있다.

형상구조 1을 가지는 원래의 올리고뉴클레오티드 마이크로어레이 (특히 바람직하게는 DNA 마이크로어레이)는 형상구조 2를 가지는 공동 칩으로 전달되는 것이 바람직하다. 전달은 바람직하게는 PCR에 의해 일어날 수 있다. 그러나, 본원에서는 예를 들면 DNA와 같은 생체분자가 증폭될 수 있는 다른 방법 역시 가능한데, 예를 들면 등온 DNA 증폭, HDA, RPA 또는 LAMP이다. 본 발명의 의미상 카피 과정으로도 지칭되는 이와 같은 전달 반응 동안의 프라이머 선택은 추가적으로 원래 어레이의 어떤 스폿이 전달될 것인지를 결정한다. 적절하게는, 공동 칩의 형상구조 2는 2차 마이크로어레이가 그에 의해 형성되는 어레이 표면으로도 지칭되는 평면 지지체로 전달될 수 있다. 이후, 형상구조 3을 가지는 공동 칩에서 추가적인 변환 단계가 수행될 수 있으며, 다음에는 그에 의해 3차 어레이가 형성된다. 이에 따라, 원리상, 원래의 마이크로어레이를 임의의 원하는 차수로 단계적으로 새롭게 재정렬하는 것이 가능하다.

본 발명의 의미상, "카피하는 것"은 1:1 카피 (즉 예를 들면 DNA에서 DNA로)는 물론, 정보가 카피되나 생성물이 개시 분자와 상이한, 다시 말해서 예를 들면 DNA에서 단백질로, RNA에서 cDNA로, RNA에서 단백질로, 또는 DNA에서 RNA로의 다른 방법 모두를 의미한다. 개시 분자와 상이한 생성물 분자는 유도체로도 지칭된다. 개시 분자의 임의의 유도체도 가능하며, 관련 기술분야 통상의 기술자라면 각 생성물 분자를 제조하는 방법을 알고 있을 것이다.

카피 단계는 바람직하게는 선행 기술에 알려져 있는 수단을 사용하여 수행되지만; 동일하거나 유사한 생화학적 반응 또는 증폭을 야기하는 대안적인 방법에 의해 그것이 대체될 수도 있다. DNA에서 RNA로의 변환에는 RNA 폴리머라제를 사용하는 것이 바람직하다. RNA에서 cDNA로의 변환에는 바람직하게는 리버스 트랜스크립타제가 사용된다. DNA 및/또는 RNA에서 단백질로의 변환에는 바람직하게는 무-세포 시험관내 전사 및/또는 번역 혼합물이 사용된다. DNA가 DNA로 카피되어야 하는 경우에는, 폴리머라제, RPA (복제 단백질 A) 또는 헬리카제-의존성 증폭 (HDA)용 시스템이 사용될 수 있다.

통상적인 변환 과정은 바람직하게는 하기와 같이 이루어진다:

1. 반응 혼합물, 예를 들면 PCR 혼합물 또는 무-세포 발현 시스템을 사용한 공동 칩의 충전

2. 공동 칩 상에의 원래 어레이의 배치

3. 카피 반응, 예를 들면 PCR의 수행

4. 세척 및 블로킹

5. 임의적으로: 공동에서의 주형 분자의 변형

6. 임의적으로: 동일한 공동 칩을 사용하나 또 다른 원래 마이크로어레이를 사용하는 단계 1-4의 반복

7. 반응 혼합물을 사용한 공동 칩의 충전, 및 빈 어레이 표면을 사용한 그의 폐쇄

8. 카피 반응, 예를 들면 PCR의 수행

9. 새로 제조된 어레이 및 공동 칩의 세척 및 블로킹.

특히, 상기 임의적인 단계는 임의의 원하는 방식으로 서로 병합될 수 있다. 본원에서, 결과적인 변환된 스폿의 산출 형상은 공동 칩의 공동 형상에 의해 주어진다. 특히, 상기한 과정은 이미 변환된 어레이에 대하여 다중으로 다시 사용될 수도 있다.

공간적 정렬, 예를 들어 다시 말하자면 생성되는 패턴은 바람직하게는 공동 칩으로 카피하는 첫 번째 단계에 의해 정해진다. 그러나, 이후에도 역시 분자의 변형이 일어날 수 있으며, 그에 따라 정보의 변환은 다수의 회수로 일어날 수 있다.

역시 바람직한 것은 분자의 변형, 연장, 단축, 유도체화 및/또는 역전이 공동 칩의 공동에서 및/또는 카피 과정 동안 일어나는 방법이다. 유도체화는 정보, 예를 들면 서열 정보가 유지되는 개시 분자의 변환을 의미하는 것으로 이해된다. 본 발명의 의미상, 여기에는 DNA 또는 RNA의 펩티드 서열로의 번역도 포함된다.

단계 a) 내지 e)는 적어도 1회 반복되는 것이 특히 바람직한데, 이 경우 동일한 공동 칩을 사용하지만 상이한 주형 어레이를 사용하거나, 또는 동일한 주형 어레이를 상이하거나 동일한 배향으로 사용한다.

동일한 주형 어레이가 동일한 공동 칩으로 다수 카피되는 경우, 주형 어레이와 공동 칩은 반복 동안 서로와 관련하여 변화된 배향으로 정렬되는 것이 특히 유리하다. 이는 예를 들면 공동 칩의 회전에 의해 일어날 수 있다. 배향은 예를 들면 상승작용성 효과를 수득하기 위하여 동일하게 유지될 수도 있다.

카피 단계는 증폭 단계를 포함하는 것이 특히 바람직하다.

증폭은 PCR, 등온 증폭 또는 RT-PCT일 수 있다. 그러나, 증폭 단계가 전사 또는 단백질 발현을 말할 수도 있다.

반응 혼합물은 PCR 혼합물, 등온 증폭 혼합물, 역전사 혼합물, 전사 혼합물 또는 무-세포 발현 혼합물인 것이 바람직하다.

또한, 단백질 합성이 일어나, 예를 들면 반응 혼합물 중에서 효소가 수득되고, 그것이 DNA를 RNA로 전사하거나 RNA를 단백질로 번역하는 것이 바람직하다.

여기에서는, 이후 공동 칩으로부터 빈 어레이 표면 상으로 카피하는 단계에서만 가능한 단백질 합성이 일어나는 것이 바람직하다.

다른 적정한 혼합물이 사용될 수도 있는데, 이 경우 관련 기술분야 통상의 기술자라면 과정에서 본 발명의 단계를 제거하지 않으면서도 그것을 선택할 수 있다.

특히 바람직하게는, 주형 분자는 올리고뉴클레오티드, 바람직하게는 DNA 분자 또는 RNA 분자이다.

또한, 이와 같은 방식으로 주형 분자 또는 그로부터 유래하는 분자의 혼합물을 생성시키고/거나 각 스폿으로부터의 주형 분자의 다수의 서열, 또는 이들 부분적 서열의 유도체를 포함하는 DNA 또는 RNA를 생성시키기 위해서는, 주형 어레이의 몇 개의 스폿을 공동 칩 및/또는 추가적인 어레이에서 병합하는 것이 바람직하다.

또한, 이와 같은 방식으로 카피의 혼합물을 생성시키고/거나 각 스폿으로부터 주형 분자의 다수의 부분적 서열 또는 이들 부분적 서열의 유도체를 포함하는 카피를 생성시키기 위해서는, 적어도 2개의 주형 어레이의 스폿을 추가적인 어레이에서 병합하는 것이 바람직하다.

추가적인 바람직한 실시양태에서, 본 발명은 주형 어레이의 스폿이 추가적인 어레이에서는 다수의 스폿으로 하위분할되는 방법에 관한 것이다.

용액에 추가적인 DNA 분자를 첨가하고, 그와 같은 DNA 서열에 의해 분자 (주형 분자 또는 생성물 분자 또는 중간물 분자)이 연장되거나 변형되는 것 또한 바람직하다.

주형 분자는 그 전체 또는 그 중 일부가 바람직하게는 10-30개 염기쌍의 짧은 동일 DNA 서열을 가지는 DNA 분자인 것이 특히 바람직하다.

선행 청구항 중 적어도 하나에 따른 방법에서, 공동 칩의 공동은 프라이머로 코팅된다.

바람직하게는, 상기 프라이머는 3' 말단 또는 5' 말단 상에 추가적인 DNA 서열을 보유한다.

상기 추가적인 서열이 위치 정보에 대한 바코드로 사용될 수 있고/거나, 프라이머가 전사 및/또는 무-세포 합성을 위한 서열을 포함할 수 있는 방법이 바람직하다.

변환은 공간적 및/또는 시간적으로 제한되는 것이 바람직하다. 공간적 제한은 바람직하게는 공동의 가장자리에 의해 주어진다. 시간적 제한은 여러 인자에 의해 초래될 수 있다. 시간적으로 제한되는 반응 조건은 예를 들면 초과되거나 미만일 수 없는 온도, 시간 경과에 따라 변화하는 pH 값, 광의 조사 또는 전기장일 수 있다.

본 발명은 해당 공간적 구조와 관련하여, 특히 스폿 형상, 스폿 크기 및 스폿 위치와 관련하여 기존 마이크로어레이를 변화시키는 것을 가능하게 한다. 스폿의 형상을 원하는 대로, 아니면 그의 위치를 (스폿을 제거하는 구성) 변화시키는 것이 가능하다. 형상구조에 따라, 이는 여러 가지 적용으로 나타날 수 있다:

a) 관련 크기 변화가 없는 변환의 경우, 스폿은 대략 동일한 크기를 가지는 스폿으로 변환되거나, 아니면 스폿의 형상이 과정에서 원하는 대로 변화될 수 있다. 변환 과정으로 인하여, 극히 선명한 가장자리가 형성되며, 이와 같은 방식으로 지금까지 불가능했던 형상구조를 가지는 스폿이 생성될 수 있다.

b) 더 작은 크기로의 변환의 경우, 스폿이 다수의 소형 스폿으로 "분할"될 수 있으며, 그것은 다시 임의의 원하는 형상을 가질 수 있다.

c) 더 큰 크기로의 변환의 경우에는, 2개 이상의 스폿 또는 그의 DNA가 융합될 수 있다. 여기에서는, 과정 선택 및 프라이머 서열에 따라, DNA가 동시에 또는 순차적으로 표적 스폿 상에 카피될 수 있다. 다시 말하자면, 이후 종료시, DNA는 표면 상 혼합물 (표면 상에 병존하는 몇 가지 서열), 아니면 또한 하나의 서열이 다른 서열에 결합되어 있는 조합 구축물일 수 있으며, 그에 의해 완전히 상이한 유전자 생성물이 생성될 수도 있다.

다중적인 변환 수행능력으로 인하여, 마이크로어레이는 이론적으로는 원하는 대로 재포맷될 수 있으며, 스폿은 제거되거나 다른 어레이로부터 첨가될 수 있고, DNA 또는 기타 생체분자는 단축되거나 연장될 수 있다. 본 발명의 한 가지 장점은 그에 의해 유전자 구축물 또는 유전자 라이브러리를 조합 구성하거나 재포맷하는 것이 가능하다는 것이다.

원래 마이크로어레이의 정적인 형상이 공동 전달 및 재포맷을 통한 변환에 의해 변화되고 재포맷될 수 있다는 것이 본 발명의 결과로서 알려지게 되었다는 것은 완전히 놀라운 것이었다. 푸리에 변환(Fourier transformation)과 유사하게, 본 발명에 의해, 원리상으로는 임의의 원하는 형상구조가 생성될 수 있다. 다음에는, 수학의 아핀(affine) 또는 부분적 아핀 맵핑이 어레이의 형상구조 및 그의 생체분자에 적용될 수 있다. 마찬가지로, DNA 또는 다른 생체분자에 의한 첨가가 일어날 수 있으며 (예를 들면 결찰 또는 연장 증폭에 의함), 차감도 일어날 수 있다 (예를 들면 단축된 DNA 생성물을 생성시키는 프라이머를 사용한 PCR에 의하거나, 또는 특정 서열에서 DNA를 절단하는 반응 효소에 의함). 이에 따라, 이제는 물리적 DNA- 또는 RNA-기반 마이크로어레이에 대하여 수학의 추상(abstract) 및 이론적 변환도 가능해진다.

1차 변환 (제1 변환의 수행)의 장점은 다중적이다. 이에 따라, 예를 들면 마이크로어레이는 원하는 스폿 형상으로 복제될 수 있다. 오늘날까지, 제조 결과로서의 어레이는 "원형"이었다. 본 발명에 의하면, 임의의 원하는 구조가 가능하다. 이에 따라, 예를 들면 육각형의 1차 변환 어레이를 제조한 다음 (도 1도 비교), 이어지는 변환에서 어레이를 다시 원으로 전환하는 것이 가능하였다. 정 반대로도 동일하게 나타날 수 있었다. 또한, 통상적으로 제조되는 마이크로어레이는 항상 제조 과정으로 인하여 개별 스폿 내에서 비균질하다. 반면, 본 발명의 변환 과정은 전체 표면에 걸쳐 균질하며, 그에 따라 매우 정밀하며 거의 모든 형상구조를 포함하는 매우 균질한 스폿이 형성된다. 따라서, 한 가지 적용분야는 어레이의 품질을 향상시키는 것에 있다. 이에 따라, 마이크로어레이 제조자는 마스터 어레이를 제조한 다음, 형상구조상 고-품질인 균질한 1차 어레이를 생성시키기 위하여 변환을 사용할 수 있다. 여기서, 마스터 어레이의 형상구조상 품질은 낮으며, DNA 품질만이 높은데, 이것이 높은 품질 및 형상구조 또는 구조를 가지는 1차 어레이로 이어진다.

추가적인 장점은 스폿 상에서 DNA (스폿 당 2종 이상의 종) 또는 구축물 (예를 들면 융합 DNA)과 같은 생체분자의 혼합물을 생성시키기 위하여 다수의 스폿이 병합될 수 있다는 것이다. 상응하는 표시를 도 2에 나타내었다.

추가적인 장점은 스폿이 다수의 소형 스폿으로 절단될 수 있다는 것에 있다. 이는 더 정밀한 측정치, 더 큰 균질성, 더 우수한 결합 동역학 (에킨스(Ekins)에 따른 주변 피분석물 이론(Ambient Analyte Theory)에 따름), 및 이에 따른 더 높은 신호 수율을 가능하게 한다.

개시 어레이 이외에, 변환 과정은 하나의 공동 칩, 소량의 반응 혼합물, 예를 들면 PCR 혼합물 (일반적으로 5 내지 10 μL 사이), 그리고 1차 어레이가 적용되는 카피 표면만을 필요로 한다. 이에 따라, (오늘날까지 기술적으로 실현가능하지 않던) 독특한 형상구조의 제조가 가능해진다. 또한, 과거에 제한된 정도로 명백하게 기술적으로 실현가능하였던 형상구조는 이제는 실질적으로 더 비용 효과적으로 제조된다. 복수 복제물의 제조도 이제는 문제 없이 가능하다. 수학의 아핀 맵핑에 상당하는 형상구조 변환 (전단, 신장, 회전, 전단 신장)에 의하거나, 또는 부분적 영역 또는 개별 스폿에 대해서만의 이러한 작업의 적용에 의한 오늘날까지 기술적으로 실현가능하지 않았던 임의의 원하는 형상구조의 재포맷은 다수의 잠재적인 용도를 가능하게 하는 본 발명의 추가적인 장점을 구성한다.

장치가 그의 사용 차수에 따라 어레이의 아핀 맵핑을 생성시키는 공동 칩 형태의 일련의 변환 매트릭스(transformation matrix)를 포함하는 것 역시 바람직할 수 있다. 이는 예를 들면 장치가 (상응하는 공동 칩 상에) 다양한 개별 매트릭스를 가질 수 있다는 것을 의미하는데, 이 경우 하나의 매트릭스는 이동하며, 또 다른 것은 확장되고, 다음 것은 감축된다. 예를 들면 모두가 항상 동일한 크기로 확장/감축된 다음, 이동하고, 이후 모두가 다시 이전의 크기로 돌아오는 것 역시 가능하다. 이와 같은 일련의 변환 매트릭스는 이후 상호 치환될 수 있는 일련의 개별 작업이 된다. 다른 말로 하면, 수학적 아핀 맵핑에서와 같이, 반사 후 이어지는 180° 회전으로 점 반사가 수행될 수 있다.

또한, DNA, RNA 또는 단백질 1을 제조하는 데에는 변환 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 바람직하게도, 새로운 DNA 조합을 생성시키는 것이 가능하다.

추가적인 바람직한 실시양태에서, 본 발명은 하기를 포함하는, 본 발명에 따른 변환을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다:

전달 매트릭스를 포함하는 공동 칩,

적어도 하나의 주형 어레이, 및

적어도 하나의 어레이 표면.

여기서, 전달 매트릭스는 반응을 공간적으로 제한하는 것이 바람직하다. 이는 특히 공동 및 그의 가장자리에 의해 일어난다.

특히 바람직한 실시양태에서, 본 발명은 본 발명의 변환 방법을 수행하기 위한 공동 칩에 관한 것이다.

하기하는 제원은 공동 칩에 특히 적합하다. 이러한 제원은 청구되는 방법 및 또한 청구되는 장치 모두에 적용될 수 있다.

공동 칩의 공동은 100 nL 미만의 부피를 포함하는 것이 특히 바람직하다. 50 nL 미만의 부피가 특히 바람직하며, 20 nL 미만의 부피가 가장 특히 바람직하다. 피코리터 범위의 부피로도 특히 우수한 결과가 달성될 수 있었음은 놀라운 것이었다.

그러나, 관련 기술분야 통상의 기술자라면, 특정 용도의 경우, 예를 들어 세포 또는 조직이 개시 재료로서 사용되는 경우에는, 더 큰 공동이 유리할 수 있다는 것을 알고 있다.

공동의 형상은 원하는 대로 선택될 수 있다. 원형, 육각형 또는 삼각형 형상이 가능하다. 그러나, 원칙적으로는, 임의의 원하는 형상이 사용될 수 있다.

하기의 제원이 시험에서 특히 우수한 결과를 달성하였다:

실시예 및 도면

하기에서는, 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하며, 그에 의해 상기 도면 및 실시예로 제한되는 것은 아니다.

실시예 1: 서열, 형상 및/또는 공간적 변환

a) 스폿마다 상이한 정보의 SeqT 부가

단계 1:

2개의 일차 어레이가 개시점을 형성한다. 여기서, 2개의 어레이는 동일하거나 서로 다른 스폿 크기, 대칭성 및 간격을 가질 수 있다. 표면 상에서의 DNA 분자의 배향 및 DNA의 길이는 여기에서 역할을 하지 않는다. 2개 어레이의 유일한 공통적인 특징은 모든 DNA 분자가 소위 중복 영역인 대략 10-30개 염기쌍의 동일한 짧은 상동성 DNA 서열을 가져야 한다는 것이다.

단계 2:

먼저, 전달 칩 및 통상적인 PCR 혼합물을 이용하여, PCR에 의해 일차 어레이 중 하나의 스캔(scan)을 생성시킨다. PCR의 완료 후에는, 개시 DNA 마이크로어레이 상에도 존재하는 동일한 DNA 종이 전달 칩에 존재한다. 그의 공간적 정렬 역시 유지되었다. 그에 의해, 공간적 정보는 물론, 일차 어레이의 내용물 정보도 그와 같이 전달 칩으로 전달되었다.

단계 3:

이후, 이와 같은 전달 칩을 두 번째 일차 어레이 상에 배치한다. 다시, 표준 PCR 혼합물에 의해 스캔을 수행한다. 2개의 원래 DNA 마이크로어레이의 상동성인 서열로 인하여, 이후에는 두 가지 시나리오가 고려가능하다. 두 번째 마이크로어레이의 DNA 스폿이 아직 비어있는 공동을 만나는 경우라면, DNA 분자는 앞의 첫 번째 스캔에서와 같이 바로 해당 공동으로 전달된다. 그러나, DNA 스폿이 첫 번째 개시 어레이의 DNA가 이미 존재하는 공동을 만나는 경우라면, 공동 표면 상에서 2개의 DNA 가닥이 서로 융합된다. 새로운 DNA 분자가 형성되는데, 그것은 첫 번째 DNA 마이크로어레이의 정보 및 또한 두 번째 원래 DNA 마이크로어레이의 정보 모두를 보유한다.

단계 4:

전달 칩의 융합된 DNA 분자 또는 원래 DNA 분자 형태로 저장된 정보는 PCR 및 표준 PCR 혼합물에 의해 새로운 빈 특수하게 관능화된 표면 상으로 카피될 수 있다.

b) 스폿마다 동일한 정보의 SeqT 부가

본 단계에서는, 영역에 걸쳐, 또는 복수의 스폿에서 동일한 DNA 부문이 첨가되거나, 또는 임의적으로 제거될 수 있다. 영역에 걸친 도입은 전달 매트릭스에 비해 상당히 더 큰 구조를 가지거나, 또는 연장이 수행되어야 하는 DNA가 용액 중에서 직접 도입되는 경우 전체 전달 매트릭스에 걸치는 어레이에 의해 일어날 수 있다.

단계 1:

특정 수의 서로 다른 DNA 분자를 포함하는 일차 어레이를 사용한다. 스폿 크기, 대칭성, 간격, 양은 여기에서 역할을 하지 않으며, 표면 상에서의 DNA 분자의 배향도 역할을 하지 않는다.

단계 2:

차후의 스캔을 수행하기 위하여, 2종의 서로 다른 전달 칩 사이에서 선택이 이루어질 수 있다:

i) 차후의 PCR에 필요한 프라이머만으로 코팅된 전달 칩.

ii) 프라이머 서열의 5' 말단에 임의의 원하는 길이를 가지는 추가적인 DNA 서열이 존재하는 전달 칩.

또한, 추가적인 DNA 서열이 도입될 수 있는데, 여기서 상기 서열은 용액 중에서 첨가됨으로써, 전체 전달 영역이 이와 같은 DNA 서열에 의해 연장되거나 변화된다.

먼저, 전달 칩 및 통상적인 PCR 혼합물을 이용하여, PCR에 의해 일차 어레이 중 하나의 스캔을 생성시킨다. PCR의 완료 후에는, 개시 DNA 마이크로어레이 상에도 존재하는 동일한 DNA 종이 전달 칩에 존재한다. 그의 공간적 정렬 역시 유지된다. 그에 의해, 일차 어레이의 공간적 정보 및 내용물 정보 모두가 그와 같이 전달 칩으로 전달되었다.

단계 3:

다음에, 전달 칩에 새로운 DNA 혼합물, 그리고 이미 존재하는 DNA 분자와 상동성인 서열을 가지는 주형을 충전한다. 이와 같은 주형은 과량으로 첨가되며, 그에 따라 상기 주형이 차후의 융합 PCR에서 고갈될 수는 없다. 다음에는, 비-관능화 표면에 의해 공동 칩을 폐쇄한 다음, 표준 PCR을 수행한다.

단계 4:

전달 칩의 DNA 분자 형태로 저장된 정보는 PCR 및 표준 PCR 혼합물에 의해 새로운 빈 특수하게 관능화된 표면 상으로 카피될 수 있다.

c) SeqT 차감

단계 1:

단계 2:

먼저, 전달 칩 및 통상적인 PCR 혼합물을 이용하여, PCR에 의해 일차 어레이 중 하나의 스캔을 생성시킨다. 여기서 일차 어레이의 DNA는 전체 길이 또는 부분 길이에 사용되는 프라이머의 선택에 의해 PCR을 이용하여 전달 칩으로 전달될 수 있다. 공간적 정보는 완전히 유지된다.

단계 3:

d) ST 줌

단계 1:

단계 2:

먼저, 전달 칩 및 통상적인 PCR 혼합물을 이용하여, PCR에 의해 일차 어레이 중 하나의 스캔을 생성시킨다. 여기서, 전달 칩의 형상구조 및 정렬은 상기 전달 칩이 개시 마이크로어레이의 것과 동일하도록 선택된다. 이에 따라, 개별 공동하에는 매 경우 하나의 개시 어레이 DNA 스폿이 배치된다. 공동 직경은 공동이 일차 어레이의 DNA 스폿에 비해 더 크거나 더 작은 것 중 어느 하나가 되도록 선택된다. PCR의 완료 후에는, 원래 DNA 스폿의 공간적 및 내용물 정보를 전달 칩의 각 공동으로 전달한다.

단계 3:

e) ST 회전

단계 1:

단계 2:

먼저, 전달 칩 및 통상적인 PCR 혼합물을 이용하여, PCR에 의해 일차 어레이 중 하나의 스캔을 생성시킨다. PCR의 완료 후에는, 개시 DNA 마이크로어레이 상에도 존재하는 동일한 DNA 종이 전달 칩에 존재한다. 그들의 공간적 정렬 역시 유지되었다. 그에 의해, 일차 어레이의 공간적 정보 및 내용물 정보 모두가 그와 같이 전달 칩으로 전달되었다.

단계 3:

특정 각도로, 그리고 특정 점 주변으로 전달 칩을 회전시킨다.

단계 4:

f) ST 이동

단계 1:

단계 2:

단계 3:

x 또는 y 방향으로 특정 길이만큼 전달 칩을 이동시킨다.

단계 4:

g) ST 병합

단계 1:

단계 2:

먼저, 전달 칩 및 통상적인 PCR 혼합물을 이용하여, PCR에 의해 일차 어레이 중 하나의 스캔을 생성시킨다. 여기서, 전달 칩의 구조는 임의의 원하는 수의 일차 어레이 스폿이 동일한 구조의 전달 칩으로 전달되도록 선택된다. 생체분자는 결과적으로 융합되지 않으며, 그보다는 대신 동일한 구조로 혼합되기만 한다. PCR 완료 후에는, 혼합물 또는 개별 DNA 종이 전달 칩의 구조 중에 존재한다.

단계 3:

전달 칩의 DNA 분자 형태로 저장된 정보는 PCR 및 표준 PCR 혼합물에 의해 새로운 빈 특수하게 관능화된 표면 상으로 카피될 수 있다. 이후 수득되는 이차 어레이는 혼합 스폿으로 구성된다. 전달 칩 구조의 선택에 따라서는, 개별 단일클론 스폿이 여전히 존재할 수 있다.

h) ST 해상

단계 1:

단계 2:

먼저, 전달 칩 및 통상적인 PCR 혼합물을 이용하여, PCR에 의해 일차 어레이 중 하나의 스캔을 생성시킨다. 여기서, 전달 칩의 구조는 일차 어레이에 비해 더 많거나 더 적은 구조가 존재하도록 선택된다. PCR 완료 후에는, 예를 들면 일차 어레이의 하나의 스폿이 이후 전달 칩의 다수의 더 작은 구조로 전달되었거나 (더 높은 해상도), 일차 어레이의 다수의 스폿이 전달 칩의 더 큰 구조로 전달되었다 (더 낮은 해상도).

단계 3:

전달 칩의 DNA 분자 형태로 저장된 정보는 PCR 및 표준 PCR 혼합물에 의해 새로운 빈 특수하게 관능화된 표면 상으로 카피될 수 있다. 이후 수득되는 이차 어레이는 일차 어레이에 비해 더 많거나 더 적은 스폿으로 구성된다.

i) ShaT

단계 1:

단계 2:

먼저, 전달 칩 및 통상적인 PCR 혼합물을 이용하여, PCR에 의해 일차 어레이 중 하나의 스캔을 생성시킨다. 여기서, 전달 칩의 구조는 그것이 일차 어레이의 스폿의 것과 상이한 형상을 가지도록 선택된다 (예를 들면, 별 또는 스폿 연장). PCR 완료 후에는, 개시 DNA 마이크로어레이 상에도 존재하는 동일한 DNA 종이 전달 칩에 존재한다. 그들의 공간적 정렬 역시 유지되었다. 그에 의해, 일차 어레이의 공간적 정보 및 내용물 정보 모두가 그와 같이 전달 칩으로 전달되었다.

단계 3:

전달 칩의 DNA 분자 형태로 저장된 정보는 PCR 및 표준 PCR 혼합물에 의해 새로운 빈 특수하게 관능화된 표면 상으로 카피될 수 있다. 이제 수득되는 이차 어레이는 일차 어레이에 비해 상이한 형상을 가지는 스폿으로 구성된다.

도 1. 역행 변환 (큰 것에서 작은 것으로). 육각형의 어레이가 소형의 원으로 변환되었다. 도면은 2개의 육각형 부문을 보여준다.

도 2. 진행 변환 (작은 것에서 큰 것으로). 분명하게 더 큰 공동을 가지는 좌측의 어레이가 대형 스폿을 가지는 어레이 (우측)로 변환되었다. 여기에서는, 원래 스폿의 정확한 위치에 따라, 서로 다른 생성물이 생성될 수 있다. 아래 박스의 예에서는, 아래의 적색 스폿 (A)이 분명하게 더 큰 직경을 가지는 적색의 원 (A)으로 변환되었다. 그러나, 위의 적색 스폿 (A)은 그 위의 녹색 스폿 (C)과 융합되어 황색의 원 (B)을 형성하였다. 이 박스의 바로 위에는 녹색 스폿 (좌측은 소형, 우측은 대형)이 위치하는데, 그것은 다시 순수한 형태로 변환되었다. 상부 좌측 박스의 경우, 2개의 녹색 (C) 및 2개의 적색 스폿 (A) (좌측)이 신호등 구성 (적색 (A), 황색 (B), 녹색 (C) (우측))으로 전환되었다.

도 3. 변환의 할당. 여기에서는, 변환을 더 분명하게 나타내기 위하여 도 2의 데이터를 중첩시켰다. 이제는 어떤 소형 스폿이 더 큰 스폿의 시드로서 기여하였는지를 매우 잘 볼 수 있다. 이와 같은 실험에서, 소형 적색 스폿 중 일부는 신호를 생성시키지 않았다. 녹색 스폿의 경우, 상당히 더 분명한 바: 할당이 존재한다.

도 4 내지 17. 본 발명의 특히 바람직한 실시양태.

도 4: 배치 최적화

문제점: 마이크로어레이가 프린팅되는데, 다시 말하자면 소형 액적이 표면 상에 투하되고, 그로 인하여 서로 다른 크기를 가지거나 (A), 위치가 정확하지 않거나 (B), 또는 비균질하거나 불규칙한 형상을 가지는 (C) 등이다. 다시 말하자면, 스폿의 자동화된 획득은 어렵다.

해결책: 최적의 공간적 위치를 포함하는 변환을 수행한다.

도 5: 구조 최적화

문제점: 마이크로어레이가 프린팅되는데, 다시 말하자면 액적이 보통 원형 내지 난형 형상을 가지며, 이후 임의의 원하는 구조가 생성될 수 있다.

해결책: 오늘날까지 생성될 수 없었던 형상을 포함한 개별 형상을 각 스폿에 제공하는 변환을 수행한다.

도 6: 감축 1

문제점: 어레이의 포맷이 프린팅 과정에 의해 확립되는데, 다시 말하자면 최소한의 침착 품질로 인한 스폿 크기의 하위 한계가 존재하며, 마찬가지로 스폿의 혼합을 방지하기 위한 그의 간격에 한계가 존재한다.

해결책: 이후 변환에서 더 작은 스폿이 생성될 수 있다.

도 7 및 8: 감축 2a 및 2b

해결책: 2회의 변환이 수행되는데, 1회는 모든 것을 "수축"시키며, 이후 1회는 더 작은 스폿을 생성시킨다.

도 9: 확장 1

문제점: 어레이의 포맷이 프린팅 과정에 의해 확립되는데, 다시 말하자면 최대한의 침착 양 및 농도로 인한 스폿 크기의 상위 한계가 존재한다.

해결책: 이후 변환에서 더 큰 스폿이 생성될 수 있다.

도 10, 11 및 12: 확장 2a, 2b 및 2c

해결책: 제1 변환에서 스폿이 이격된 다음, 오염을 방지하기 위하여 그것이 먼저 감축된 (!) 이후, 확장된다.

도 13 및 14: 위치 교체 a 및 b

문제점: 프린팅 후 어레이의 포맷이 확립되며; 위치의 변화로 인하여 자동적으로 새로운 프린팅을 필요로 한다.

해결책: 제1 변환에서 위치가 교체되며, 이후 제2 변환에서 스폿 형상구조가 확립된다.

도 15: 병합

문제점: 개별 스폿의 DNA가 나중에 융합되거나 혼합됨으로써, 부가 효과(additive effect) (예를 들면 2종의 DNA가 처음에 단백질과 연결 상호작용하는 경우) 또는 알로스테릭 효과(allosteric effect) (단백질을 활성화하거나 상기 단백질에 의해 활성화됨으로써 이후 또 다른 DNA, 예를 들면 개시 서열 또는 lac-프로모터 또는 lac-리프레서에 결합하기 위하여 DNA가 필요한 경우)를 발생시킬 수 없다.

해결책: 2개 이상의 스폿이 융합될 수 있어서, DNA가 서로 나란하게 존재하거나 차례대로 선형으로 존재할 수 있다.

도 16: 분할

문제점: 스폿이 나중에 다시 감축됨으로써, 예를 들면 더 고도의 신호 (불포화 조건하) 또는 더 빠른 동역학 (주변 피분석물 이론)을 달성할 수 없다.

해결책: 변환시, 스폿이 더 작은 스폿으로 분할된다.

도 17: 조합 혼합물

문제점: 다중적이나 동일한 부분 서열을 보유하는 DNA 스폿의 생성이 완전히 비결집성인 서열의 생성만큼 복잡하다.

해결책: 먼저 DNA가 주형 1로부터 제거된 다음, 주형 2로부터 그것이 제거됨으로써, 조합 혼합물의 생성으로 이어진다. 이에 따라, 원래 어레이 상의 n 및 m개의 스폿을 사용하여 총 n*m개의 조합 혼합물을 생성시키는 것이 가능하다.

혼합은 병존 (다수의 DNA 서열이 표면 상에 서로 나란하게 존재) 및 인접 (DNA 서열이 차례대로 서로 선형 연결되는데, 다시 말하자면 연장됨) 모두로 수행될 수 있다. 그것은 생화학적 증폭 단계 동안의 프라이머 및 DNA 서열의 선택에 의해 수행될 수 있다 (모든 프라이머가 동일함 = 보통 서로 나란함, 그리고 프라이머가 유사함 = 보통 인접 = 보통 연장 PCR).

도 18 내지 22는 본 발명의 특히 바람직한 장치를 나타낸다.

도 23은 통상적인 변환 과정의 도해 표시를 나타낸다. 소형 스폿의 더 큰 면적의 스폿으로의 변환은 물론, 대형 면적 스폿의 3개의 더 작은 스폿으로의 변환도 표시하였다. a: 반응 혼합물, 예를 들면 PCR 혼합물 또는 무-세포 발현 시스템을 사용한 공동 칩의 충전, 및 공동 칩 상에의 원래 어레이의 배치. b: 카피 반응, 예를 들면 PCR의 수행. c: 칩의 개방, 세척 및 블로킹. d: 반응 혼합물을 사용한 공동 칩의 충전, 및 빈 어레이 표면을 이용한 그의 폐쇄. e: 카피 반응, 예를 들면 PCR의 수행. f: 새로 형성된 어레이 (변환된 어레이) 및 공동 칩의 세척 및 블로킹.

도 24는 가능한 적용의 추가적인 예를 나타낸다.

약어 및 설명:

전달 칩 : 공동 칩으로도 지칭됨; 생체분자의 안정적인 저장에 사용될 수 있는 장치

일차 어레이 : 주형 어레이로도 지칭됨; 개시점으로 사용되며 현행 기술에 따라 제조된 마이크로어레이; 바람직하게는 DNA 또는 RNA 어레이

이차 어레이 : 어레이 변환이 수행된 후 생성되는 마이크로어레이. 이것은 어레이 변환의 최종 결과를 나타냄.

ST : 공간적 변환 - 일차 어레이에 비교하였을 때의 위치 및/또는 형상구조상 정보의 변화

ST 줌 : 공간적 변환 줌 - 위치 정보는 유지되나; 스폿이 확장되거나 감축되는 것 중 어느 하나를 나타냄.

ST 회전 : 공간적 변환 회전 - 특정 점 주변으로의 특정 각도 (이동에 부가)만큼의 일차 어레이의 회전

ST 이동 : 공간적 변환 이동 - 개시 어레이와 비교하였을 때의 어레이의 위치 변화

ST 신장 : 형상 변환의 여분

ST 병합 : 이미 존재하는 정보에 대한 새로운 정보의 부가 또는 연결. 원래 정보의 구성이 과정에서 변화되지는 않음.

ST 해상 : 공간적 변환 해상 변화; 개시 어레이에 대비한 스폿 수의 증가 또는 감소

ShaT : 형상 변환 - 일차 어레이의 어레이 스폿의 원래 형상의 변화

SeqT : 서열 변환 - 일차 어레이에 대비한 생체분자의 변화

(부가성) SeqT 부가 : 이미 존재하는 정보에 대한 새로운 정보의 부가를 가능하게 하는 서열 변환

(차감성) SeqT 차감 : 정보의 부분적이거나 완전한 제거를 가능하게 하는 서열 변환

수학의 아핀 및 부분적 아핀 맵핑의 이론에 따라, 사용된 모든 변환은 전단사(bijective), 단사(injective) 및/또는 전사(surjective)일 수 있으며, 또한 부가성, 차감성 또는 동일성일 수 있다. 여기에서는 하기의 의미가 적용된다:

전단사: 전달 칩의 각 공동이 일차 어레이의 정확하게 하나의 스폿을 만난다. 스폿이 소외되지 않는다.

단사: 전달 칩의 공동이 매 경우 일차 어레이의 하나의 스폿을 만난다. 스폿이 소외될 수 있다.

전사: 전달 칩의 각 공동이 일차 어레이의 하나 이상의 스폿을 만난다. 스폿이 소외되지 않는다.

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Claims

a) 주형 분자를 포함하는 다수의 스폿을 포함하며 여기서 주형 분자는 바람직하게는 올리고뉴클레오티드인 주형 어레이를 제공하는 단계,
b) 전달 매트릭스를 포함하는 공동 칩을 제공하는 단계,
c) 공동 칩에 반응 혼합물을 제공하는 단계,
d) 공동 칩 상에 주형 어레이를 배치하는 단계,
e) 주형 어레이의 스폿의 올리고뉴클레오티드를 공동 칩 상으로 카피하는 카피 과정 단계,
f) 어레이 표면을 제공하는 단계,
g) 공동 칩에 반응 혼합물을 제공하는 단계,
h) 공동 칩 상에 어레이 표면을 배치하는 단계,
i) 공동 칩의 스폿의 올리고뉴클레오티드를 DNA, RNA 또는 단백질로서 어레이 표면 상으로 카피하는 카피 과정 단계이며, 여기서 이 새로 형성된 추가적인 어레이가 스폿 형상, 스폿 크기, 스폿 위치 면에서 및/또는 함유된 정보 면에서 주형 어레이와 상이한 것인 단계
를 포함하는, 마이크로어레이 변환 방법.
제1항에 있어서, 분자의 변형, 연장, 단축, 유도체화 및/또는 역전이 공동 칩의 공동에서 및/또는 카피 과정 동안 일어나는 것인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 a) 내지 e)가 적어도 1회 반복되며, 여기서 동일한 공동 칩을 사용하지만 상이한 주형 어레이를 사용하거나, 또는 동일한 주형 어레이를 상이하거나 동일한 배향으로 사용하는 것인 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 카피 단계가 증폭 단계를 포함하는 것인 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 반응 혼합물이 PCR 혼합물, 등온 증폭 혼합물, 역전사 혼합물, 전사 혼합물 또는 무-세포 발현 혼합물인 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 주형 분자가 올리고뉴클레오티드, 바람직하게는 DNA 분자 또는 RNA 분자인 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 공동 칩의 공동이 프라이머로 코팅되는 것인 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 프라이머가 3' 말단 또는 5' 말단 상에 추가적인 DNA 서열을 보유하는 것인 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 주형 분자 또는 그로부터 유래하는 분자의 혼합물을 생성시키고/거나 각 스폿으로부터의 주형 분자의 다수의 부분적 서열 또는 이들 부분적 서열의 유도체를 포함하는 DNA 또는 RNA를 생성시키기 위하여, 주형 어레이의 다수의 스폿을 공동 칩 및/또는 추가적인 어레이에서 병합하는 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 카피의 혼합물을 생성시키고/거나 각 스폿으로부터의 주형 분자의 다수의 부분적 서열 또는 이들 부분적 서열의 유도체를 포함하는 카피를 생성시키기 위하여, 적어도 2개의 주형 어레이의 스폿을 추가적인 어레이에서 병합하는 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 주형 어레이의 적어도 하나의 스폿이 추가적인 어레이에서는 다수의 스폿으로 하위분할되는 것인 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 추가적인 DNA 분자를 용액에 첨가하여, 이 DNA 서열에 의해 분자가 연장되거나 변화되는 것인 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 주형 분자가 그 전체 또는 그 중 일부가 바람직하게는 10-30개 염기쌍의 짧은 동일 DNA 서열을 가지는 DNA 분자인 방법.
제8항 또는 제13항에 있어서, 추가적인 서열이 위치 정보에 대한 바코드로 사용될 수 있고/거나, 프라이머가 전사 및/또는 무-세포 합성을 위한 서열을 함유할 수 있는 것인 방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 변환이 공간적 및/또는 시간적으로 제한되는 것인 방법.
공동을 포함하는 전달 매트릭스를 포함하며, 여기서 공동은 변환이 일어날 수 있도록 정렬되는 것인, 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 공동 칩.
제16항에 따른 공동 칩,

적어도 하나의 주형 어레이, 및

적어도 하나의 어레이 표면
을 포함하는, 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 변환을 수행하기 위한 장치.