KR20220042053A - 생물 중합체의 순차 합성을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

핵산 합성을 위한 방법과 장치가 제공된다. 본 방법은 탈보호 단계를 수행하기 위한 탈보호 유닛 적어도 1개, 커플링 단계를 수행하기 위한 커플링 유닛 적어도 1개, 산화 또는 티올화 단계를 수행하기 위한 산화/티올화 유닛 적어도 1개, 캡핑 단계를 수행하기 위한 캡핑 유닛 적어도 1개, 그리고 세척 단계를 수행하기 위한 세척 유닛 적어도 1개를 포함하는 디바이스를 사용한다. 핵산 합성을 위한 다수의 반응 용기는 요망되는 핵산 서열 합성 계획에 따라 유닛으로 이동하고, 반응 용기 적어도 2개는 수 개의 유닛에서 동시에 직렬로 작동한다.

Description

생물 중합체의 순차 합성을 위한 방법 및 장치
본 출원은 개시내용이 본원에 참고문헌으로 첨부되어 있는 미국 가명세서 출원 제62/831,853호(2019년 4월 10일 출원)의 이익을 주장한다.
본 예시적 구현예는, 분자를 합성하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 본 구현예는 생물 중합체, 예컨대 폴리펩티드 및 올리고뉴클레오티드를 합성하기 위한 디바이스 및 방법에 관한 것이다. 그러나 본 예시적 구현예는 또한 다른 유사한 응용예에 적용될 수도 있음이 이해되어야 할 것이다.
올리고뉴클레오티드는 각각 당과 핵염기를 포함하는 뉴클레오시드들의 서열을 포함하는 거대분자이다. 각각의 뉴클레오시드는 뉴클레오시드들을 함께 결합시켜주는 역할을 효과적으로 하는 뉴클레오시드간 결합에 의해 인접 뉴클레오시드들로부터 격리되어 있다. 당은 오탄당, 예컨대 데옥시리보스, 리보스 또는 2'-O-치환 리보스일 수 있다. 상이한 염기와 치환된 염기 다수가 사용될 수 있는데, 이것들 중 가장 일반적인 염기 4가지는 아데닌, 시토신, 구아닌 및 티민이다(각각 A, C, G 및 T로 축약됨). 뉴클레오시드 간 결합은 비 가교성 산소 원자에서 다양한 치환기, 가장 일반적으로는 황, 알킬, 에스테르 또는 아미드 기로 치환될 수 있는 인산염이다.
올리고뉴클레오티드는 연구, 진단 및 치료법에 관한 연구가 진행되고 있는 생물공학 실험실에서 가장 중요하고, 널리 사용되고 있는 시약이다. 올리고뉴클레오티드에 대한 많은 수요는 생물 시료로부터 수득된 DNA 또는 RNA의 상보성 뉴클레오티드 서열에 대한 올리고뉴클레오티드의 특이성으로 말미암는다. 올리고뉴클레오티드를 합성하기 위해서는 각각 생화학 분야에 일반적으로 공지되어 있는 포스포라미다이트 방법, 포스포트리에스테르 방법 및 H-포스포네이트 방법을 비롯한 상이한 방법이 사용된다.
고정층 전반에 걸쳐 제어된 유체 흐름이 적용되는, 복합 유기 분자의 고체상 기반 다중 스테이지 합성법은 핵산 합성에 대해 허용된 방법의 하나이다. 이 일반적 기술은 펩티드, 올리고뉴클레오티드 및 유사한 장쇄 생물 중합체 합성에 성공적으로 적용되어 왔다. 올리고뉴클레오티드 제조를 위한 화학 기술과 합성 기술에 대한 포괄적 논의는 본원에 참고문헌으로 첨부되어 있는 문헌[“Manufacturing of Oligonucleotides”E. Paredes, V. Aduha, KL. Ackley, 및 H. Cramer, Comprehensive Medical Chemistry, 3rd　Edition, 2017 Elsevier Inc.]에 기재되어 있다.
올리고뉴클레오티드는 실험실로부터 치료법에 관하여 주류를 이루는 응용예로 옮겨온 관계로, 점점 다양해지는 상업적 규모의 올리고뉴클레오티드 제조는 그 중요성을 점점 더해가고 있다. 상업적으로 이용 가능한 올리고뉴클레오티드는 통상 그 길이가 적어도 6개 뉴클레오티드이고, 종종은 그 길이가 12개 ~ 50개 뉴클레오티드이며, 가장 일반적인 길이는 15개 ~ 30개 뉴클레오티드이다.
올리고뉴클레오티드 분자를 제조하기 위한 시스템 하나에서, 고체 지지체가 반응 용기에 제공될 수 있으며, 다양한 디메톡시트리틸(DMT) 보호 뉴클레오시드는 이 고체 지지체에 고정될 수 있다. DMT 제거(detritylation) 기작을 통해 작용을 수행하는 탈보호제는 뉴클레오시드로부터 DMT를 제거하고, 이로써 하이드록실을 “탈보호”하기 위해 첨가된다. 결과적으로, 서열내 마지막 뉴클레오시드는 다음 아미다이트를 수용할 준비가 된 하이드록실 하나를 가진다. 뉴클레오시드 포스포라미다이트(이하 “아미다이트”라고도 지칭됨)는 아세토니트릴(ACN)과 같은 용매에 용해되어 용기에 도입된다. 활성 인자는 또한 아미다이트와 함께 용기에 도입될 수 있다. 아미다이트의 인은 하이드록실의 산소와 결합하여, 지지체 결합 뉴클레오티드를 제공한다. 지지체 결합 뉴클레오티드가 생성된 후, 과량의 아미다이트는 ACN과 함께 용기로부터 플러싱(flushing)되어 나올 수 있다. 이후, 산화제가 첨가되면, 3가 인이 5가 인으로 전환된다. 산화제가 플러싱되어 나온 후, 캡핑제(capping agent)가 첨가되고, 그 결과 후반 스테이지에 도입되는 아미다이트와 비보호 하이드록실이 반응하는 것이 차단될 수 있다. ACN은 캡핑제를 플러싱으로 제거하기 위해 다시 도입될 수 있다. 이러한 단계들은 신장하는 올리고뉴클레오티드 사슬이 지지체 결합 뉴클레오시드로부터 제조되도록 다수 회 반복될 수 있다.
전통적 합성기는 다수의 라인, 펌프 및 밸브가 항상 액체로 충전되어 있고, 이 액체는 (“컬럼”이라 칭하여지는) 용기에 도입되는 플로우-스루형(flow-through) 디자인을 이용한다. 컬럼은 통상 새로 도입된 액체가 앞서 도입된 액체를 대체하는 플로우-스루형 디바이스이다. 종종 큰 제조 설비는 회분식 공정에서 합성기 어레이를 적용함으로써 다량 처리 달성을 촉진한다. 이러한 합성기는 통상 단량체 추가 사이클의 개별 단계를 순차적으로 수행하도록 구성되고, 여러 개의 상이한 올리고뉴클레오티드에 대해서는 이러한 단계를 병렬로 수행할 수 있다. 그러므로 다수의 올리고뉴클레오티드에 대한 반응의 순서는, DMT 제거가 각각의 올리고뉴클레오티드에 대해 수행된 다음, 커플링이 각각의 올리고뉴클레오티드에 대해 수행되고 나서, 각각의 올리고뉴클레오티드 캡핑이 이루어진 후, 각각의 올리고뉴클레오티드 산화가 진행되는 순서로 수행된다. 이후, 사이클은 전장 올리고뉴클레오티드가 수득될 때까지 반복된다.
생물 중합체(예컨대 올리고뉴클레오티드 또는 펩티드 등)가 대규모로 제조되기 위해서는, 널리 허용되는 고체상 합성 접근법이 이용될 수 있다. 이 접근법에서 출발 단량체는 불안정 링커를 통해 불용성 매트릭스에 부착된다. 이 매트릭스로 필요 시약과 추가의 반응성 단량체가 첨가되고, 그 결과 올리고머 화합물이 불용성 비드에서 신장해 나간다. 구체적으로 올리고뉴클레오티드를 제조하기 위한 고체상 합성 사이클은, 일반적으로 4회의 되풀이되는 단계로 수행될 수 있다. 처음에, 제1 뉴클레오시드 잔기 또는 보조 잔기를 운반하는 고체 지지체가 고체 지지체 하우징에 배치된다. 그 다음, 이 지지체는 탈보호제 용액으로 처리되고, 그 결과 하이드록실기상 마스킹기(masking group)(일반적으로는 DMT 보호기)가 제거된다. 이후, 새로 마스킹기가 제거된 하이드록실기는 후속 단계에서 올리고머 서열에서 요망되는 다음 잔기와 자유로이 반응하게 된다. 이 경우, 다음 잔기는 반응을 촉진하는데 사용되는 활성 인자와 혼합되는, 포스포라미다이트 단량체로서 첨가된다. 새로 생성된 포스포트리에스테르는 합성의 나머지 단계에 대해 충분히 안정적이지 않으므로, 보통은 산화 또는 티올화되거나, 그렇지 않을 경우에는 안정화된다. 다음 사이클이 재시작되기 전, 미반응 종은 캡핑 시약이 사용됨으로써 종결된다. 이는, 후속 커플링 사이클에서 추가의 신장이 방지되도록 미반응 하이드록실기를 다시 마스킹한다. 4개의 단계(마스킹기 제거, 커플링, 결합 안정화 및 캡핑)가 되풀이되어 반복되면, 다양한 길이의 올리고뉴클레오티드가 생성될 수 있다. 고체상 올리고머 합성의 까다로운 공정은 고체상 합성기가 사용됨으로써 단순화될 수 있다.
큰 컬럼 하나가 사용되는 대규모 핵산 합성에 있어, 유로 방향의 지지체 층 길이(이하 “컬럼 길이”라 지칭됨)는 길거나 그 직경은 넓어야 한다. 그러나 컬럼 직경과 지지체 길이 둘 다는 유동 분포(flow distribution) 및 큰 작동 배압으로 말미암아 제한이 따른다. 고른 물질 이동은 이러한 환경에서 달성되기 어렵다. 그러므로 실현 가능한 컬럼 크기에 대해 고유의 제한이 따르고, 이로 인해 제조 크기도 제한된다. 따라서 통상의 상업적 올리고뉴클레오티드 길이는 15량체 ~ 40량체이다.
올리고뉴클레오티드 수요는 꾸준히 늘고 있으므로, 가능한한 최다 수량의 올리고뉴클레오티드를 저렴하게, 그리고 단시간 동안 고품질 및 많은 수득량으로 제조하는 능력이 요망되고 있다. 본 발명은 회분식 공정의 한계를 극복하고, 올리고뉴클레오티드 및 폴리펩티드를 제조하기 위한 방법 및 디바이스로서, 개선된 연속 방법 및 개선된 디바이스를 기재하고 있다.
기본적인 이해를 돕고자 본 발명의 상세한 설명 다수가 이하에 요약되어 있다. 본 “과제의 해결수단”은 본 발명에 대한 광범위한 개관이 아니고, 본 발명의 임의의 구성요소를 식별하고자 하는 것도, 본 발명의 범위를 기술하고자 하는 것도 아미다. 본 “과제의 해결수단”의 주된 목적은 오히려 이하에 제시된 더욱 상세한 설명에 들어가기 앞서서 본 발명에 대한 몇 가지 개념들을 단순화된 형태로 제시하는 것이다.
제1 구현예에 따르면, 핵산 합성 방법이 제공된다. 이 방법은 탈보호 단계를 수행하기 위한 탈보호 유닛 적어도 1개, 커플링 단계를 수행하기 위한 커플링 유닛 적어도 1개, 산화 또는 티올화 단계를 수행하기 위한 산화/티올화 유닛 적어도 1개, 그리고 세척 단계를 수행하기 위한 세척 유닛 적어도 1개를 포함하는 디바이스를 사용한다. 핵산 합성을 위한 다수의 반응 용기 또는 “포트(pot)”는 요망되는 핵산 서열 합성 계획에 따라 유닛으로 이동하고, 반응 용기 적어도 2개는 수 개의 유닛에서 동시에 직렬로 작동하게 된다.
다른 구현예에 따르면, 핵산 합성 방법이 제공된다. 이 방법은 사슬 길이가 증가하는 유기 분자의 다중 스테이지 합성을 위한 장치를 이용한다. 이 장치는 탈보호 단계를 수행하기 위한 탈보호 스테이션 적어도 1개; 커플링 단계를 수행하기 위한 커플링 스테이션 적어도 1개; 산화 단계 또는 티올화 단계를 수행하기 위한 산화/티올화 스테이션 적어도 1개; 캡핑 단계를 수행하기 위한 캡핑 스테이션 적어도 1개; 그리고 세척 단계를 수행하기 위한 세척 스테이션 적어도 1개를 포함한다. 각각의 스테이션은 적합한 유체 저장소를 포함한다. 핵산 합성 용기 다수는 선택된 핵산 서열을 구축하기 위한 합성 계획에 따라서 컨베이어 디바이스를 통해 스테이션들에 병렬 방식으로 이동하는데, 이 때 하나의 반응을 수행하는 스테이션 적어도 1개는 다른 스테이션에 비해 최장 시간(R)을 필요로 한다. 적어도 용기 대다수는 설정된 시간(T)에 따라 스테이션들 사이에서 조화를 이루며 이동하며(동시에 이동하되, 모든 스테이션이 반드시 그러한 것은 아님), 이 경우 용기는 T의 배수에 대해 R보다 짧은 반응 시간으로 스테이션에 머무른다.
본 발명의 디바이스 구현예에 따르면, 유기 화합물의 다중 스테이지 합성을 위한 장치가 제공된다. 이 장치는 이하의 것들, 즉 (a) 다수의 반응 용기; (b) 다수의 유체 저장소; (c) 상기 유체 저장소와 연관된 밸브 구성요소; (d) 공급 스트림을 유체 저장소로부터 상기 용기에 제공하기 위한 유체 전달 디바이스; (e) 상기 용기 다수로부터 유래한 유출액의 화학 조성을 모니터할 수 있는 다비이스 다수; 그리고 (f) 프로그래밍된 패턴에 따라 유체 저장소 하나와의 유체 체결부로부터 그 다음의 유체 저장소로 용기를 순차적으로 운반하는데 적합하도록 프로그래밍된 패턴을 보이는 컨베이어를 조합하여 포함한다.
추가의 구현예에 따르면, 유기 화합물의 다중 스테이지 합성을 위한 장치가 제공된다. 이 장치는 (a) 축에서 또는 그 주위를 이동할 수 있으며, 다수의 반응 용기를 호스팅(hosting)하는 컨베이어; (b) 컨베이어를 단계별 방식, 즉 각각의 후속 단계에서 각각의 용기를 다수의 유체 저장소 중 하나에 도킹(docking)시키는 방식으로 이동시키는 디바이스; (c) 유체 저장소로부터 각각의 도킹 스테이션에 있는 각각의 용기에 액체를 전달하는 유체 전달 디바이스; (d) 각각의 도킹 스테이션에 있는 각각의 용기로부터 유래하는 액체 유출물을 다수의 지정 용기 중 하나로 배액시키는 배액 시스템; 그리고 (e) 컨베이어, 유체 전달 디바이스 및 배액 시스템을 제어하는, 프로그래밍될 수 있는 컴퓨터를 포함한다.
추가의 구현예에 따르면, 생물 분자를 구축하는 공정을 순차적으로 수행하기 위한 반응기 장치가 개시되어 있다. 이 장치는 다수의 별도 반응 용기를 가지는데, 이 용기는 각각 분자가 부착될 수 있는 지지체를 함유하고 있다. 공정의 한 단계를 수행하기 위한 유체를 함유할 수 있는 다수의 유체 저장소도 유사하게 제공된다. 컨베이어는 개별적으로 각각의 용기를 각각의 유체 저장소와 유체 접촉 모드(fluid contact mode)로 만든다. 컨베이어는 용기를 적어도 제1 유체 저장소 및 제2 유체 저장소와 순차적으로 유체 접촉 모드로 배치할 수 있다. 용기는 유체 저장소 각각의 내용물과 순차적으로 접촉하여, 분자의 순차적 처리를 달성할 수 있다. 장치의 작동 방식 적어도 한 가지는 용기들 중 적어도 2개가 하나의 유체 저장소로부터 유래하는 유체를 동시에 수용하도록 허용한다.
다른 구현예에 따르면, 핵산 합성을 위한 장치가 제공된다. 이 장치는 DMT 제거 단계를 수행하기 위한 DMT 제거 스테이션 적어도 1개; 커플링 단계를 수행하기 위한 커플링 스테이션 적어도 1개; 산화 단계 또는 티올화 단계를 수행하기 위한 산화/티올화 스테이션 적어도 1개; 캡핑 단계를 수행하기 위한 캡핑 스테이선 적어도 1개; 그리고 세척 단계를 수행하기 위한 세척 스테이션 적어도 1개를 포함한다. 각각의 스테이션은 적합한 유체 저장소를 포함하고, 스테이션은 병렬로 작동한다. 장치는 적어도 선택된 핵산 서열(100량체)을 구축하기 위한 합성 계획에 따라서, 컨베이어 디바이스를 통해 다수의 핵산 합성 용기가 스테이션들로 이동하도록 허용한다.
또 다른 구현예에 따르면, 펩티드를 제조하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 연속된 아미노산들이 카복실 활성화 상태가 된 다음, 말단 카복실기를 통해 활성 부위에서 순차적으로 모두 결합하는 다중 스테이지 합성을 위한 디바이스를 사용한다. 이 디바이스는 DMT 제거 스테이션 적어도 1개; 적당한 아미노산 분취액을 공급하는 스테이션 적어도 수 개; 세척 단계를 수행하기 위한 스테이션 적어도 1개; 중화 단계를 수행하기 위한 스테이션 적어도 1개; 그리고 커플링 단계를 수행하기 위한 스테이션 적어도 1개를 포함한다. 각각의 스테이션은 적합한 유체 저장소를 포함한다. 본 방법은 선택 아미노산 서열을 구축하기 위한 합성 계획에 따라서 다수의 펩티드 합성 용기를 컨베이어 디바이스를 통하여 스테이션들로 동시에 이동시킨다. 본 방법은 펩티드 합성 용기 적어도 2개를 배치시켜, 이 용기가 스테이션 수 개에서 직렬로 동시에 작동하도록 만든다.
이하는 본 본원에 개시된 예시적인 구현예를 예시하기 위해 제시될 뿐, 본 발명을 한정하기 위해 제시되는 것은 아닌, 도면에 대한 간략한 설명이다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템의 개략도이고;
도 2a ~ 도 2o는 본 발명의 순서화 양태에 관한 개략도를 제공하고;
도 3은 도 2a ~ 도 2o의 공정을 따르기 적합한, 제2의 순서화(sequencing) 단계를 간략하게 나타낸 개략도를 제공하고;
도 4는 도 3의 공정을 따르기에 적합한, 제3의 순서화 단계를 간략하게 나타낸 개략도를 제공하고;
도 5는 도 4의 공정을 따르기에 적합한, 제4의 순서화 단계를 간략하게 나타낸 개략도를 제공하고;
도 6은 도 5의 공정을 따르기에 적합한, 제5의 순서화 단계를 간략하게 나타낸 개략도를 제공하고;
도 7은 병렬로 수행되는 제1 ~ 제5의 순서화 단계 각각에 관한 개략도를 제공하고;
도 8은 다수의 스테이지를 통합하여 도시한 개략도를 제공하고;
도 9는 반응 용기 또는 포트에 관한 개략도를 제공하고;
도 10은 직렬 프로토콜이 적용될 때 반응 시간 편차가 어떻게 해결될 수 있는지에 대한 개략도를 제공하고;
도 11은 병렬 프로토콜이 적용될 때 반응 시간 편차가 어떻게 해결될 수 있는지에 대한 개략도를 제공한다.
본원에 개시된 구성요소, 공정 및 장치에 대한 더 완전한 이해는 첨부된 도면이 참조될 때 달성될 수 있다. 이러한 도면은 단지 본 발명을 설명함에 있어서의 편의와 용이성을 기반으로 한 개략도이지, 디바이스 또는 이의 구성요소의 상대적인 크기 및 치수를 나타내고/나타내거나 예시적 구현예의 범위를 한정하거나 제한하기 위한 것은 아니다.
이하의 발명의 설명에서는 명확성을 도모하기 위해 특정한 용어가 사용되었지만, 이러한 용어는 도면에서 예시를 위해 선택된 구현예의 특정한 구조를 지칭하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다. 하기 도면 및 하기 발명의 설명에서, 유사한 수치의 지정은 유사한 기능의 구성요소를 지칭하는 것임이 이해되어야 한다.
단수형 "하나의(a)", "한(an)" 및 "본(the)"은 문맥에 달리 명시되어 있지 않는 한 복수 지시 대상을 포함한다.
본원에 사용된 바와 같은 "약", "일반적으로" 및 "실질적으로"란 용어는, 이러한 용어에 의해 수식되는 요소 또는 수의 목적에 유의미하게 영향을 미치지 않는 구조적 수식 또는 수치적 수식을 포함하도록 의도된다.
본원에 사용된 바와 같이, 임의의 합성 단계는 때로는 넓게 기재되고, 때로는 특정의 화학 반응으로서 기재된다. 예를 들어 “탈보호”란 단어는 마스킹기를 제거하는 단계를 기재하기 위해 사용되고, “DMT 제거”는 산 용액으로 DMT(4,4'-디메톡시트리틸)기를 특이적으로 제거하는 것을 기재하기 위해 사용된다. 그러나 이러한 용어들은 올리고뉴클레오티드 합성에서는 하나의 단계를 기재하기 위해 호환되어 사용될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 상한치 및 하한치에 의한 수치 범위의 열거는 해당 범위 안에 포함되는 모든 수치를 포함한다(예컨대 1 ~ 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.6, 4 및 5 등을 포함한다). 마찬가지로, 다수의 범위가 어떤 항목과 관련하여 제시되는 경우, 그 범위들은 범위들의 다양한 조합을 반영하는 것으로 의도된다(예를 들어 1 ~ 5 또는 2 ~ 3은 또한 1 ~ 3 및 2 ~ 5와 같은 범위 등을 포함한다).
명세서 및 특허 청구의 범위에 사용된 바와 같은 "포함하는(comprising)"이란 용어는, "~으로 이루어진" 및 "본질적으로 ~으로 이루어진" 구현예를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같은 "포함하다(comprise)", "포함한다(include)" “가지는(having)”, “가진다”, “할 수 있다”, “를 함유하다” 및 이의 변형어는 명명된 성분/단계기 존재해야 하고, 다른 성분/단계의 존재를 허용하는 비제한적(open-ended) 전이 어구, 용어 또는 단어인 것으로 의도된다. 그러나 이러한 설명은 기타 성분/단계로부터 초래될 수 있는 임의의 불순물과 함께, 명명된 성분/단계만의 존재를 허용하되, 기타 성분/단계는 배제하는, ”열거된 성분/단계로 이루어진” 그리고 “본질적으로 열거된 성분/단계로 이루어진” 조성물 또는 공정도 또한 기재하는 것이라 해석되어야 할 것이다.
도 1이 참조되었을 때, 본 합성기 장치(2)의 기본 구성요소가 도시되어 있다. 구성요소는 필수 합성 단계, 예컨대 세척을 수행하기 위한 액체(예컨대 ACN), DMT 제거를 수행하기 위한 액체(예컨대 디클로르아세트산(DCA)/톨루엔), 커플링을 수행하기 위한 액체(예컨대 ACN, 아미다이트, 활성 인자), 티올화를 수행하기 위한 액체(예컨대 피리딘/ACN), 캡핑을 수행하기 위한 액체(예컨대 피리딘/ACN/N-메틸이니다졸(NMI), 합성후 세척을 수행하기 위한 액체(예컨대 TBA/ACN) 를 함유하는 반응물/시약 공급 용기(4)를 포함한다. “반응물”이란 용어는, 올리고머 신장에 사용되는 액체를 식별하는데 사용된다. “시약”이란 용어는, 합성 공정의 준비 및/또는 활성화에 사용되는 액체를 식별하는데 사용된다. 다수의 미표지 공급 용기는, 합성 장치가 의도된 합성에 의해 요구되는 바에 따라 임의의 적합한 추가 공급 재료를 수용할 수 있음을 나타내기 위해 보인 것이다. 마찬가지로, 도시된 재료는 모든 합성 공정에 필요한 것은 아닐 수 있다.
합성기 장치(2)는 공급 용기(4)와 유체 소통(fluid communication)하는 펌프(6)(또는 유체 주입기)를 추가로 포함한다. 펌프(6)는 선택된 시약/반응물을 반응 포트(10)에 전달하기 위해 밸브(8)에 제공한다. 밸브는 블록밸브일 수 있다. 유량계(12)는 도입된 시약/반응물의 양을 모니터하기 위해 제공될 수 있다. 유량계 및 밸브는, 이하에 더욱 자세히 기재된 반응 스테이션(들)에 있는 각각의 반응 포트에 정확한 양을 제공하는 유체 전달 제어를 제공하기 위해 제어기, 예컨대 PLC(14)와 연합하여 작동할 수 있다.
UV 분광분석계와 같은 분석 디바이스(16) 적어도 1개는 분자 합성 공정의 한 단계를 모니터하기 위한 장치와 연관될 수 있다. 펌프(들)(6), 유량계(들)(12), 블록밸브(들)(8) 및 분석 디바이스(들)(16)의 작동 및 모니터는 프로그래밍된 논리 제어기(PLC)(14)에 의해 수행될 수 있다. 숙련자가 인지할 바와 같이, 파이프(18)는 합성기 장치 전반에 걸쳐 제공되지만, 가시성을 개선하기 위해, 이 파이프는 오로지 본 발명의 개념에 관한 양태들이 그것의 존재와 함께 더 잘 전달되는 곳에만 도시되었다. 예를 들어 파이프는 반응 잔류물을 반응 포트(10)로부터 수집 용기(들)(20)로 운반하기 위해 제공될 수 있다. 이 파이프는 시약/반응물의 개선된 재활용을 허용할 수 있고, 심지어 수집된 재료가 공정에 재사용되도록 허용할 수 있다. 합성기 장치(2)는 컨베이어 메카니즘(22), 예컨대 이동식 벨트와 연관된 개별 반응 포트(10) 다수개를 포함한다. 11개의 반응 포트 상단이 컨베이어 메카니즘상에 어레이를 이루며 도시되어 있다. 이 컨베이어 메카니즘은 원형, 선형 또는 지그-재그 배열을 보임이 고려된다.
합성기 장치의 구성요소, 구체적으로 시약./반응물과 직접 접촉하게 되는 구성요소는 적합한 재료, 예컨대 스테인레스 강철, 폴리에테르에테르케톤 및/또는 폴리테트라플루오로에틸렌으로 제조될 수 있다. 합성기 장치는 FDA 법령(예컨대 CFR 21 Part 117의 cGMP)에 따라 구성되는 것이 권고된다. 합성기 장치는 비활성 가스, 예컨대 아르곤 또는 저 반응성 가스, 예컨대 질소로 퍼징(purging)될 수 있는 제어된 환경에 보관 및/또는 이러한 환경에서 작동됨이 추가로 고려된다.
각각의 반응 스테이션(예컨대 도 1 참조)은 공급 용기 적어도 1개, 펌프 적어도 1개, 유량계 적어도 1개 및 제어 밸브 적어도 1개를 포함할 수 있다. 물론 적합한 파이프가 특정 스테이션에 적당한 시약/반응물을 전달하기 위해 존재한다. 반응의 필요성과 시약의 유형에 따라서, 각각의 스테이션은 그것과 연관된 시약/반응물 액체를 분당 약 10 ml ~ 약 1000 ml의 부피로 분산시키는 역량을 가질 것으로 상상된다.
각각의 공급 용기는 이것과 연관된 펌프(들), 파이프, 유량계(들), 밸브(들), 분석 디바이스(들), 그리고 수집 용기(들)와 함께 반응 스테이션 또는 처리 스테이션으로 간주될 수 있다. 스테이션(들)과 연관된 장비 중 임의의 것은 가열 또는 냉각될 수 있고/있거나, 펌프, 밸브, 파이프 및/또는 용기를 처리하기 위한 가압 기테 공급원을 포함할 수 있다. 스테이션(들)은 각각 분리 유닛, 여과 유닛, 막 추출 유닛 및/또는 크로마토그래피 유닛 중 1개 이상을 추가로 포함할 수 있다.
이제 PLC로 넘어가서, 유선 또는 무선 피드백 라인은 PLC(14)가 합성기와 소통하도록 유지하고, 그 결과 이 PLC는 반응 포트 위치를 실시간으로 유지한다. 위치 센서(들)는 반응 포트들의 위치를 모니터하기 위해 제공될 수 있다. PLC는 반응 프로토콜 내내 프로그래밍된 합성 공정에 따라 개별 포트들이 스테이션들과 유체 소통하도록 만들면서 반응 포트(10)들의 이동을 제어한다.
합성은 또한 PLC에 의해 제어될 수 있다. PLC로부터의 명령은 시약/반응물이 반응 포트에 도입되는 타이밍, 이때의 부피, 유량 및 순서를 제어할 수 있으므로, 올리고머 합성 순서를 결정할 수 있다. 이러한 명령, 예컨대 다양한 밸브의 개폐, 컨베이어/반응 포트 이동, 다양한 펌프의 작동, 유량계 또는 분석 디바이스 모니터 등에 관한 명령은 특정 구조의 장쇄 분자 구성과 연관된 주 명령에 구속될 수 있다.
PLC는 장치가 제1 장쇄 분자 반응 포트 다수의 “회분”이 준비될 수 있도록 프로그래밍될 수 있으며, 이후 상이한 장쇄 분자의 반응 포트 다수의 회분이 준비되도록 다시 프로그래밍될 수 있다.
반응 포트(10) 내 반응 생성물 또는 반응 포트(10)로부터 수집된 잔류물 중 하나 또는 둘 다를 분석하기 위해, 다수(또는 모든)의 스테이션에 1개의(또는 1개를 초과하는) 분석 디바이스, 예컨대 UV 분광분석계가 제공될 수 있다. UV 분광분석계에 더하여, 또는 이의 대안으로서, 시스템은 품질 제어를 위해 액체 크로마토그래피 질량 분광분석계(LCMS), 광 모니터, 온도 모니터, 적외선 모니터, NMR 분광분석계 및/또는 라만(Raman) 분광분석계를 포함할 수 있다. 시스템은 유리하게도 만족스럽지 못한 결과, 예컨대 합성 오류 또는 완전히 반응하지 않은 분자를 가지는 반응 포트가 컨베이어 메카니즘으로부터 제거되도록 허용하거나, 아니면 추가의 처리 단계로부터 빠지거나 배제되도록 허용한다. 이는, 전체 제조 설비를 오염시킨다기 보다는 단일 반응 포트에 대한 실패한 반응 단계의 충격을 포함할 수 있다.
도 2a ~ 도 2o가 참조되었을 때, 본 장치와 연관된 합성 공정의 순차적 성질이 도시되어 있다. 구체적으로, 도 2a에서 제1 반응 포트(1)는 제1 스테이션에 도입된다(합성전 세척(pre-synthesis wash)). 반응 포트(2)는 그 다음에 배치되어 컨베이어 메카니즘에 의해 취하여진다.
도시된 단계들의 순서는 물론 예시적인 것일 뿐이다. 더욱이 각각의 단계는 도시된 바 그대로의 순서로 수행될 필요는 없거나, 반드시 그래햐 하는 것은 아니다. 예를 들어 각각의 스테이지 막바지 아미노 세척은 필요하지 않을 수도 있다. 마찬가지로, 예시된 단계는 나열된 화학물질이 사용되어 수행되어야 하는 것은 아니다. 오히려, 유사한/동일한 기능을 수행할 수 있는 대안적 유체가 당 분야에 공지되어 있다.
반응 포트(1)(그리고 후속 포트들)는 지지체, 예컨대 NittoPhase®HL을 포함할 수 있다. 지지체를 호스팅하기 위해 프릿 또는 필터 포가 반응 포트에 제공될 수 있다. 지지체는, 반응 포트의 크기가 비교적 작은 것에 비추어 볼 때 압력 손실이 비교적 작으므로, 그 크기가 전형적인 크기보다 작은(예컨대 80 μm 미만이거나, 심지어 40 μm 미만, 또는 심지어 1 μm 미만 또는 0.3 μm 미만인) 입자를 포함할 수 있다. 액체 상 합성도 또한 고려됨에 주목한다.
반응 포트(1)는 처음에 ACN을 수용하는 합성전 세척 스테이션과 연관된다. 폐액 수집 용기는 전합성 스테이션에 있는 반응 포트와 연결되고, 과량의 ACN은 재활용을 위해 회수된다. 각각의 스테이션은 공급 용기로부터 유래하는 액체를 도입하기 위한 자체의 펌프를 가질 수 있다. 각각의 스테이션은 또한 이 스테이션에서 진행되는 반응/처리의 속도와 유체 도입 속도가 부합하도록 제어하기 위한 자체의 유량계를 포함할 수 있다. 각각의 스테이션은 연관된 반응/처리를 종료하기 위해 충분한 부피의 유체를 반응 포트에 전달하는 것을 보장하는, 자체의 제어 밸브(또는 일련의 제어 밸브)를 추가로 포함할 수 있다. 더욱이, 다수의 제어 밸브는 다수의 반응 포트가 동시 처리되도록 허용하는 스테이션에 제공될 수 있다.
이제 도 2b로 넘어가서, 반응 포트(1)는 DMT 제거가 수행되는 제2 스테이션에 이행되었는데, 이 때 반응 포트(2)는 컨베이어 메카니즘에 도입되어 합성전 세척을 위한 제1 스테이션에 배치된다. 반응 포트들(1 및 2) 각각은 적어도 거의 동일한 시간 동안 자체의 합성 스테이션 각각에 배치될 수 있다. 제2 스테이션은 제1 스테이션(또는 후속 스테이션)에서와 상이한 유량 및/또는 부피로 작동할 수 있다. 이는 본 장치의 다른 스테이션에도 동일하게 적용된다.
제2 스테이션은 반응 포트(1) 스테이션 상태 및/또는 여기에 남은 잔류물 평가를 허용하는 UV 분광분석계(16) 또는 기타 분석 디바이스를 포함할 수 있다. 별도의 폐수 수집(재활용) 용기는 과량의 시약을 회수하고 잠재적으로 재활용하기 위한 제2 스테이션에 제공된다. 이는 본 장치의 다른 스테이션에도 동일하게 적용된다.
이제 도 2c로 넘어가서, 컨베이어 메카니즘은 반응 포트(1)를, DCA/톨루엔 공급물 농도를 상이하게 적용시키며 제2 DMT 제거 스테이지를 위한 제3 스테이션으로 이동시켰다. 반응 포트(2)는 컨베이어 메카니즘에 의해 적어도 실질적으로 동시에 제1 DMT 제거 처리를 위한 제2 스테이션으로 이동하였고, 반응 포트(3)는 합성전 세척을 위해 제1 스테이션에 있는 장치에 도입되었다. UV 분광분석계는 반응 포트(1)의 내용물 및/또는 제3 스테이션에 남은 잔류물을 평가하기 위해 제공되었다.
유리하게도, 동일한 펌프, 파이프 및 밸브 장치에서는 각각의 스테이션에서 동일한 시약이 사용되고 있으므로, 액체 잔존물 배출 또는 합성 단계들 간 세정도 필요없다. 이러한 이점은 또한 제1 분자를 형성하기 위한 합성 순서로부터 제2 분자를 형성하도록 구성된 합성 순서로의 이행에도 확대 적용된다. 이 점은 처리 속도를 향상시키고, 폐액을 줄여준다.
이제 도 2d로 넘어가서, 반응 포트(1)는 커플링을 위한 제4 스테이션에 도달하였는데, 이때 반응 포트(4)는 컨베이어 메카니즘에 의해 픽업되어 전합성을 위한 제1 스테이션으로 운반되었다. 반응 포트들(1 ~ 4) 각각은 적어도 실질적으로 동시에 각각의 자체 스테이션에서 작동한다. 선행 반응 포트(1)를 가질 수 있었던 커플링 스테이션은 반응 포트 3개와 함께 도시되어 있다(반응 포트 3개는 오로지 예시를 위해 보였다). 예외의 효율을 제공하기 위해 비교적 고비용인 포스포라미다이트 도입과 함께 대향류 흐름이 사용된다. 더욱이, 포스포라미다이트 폐액은 전통적인 회분 처리가 진행되는 동안에서보다 적을 수 있다.
어레이의 또 다른 반응 포트들은 여러 작동 기간(즉, 반응 포트가 스테이션에서 유체를 받는 시간) 동안 여전히 커플링 스테이션과 유체 소통을 유지함에 따라, 커플링 스테이션의 반응 포트들은 동시에 이동할 수 있다. 액체의 대향류 흐름은 다수의 반응 포트가 동시에 처리되도록 허용한다. 도 2d에서, 4개의 반응 포트는 아미다이트 반응 공급물 티민, ACN 및 활성 인자(예컨대 에틸티오-1H-테트라졸(ETT))를 동시에 수용한다. 아미다이트 공급물의 농도는, 단일 반응 포트가 요구하는 농도보다 높을 수 있다. 아미다이트는 제1 반응 포트에 3:1의 화학양론적 조건보다 큰 비율로 도입될 수 있다. 예를 들어 포스포라미다이트는 지지체 부피를 기준으로 하였을 때 반응 용량의 0 초과 ~ 약 5.0 초과, 또는 약 1.5 ~ 약 3.0의 양으로 첨가될 수 있다. 과량의 아미다이트는 직렬로 연결된 반응 포트들을 흐르게 된다. 이러한 방식에서, 직렬로 연결된 반응 포트 하나로부터 유래하는 미반응 아미다이트는 다음 반응 포트로 흘러들어가, 여기에서 분자 구축을 위해 픽업될 것이며, 그 결과 회분 처리시보다 포스포라미다이트 소실이 유의미하게 줄어들 것이다.
임의의 합성 공정에서, 커플링 절차에 간헐적이고/간헐적이거나 맥동적인 세척 특징을 제공하는 것이 요망될 수 있다. 뿐 아니라, 맥동적 세척은 하류 반응 포트들에 쉽게 흘러가지 않을 수 있는 미반응 아미다이트를 떼어내는데 사용될 수 있다. 세척은 ACN과 같은 액체 또는 N2와 같은 기체, 또는 이의 조합에 의해 수행될 수 있다.
도입된 아미다이트는 신장하는 분자에 첨가된다. 반응 포트들이 직렬로 연결된 다음, 대향류 체인으로 순차 이동하면, 공정은 커플링 스테이션의 마지막 위치에서 반응 포트를 최고 화학양론적 농도의 아미다이트에 노출시킴으로써 적당한 분자 구축을 보장한다. 간단히 말해서, 하나의 반응 포트로부터 유래한 “잔류” 아미다이트는 이후의 반응 포트들을 “전처리”하는데 사용되므로, 폐액이 줄어든다. 아미다이트 공급 스테이션과 연관되어 사용된 대향류 방법은 마찬가지로 합성기 장치의 다른 스테이션들 중 임의의 것 또는 모두에 사용되기 적합함도 주목한다.
도 2e ~ 도 2g는, 반응 포트가 컨베이어 메카니즘 상에서 하류로 이동할 때, 새 반응 포트들(5, 6 및 7)이 반응 포트의 직렬 진행에 합류하고, 이 때 반응 포트들(2, 3 및 4)은 티민 커플링 스테이션에서 대향류 배열에 있는 반응 포트(1)와 합류하는 것을 도시한다.
도 2h 및 도 2i는 각각 반응 포트(1)와 반응 포트(2)가 어떻게 커플링 세척 스테이션으로 순차 이동하는지를 도시한다. 커플링 세척 스테이션은 또한 대향류 배열을 하고 있을 수 있다. 2개의 반응 포트가 커플링 유체를 직렬로 수용하는 예가 도시되어 있다. 물론, 2개를 초과하는 반응 포트가 직렬로 연결될 수 있었다. 명백한 바와 같이, 반응 포트 다음에는 새로운 반응 포트들, 즉 반응 포트들(8 및 9)이 순차적으로 따랐다.
이제 도 2j 및 도 2k로 넘어가서, 반응 포트(1) 및 반응 포트(2)는 티올화(피리딘/ACN)를 위한 스테이션으로 순차적으로 이동하였다. 명백한 바와 같이, 반응 포트 다음에는 새로운 반응 포트들, 즉 반응 포트들(10 및 11)이 순차적으로 따른다.
도 2l 및 도 2m은 각각 대향류 흐름 배열이 다시 이용되며, 반응 포트(1) 및 반응 포트(2)가 캡핑 스테이션(피리딘/ACN/NMI/AC20)으로 순차 이동하는 것을 도시한다. 명백한 바와 같이, 반응 포트 다음에는 새로운 반응 포트들, 즉 반응 포트들(13 및 14)이 순차적으로 따른다.
도 2n 및 도 2o는 각각 반응 포트(1) 및 반응 포트(2)가 합성후 아민 세척을 위한 스테이션으로 순차 이동하는 것을 도시한다. 합성 공정의 반응 포트는 새로운 반응 포트들, 즉 반응 포트들(15 및 16)이 순차적으로 따른다. 합성후 아민 세척이 종료된 후, 예시적 제1 합성 스테이지는 종료된 것으로 간주될 수 있으며, 여기서 제1 올리고뉴클레오티드 유닛 dT와 공정내 분자를 함유하는 반응 포트 다수가 수득된다.
도 3은 제1 합성 스테이지에서 유래한 반응 포트가 수용되고, 추가 처리되는 제2 합성 스테이지를 도시한다. 유리하게도, 스테이지 1에 사용된 스테이션들과 동일한 스테이션들이 스테이지 2에 사용될 수 있다. 실제로, 스테이션은 스테이지 1, 스테이지 2, 스테이지 3 등을 동시에 수행할 것으로 상상된다. 전세척 단계 및 제1 DMT 제거 단계와 같은 임의의 단계는 제2의 합성 스테이지에 필요하지 않을 수 있다. 명확성을 도모하기 위해, 스테이지 1 유래 스테이션 3, 5, 6, 7 및 8은 스테이지 2에서 재사용되고, 시토신을 제공하는 스테이션 9는 스테이지 2 프로토콜에 추가됨에 주목한다.
더욱이 임의의 아미다이트가 제2 합성 스테이지에서 처리될 수 있음에도 불구, 시토신 합성이 보인다. 이는, 시토신 공급 스테이션 9가 추가됨으로써 달성될 수 있다. 전체 스테이션(공급 용기, 펌프, 유량계, 밸브 블록, 분석 디바이스 및 잔류물 수집 디바이스)이 시토신 도입을 위해 제공됨도 또한 고려된다. 각각의 아미다이트가 분자 내에 포함되도록 추가의 스테이션이 추가될 수 있다. 특히 합성기 장치는 임의의 수의 올리고뉴클레오티드를 형성하도록 구성될 수 있기 때문에, 일반적으로 사용되는 각각의 아미다이트 또는 모든 아미다이트에 대한 스테이션이 장착될 가능성이 있을 것이다.
도 4, 도 5 및 도 6은 중합체 길이를 구축하는데 사용되는 추가의 합성 스테이지로서, 이전 스테이지들의 반응 포트들이 아미다이트(들)를 첨가하기 위해 순차적으로 도입되는, 합성 스테이지를 도시한다. 새로운 아미다이트 dG를 공급하기 위해 스테이션 10이 제공된다. 그러나, 펌프(4)는 스테이지 4에서 dT를 제2로 도입하기 위해 다시 사용된다. 스테이션 9는 스테이지 5에서 dC를 제2로 도입하기 위해 다시 사용된다. 도 5는 합성 공정 중의 새로운 단계를 나타내긴 하지만, 이는 프로토콜 중 단계 1의 반복으로 구성되기도 한다. 도 6은 순서 프로토콜 중 단계 2의 반복을 나타낸다.
아미다이트 스테이션의 이와 같은 재사용은 요망되는 구조와 길이를 가지는 분자를 구축하기 위해 필요에 따라 반복될 수 있다. 이 내용에 있어, 2량체 ~ 300량체이거나, 또는 적어도 100량체 또는 200량체를 초과하는 분자 또는 300량체를 초과하는 분자가 제조될 수 있는 것으로 상상된다(염기쌍은 폴리펩티드가 고려될 때 적당한 기준임). 다수의 반응 포트 내에서 요망되는 분자가 합성된 후, 이 포트의 내용물은 더 큰 저장 용기에서 합하여질 수 있다. 합하여진 내용물은 전통적인 올리고뉴클레오티드 제조/정제 기술에 따라 처리될 수 있다.
본 시스템은 요망되는 길이의 분자를 얻기 위해 100개를 초과하는 반응 포트를 처리하는, 15개를 초과하는 컨베이어 어레이를 포함할 수 있다. 일반적으로 말하면, 각각의 컨베이어 어레이는 다수의(예컨대 적어도 7개의) 반응 포트를 수용할 것으로 상상된다.
본 발명의 반응기에서는 다수의(예컨대 20개를 초과하는) 반응이 일렬로 진행될 수 있으며, 다수의(예컨대 20개를 초과하는) 열이 제공될 수 있는 것으로 상상된다. 이 내용에 있어, 400개가 넘는 반응기 포트가 동시에 작동할 수 있으며, 이 때 대부분의 포트는 분자 구축시 상이한 스테이지에 있게 된다. 일반적으로 예시적 반응기는 5개 ~ 25개의 반응 스테이션을 가질 수 있었으며, 5개 ~ 10개의 열을 포함할 수 있었다.
도 7이 참조될 때, 본 합성기 장치에 의해 제공되는 효율은 가시적이다. 예를 들어 합성 순서 중 각각의 단계를 위한 단일 공급 용기와 공급 장비(스테이션)를 제공하는 것은 실현 가능한 일이다. 단일 저장소는, 여기에 별도의 펌프, 유량계, 밸브 및 파이프가 제공됨으로써 스테이지 1 ~ 5(또는 이 이상의 개수의 스테이지) 중 어느 하나의 스테이지에 반응 포트들을 공급할 수 있다. 마찬가지로 단일 아미다이트 저장소는 아미다이트를 합성 순서 중 상이한 단계에(예컨대 티민을 스테이지 1 및 4에) 공급할 수 있다.
더욱이, 시약/반응물은 상이한 농도로 분자 합성의 상이한 단계에서 공급될 수 있음이 고려된다. 예를 들어 스테이지 1보다 스테이지 5에 더 많은 활성 인자를 도입하는 것이 요망될 수 있다. 마찬가지로, 합성 공정 중 후반 스테이지에 더 낮은 농도의 커플링 세척제를 첨가하는 것이 요망될 수 있다. 마찬가지로, 도입된 아미다이트의 양은 단일 반응 스테이션에 있어 직렬로 연결된 반응 포트 수에 따라서 가변적일 수 있다.
추가의 이점은 펌프, 유량계 및 밸브가 합성 공정 단계들 간에 세정될 필요가 없음으로 말미암아 오로지 한 가지 유형의 반응물/시약이 있는 각각의 반응 스테이션을 사용하는 것으로부터 달성된다. 마찬가지로, 장비는 반응 스테이지들 간에 비워질 필요가 없다. 이 내용에 있어, 중합체 합성의 상이한 스테이지에 있는 다수의 반응 포트를 처리하기 위해서는 단일 스테이션(에컨대 티올화 스테이션)이 사용될 수 있다.
합성기 장치는 하나 또는 다수의 스테이션에 절단 유닛, 탈보호 유닛, 분리 유닛, 여과 유닛, 막 추출 유닛 및/또는 크로마토그래피 유닛 중 하나를 포함함도 또한 고려된다.
도 8은 단일 펌프가 커플링 스테이션(들)을 제외한 각각의 스테이션에 사용될 수 있음을 도시하는데, 여기서 펌프는 사용되고 있는 각각의 아미다이트에 제공될 수 있다. 더욱이, 몇몇 스테이션은 몇몇 공급 스트림을 동시에 전달하는 능력을 가지는 다중 블록밸브를 포함할 수 있다. 커플링 스테이션을 예로 들자면, 다중 블록밸브는 스테이션 4로부터 유래한 dT 공급 스트림을 스테이지 1 및 4의 직렬로 연결된 반응 포트들에 동시에 전달할 수 있고, 스테이션 9로부터 유래한 dC 공급 스트림을 스테이지 2 및 5의 직렬로 연결된 반응 포트들에 동시에 전달할 수 있다. 또 다른 스테이션은 상이한 공급 스트림 농축물을 합성 공정 중 상이한 스테이지로 전달하는 것을 허용하는 다중 블록밸브를 포함할 수 있다. 예를 들어 더 많이 농축된 NMI 농축물을 스테이지 1의 캡핑 스테이션보다는 스테이지 5의 캡핑 스테이션에 전달하는 것이 요망될 수 있다. 명확성을 도모하기 위해, “스테이지...”는 반응 포트를 수용하기 적합한 “U”형 유입/유출 튜브를 포함하는 컨베이어 플레이트 메카니즘(도 9의 120 참조)의 개략적 표현을 포함함에 주목한다. 이 컨베이어 플레이트 메카니즘은 반응 포트들이, 요망되는 생물 중합체가 가장 효율적으로 구축되도록 이격되면서, 적합한 어레이로 배열되도록 허용한다. 각각의 스테이지 어레이는 반응 포트들이 제1 플레이트 어레이로부터 분리되어 다음 플레이트 어레이에 부착되는 별도 플레이트에 있을 수 있거나, 아니면 어레이들은 기계적으로 퉁합될 수 있다.
도 9는 예시적 반응 포트(100)를 도시하고 있다. 포트(100)는 반응층(reaction bed)(113)을 포함하는 용기(112)를 포함할 수 있다. 포트의 상단 표면(114)은 액체 공급 스트림을 반응 포트의 상단에 도입하기 위한 유입구(116)와, 액체 공급 스트림이 반응층(113)을 통과한 후에 포트의 하단 영역으로부터 이 액체를 제거하기 위한 유출구(118)를 포함할 수 있다. 기체는 제거를 돕기 위해 유입구(116)(또는 또 다른 통로)를 통해 도입될 수 있다. 반응 포트(100)는 각각의 스테이션에 위치하고, 밀봉 가능한 메이팅 조인트(mating joint)를 포함하는 편평 플레이트(120)와 순차적으로 짝을 이루도록 구성될 수 있다. 플레이트(들)(120)는 수직으로 이동하여 반응 포트(들)(110)를 체결/체결해제할 수 있으며, 이 때 반응 포트(110)는 스테이션들 사이를 수평으로 이동한다. 그러나 반응 포트 운반 메카니즘은 상이한 크기와 형상을 가지는 포트들을 수용할 수 있을 것으로 상상된다. 반응 포트들은 1회 사용되는 것(예컨대 1회용 용기 및/또는 백)일 수 있거나, 수행중인 합성의 조건에 따라서 재사용될 수 있다.
예시적 반응 포트 크기는 내직경 약 1 mm ~ 약 100 mm, 또는 약 10 mm ~ 약 50 mm, 그리고 높이 150 mm 이하일 수 있다. 반응 포트 내 지지체의 능동 치수(active dimension)는 특정될 수 있다. 예를 들어 용매에 의해 팽창된 상태인 지지체의 높이는 0 mm 초과 ~ 약 150 mm, 또는 약 5 mm ~ 약 30 mm, 또는 약 10 mm ~ 약 40 mm일 수 있고, 직경은 0 mm 초과 ~ 약 100 mm, 또는 약 10 mm ~ 약 50 mm일 수 있다. 그러나, 용기의 형상은 원통형일 필요는 없음에 주목한다.
부피가 비교적 작은(예컨대 15 cm3 미만인) 반응 포트 다수를 가지는 시스템이 작동되면, 각각의 반응 포트에서 일어나는 반응에 대한 물질 이동은 개선된다. 개선된 물질 이동은 반응 포트 1개당 약 5 bar 미만의 압력 강하와 같은 이득을 가질 수 있다. 그럼에도 불구 시스템 전체가 고려될 때, 다수의 반응 포트가 사용되면, 현재 회분식 공정에 적용될 수 있는 반응 부피(예컨대 직경 2,000 mm 및 높이 200 mm일 때, 3,140 cm3)보다 더 큰 반응 부피를 가지는 합성 장치가 제공되는 반면, 직경 40 mm 및 높이 150 mm인 반응 포트가 200개 사용되면, 부피 9,420cm3가 제공된다.
반응 포트에는 온도 제어 디바이스, 혼합 디바이스, 압력 조정 장치 및/또는 pH 조정 장치가 장착될 수 있다. 수행중인 처리/반응의 환경을 최대화하기 위해, 스테이션들 간 반응 포트의 조건(예컨대 온도)을 변경하는 것이 요망될 수 있다. 반응 포트는 또한 온도, 압력, pH, 전도성 및 시간 중 적어도 1가지를 모니터하기 위한 프로브를 포함할 수 있다.
반응 포트는 또한 식별을 위해 개별적으로 표시(예컨대 바코드 표시)될 수 있다. 이러한 방식으로, 각각의 반응 포트에서 합성된 분자에 관한 양태가 데이터베이스에 저장될 수 있다. 이 정보는, 예컨대 제조 스테이지, 예측 또는 실제 분자 구조, 제조일, 순도 등을 포함할 수 있다.
임의의 구현예에서, 반응 포트는 설정된 일정 시간(T)에 따라 스테이션들 사이에서 조화를 이루며 이동한다(함께 이동하되, 모든 스테이션이 반드시 그러한 것은 아님). 그러나, 합성 공정의 각각의 단계는 동일한 길이의 시간 안에 종료될 수는 없다. 더욱이, 적어도 1개의 단계는 반응 시간이 최장 반응 시간(R)일 수 있다. 그러므로, 반응 포트는 위치를 이동할 수 있지만, 정수일 수 있는 T 배수에 대해 R보다 짧은 반응 시간으로 스테이션에 머무른다. 이 내용에 있어, 몇몇 스테이션에서 반응 포트들은 스테이션이 이동하지 않는 동안 스테이션에 남아 있게 된다.
착수 모드일 때, 용기는 적어도 1개의 용기가 각각의 스테이션과 연관될 때까지 T의 일부인 반응 시간이 경과한 후에 이동될 수 있다. 착수되면, 적어도 1개의 반응 용기는 각각의 스테이션에 위치할 수 있고, 정상적인 이동 속도 T가 적용되기 시작한다. 형성되는 분자에 따라서, 각각의 반응 포트는 약 수 초 ~ 10분마다, 또는 약 0.5분 ~ 약 5분마다 이동할 것으로 상상된다.
이제, 도 10이 참조될 때, 본 발명의 합성기의 설정 시간 간격에 따른 직렬 작동에 관한 개념이 도시되어 있다. 더욱이, 각각의 단계는 포트 위치가 예측 반응 시간에 딱 맞게 이동하도록 구성된다. 예를 들어 DMT 제거 단계는 반응 시간이 3분일 수 있고, 단일 공급물로부터 공급 액체(예컨대 DCA/톨루엔)를 동시에 수용하는 대응 포트 위치를 3개 가질 수 있다. 이러한 배열에서, 각각의 포트는 조립 내내 자체의 선행 포트를 뒤따를 수 있다.
이제, 도 11이 참조될 때, 본 발명의 합성기의 설정 시간 간격에 따른 병렬 작동에 관한 개념이 도시되어 있다. 더욱이, 스테이션에 있는 포트의 수는 연관된 반응 시간에 대응한다. 예를 들어 2개의 포트가 제1 DMT 제거 스테이션에 머무르는데, 여기서 DCA/톨루엔은 이 2개의 포트 중 첫 번째 포트로부터 두 번째 포트로 순차 공급된다. 이 배열에서, 포트는 더 오래 걸리는 반응 단계에서 직전 포트의 뒤를 따르지 않는 위치로 이동할 것이다. 도 10의 프로토콜과 도 11의 프로토콜 중 어느 하나의 프로토콜에서, 배열의 의도는 반응을 완료하는데 충분한 시간 동안 각각의 포트를 스테이션에 배치하는 것이다. 이러한 내용에 있어, 직렬 및/또는 병렬 전략은 함께 사용될 수 있으며, 대안적으로는 스테이션별로 사용될 수 있을 것으로 상상된다.
요망되는 거대분자의 구축 막바지 절차에서는 요망되는 거대분자를 함유하는반응 포트를 합성기 장치 어레이로부터 분리하는 것이 고려된다. 마찬가지로, 절차는 최종 반응 포트로의 공급을 완료한 스테이션은 자체에 정해진 시약/반응물 도입을 중단할 수 있음이 고려된다. 이 내용에 있어, 각각의 스테이션은 (잠재적으로 세정 유체의 중앙집중 저장소로부터 유래하는) 세정 유체의 공급물을 포함할 수 있을 것으로 상상된다. 이러한 방식으로, 사이클 종료 포트는 최종 거대분자 구축 반응 포트를 따르면서, 어레이 내 각각의 스테이션을 종료시키는데 사용되는 세정 유체를 수용할 수 있었다. 예시적 세정 유체는 ACN이다.
각각의 스테이션으로부터 유래한 시약/반응물 초과분의 재활용 흐름이 열(row)을 따라서 상이한 스테이션에 전달될 수 있거나, 심지어 상이한 열에 있는 스테이션에도 전달될 수 있음도 또한 고려된다. 이는, 거대분자 구축의 임의의 시점에서 가능하며, 사이클 막바지에 적용되면, 종료된 반응 스테이션이 작동중인 반응 스테이션을 어레이에 더 공급하는 것을 허용한다. 예를 들어 스테이션 1로부터 유래한 ACN을 다시 스테이션 1 공급 용기로 보내 재활용하는 것이 아닌, 스테이션 5(또는 기타 적합한 스테이션)에서 재활용하는 것은, 특히 공정 종료시 원재료를 보존하고 작동 효율을 개선하기 위해 수행될 수 있다.
비록 특정 시약과 반응물이 예시되었지만, 본 발명은 이러한 예(들) 또는 순서(들)에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 당 업자는 합성 순서에 무한한 변화가 가하여질 수 있음을 인지할 것이다.
합성기는 또한 폴리펩티드를 합성할 반응 용액을 분배하도록 구성될 수 있다. 고체 지지체상에서의 펩티드 합성 공정은, 일반적으로 카복실 말단의 말단부로부터 펩티드를 구축하는 단계를 포함한다. 펩티드는 자체의 카복실 말단 아미노산을 통해 고체 지지체에 부착되고, 아미노 말단의 α-아미노기에 보호기를 추가로 포함한다. 그 다음, 보호기는 펩티드로부터 절단되어 떨어져 나가고, 그 결과 탈보호 펩티드가 생성된다. 그 다음, α-아미노 보호기도 또한 함유하는 단량체 아미노산은, 탈보호 펩티드의 α-아미노기와 단량체 아미노산의 α-카복실기 사이에 펩티드 결합이 형성되는 조건하에서, 탈보호 펩티드와 접촉하게 된다. 단량체 아미노산은 활성화된 형태로 제공될 수 있으며, 활성화 시약은 아미노산 및 신장하는 펩티드에 첨가될 수 있다. 단계들 사이사이에 시약을 제거하기 위한 세척이 수행될 수 있다. 선행 아미노산을 탈보호하고, 추가의 아미노산을 커플링하는 사이클은, 요망되는 길이의 펩티드가 합성될 때까지 반복될 수 있다. 아미노산의 임의의 반응성 측쇄는, 통상 커플링 절차와 α-아미노 탈보호 절차를 견딜 수 있는 화학기에 의해 보호된다. 그러나 이러한 측쇄 보호기는 합성의 막바지에 제거될 수 있다. 스테이션들의 어레이와, 어레이들이 서로 소통하는 스케쥴은 펩티드 합성에 대하여 공지된 반응 계획(예컨대 문헌(Goodman et al. (Eds.) Synthesis of Peptides and Petidomimetics, Vol. E22a. Georg Thieme Verlag, Stuttgart (2002))에 기재된 것 포함) 및 본원의 교시사항에 따라 상관되어 있을 수 있다.
이하 예들은 예시를 위해 제시된 것일 뿐, 한정하기 위해 제시된 것이 아니다.
올리고뉴클레오티드는 유체를 다수의 반응 포트에 전달하는 단계 및 반응 포트로부터 유체를 배액하는 단계를 포함한 물리적 단계들에 따라 본원에 기재된 장치가 사용되어 제조된다. 컴퓨터는 적당한 반응물이 지정된 반응 포트로 지정된 순서에 따라 전달되도록 프로그래밍된다.
올리고뉴클레오티드 합성은 탈보호, 축합, 산화 및 캡핑을 포함한다. 탈보호는 산 불안정 DMTr 기를 당기의 5'-OH로부터 제거하는 것이다. 축합은 과활성화된 단량체를 신장하는 사슬에 커플링시키는 것이다. 산화는 3'-5' 뉴클레오티드 간 아인산염 트리에스테르 결합을, 더욱 안정적인 포스포트리에스테르 결합으로 산화하는 것이다. 그 다음, 중합체는 보호기가 제거되도록 처리되고, 이로써 포스포디에스테르 결합이 생성된다. 캡핑 단계는, 아세트산염 에스테르로 축합되지 못한 5'-하이드록실기를 캡핑하는 것이다. 일반적인 프로토콜은, 1. 지지체를 세척하는 단계; 2. 보호기를 제거하기 위한 블록 해체제(deblocking agent)를 포함하는 액체를 분배하고, 배액하는 단계; 3. 보호 뉴클레오티드와 커플링 활성 인자를 포함하는 액체를 분배하고, 배액하는 단계; 4. 캡핑제를 포함하는 액체를 분배하고, 액체를 배액하고 나서, 지지체를 세척한 다음, 산화제를 포함하는 액체를 배액하는 단계이다. 단계들은 뉴클레오티드 서열이 신장종료될 때까지 반복된다.
폴리펩티드 합성은, 1. 기를 제거함으로써 탈보호(Fmoc 또는 Boc)하여, 신장하는 펩티드 사슬의 한쪽 말단에 있는 알파 아미노기가 사용될 수 있도록 만드는 단계; 2. 아미노산 잔기를 활성 에스테르로 활성화한 다음, 탈보호 알파-아미노기와의 아미드 결합을, 신장하는 펩티드 사슬의 말단부에 형성하는 커플링 단계; 그리고 3. 미반응 알파-아미노기를, DNA/RNA 합성에 사용된 시약과 동일한 시약으로 캡핑하는 단계에 의해 합성 초기의(nascent) 폴리펩티드 사슬에 아미노산을 추가해 나가는 과정을 포함할 수 있다. Fmoc 합성에서, 염기 불안정 보호기(Fmoc)는 각각의 사이클에서 제거된다. 합성의 막바지에, 측쇄 보호기는 펩티드를 지지체에 고정시키는 결합을 절단하기도 하는 약산에 의해 제거된다. Boc 화학에 있어, Boc 보호기는 산에 불안정하고, 약한 산(mild acid)으로 제거될 수 있다. 강산은 최종 탈보호 단계 및 절단 단계에 사용된다.
Fmoc 화학이 이용되는 펩티드 합성을 위한 프로토콜은, 하기 단게들을 포함할 수 있다: 1. 탈보호 단계(적어도 1회)(피페리딘, 7분, 2회); 2. 배액 단계; 및 3. 세척 단계(적어도 1회)(N-메틸피롤리돈(NMP) 또는 디메틸포름아미드(DMF), 6회); 4. 커플링 단계(18초간 활성화 + 35분간 커플링); 5. 배액 단계; 6. 캡핑 단계(선택적)(1분); 7. 배액 단계; 8. 세척 단계(적어도 1회)(NMP 또는 DMF, 3회). 아미노산 서열이 신장종료될 때까지 단계 1 ~ 8이 반복 수행된다. Boc 화학을 이용하여 펩티드를 합성하기 위한 프로토콜은 하기 단계들을 포함할 수 있다: 1. 세척 단계(적어도 1회)(클로로메탄(DCM), 1회); 2. 탈보호 단계(적어도 1회)(트리플루오로아세트산(TFA), 2회, 6분); 3. 배액 단계; 4. 세척 단계(적어도 1회)(클로로메탄(DCM), 1회); 5. 세척 단계(적어도 1회)(NMP 또는 DMF, 6회); 6. 커플링 단계(18초 활성화 + 35분 커플링); 7. 배액 단계; 8. 캡핑 단계(선택적)(1분); 9. 배액 단계; 10. 세척 단계(적어도 1회)(NMP 또는 DMF, 3회). 아미노산 서열이 신장종료될 때까지 단계 1 ~ 10이 반복 수행된다.
예시적인 구현예는 바람직한 구현예들을 참조하여 설명되었다. 분명히, 전술된 발명의 상세한 설명을 읽고 이해하면 수정 및 변경이 다른 구현예들에 가하여질 것이다. 모든 수정 및 변경이 첨부된 특허 청구의 범위 또는 그 균등물의 범위 내에 있는 한, 예시적인 구현예는 이러한 모든 수정 및 변경을 포함하는 것으로 해석되도록 의도된다.
특허청과, 본 출원 및 이에 따른 특허를 읽는 사람 누구라도 본원에 첨부된 특허 청구의 범위를 해석하는 것을 돕기 위해, 출원인은, "~을 위한 수단" 또는 "~을 위한 단계"라는 단어가 특정 청구항에서 명시적으로 사용되지 않는 한, 첨부된 특허 청구의 범위 및 청구항의 요소들 중 임의의 것이 35 U.S.C. 112(f)를 떠올리도록 의도한 것은 아니다.

Claims (63)

  1. 탈보호 단계를 수행하기 위한 탈보호 유닛 적어도 1개, 커플링 단계를 수행하기 위한 커플링 유닛 적어도 1개, 산화 또는 티올화 단계를 수행하기 위한 산화/티올화 유닛 적어도 1개, 그리고 세척 단계를 수행하기 위한 세척 유닛 적어도 1개를 포함하는 디바이스를 사용하고, 핵산 합성을 위한 다수의 반응 용기는 요망되는 핵산 서열 합성 계획에 따라 유닛으로 이동하고, 반응 용기 적어도 2개는 수 개의 유닛에서 동시에 직렬로 작동하는, 핵산 합성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반응 용기 내 지지체는 유리 고체상, 중합체 고체상 및 혼합 현탁액 중 하나인 핵산 합성 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 반응 용기는 재사용 가능한 것이거나 단지 1회 사용되는 것인 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 유닛은 오로지 한 가지 유형의 핵산에 사용되거나 화학물질 처리에 사용되는 핵산 합성 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유닛 적어도 수 개는 핵산 합성에서 1회를 초과하여 사용되는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 아미다이트는 반응 용기에 1회 추가될 때 3:1의 화학양론적 조건보다 큰 비율로 첨가되는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 모든 반응 용기는 동시에 이동하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 반응 용기는 선택된 유닛에서 이동하되, 이 유닛과 유체 소통은 유지하는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 유닛에 사용된 재료는 포스포라미다이트이고, 이 포스포라미다이트는 0 초과 ~ 5.0에 상당하는 양, 바람직하게는 1.5 ~ 3.0에 상당하는 양으로 첨가되는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 커플링 유닛에 사용된 재료는 활성 인자이고, 이 활성 인자는 합성 순서의 상이한 시점에 상이한 농도로 첨가되는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 반응 유닛 및 세척 유닛에 사용된 재료는 합성 순서의 상이한 시점에 상이한 농도로 첨가되는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 반응 용기의 어느 유닛에서 회수된 재료는 합성 순서의 후반 반응 용기에서의 반응 또는 처리를 위한 유닛에 의해 재사용되는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 반응 용기내 반응 생성물은 수 개 또는 모든 반응 스테이션에서 평가되고, 만족스럽지 못한 결과를 보이는 반응 용기는 합성 절차로부터 제거되는 방법.
  14. 제1항에 있어서, 액체상 합성 단계를 포함하는 방법.
  15. 제6항에 있어서, 상기 아미다이트 첨가량은 직렬로 연결된 반응 용기 수에 따라서 가변적인 방법.
  16. 사슬 길이가 증가하는 유기 분자의 다중 스테이지 합성을 위한 장치를 포함하는 디바이스를 사용하고, 이 장치는
    탈보호 단계를 수행하기 위한 탈보호 스테이션 적어도 1개;
    커플링 단계를 수행하기 위한 커플링 스테이션 적어도 1개;
    산화 단계 또는 티올화 단계를 수행하기 위한 산화/티올화 스테이션 적어도 1개; 그리고
    세척 단계를 수행하기 위한 세척 스테이션 적어도 1개를 포함하고,
    각각의 스테이션은 적합한 유체 저장소를 포함하고,
    핵산 합성 용기 다수는 선택된 핵산 서열을 구축하기 위한 합성 계획에 따라서 컨베이어 디바이스를 통해 스테이션들로 이동하고,
    스테이션 적어도 1개는 다른 스테이션에 비해 최장 시간(R)을 필요로 하는 반응을 수행하고,
    이 스테이션들은 병렬로 작동하고,
    상기 용기들 적어도 대다수는 설정된 시간(T)에 따라 스테이션들 사이에서 조화를 이루며 이동하며, 상기 용기들은 T의 배수에 대해 R보다 짧은 반응 시간으로 스테이션에 머무르는, 핵산 합성 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 배수는 정수인 방법.
  18. 제16항에 있어서, 적어도 1개의 용기가 각각의 스테이션과 연관될 때까지 T의 분율만큼의 반응 시간이 경과한 후에 용기가 이동하는 착수 모드를 포함하는 방법.
  19. 제16항에 있어서, 착수 모드 이후, 다수의 용기는 1개 이상의 스테이션(들)에 직렬로 연결되고, 이 용기는 T에 해당하는 시간 또는 T에 가까운 시간에 이동하는 방법.
  20. 제16항에 있어서, 착수 모드 동안, 적어도 수 개의 빈 반응 용기는 선택된 유닛에 배치되는 방법.
  21. 연속된 아미노산들이 카복실 활성화 상태가 된 다음, 말단 카복실기를 통해 활성 부위에서 순차적으로 모두 결합하는 다중 스테이지 합성을 위한 장치를 포함하는 디바이스를 사용하여 펩티드를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 장치는
    탈보호 스테이션 적어도 1개;
    적당한 아미노산 분취액을 공급하는 스테이션 적어도 수 개;
    세척 단계를 수행하기 위한 스테이션 적어도 1개;
    중화 단계를 수행하기 위한 스테이션 적어도 1개; 그리고
    커플링 단계를 수행하기 위한 스테이션 적어도 1개를 포함하고,
    각각의 스테이션은 적합한 유체 저장소를 포함하고,
    펩티드 합성 용기 다수는 선택 아미노산 서열을 구축하기 위한 합성 계획에 따라서 컨베이어 디바이스를 통해 스테이션들로 이동하고,
    펩티드 합성 용기 적어도 2개는 스테이션 수 개에서 직렬로 동시에 작동하는 방법.
  22. 유기 분자의 다중 스테이지 합성을 위한 장치로서, 상기 장치는 (a) 다수의 반응 용기; (b) 다수의 유체 저장소; (c) 상기 유체 저장소와 연관된 밸브 구성요소; (d) 공급 스트림을 유체 저장소로부터 상기 용기에 제공하기 위한 유체 전달 디바이스; (e) 상기 용기 다수로부터 유래한 유출액의 화학 조성을 모니터할 수 있는 다비이스 다수; 그리고 (f) 프로그래밍된 패턴에 따라 유체 저장소 하나와의 유체 체결부로부터 그 다음의 유체 저장소로 용기를 순차적으로 운반하는데 적합하도록 프로그래밍된 패턴을 보이는 컨베이어를 조합하여 포함하는 장치.
  23. 유기 분자의 다중 스테이지 합성을 위한 장치로서, (a) 축에서 또는 그 주위를 이동할 수 있으며, 다수의 반응 용기를 호스팅하는 컨베이어; (b) 컨베이어를 단계별 방식, 즉 각각의 후속 단계에서 각각의 용기를 다수의 유체 저장소 중 하나에 도킹시키는 방식으로 이동시키는 디바이스; (c) 유체 저장소로부터 각각의 도킹 스테이션에 있는 각각의 용기에 액체를 전달하는 유체 전달 디바이스; (d) 각각의 도킹 스테이션에 있는 각각의 용기로부터 유래하는 액체 유출물을 다수의 지정 용기 중 하나로 배액시키는 배액 시스템; 그리고 (e) 컨베이어, 유체 전달 디바이스 및 배액 시스템을 제어하는, 프로그래밍될 수 있는 컴퓨터를 포함하는 장치.
  24. 분자를 구축하는 공정을 순차적으로 수행하기 위한 반응기 장치로서, 이 장치는, 각각 이 분자가 부착될 수 있는 지지체를 함유하는 다수의 별도 반응 용기, 공정의 한 단계를 수행하기 위한 유체를 함유할 수 있는 다수의 유체 저장소, 그리고 개별적으로 각각의 용기를 각각의 유체 저장소와 유체 접촉 모드로 만들기 위한 컨베이어를 포함하고, 이 컨베이어는 적어도 제1 유체 저장소 및 제2 유체 저장소와 순차적으로 유체 접촉 모드로 용기를 배치할 수 있고, 이 용기는 상기 유체 저장소 각각의 내용물과 순차적으로 접촉하여, 분자의 순차적 처리를 달성할 수 있고, 상기 장치는 용기들 중 적어도 2개가 하나의 유체 저장소로부터 유래하는 유체를 동시에 수용하는 방식 적어도 한 가지를 추가로 포함하는, 반응기 장치.
  25. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 유체 저장소는 반응 스테이션 및/또는 처리 스테이션을 포함하는 장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 장치는 상기 스테이션 다수에 절단 유닛, 탈보호 유닛, 분리 유닛, 여과 유닛, 막 추출 유닛, 캡핑 유닛, 크로마토그래피 유닛 및/또는 기타 전통적 올리고머 처리 유닛 중 하나를 추가로 포함하는 장치.
  27. 제25항 또는 제26항에 있어서, 스테이션 적어도 1개는 용기 적어도 3개와 동시에 연결되는 장치.
  28. 제27항에 있어서, 상기 유체 저장소는 대향류 또는 병류 메카니즘으로 반응 용기와 연결되는 장치.
  29. 제27항에 있어서, 상기 용기 적어도 3개는 직렬로 연결되는 장치.
  30. 제25항 또는 제26항에 있어서, 각각의 용기는 온도가 제어되고, 혼합 디바이스를 포함하거나, 압력 조정 및/또는 pH 조정이 가능한 장치.
  31. 제22항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장쇄 유기 화합물 또는 분자는 그것이 올리고뉴클레오티드일 경우 적어도 100량체를 포함하거나, 그것이 폴리펩티드일 경우에는 적어도 100개의 염기쌍, 바람직하게 적어도 200개의 염기쌍을 포함하는 장치.
  32. 제22항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체 저장소 적어도 수 개는 핵산을 함유하는 장치.
  33. 제22항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 100개의 반응 용기로 이루어진 장치.
  34. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 유체 전달 디바이스는 펌프 및/또는 유체 주입기를 포함하는 장치.
  35. 제23항에 있어서, 상기 유출액은 원거리 재활용 디바이스에 운반되는 장치.
  36. 제22항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기는 지지체를 포함하는 장치.
  37. 제36항에 있어서, 상기 지지체는 고체인 장치.
  38. 제37항에 있어서, 상기 고체 지지체는 그 크기가 80 μm, 40 μm, 1 μm 또는 0.3 μm 미만인 입자를 포함하는 장치.
  39. 제22항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 용기로부터 제거되는 유체의 별도 재활용을 위한 메카니즘을 추가로 포함하고, 재활용된 유체는 그것이 기원한 유체 저장소로 다시 돌아가고/다시 돌아가거나 다른 유체 저장소로 전달되는 장치.
  40. 제39항에 있어서, 제거된 상기 유체를 처리하기 위한 디바이스를 추가로 포함하는 장치.
  41. 제22항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 제1 장쇄 유기 화합물은 제1 합성에서 제조되고, 제2 장쇄 유기 화합물은 제2 합성에서 제조되도록 프로그래밍될 수 있는 장치.
  42. 제22항에 있어서, 화학 조성을 모니터할 수 있는 상기 디바이스는 LCMS, 광 모니터, 온도 모니터, pH 모니터, 적외선 모니터, NMR 분광분석계 및/또는 라만 분광분석계로부터 선택되고, 상기 디바이스(들)로부터 유래하는 데이터는 PLC에 제공되고, 상기 장치의 작동 매개변수는 데이터에 대응하여 PLC에 의해 수정되는 장치.
  43. 제42항에 있어서, 상이한 디바이스 적어도 2개는 상이한 유체 저장소 위치에 제공되는 장치.
  44. 제42항에 있어서, 만일 모니터링 디바이스가 소정 범위의 밖의 유출물을 식별하면, 연관 용기는 프로그래밍된 패턴으로부터 제거될 수 있는 장치.
  45. 제22항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컨베이어는 원형 또는 선형인 장치.
  46. 제22항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기는 개방형 상단 포트를 포함하고, 상기 개방형 상단은 적어도 실질적으로 편평한 플레이트로 밀봉되는 장치.
  47. 제46항에 있어서, 상기 플레이트는 유입구 적어도 1개와 유출구 적어도 1개를 포함하는 장치.
  48. 제22항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 용기는 온도, 압력, pH, 전도성 및 시간 중 적어도 1가지를 모니터하기 위한 프로브를 포함하는 장치.
  49. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 유체 저장소 적어도 수 개는 아미노산을 포함하는 장치.
  50. 제25항 또는 제26항에 있어서, 상기 유체 저장소 또는 연관된 펌프, 파이프 및/또는 밸브는 가열 및/또는 냉각되는 장치.
  51. 제22항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반응 용기는 유체 저장소들 간 온도 조정이 가능한 장치.
  52. 제22항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 펌프, 밸브, 파이프 및/또는 적어도 1개의 용기를 처리하기 위한 가압 기체 공급원을 포함하는 장치.
  53. 제22항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 유체 저장소 적어도 X개와 용기 적어도 Y개를 포함하되, Y는 X보다 큰 장치.
  54. 제53항에 있어서, 착수 후 반응 용기 Y 적어도 1개는 각각의 유체 저장소 X에 배치되는 장치.
  55. 제53항에 있어서, Y는 적어도 3X인 장치.
  56. 제55항에 있어서, 용기 Y 적어도 3개는 각각의 유체 저장소 X에 배치되는 장치.
  57. 핵산 합성을 위한 장치로서, 이 장치는 탈보호 단계를 수행하기 위한 DMT 제거 스테이션 적어도 1개; 커플링 단계를 수행하기 위한 커플링 스테이션 적어도 1개; 산화 단계 또는 티올화 단계를 수행하기 위한 산화/티올화 스테이션 적어도 1개; 캡핑 단계를 수행하기 위한 캡핑 스테이선 적어도 1개; 그리고 세척 단계를 수행하기 위한 세척 스테이션 적어도 1개를 포함하고; 각각의 스테이션은 적합한 유체 저장소를 포함하고; 핵산 합성 용기 다수는 적어도 100량체인 선택 핵산 서열을 구축하기 위한 합성 계획에 따라서, 컨베이어 디바이스를 통해 스테이션들로 이동하고, 이 스테이션들은 병렬로 작동하는 장치.
  58. 제57항에 있어서, 상기 커플링 스테이션은 아미다이트를 용기 적어도 2개에 동시에 제공하는 장치.
  59. 제57항에 있어서, 각각의 스테이션은 시약 및/또는 용매를 용기 적어도 2개에 동시에 제공하는 장치.
  60. 제58항 또는 제59항에 있어서, 상기 용기 적어도 2개 중 첫 번째 용기는 두 번째 용기에 플로우-스루식 흐름을 제공하는 장치.
  61. 제60항에 있어서, 상기 첫 번째 용기의 분자는 두 번째 용기의 분자보다 량체 단위가 더 큰 분자를 포함하는 장치.
  62. 별도로 보이거나 함께 존재할 때 유용한 요소들의 조합을 포함하여, 도면 및 대응 텍스트에 보인 요소들로 이루어진 장쇄 유기 화합물을 제조하기 위한 장치.
  63. 제22항 내지 제62항 중 어느 한 항의 장치를 사용하는, 핵산 합성 방법.
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