WO2004097082A1 - 蛋白質結晶化条件スクリーニング装置 - Google Patents

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WO2004097082A1
WO2004097082A1 PCT/JP2004/006147 JP2004006147W WO2004097082A1 WO 2004097082 A1 WO2004097082 A1 WO 2004097082A1 JP 2004006147 W JP2004006147 W JP 2004006147W WO 2004097082 A1 WO2004097082 A1 WO 2004097082A1
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crystallization
dispensing
protein
solution
dispensing head
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PCT/JP2004/006147
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French (fr)
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Itsuro Motegi
Hirofumi Matsuzaki
Hideyoshi Kitahara
Mitsuhaya Tsukamoto
Kouji Shimogawa
Masataka Magoori
Akira Higuchi
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Matsushita Electric Industrial Co. Ltd.
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Definitions

  • the present invention screens crystallization conditions for proteins in a protein solution.
  • the present invention relates to an apparatus for screening protein crystallization conditions.
  • the apparatus of the present invention can be used for, for example, production of protein crystals, etc., in addition to field cleaning under protein crystallization conditions.
  • a vapor diffusion method is known as a method for crystallizing the protein.
  • a solvent component evaporating from a protein solution containing a protein to be crystallized is absorbed by a crystallization solution contained in the same container, so that the protein solution is kept in a supersaturated state and crystals are gradually formed.
  • an object of the present invention is to provide a protein crystallization condition screening apparatus capable of efficiently performing a protein crystallization condition screening by a vapor diffusion method using a sitting drop method.
  • a protein crystallization condition screening apparatus of the present invention comprises: A dispensing stage in which a crystallization container is set, comprising a plurality of solution storage units each having a liquid holding unit for holding a protein solution from below and a storage unit for storing a crystallization solution. And dispensing a crystallization solution into the storage portion and dispensing a protein solution into the solution holding portion of the solution storage portion of the crystallization container set on the dispensing stage. Means, a sealing means for sealing the solution storage portion into which the crystallization solution and the protein solution are dispensed, and a plurality of the crystallization containers having the solution storage portion sealed therein in a predetermined environment.
  • a crystallization container accommodating means, a protein crystal detecting means for detecting a protein crystal generated in the protein solution in the closed solution accommodating section, and the crystallization container is provided with the dispensing stage, the sealing means, A crystallization container transporting unit that transports the crystallization container to at least one of the crystallization container housing unit and the protein crystal detection unit.
  • ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the screening apparatus of this invention, screening of the protein crystallization conditions by the vapor diffusion method using the sitting drop method can be efficiently performed.
  • the apparatus of the present invention can be used not only for screening protein crystallization conditions, but also for producing protein crystals, for example.
  • FIG. 1 is a perspective view of a protein crystallization condition screening apparatus according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a transparent perspective view of the apparatus for producing a protein crystallization plate according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view of a crystallization plate used in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of a crystallization plate used in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a front view of a dispensing head part of the protein crystallization plate producing apparatus according to one embodiment of the present invention.
  • FIGS. 6A, 6B, and 6C are explanatory diagrams of a dispensing operation using the apparatus for producing a protein crystallization plate according to the present invention, which is applied in a cold mode.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a control system of the apparatus for producing a protein crystallization plate according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flow chart showing a protein crystallization container producing operation by the protein crystallization plate producing apparatus according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a transparent perspective view of the protein crystal detection device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a protein crystal detection device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a partial cross-sectional view of an observation unit of the protein crystal detection device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a control system of the protein crystal detection device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a flowchart of an observation operation by the protein crystal detection device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a flowchart of a protein crystal detection process by the protein crystal detection device according to one embodiment of the present invention.
  • the dispensing means preferably includes a crystallization solution dispensing head for dispensing the crystallization solution and a protein solution dispensing head for dispensing the protein solution.
  • the crystallization solution dispensing head comprises: a first dispensing head for dispensing the crystallization solution into the storage unit; and the crystallization solution into the liquid holding unit. It is preferred to have a second dispensing head for dispensing. In the screening device of the present invention, the second dispensing head is It is preferable that the crystallization solution be sucked from the liquid storage part and dispensed to the liquid holding part.
  • the dispensing means includes: a single dispensing head on which the crystallization solution dispensing head and the protein solution dispensing head are mounted; And a dispensing head moving means for moving the dispensing head with respect to the dispensing stage.
  • the dispensing means includes a single dispensing head to which the first dispensing head, the second dispensing head, and the protein solution dispensing head are attached. And a dispensing head moving means for moving the dispensing head relative to the dispensing stage.
  • the crystallization vessel transport means includes a first transport means to at least one of the dispensing stage and the sealing means, and a second transport means to a crystallization solution storage means. Is preferred.
  • the crystallization container housing means includes: a constant temperature chamber for housing the crystallization container under a predetermined environment; and a protein arranged in the constant temperature chamber for detecting a protein crystal generated in the crystallization container. It is preferable that the second transporting means transports the crystallization vessel in a constant temperature chamber.
  • a computer program according to the present invention is a computer program, wherein the screening device of the present invention is controlled by a computer, and is capable of executing a protein crystallization plate producing operation in the device.
  • Transporting the plate to the dispensing stage reading the dispensing information, dispensing the plate to the plate by the dispensing means based on the information, A step of recognizing; a step of transporting the plate after the dispensing process by the transporting means to the sealing means; and a step of sealing the plate by the sealing means.
  • another computer program of the present invention is a computer program in which the screening device of the present invention is controlled by a computer and can execute observation of protein crystals in a protein crystallization plate in the device.
  • the step of detecting a protein crystal based on the image includes a step of performing image processing on the image; a step of determining crystallization based on the processed image; Recording at least one of information on a plate, information on the jewel, the image and observation time.
  • the protein crystallization condition screening device of the present invention can be controlled by a computer, and is preferably a device controlled by the computer program of the present invention.
  • the protein crystallization condition screening apparatus of the present invention can be used as a protein crystal production apparatus.
  • the protein crystallization condition screening device 1 screens the protein crystallization conditions in the sitig drop method, which is one type of protein crystallization method using the vapor diffusion method. 2 and a protein crystal detector 5 are connected.
  • the protein crystallization plate preparation device 2 (crystallization container preparation device) performs a crystallization plate preparation process in which crystallization plates, which are crystallization containers, are set to predetermined crystallization conditions by performing a dispensing operation. Do.
  • the protein crystal detector 5 accommodates the plurality of crystallization containers thus prepared in a predetermined environment, and performs protein crystal detection on these crystallization containers.
  • the protein crystallization plate preparation device 2 and the protein crystal detection device 5 have a configuration in which box-shaped housings 3 and 6 accommodate respective functional units to be described later.
  • Case 3 has a window 3a for observation and internal access, a component supply door 3b for replenishing consumable parts, and a control panel 4.
  • Housing 6 maintains the internal environmental temperature at the set temperature.
  • a door 6a for internal access, from the front, a small door 6b for operation and inspection, a window 6b for internal inspection, and a control panel 7 are provided. .
  • An opening for transporting the container is provided at the boundary between the casings 3 and 6, as described later.
  • the crystallization plate prepared by the protein crystallization plate preparation device 2 is directly carried into the protein crystal detection device 5. You can do it.
  • the upper surface of the base 10 is a work area 11 where various processes and operations are performed on the crystallization plate.
  • a stock portion 12 for storing consumables is provided on a front side surface of the base 10.
  • the stock section 12 has a plate stock section 13 and two rack stock sections 14 and 15.
  • the plate stock section 13 has an elevating plate 13a.
  • a microplate 16 for crystallization (hereinafter simply abbreviated as "crystallization plate 16").
  • crystallization plate 16 is a crystallization container used to crystallize the protein in the protein solution.
  • FIGS. As shown in FIG. 3, the crystallization plate 16 has a plurality of wells 16a formed in a lattice.
  • the well 16a is a so-called caldera-shaped liquid storage recess in which a cylindrical liquid holding part 16b is provided at the center of the circular recess, and the well 16a contains the crystallization target.
  • a different sample that is, a protein solution 26a containing the protein to be crystallized, and a crystallization solution 25a used for crystallization are dispensed.
  • the size of the crystallization plate 16 is not particularly limited.
  • a standardized size plate can be used. Examples of the standard include the SBS standard.
  • the size of the hole 16a is not particularly limited, but is, for example, a diameter of 1 Omm to 2 Omm, and the size of the liquid holding portion 16b is not particularly limited. It is half the diameter of 16a.
  • Figure 4 shows an example of the face of one well 16a containing these samples. are doing.
  • a droplet-like protein solution 26a is held in a pocket provided at the top of the liquid holding section 16b, and surrounds the liquid holding section 16b.
  • the crystallization solution 25a is stored in the ring-shaped storage portion 16c.
  • a well 16a is a solution having a liquid holding part 16b for holding the protein solution to be crystallized from below in a mounted state and a liquid storage part 16c for storing the crystallization solution 25a. It is a storage section.
  • a predetermined amount of the crystallization solution 25a is taken out of the storage part 16c and dispensed into the protein solution 26a held in the liquid holding part 16b.
  • a sealing member 56 for sealing is attached to the upper surface of each well 16a (see FIG. 3).
  • the crystallization plate 16 in this state is stored under a predetermined temperature atmosphere to evaporate the solvent component in the protein solution 26a, thereby increasing the protein concentration of the protein solution 26a to a supersaturated state. Produces protein crystals. At this time, the evaporation of the solvent from the protein solution 26a progresses slowly while maintaining the equilibrium between the solvent evaporating from the protein solution 26a and the vapor absorbed by the crystallization solution 25a. Stable crystal formation is performed.
  • the rack stock sections 14 and 15 in Fig. 2 are equipped with lifting plates 14a and 15a, and the tip racks 17 and 18 are crystallized on the lifting plates 14a and 15a. Like the plate 16, it is stored in a stacked state, and is taken out by the transport unit 20.
  • the tip racks 17 and 18 hold a plurality of disposable dispensing tubes used for dispensing the crystallization solution 25a in a dispensing operation in a lattice arrangement. As described below, two types of large and small dispensing tips are used for dispensing the crystallization solution 25a, and the tip racks 17 and 18 are small-sized and large-sized crystallization solution dispensing tips, respectively. Is stored. The crystallization plate 16 and the tip racks 17 and 18 are transported to the work area 11 by the transport unit 20 described later, where the dispensing tips taken out of the tip racks 17 and 18 are transferred. Used for dispensing operations. The used dispensing tip is returned to tip racks 17 and 18. The stock section 12 is provided with a disposal box 19 for collecting used consumable parts. The tip racks 17 and 18 containing used dispensing tips are provided in the transport section 20. Is discarded in this waste box 19.
  • the transport unit 20 will be described. Above the base 10, two X-axis mechanisms 24 are arranged in the X direction.
  • the Y-axis mechanism 23 laid on the X-axis mechanism 24 has a Z0-axis mechanism 2 2 Is installed.
  • a transport head 21 is coupled to a shaft portion 22 a extending downward from the shaft mechanism 22. By driving the X-axis mechanism 24, the Y-axis mechanism 23, and the Z0-axis mechanism 22, the transport head 21 moves in the X, Y, and Z0 directions within the work area 11, and The crystallization plate 16 and tip racks 17 and 18 are clamped and transported.
  • a dispensing stage 11a is provided substantially at the center of the work area 11, and the crystallization plate 16 removed from the stock unit 12 is set on the dispensing stage 11a.
  • tip racks 17 and 18 and a nozzle rack 27 accommodating a protein solution dispensing nozzle described later are placed.
  • a protein solution supply reservoir 26 containing the protein solution 26a to be screened and the crystallization solution 25a used for crystallization are stored.
  • the crystallization solution supply reservoir 25 is placed on the crystallization solution supply reservoir 25.
  • the crystallization plate preparation process consists of emptying the crystallization plate 16 and removing the protein solution 26 a and the crystallization solution from the protein solution supply reservoir 26.
  • the crystallization solution 25a taken out of the supply reservoir 25 is dispensed by dispensing means described below.
  • an X-axis table 31 is arranged in the X direction, and the Y-axis table 32 connected to the X-axis table 31 has The dispensing head 3 3 is attached.
  • the dispensing head 33 moves on the work area 11 including the dispensing stage 11a.
  • Fig. 5 shows an example of the dispensing head moving mechanism.
  • the X-axis table 31 has a moving block 32 f guided by a guide mechanism composed of an X guide 31 e and a slider 31 d, a feed screw 31 a, and a nut 3.
  • the Y-axis table 32 has a moving plate 33 a guided by a guide mechanism composed of a Y guide 32 e and a slider 32 d, and a linear motion mechanism composed of a feed screw 32 a and a nut 32 b. Thus, it is configured to drive in the Y direction via block 32c.
  • a vertical dispensing head base member 34 is connected to the lower surface of the moving plate 33a.
  • An elevating plate 35 is slidably provided in the Z direction on the dispensing head base member 34.
  • the elevating plate 35 is a lifting module fixed to the dispensing head base member 34.
  • the dispensing head base member 34 and the lifting / lowering motor 36 constitute a Z-axis table.
  • the Z-axis table, X-axis table 31 and Y-axis table 32 are used to move the dispensing head 33.
  • the head moving mechanism 30 (see FIG. 7) is configured.
  • the dispensing head 35 is provided with three dispensing heads, a first dispensing head 37, a second dispensing head 38, and a third dispensing head 39. Of these dispensing heads, the first dispensing head 37 and the second dispensing head 38 are both crystallization solution dispensing heads for crystallization solution 25a.
  • the first dispensing head 37 is used for dispensing a large volume of crystallization solution 25a in a short time
  • the second dispensing head 38 is used for dispensing a small volume of crystallization solution 25a. Used for highly accurate dispensing.
  • the third dispensing head 39 is a protein solution dispensing head for the protein solution 26a.
  • the configuration of these dispensing heads will be described.
  • the first dispensing head 37, the second dispensing head 38, and the third dispensing head 39 have different dispensing tips, but have the same basic functions such as liquid suction and discharge.
  • the first dispensing head 37 will be described as a target, and the description of the common portions of the second dispensing head 38 and the third dispensing head 39 will be omitted.
  • the first dispensing head 37 is provided on the lifting plate 35, and the first lifting member 37a is slidably disposed on the lifting plate 35 along the vertical guide 37d.
  • the configuration is as follows.
  • the first lifting member 37a is raised and lowered by a predetermined stroke by the first head selection cylinder 40.
  • a cylinder portion 37f is disposed below the first elevating member 37a, and a plunger 37e is fitted into the cylinder portion 37f from above.
  • the plunger 37 e moves up and down by a plunger elevating mechanism 37 b equipped with a motor 37 c, and the plunger 37 e moves up and down in the cylinder part 37 f, so that the cylinder part 37 f Functions as a pump mechanism.
  • the lower part of the cylinder part 37 f is connected to the tip mounting part 37 h, and the first dispensing tip 43 is mounted on the tip mounting part 37 h.
  • 1st minute Injection tip 43 is a large size crystallization solution dispensing tip and is supplied by tip rack 18.
  • the tip mounting section 37 h is provided with a tip release plate 37 g.When the tip release plate 37 g moves downward with the first dispensing tip 43 attached, the first minute Note Tip 43 comes off tip mounting part 37. As described above, the attachment and detachment of the first dispensing tip 43 to and from the first dispensing head 37 can be performed automatically.
  • the second dispensing head 38 and the third dispensing head 39 will be described.
  • the second dispensing head 38 and the third dispensing head 39 include a second elevating member 38 a having a mechanism similar to the plunger elevating mechanism 37 b and the cylinder part 37 f described above,
  • the third elevating member 39 a is moved up and down by the second head selection cylinder 41 and the third head selection cylinder 42, respectively.
  • a second dispensing tip 44 and a dispensing nozzle 45 are mounted on the second dispensing head 38 and the third dispensing head 39, respectively.
  • the second dispensing tip 44 is a small size crystallization solution dispensing tip, supplied by the tip rack 17.
  • the dispensing nozzle 45 is a protein solution dispensing nozzle, and is supplied by a nozzle rack 27.
  • the attachment and detachment of the second dispensing tip 44 and the dispensing nozzle 45 are the same as in the case of the first dispensing tape 43.
  • the first dispensing head 37, the second dispensing head 38, and the third dispensing head 39 are composed of the first head selection cylinder 40, the second head selection cylinder 41, and the third head selection cylinder.
  • the strokes S 1, S 2, and S 3 are moved up and down by the sliders 42, and the first dispensing head 37, the second dispensing head 38, and the third dispensing head.
  • the pad 39 is moved up and down at the same time, and the Z-axis table (lifting unit 36) moves up and down the stroke S4 at the same time.
  • one of the above three dispensing heads is selected according to the target and purpose of the dispensing operation, and a head corresponding to the selected dispensing head is selected.
  • Drive the selection cylinder to lower only the selected dispensing head so that the lower end of the corresponding dispensing tip or dispensing nozzle is below the other dispensing tips or dispensing nozzles that were not selected. Project. For example, if the first dispensing head 37 is selected, the first dispensing tip 43 descends by the stroke S1, and similarly the second dispensing head 38, the third dispensing When the head 39 is selected, the second dispensing tip 44 and the dispensing nozzle 45 move down by the strokes S2 and S3, respectively. These strokes Sl, S2, and S3 are set individually according to the height of the target dispensing site.
  • FIG. 6 shows an example of a dispensing operation in a crystallization plate producing operation performed using the dispensing head section 33. First, select the first dispensing head 37, take out the crystallization solution 25a from the crystallization solution reservoir 25 in the first dispensing tip 43, and then as shown in FIG.
  • the crystallization solution 25a is stored in the reservoir 16c of the well 16a. Is dispensed. At this time, since the first dispensing tip 43 is a large-sized tip for the crystallization solution, dispensing can be completed in a short time even when the dispensing amount into the liquid reservoir 16 c is large. be able to.
  • the third dispensing head 39 is selected, the protein solution 26a is taken out from the protein solution reservoir 26, and the crystallization solution 25 is stored in the reservoir 16c as shown in FIG. 6B. Dispense the protein solution 26a into the pocket at the top of the liquid holding unit 16b for the well 6a into which a has been dispensed.
  • the second dispensing head 38 was selected, and as shown in FIG. 6C, a part of the crystallization solution 25 a in the reservoir 16 c was sucked by the second dispensing tip 44, A predetermined amount of the crystallization solution 25a is added to the protein solution 26, a already dispensed into the liquid holding section 16b.
  • the second dispensing tip 44 is a small-sized tip for a crystallization solution, even if the amount of the crystallization solution to be added to the protein solution 26a is very small, accurate dispensing is performed. Is performed.
  • the mixing ratio of the protein solution 26a and the crystallization solution 25a in the liquid holding section 16b can be arbitrarily set in various combinations by the second dispensing tip. As a result, the protein solution can be adjusted to various concentrations. Therefore, screening without changing the protein concentration conditions can be easily performed without preparing protein solutions of various concentrations in advance.
  • the dispensing head section 3 3 and the above-described dispensing head moving mechanism are configured such that the reservoir 16 for the well 16 a of the crystallization plate 16 set on the dispensing stage 11 a.
  • Dispensing means for dispensing the crystallization solution 25a to 6c and dispensing the protein solution 26a to the liquid holding part 16b is configured.
  • the dispensing means includes a crystallization solution dispensing head (third dispensing head 39) for dispensing the crystallization solution 25 a into a single dispensing head section 33, and a protein solution 2. It has a protein solution dispensing head for dispensing 6a.
  • a second dispensing head 38 for dispensing 25a is provided. In the dispensing operation described above (see FIG. 6), the second dispensing head 38 is moved from the liquid storage section 16c. Aspirate crystallization solution 25a and dispense into liquid holding section 16b.
  • a description will be given of a seal sticking section 50 provided on the side of the dispensing stage 11a (the opposite side of the stock section 12) shown in FIG.
  • the sealing means in the present invention is not limited to the sealing portion, and for example, sealing means by thermocompression bonding or the like can be used.
  • a slide table 51 is disposed on the work area 11.
  • a plate holder 52 for holding the crystallization plate 16 is mounted on the slide table 51 in a sliding manner in the Y direction.
  • the plate holder 52 is moved by a moving means (not shown). Reciprocating in the direction.
  • the crystallization plate 16, which has been dispensed at the dispensing stage 11 a, is placed and held on the plate holder 52.
  • a head 55 with a sticker is provided so as to be able to move up and down.
  • the sheet sticking member 56 drawn out from the seal supply section 53 is supplied to the seal sticking head 55.
  • the seal member 56 is supplied in a state of being laminated on the release paper, and in the seal attaching operation, the seal attaching head 55 is pressed against the upper surface of the crystallization plate 16 held by the plate holding portion 52. Then, the crystallization plate 16 is moved in the horizontal direction (Y direction) relative to the head 55 with the seal attached.
  • Seal sticking part 50 is a pipette in which the crystallization solution 25 a and the protein solution 26 a were dispensed 1
  • An opening 3 c for carrying out the crystallization plate 16 is provided on a side surface of the housing 3 at a position adjacent to the seal attaching portion 50.
  • the crystallization plate 16 with the seal member 56 attached to the upper surface at the seal attachment section 50 is carried out to the protein crystal detector 5 through the opening 3c by the transport head 21.
  • a bar code reading section 57 is provided in the opening 3c, and the ID code attached to the transported a, plate 16 is read by the bar code reading section 57.
  • the sealing member is not particularly limited.
  • a transparent film that is difficult to expand and contract is preferable.
  • a film such as polyolefin is used.
  • the protein crystallization plate preparation device 2 has a communication function, and is connected to a host computer 67, which is a higher-level control unit, via a LAN system 66 connected to a communication interface 65. I have.
  • the communication interface 65 is connected to the processing unit 60.
  • the processing unit 60 executes various processing programs stored in the program storage unit 62 based on various data stored in the data storage unit 61, thereby implementing various operations and processing functions to be described later.
  • a protein crystallization plate production operation program 62a is stored in the program storage unit 62, and by executing this program, a protein crystallization plate production operation described later is performed.
  • the data storage unit 61 includes a consumable information storage unit 61a, a dispensing operation information storage unit 61b, a supply reservoir information storage unit 61c, and a crystallization plate information storage unit 61d.
  • the consumables information storage unit 61 a contains information on consumables used in the protein crystallization plate production operation, that is, the crystallization plate 16, the tip racks 17, 18 and the seal in the stock unit 12.
  • the stock information of the sealing member 56 in the supply section 53 is stored.
  • the stock information includes the position where the stock is stored, the stock remaining amount at each timing during operation of the apparatus, and the like.
  • the transport unit 20 takes out each consumable from the stock unit 12 based on the stock information.
  • the stock remaining amount is updated in real time by subtracting the consumed amount for each dispensing operation from the initial value input in advance by teaching. By constantly monitoring the remaining amount of stock, it is possible to prevent or stop the equipment from being stopped due to running out of consumables.
  • the dispensing operation information storage unit 61b stores dispensing operation information downloaded from the host computer 67, that is, a predetermined liquid stored in a predetermined well 6a of the crystallization plate 16 by the dispensing means. Stores information necessary to dispense only a fixed amount.
  • the dispensing operation information includes the combination of the protein information 26a and the crystallization solution 25a with the cell information indicating the sequence position of the protein 16a on the crystallization plate 16 (what kind of protein solution 26 a) and whether the crystallization solution 25a is dispensed into the same well).
  • the supply reservoir information storage unit 61c stores the supply reservoir information, that is, the positions of the protein solution supply reservoir 26 and the crystallization solution supply reservoir 25 in the work area 11 and the level of each of these reservoirs. Information indicating the type of the stored solution is stored.
  • the crystallization plate information storage unit 61d is identified and specified by the crystallization plate information that associates the crystallization plate with the dispensing operation information, that is, the ID code, for each crystallization plate 16 after the dispensing operation.
  • the crystallization plate information that associates the crystallization plate with the dispensing operation information, that is, the ID code, for each crystallization plate 16 after the dispensing operation.
  • the dispensing operation information that is, the ID code
  • the processing unit 60 includes a dispensing head moving mechanism 30, a dispensing head unit 33, a stock unit 12, a transport unit 20, and a seal sticking unit 50 in accordance with the protein crystallization plate production operation program 62 a.
  • the barcode reading unit 57 transmits the ID code read from the crystallization plate 16 carried out from the opening 3c to the processing unit 60. This provides an ID code for creating the crystallization plate information described above.
  • the display processing unit 63 performs a process of displaying a guidance image or the like at the time of overnight input on a display device. Operation
  • the input processing unit 64 inputs operation commands and data to the processing unit 60 by input means such as a touch key provided on the control panel 4.
  • This operation is performed by the processing section 60 executing the protein crystallization plate preparation operation program 62a, whereby the protein solution and the crystal are added to each well for screening the protein crystallization conditions by the vapor diffusion method.
  • a crystallization plate to which the crystallization solution is dispensed is prepared.
  • the empty crystallization plate 16 is transferred from the stock unit 12 to the transport unit 20. And transported to the dispensing stage 11a (ST1).
  • the dispensing operation information is read from the dispensing operation information storage unit 61b (ST2).
  • the dispensing head 33 is moved relative to the crystallization plate 16 based on the dispensing operation information, and the dispensing operation is performed on the first column 16a (ST3). As a result, the dispensing operation shown in FIG. 6 is performed.
  • next level is determined (ST4). If the next level is present, the dispensing operation for the next level is performed (ST5). The same processing is repeatedly executed until it is determined. If it is determined in (ST 4) that there is no next well, the crystallized plate 16 after the dispensing operation is transported to the seal attaching section 50 (ST 6).
  • the protein crystal observation device 5 is used for detecting a protein crystal formed in a protein solution by a vapor diffusion method on the crystallization plate 16 prepared by the protein crystallization plate preparation device 2.
  • the protein crystal detector 5 has a configuration in which a storage unit 70, a transport unit 71 and an observation unit 73 are arranged in a constant temperature chamber formed in a box-shaped housing 6. Has become.
  • the constant temperature chamber 6 has a temperature control function to maintain the internal atmosphere in a predetermined environment, and as shown in FIG. Is provided with a carry-in port 6b for carrying the crystallization plate 16 carried out from the opening 3c of the protein crystallization plate preparation device 2 into the inside.
  • the entrance 6b can be opened and closed freely by an entrance opening / closing mechanism (not shown).
  • the internal structure of the constant temperature chamber will be described. Inside the constant temperature room, a vertical shelf-shaped storage unit 70 is arranged along the inner wall surface.
  • the storage section 70 has a plurality of storage sections 70a partitioned into shelves. Each of the storage sections 70a is subjected to a dispensing operation by the crystallization plate manufacturing apparatus 2, and the pipes 16 are provided.
  • a closed crystallization plate 16 is accommodated only one.
  • the protein crystal detector 5 serves as a crystallization container accommodating means for accommodating a plurality of crystallization plates 16 in which a well 16a is sealed under a predetermined environment.
  • a transport unit 71 is disposed in front of the storage unit 70.
  • the transport unit 71 includes an X table 7IX, a Y table 71Y, a ⁇ table 71 ⁇ , a rotary head 71R, and a plate holding head 72.
  • the X table 7 IX is arranged in the X direction (the direction parallel to the storage unit 70) in a horizontal posture on the floor, and the Z table 7 1 Z set up on the X table 7 1 X
  • the Y table 71 Y is mounted in a horizontal posture, and the Y table 71 is mounted with a rotary head 71 R.
  • a plate holding head 72 is mounted on the rotating shaft of the rotating head 71 R.
  • the plate holding head 72 moves in the X, ⁇ , ⁇ directions on the front surface of the storage unit 70. Further, by driving the rotary head 71 R, the horizontal direction of the holding head 8 can be changed.
  • the plate holding head 72 holds the plate 16 carried in from the inlet 6b by the arm 72a, and holds Store in 70a.
  • Storage section 5 The crystallization plate 16 held for a predetermined time in a is held by the plate holding head 72 of the transport unit 71, and the plate holding head 72 is moved. , And transported to the observation section 73.
  • the observation section 73 has a configuration in which an observation table 75 is mounted in a horizontal posture on a frame 74 a erected on a base 74, and a camera 76 is arranged above the observation table 75. ing.
  • the crystallization plate 16 transported by the plate holding head 72 is placed and set on the observation table 75.
  • the XYZ moving mechanism provided in the observation table 75, the plate 16 moves in the X, ⁇ , and Z directions.
  • the crystallization plate 16 in this state is stored under a predetermined temperature atmosphere to evaporate the solvent component in the protein solution 26a, thereby increasing the protein concentration of the protein solution 26a to a supersaturated state. Produces protein crystals. At this time, the evaporation of the solvent from the protein solution 26a progresses slowly while maintaining the equilibrium between the solvent evaporating from the protein solution 26a and the vapor absorbed by the crystallization solution 25a. Stable crystal formation is performed.
  • the observation unit 73 observes the crystallization plate 16 in such a crystal formation process to detect the presence or absence of the protein crystal and the degree of crystallization in each well 16a.
  • FIG. 11 shows an example of an observation operation for capturing an observation image of a protein solution.
  • the crystallization plate 16 set on the observation table 75 is moved below the camera 76, and the liquid holding part 16b in the observation target cell 16a is moved to the camera 76. Align with the imaging optical axis.
  • the protein crystal detector 5 has a communication interface 87, and the communication interface 87 is a processing unit 80 that performs control processing inside the protein crystal detector 5 via a LAN system 66.
  • a control signal is sent and received between the host computer 67 and the host controller 67 which is an upper control unit.
  • the processing unit 80 implements various operations and processing functions described later by executing various processing programs stored in the program storage unit 82 based on various data stored in the data storage unit 81.
  • a crystal detection program 82a and an observation operation program 82b are stored in the program storage unit 82, and by executing these programs, the observation operation of the protein solution and the protein A process is performed to detect protein crystals in the solution.
  • the data storage unit 81 includes a processed image storage unit 81a, an observation image storage unit 81b, and a crystallization information storage unit 81c.
  • the processed image storage unit 81a includes a protein crystal detection process.
  • c observation image storage unit 8 lb which stores the processed image after various processing is performed, and stores the protein solution 2 6 a of the observation images interleaved taken by the camera 7 6 in.
  • the observation image stored in the observation image storage unit 81b is a processing target.
  • the crystallization information storage unit 81c specifies the crystallization information, that is, the image data of the observation image in which crystallization was detected in the protein crystal detection processing, and the crystallization plate from which the observation image was obtained. Information and information such as the observation time when the crystallization plate was observed Please note.
  • the processing unit 80 includes a display processing unit 23, an operation input processing unit 24, a camera 76, an observation stage 75, a loading / unloading mechanism 85, a transport unit 71, and a temperature control unit 86. Is connected.
  • the temperature control unit 86 adjusts the temperature in the constant temperature room according to a temperature command sent from the host computer 67 via the processing unit 80. This keeps the temperature inside the constant temperature room at the set temperature.
  • the transport unit 71 transports the crystallization plate 16 in the constant temperature chamber 6 according to a control signal from the processing unit 80, that is, the plate 16 loaded through the loading port 6b provided in the constant temperature chamber 6.
  • a transfer operation such as an operation of storing the crystallization plate 16 in a predetermined storage unit 70 a of the storage unit 70 or an operation of taking out the crystallization plate 16 from the storage unit 70 a and setting it in the observation unit 73 is performed.
  • the entrance opening / closing mechanism 85 opens and closes the entrance 6b in accordance with a control signal from the processing section 80.
  • the processing unit 80 controls the observation table 75 and the camera 76 to move the crystallization plate 16 held on the observation table 75, and to take an image of the protein solution using the camera 76. Is performed.
  • the display processing section 83 displays an observation image captured by the camera 76 and various processed images, and also performs processing for displaying a guidance image at the time of data input. Operation ⁇
  • the input processing unit 84 inputs an operation command or data to the processing unit 80 by operating an input device such as a keypad. Next, an example of an observation operation for detecting a protein crystal will be described with reference to FIG. This observation operation is performed by the processing unit 80 executing the observation operation program 82b. At the start of the observation operation, the crystallization plate 16 loaded from the upstream device via the entrance 6b is used. Is the storage Housed and stored in part 70a.
  • the specified crystallization plate 16 is taken out by the transfer unit 71 and moved to the observation stage 75 (ST 11). Then, the head 16a is positioned at the observation position immediately below the camera 76 (ST12). Thereafter, the lighting device 77 is turned on, and an image is captured by the camera 76 (ST13). Thereafter, a protein crystal detection process described later is executed (ST 14).
  • the presence or absence of the next well is determined (ST15). If the next well is present, the next well is positioned at the observation position (ST 16), and the process returns to (ST 13) to repeat the same processing. If it is determined in (ST15) that there is no next well, the crystallization plate 16 on which the processing has been completed is returned to the storage section 70a (ST17). Then, the host computer 67 is notified of the end of the observation operation (ST 18), and the observation operation execution processing ends.
  • the above-mentioned observation operation it is possible to perform all operations without taking the crystallization plate 16 out of the constant temperature chamber to the outside.
  • the screening accuracy can be improved, and the observation field becomes cloudy due to condensation when the crystallization plate is exposed to room temperature from a cooled state. It is possible to obtain good observation results without generation of cracks, and it is possible to perform observation work for detecting protein crystals efficiently and with high reliability.
  • the determination of crystallization may be performed, for example, by a combination of conventional image processing techniques, or may be specially developed for crystallization determination.
  • the transport section 20 of the crystallization plate preparation apparatus 2 includes the dispensing stage 11a and
  • the transfer unit 71 of the protein crystal detector 5 is a second transfer unit intended for the crystallization solution storage unit.
  • the first transport means and the second transport means constitute a crystallization vessel transport means.
  • the protein crystal detector 5 is composed of a constant-temperature room for accommodating a plurality of crystallization plates 16 in which the wells 16a are sealed in a predetermined environment, and is disposed in the constant-temperature room and generated in the crystallization plates 16.
  • An observation unit 73 for detecting the protein crystals obtained is provided.
  • the above-mentioned second transfer means is configured to transfer the crystallization plate 16 in the constant temperature chamber.
  • observation unit 73 as a protein crystal detection means was disposed in a constant temperature room accommodating the crystallization plate 16, but the observation unit may be provided outside the constant temperature room. Good.
  • the method of observing the protein solution in the crystallization plate 16 by the camera 10 has been described as a means for detecting protein crystals, protein crystals may be detected using other methods. Industrial potential
  • screening apparatus of this invention screening of the protein crystallization conditions by the vapor diffusion method using the sitting drop method can be efficiently performed. Further, the screening apparatus of the present invention can be used not only for screening protein crystallization conditions, but also for producing protein crystals, for example.

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Abstract

本発明は、シッティングドロップ方式を用いた蒸気拡散法による蛋白質結晶化条件のスクリーニングを効率よく実行することができる蛋白質結晶化条件のスクリーニング装置を提供することを目的とする。　上記目的を達成するために、蒸気拡散法による蛋白質結晶化方法の一種であるシッティングドロップ法における蛋白質の結晶化条件をスクリーニングする蛋白質結晶化条件スクリーニング装置において、結晶化プレートのウェルに蛋白質溶液と結晶化溶液を分注する分注手段と分注後のウェルを密閉するシール貼付部とを備えた結晶化プレート作製装置２と、分注後の結晶化プレートを所定環境下で収容する恒温室内に結晶化プレート内の蛋白質結晶を検出する蛋白質結晶検出装置５とを連結して結晶化プレートの搬送を自動的に行う構成とし、スクリーニングを効率よく自動的に行う。

Description

蛋白質結晶化条件スクリーニング装置
技術分野
本発明は、 蛋白質溶液中の蛋白質の結晶化条件をスクリーニングする 明
蛋白質結晶化条件スクリーニング装置に関するものである。 なお、 本発 明の装置は、 蛋白質結晶化条件のス田クリーニングに加え、 例えば、 蛋白 質結晶の製造等にも使用できる。
背景技術
近年遺伝子情報を医療などの分野に有効に利用するた'めの取り組みが 活発化しており、 その基礎技術として遺伝子を構成する蛋白質の構造を 解析する努力が行われている。 この蛋白質の構造解析は、 蛋白質を構成 するァミノ酸が 3次元の線状に連なった立体構造を特定するものであり - X線結晶構造解析などの方法によって行われる。
このような蛋白質の構造解析を行うためには、 まず解析対象の蛋白質 を結晶化することが求められ、 この蛋白質結晶化の方法として蒸気拡散 法が知られている。 この方法では、 結晶化対象の蛋白質を含む蛋白質溶 液から蒸発する溶媒成分を同一容器内に収容された結晶化溶液によって 吸収させることにより、 蛋白質溶液を過飽和状態に保って結晶を徐々に 生成させる。
蒸気拡散法による蛋白質結晶化には、 蛋白質溶液の液滴を液保持面の 下面側に付着保持させた垂下状態で溶媒を蒸発させるハンギングドロッ プ方式と、 蛋白質溶液の液滴を液保持部の上面に付着保持させた載置状 態で溶媒を蒸発させるシッティングドロップ方式がある。 このような蒸 気拡散法による蛋白質結晶化は複雑な試験操作を必要とすることから、 従来より試験作業を効率的に行うための専用の容器 （例えば、 特開 2 0 0 2 - 1 7 9 5 0 0号公報参照） や、 自動化装置が提案されている （例 えば、 特開 2 0 0 3— 1 4 5 9 6号公報参照）。 発明の開示
しかしながら、 上述の自動化装置に関する従来技術においては、 ハン ギングドロップ方式のみが対象となっており、 シッティングドロップ方 式を用いた蒸気拡散法については、 自動化の方策が確立されていなかつ た。 このため、 従来はシッティングドロップ方式を用いた蒸気拡散法に よる蛋白質結晶化条件のスクリ一二ングを効率よく実行することが困難 であった。 そこで本発明は、 シッティングドロップ方式を用いた蒸気拡散法によ る蛋白質結晶化条件のスクリーニングを効率よく実行することができる 蛋白質結晶化条件のスクリーニング装置を提供することを目的とする。 前記目的を達成するために、 本発明の蛋白質結晶化条件スクリーニン グ装置は、 蒸気拡散法による蛋白質結晶化方法の一種であるシッティン グドロップ法における蛋白質の結晶化条件をスクリーニングする蛋白質 結晶化条件スクリーニング装置であって、 蛋白質溶液を載置状態で下方 から保持する液保持部と結晶化溶液を貯溜する貯液部とを有する溶液収 容部を複数備えた結晶化容器がセットされる分注ステージと、 この分注 ステージにセットされた前記結晶化容器の前記溶液収容部について前記 貯液部に結晶化溶液を分注し前記液保持部に蛋白質溶液を分注する分注 手段と、 前記結晶化溶液と前記蛋白質溶液とが分注された前記溶液収容 部を密閉する密閉手段と、 前記溶液収容部が密閉された前記結晶化容器 を所定の環境下で複数個収容する結晶化容器収容手段と、 密閉された前 記溶液収容部内の前記蛋白質溶液内に生成した蛋白質結晶を検出する蛋 白質結晶検出手段と、 前記結晶化容器を、 前記分注ステージ、 前記密閉 手段、 前記結晶化容器収容手段および前記蛋白質結晶検出手段の少なく とも一つへ搬送する結晶化容器搬送手段とを備えたことを特徴とする。 本発明のスクリーニング装置によれば、 シッティングドロップ方式を 用いた蒸気拡散法による蛋白質結晶化条件のスクリーニングを効率よく 実行することができる。 また、 本発明の装置は、 蛋白質結晶化条件のス クリーニングに加え、 例えば、 蛋白質結晶の製造等にも使用できる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の一実施形態の蛋白質結晶化条件スクリーニング装置 の斜視図である。
図 2は、 本発明の一実施形態の蛋白質結晶化プレート作製装置の透過 斜視図である。
図 3は、 本発明の一実施形態において使用される結晶化プレートの斜 視図である。
図 4は、 本発明の一実施形態において使用される結晶化プレートの部 分断面図である。
図 5は、 本発明の一実施形態の蛋白質結晶化プレー卜作製装置の分注 へッド部の正面図である。
図 6 A , Bおよび Cは、 本発明の一寒施形態の蛋白質結晶化プレート 作製装置による分注操作の説明図である。 図 7は、 本発明の一実施形態の蛋白質結晶化プレート作製装置の制御 系の構成を示すプロック図である。
図 8は、 本発明の一実施形態の蛋白質結晶化プレート作製装置による 蛋白質結晶化容器作製動作を示すフロー図である。
図 9は、 本発明の一実施形態の蛋白質結晶検出装置の透過斜視図であ る。
図 1 0は、本発明の一実施形態の蛋白質結晶検出装置の断面図である。 図 1 1は、 本発明の一実施形態の蛋白質結晶検出装置の観察部の部分 断面図である。
図 1 2は、 本発明の一実施形態の蛋白質結晶検出装置の制御系の構成 を示すブロック図である。
図 1 3は、 本発明の一実施形態の蛋白質結晶検出装置による観察動作 のフロー図である。
図 1 4は、 本発明の一実施形態の蛋白質結晶検出装置による蛋白質結 晶検出処理のフロー図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明のスクリーニング装置において、 前記分注手段は、 前記結晶化 溶液を分注する結晶化溶液分注へッドと前記蛋白溶液を分注する蛋白質 溶液分注へッドとを備えることが好ましい。
本発明のスクリーニング装置において、前記結晶化溶液分注へッドは、 前記貯液部に前記結晶化溶液を分注する第 1分注へッドと、 前記液保持 部に前記結晶化溶液を分注する第 2分注へッドとを備えることが好まし い。 本発明のスクリーニング装置において、 前記第 2分注ヘッドは、 前記 貯液部から前記結晶化溶液を吸引して前記液保持部に分注することが好 ましい。
本発明のスクリーニング装置において、 前記分注手段は、 前記結晶化 溶液分注へッドと前記蛋白質溶液分注へッドとが装着された単一の分注 ヘッド部と、 この分注ヘッド部を前記分注ステージに対して移動させる 分注へッド移動手段とを備えてもよい。
本発明のスクリーニング装置において、 前記分注手段は、 前記第 1分 注へッド、 前記第 2分注へッドおよび前記蛋白質溶液分注へッドが装着 された単一の分注へッド部と、 この分注へッド部を前記分注ステージに 対して移動させる分注へッド移動手段とを備えることが好ましい。 本発明のスクリーニング装置において、 前記結晶化容器搬送手段は、 前記分注ステージおよび前記密閉手段の少なくとも一方への第 1搬送手 段と、 結晶化溶液収容手段への第 2搬送手段とを含むことが好ましい。 本発明のスクリーニング装置において、 前記結晶化容器収容手段は、 前記結晶化容器を所定環境下で収容する恒温室と、 この恒温室内に配置 され結晶化容器内で生成した蛋白質の結晶を検出する蛋白質結晶検出手 段とを備え、 前記第 2搬送手段は恒温室内で結晶化容器を搬送すること が好ましい。
次に、 本発明のコンピュータプログラムは、 本発明のスクリーニング 装置がコンピュータによって制御され、 この装置における蛋白質結晶化 プレート作製動作を実行可能なコンピュータプログラムであって、 前記 搬送手段により空の前記結晶化プレートを前記分注ステージへ搬送させ る工程と、 分注情報を読取る工程と、 前記情報に基き、 前記分注手段に より前記プレートのゥエルに分注する工程と、 次の分注対象のゥエルを 認識する工程と、 前記搬送手段により分注処理後の前記プレートを前記 密閉手段に搬送する工程と、 前記密閉手段により前記プレートを密閉す る工程とを、 前記コンピュータにより前記装置に実行させるコンビユー タプログラムである。
本発明のコンピュータプログラムにおいて、 さらに、 作製した前記蛋 白質結晶化プレート情報を前記コンピュータに記録させる工程を実行さ せることが好ましい。
次に、 本発明のその他のコンピュータプログラムは、 本発明のスクリ —ニング装置が、 コンピュータによって制御され、 この装置における蛋 白質結晶化プレート中の蛋白質結晶の観察を実行可能なコンピュータプ ログラムであって、 前記搬送手段により前記結晶化プレートを前記観察 ステージへ搬送させる工程と、 前記プレートの先頭のゥエルを観察位置 に位置決めする工程と、 前記前記ゥエル中の画像を取り込む工程と、 前記画像に基き蛋白質結晶を検出する工程と、 次の観察対象のゥエルを 認識し、 これを観察位置に移動させる工程と、 前記観察結果をコンピュ 一夕に記録する工程とを、 前記コンピュータにより前記装置に実行させ るコンピュータプログラムである。
本発明のコンピュータープログラムにおいて、 前記画像に基き蛋白質 結晶を検出する工程は、 前記画像に対して画像処理を行う工程と、 前記 処理画像に基き結晶化の判定を行う工程と、 前記コンピュータに、 前記 プレートに関する情報、 前記ゥエルに関する情報、 前記画像および観察 時刻の少なくとも一つの情報を記録する工程とを含むことが好ましい。 本発明の蛋白質結晶化条件スクリーニング装置は、 コンピュータで制 御可能であり、 本発明のコンピュータプログラムにより制御される装置 であることが好ましい。
また、 本発明の蛋白質結晶化条件スクリーニング装置は、 タンパク質 結晶の製造装置として使用することができる。 次に、 本発明の実施の形態の一例を図面を用いて説明する。
まず、 本発明の蛋白質結晶化条件スクリーニング装置の一例の全体構 造を、 図 1を参照して説明する。 蛋白質結晶化条件スクリーニング装置 1は、 蒸気拡散法による蛋白質結晶化方法の一種であるシッティグドロ ップ法における蛋白質の結晶化条件をスクリーニングするものであり、 それぞれ個別の装置である蛋白質結晶化プレート作製装置 2および蛋白 質結晶検出装置 5を連結した構成となっている。
蛋白質結晶化プレート作製装置 2 (結晶化容器作製装置） は、 結晶化 容器である結晶化プレートを対象として分注操作を行うことにより、 所 定の結晶化条件に設定する結晶化プレート作製処理を行う。 蛋白質結晶 検出装置 5は、 作製された複数の結晶化容器を所定の環境下で収容し、 これらの結晶化容器を対象として蛋白質結晶検出を行う。
蛋白質結晶化プレート作製装置 2、 蛋白質結晶検出装置 5はそれぞれ 箱形の筐体 3 , 6の内部に後述する各機能部を収容した構成となってい る。 筐体 3には観察および内部アクセス用の窓 3 a、 消耗部品を補給す るための部品供給扉 3 bおよび制御パネル 4が設けられており、 筐体 6 は内部環境温度を設定温度に保持する恒温室を構成しており、 内部ァク セス用の扉 6 a、 前面からの.操作 ·点検用の小扉 6 bおよび内部点検用 の窓 6 b、 制御パネル 7が配設されている。 筐体 3， 6の境界には後述 するように容器搬送用の開口部が設けられており、 蛋白質結晶化プレー ト作製装置 2で作製された結晶化プレートを、 蛋白質結晶検出装置 5に 直接搬入できるようになつている。 次に、 蛋白質結晶化プレート作製装置 2の内部構造の一例を、 図 2を 参照して説明する。 蛋白質結晶化プレート作製装置 2の内部に設けられ た基台 1 0の上面は、 結晶化プレートを対象として各種の処理や操作が 実行される作業エリア 1 1となっている。基台 1 0の手前側の側面には、 消耗品を収容するストツク部 1 2が設けられている。 ストツク部 1 2は プレートストック部 1 3および 2つのラックストック部 1 4， 1 5を備 えている。
プレートストック部 1 3は昇降プレート 1 3 aを備えており、 昇降プ レート 1 3 a上には結晶化用のマイクロプレート 1 6 (以下、 単に 「結 晶化プレー卜 1 6」 と略記する） が多段積みの積層状態で収納される。 昇降プレート 1 3 aが上昇することにより、 積層された結晶化プレート 1 6が上昇し、 最上層の結晶化プレート 1 6が後述する搬送部 2 0によ つて取り出される。 結晶化プレート 1 6は、 蛋白質溶液中の蛋白質を結 晶化させるために用いられる結晶化容器である。 ここで、 図 3， 図 4を参照して、 結晶化プレート 1 6の一例について 説明する。 図 3に示すように、 結晶化プレート 1 6には複数のゥエル 1 6 aが格子状に形成されている。 ゥエル 1 6 aは、 円形の凹部の中心に 円柱状の液保持部 1 6 bが設けられたいわゆるカルデラ状の液体収納用 の凹部であり、 ゥエル 1 6 a内には、 結晶化の対象となる試料、 すなわ ち結晶化対象の蛋白質を含んだ蛋白質溶液 2 6 aと、 結晶化に用いられ る結晶化溶液 2 5 aとが分注される。 前記結晶化プレート 1 6の大きさ は、 特に制限されないが、 例えば、 規格化されたサイズのものを使用で きる。 前記規格としては、 例えば、 S B S規格等があげられる。 前記ゥ エル 1 6 aの大きさは、 特に制限されないが、 例えば、 直径 1 O mm〜 2 O mmであり、前記液保持部 1 6 bの大きさは、特に制限されないが、 例えば、 前記ゥエル 1 6 aの半分の直径の大きさである。
図 4はこれらの試料を収容した 1つのゥエル 1 6 aの靳面の一例を示 している。 ゥエル 1 6 a内では、 液保持部 1 6 bの頂部に設けられたポ ケット内に液滴状の蛋白質溶液 2 6 aが載置状態で保持されており、 液 保持部 1 6 bを囲むリング状の貯液部 1 6 cには、 結晶化溶液 2 5 aが 貯溜されている。 ゥエル 1 6 aは、 結晶化の対象となる蛋白質溶液を載 置状態で下方から保持する液保持部 1 6 bと結晶化溶液 2 5 aを貯溜す る貯液部 1 6 cとを有する溶液収容部となっている。 後述するように結 晶化の開始に際しては、 液保持部 1 6 bに保持された蛋白質溶液 2 6 a に所定量の結晶化溶液 2 5 aを貯液部 1 6 cから取り出して分注して混 合した後、 各ゥエル 1 6 a上面に密封用のシール部材 5 6が貼着される (図 3参照）。
この状態の結晶化プレート 1 6を所定の温度雰囲気下で保管すること により、 蛋白質溶液 2 6 a中の溶媒成分を蒸発させ、 これにより蛋白質 溶液 2 6 aの蛋白質濃度を過飽和状態にまで高めて蛋白質結晶を生成す る。 このとき、 蛋白質溶液 2 6 aから蒸発する溶媒と結晶化溶液 2 5 a に吸収される蒸気とが平衡状態を保ちながら蛋白質溶液 2 6 aからの溶 媒の蒸発が緩やかに進行することにより、安定した結晶生成が行われる。 図 2のラックストック部 1 4， 1 5は、 昇降プレート 1 4 a、 1 5 a を備えており、昇降プレート 1 4 a、 1 5 aには、ティップラック 1 7， 1 8が、 結晶化プレート 1 6と同様に積層状態で収納され、 搬送部 2 0 によって取り出される。 ティップラック 1 7， 1 8には、 分注操作にお いて結晶化溶液 2 5 aの分注に使用される使い捨て型の分注テイッブが 格子状配列で複数保持されている。 結晶化溶液 2 5 aの分注には、 後述 するように大小 2種類の分注ティップが用いられ、ティップラック 1 7、 1 8は、 それぞれ小型サイズ、 大型サイズの結晶化溶液分注用ティップ を収納している。 これらの結晶化プレート 1 6やティップラック 1 7 , 1 8は、 後述す る搬送部 2 0によって作業エリァ 1 1に搬送され、 ここでティップラッ ク 1 7， 1 8から取り出された分注ティップが分注操作に使用される。 使用された分注ティップは、 ティップラック 1 7， 1 8に戻し入れされ る。 ストック部 1 2には、 使用後の消耗部品を回収するための廃棄ポッ クス 1 9が設けられており、 使用後の分注ティップを収容したティップ ラック 1 7， 1 8は、 搬送部 2 0によってこの廃棄ボックス 1 9内に投 棄される。
搬送部 2 0について説明する。 基台 1 0の上方には、 2条の X軸機構 2 4が X方向に配設されており、 X軸機構 2 4に架設された Y軸機構 2 3には、 Z 0軸機構 2 2が装着されている。 軸機構 2 2から下方に 延出した軸部 2 2 aには、 搬送ヘッド 2 1が結合されている。 X軸機構 2 4、 Y軸機構 2 3、 Z 0軸機構 2 2を駆動することにより、 搬送へッ ド 2 1は作業エリア 1 1内で X方向、 Y方向および Z 0方向に移動し、 結晶化プレート 1 6やティップラック 1 7， 1 8をクランプして搬送す る。
次に作業エリア 1 1について説明する。 作業エリア 1 1の略中央部に は、 分注ステージ 1 1 aが設けられており、 ストック部 1 2から取り出 された結晶化プレート 1 6は、 分注ステージ 1 1 aにセットされる。 分 注ステージ 1 1 aとストック部 1 2との間のエリアには、 ティップラッ ク 1 7 , 1 8や、 後述する蛋白質溶液分注ノズルを収容するノズルラッ ク 2 7が載置される。 また分注ステージ 1 1 aの奥側のエリアには、 ス クリーニングの対象となる蛋白質溶液 2 6 aを貯溜した蛋白質溶液供給 リザーバ 2 6および結晶化に使用される結晶化溶液 2 5 aを貯溜した結 晶化溶液供給リザ一バ 2 5が載置されている。 スクリーニングにおいて試験の対象となる結晶化プレートを準備する 結晶化プレート作製処理は、 空の結晶化プレート 1 6に対して、 蛋白質 溶液供給リザーバ 2 6から取り出した蛋白質溶液 2 6 aおよび結晶化溶 液供給リザーパ 2 5から取り出した結晶化溶液 2 5 aを、 以下に説明す る分注手段によって分注することにより行われる。
分注ステージ 1 1 aを含んだ作業エリア 1 1の上方には、 X軸テープ ル 3 1が X方向に配設されており、 X軸テーブル 3 1に結合された Y軸 テーブル 3 2には、 分注へッド部 3 3が装着されている。 X軸テーブル 3 1および Y軸テーブル 3 2を駆動することにより、 分注へッド部 3 3 は分注ステージ 1 1 aを含んだ作業エリア 1 1上で移動する。 図 5に分注ヘッド移動機構の一例を示す。 同図に示すように、 X軸テ —ブル 3 1は、 Xガイド 3 1 e、 スライダ 3 1 dより成るガイド機構に よってガイドされる移動ブロック 3 2 f を、 送りねじ 3 1 a、 ナット 3 1 bより成る直動機構によってブロック 3 1 cを介して X方向に駆動す る構成となっている。 また Y軸テーブル 3 2は、 Yガイ ド 3 2 e、 スラ イダ 3 2 dより成るガイド機構によってガイドされる移動プレート 3 3 aを、 送りねじ 3 2 a、 ナット 3 2 bより成る直動機構によってブロッ ク 3 2 cを介して Y方向に駆動する構成となっている。
次に分注ヘッド部 3 3について説明する。 移動プレー卜 3 3 aの下面 には、 垂直な分注ヘッドベース部材 3 4が結合されている。 分注ヘッド ベース部材 3 4には昇降板 3 5が Z方向にスライド自在に配設されてお り、 昇降板 3 5は分注へッドベース部材 3 4に固定された昇降用モ一夕 3 6によって昇降する。 分注へッドベース部材 3 4および昇降用モー夕 3 6は、 Z軸テーブルを構成している。 この Z軸テ一ブルおよび X軸テ 一ブル 3 1、 Y軸テーブル 3 2は、 分注ヘッド部 3 3を移動させる分注 ヘッド移動機構 3 0 (図 7参照） を構成する。
昇降板 3 5には、 第 1分注へッド 3 7、 第 2分注へッド 3 8、 第 3分 注へッド 3 9の 3つの分注へッドが装着されている。 これらの分注へッ ドのうち、 第 1分注へッド 3 7、 第 2分注へッド 3 8はいずれも結晶化 溶液 2 5 aを対象とする結晶化溶液分注ヘッドであり、 第 1分注ヘッド 3 7は大容量の結晶化溶液 2 5 aを短時間で分注する用途に、 また第 2 分注へッド 3 8は、 小容量の結晶化溶液 2 5 aを高精度で分注する用途 に用いられる。 第 3分注へッド 3 9は、 蛋白質溶液 2 6 aを対象とする 蛋白質溶液分注へッドである。
これらの分注ヘッドの構成について説明する。 第 1分注ヘッド 3 7、 第 2分注へッド 3 8、 第 3分注へッド 3 9は、 装着される分注ティップ が異なるものの、 液体の吸引 ·吐出などの基本機能は同一であり、 ここ では第 1分注ヘッド 3 7を対象として説明し、 第 2分注ヘッド 3 8、 第 3分注へッド 3 9については、 共通部分の説明は省略する。 第 1分注へッド 3 7は昇降板 3 5に設けられており、 第 1の昇降部材 3 7 aを垂直なガイド 3 7 dに沿って昇降板 3 5に対してスライド自在 に配設した構成となっている。 第 1の昇降部材 3 7 aは、 第 1ヘッド選 択シリンダ 4 0によって所定ストロークだけ昇降する。
第 1の昇降部材 3 7 aの下部にはシリンダ部 3 7 f が配設されており、 シリンダ部 3 7 f には上方からプランジャ 3 7 eが嵌入している。 ブラ ンジャ 3 7 eは、 モータ 3 7 cを備えたプランジャ昇降機構 3 7 bによ つて昇降し、 プランジャ 3 7 eがシリンダ部 3 7 f 内で昇降することに より、 シリンダ部 3 7 f はポンプ機構として機能する。
シリンダ部 3 7 f の下部はティップ装着部 3 7 hと結合されており、 ティップ装着部 3 7 hには第 1分注ティップ 4 3が装着される。 第 1分 注ティップ 4 3は、 大型サイズの結晶化溶液分注用ティップであり、 テ ィップラック 1 8によって供給される。 第 1分注ティップ 4 3の装着に 際しては、 まず分注へッド部 3 3を第 1分注ティップ 4 3を保持したテ ィップラック 1 8の上方に移動させる。 そしてティップ装着部 3 7 hを 下降させて、 第 1分注ティップ 4 3の上端の装着用開孔にテイッブ装着 部 3 7 hを挿入する。
ティップ装着部 3 7 hにはティップ離脱板 3 7 gが設けられており、 第 1分注ティップ 4 3が装着された状態でティップ離脱板 3 7 gが下方 に移動することにより、 第 1分注ティップ 4 3はティップ装着部 3 7 から離脱する。 このように、 第 1分注ヘッド 3 7への第 1分注ティップ 4 3の着脱は、 全て自動的に行うことができるようになつている。
第 2分注へッド 3 8、 第 3分注へッド 3 9について説明する。 第 2分 注ヘッド 3 8、 第 3分注ヘッド 3 9は、 上述のプランジャ昇降機構 3 7 b、シリンダ部 3 7 f と同様の機構が配設された第 2の昇降部材 3 8 a、 第 3の昇降部材 3 9 aを、 それぞれ第 2ヘッド選択シリンダ 4 1 , 第 3 へッド選択シリンダ 4 2によって昇降させる構成となっている。 第 2分 注ヘッド 3 8、 第 3分注ヘッド 3 9には、 それぞれ第 2分注ティップ 4 4， 分注ノズル 4 5が装着される。
第 2の分注ティップ 4 4は、 小型サイズの結晶化溶液分注用ティップ であり、 ティップラック 1 7によって供給される。 分注ノズル 4 5は、 蛋白質溶液分注ノズルであり、 ノズルラック 2 7によって供給される。 第 2分注ティップ 4 4， 分注ノズル 4 5の装着および離脱も、 第 1分注 テイッブ 4 3の場合と同様である。
次に、 分注ヘッド部 3 3による分注動作について説明する。 第 1分注 ヘッド 3 7、 第 2分注ヘッド 3 8、 第 3分注ヘッド 3 9は、 第 1ヘッド 選択シリンダ 4 0 , 第 2ヘッド選択シリンダ 4 1 , 第 3ヘッド選択シリ ンダ 4 2によって所定のストローク S 1 , S 2 , S 3だけ昇降するよう になっており、 また第 1分注へッド 3 7、 第 2分注へッド 3 8、 第 3分 注へッド 3 9を一括して昇降させる Z軸テ一ブル （昇降用モ一夕 3 6 ) によって同時にストローク S 4だけ昇降する。
分注動作を行う際には、 上述の 3つの分注ヘッドのうちのいずれかを 当該分注動作における対象 · 目的に応じて選択し、 選択された分注へッ ドに対応するへッド選択シリンダを駆動して、 選択された分注へッドの みを下降させて該当する分注ティップまたは分注ノズルの下端部を選択 されなかった他の分注ティップまたは分注ノズルよりも下方へ突出させ る。 例えば、 第 1分注ヘッド 3 7が選択された場合には、 第 1分注ティ ップ 4 3がストローク S 1だけ下降し、 同様に第 2分注へッド 3 8、 第 3分注ヘッド 3 9が選択された場合には、 第 2分注ティップ 4 4 , 分注 ノズル 4 5がそれぞれストローク S 2 , S 3だけ下降する。 これらのス トローク S l， S 2 , S 3は、 対象とする分注部位の高さに応じて、 個 別に設定される。
そしていずれかの分注ヘッドが下降した状態で、 昇降板 3 5を同一の ストローク S 4だけ下降させることにより、 第 1分注ティップ 4 3、 第 2分注ティップ 4 4， 分注ノズル 4 5のうちのいずれかが、 結晶化プレ 一卜 1 6に対して接近し、 分注ティップゃノズルの下端部は分注対象に 応じた所定の高さレベルで停止する。 図 6は、 この分注へッド部 3 3を用いて行われる結晶化プレート作製 動作における分注操作の一例を示している。 まず最初に第 1分注へッド 3 7を選択して、 第 1分注ティップ 4 3に結晶化溶液リザ一バ 2 5から 結晶化溶液 2 5 aを取り出し、 次いで図 6 Aに示すように、 第 1分注テ ィップ 4 3によってゥエル 1 6 aの貯液部 1 6 c内に結晶化溶液 2 5 a を分注する。 このとき、 第 1分注ティップ 4 3は大型サイズの結晶化溶 液用ティップであることから、 貯液部 1 6 c内への分注量が多い場合で も短時間で分注を完了することができる。
そしてこの後、 第 3分注ヘッド 3 9を選択し、 蛋白質溶液リザーバ 2 6から蛋白質溶液 2 6 aを取り出し、 図 6 Bに示すように、 貯液部 1 6 c内に結晶化溶液 2 5 aが分注されたゥエル 6 aを対象として、 液保持 部 1 6 bの頂部のポケット内に蛋白質溶液 2 6 aを分注する。
次いで第 2分注ヘッド 3 8が選択され、 図 6 Cに示すように、 第 2分 注ティップ 4 4によって貯液部 1 6 c内の結晶化溶液 2 5 aの一部を吸 引し、 液保持部 1 6 bに既に分注されている蛋白質溶液 2 6, aに所定量 の結晶化溶液 2 5 aを加え合わせる。 このとき、 第 2分注ティップ 4 4 は小型サイズの結晶化溶液用ティップであることから、 蛋白質溶液 2 6 aに加え合わせる結晶化溶液の量が微量である場合にも、 精度の良い分 注が行われる。 また、 前記第 2分注ティップにより、 液保持部 1 6 bに おける、蛋白質溶液 2 6 aと結晶化溶液 2 5 aとの混合比を、任意に種々 の組み合せで設定することができ、 この結果、 蛋白質溶液を種々濃度に 調整できる。したがって、予め種々濃度の蛋白質溶液を準備しなくても、 蛋白質濃度条件を変化させたスクリーニングが簡単に実施できるように なる。
上記構成において、 分注へッド部 3 3および前述の分注へッド移動機 構は、 分注ステージ 1 1 aにセットされた結晶化プレート 1 6のゥエル 1 6 aについて貯液部 1 6 cに結晶化溶液 2 5 aを分注し液保持部 1 6 bに蛋白質溶液 2 6 aを分注する分注手段を構成する。 そしてこの分注 手段は、 単一の分注へッド部 3 3に、 結晶化溶液 2 5 aを分注する結晶 化溶液分注ヘッド （第 3分注ヘッド 3 9 ) と、 蛋白質溶液 2 6 aを分注 する蛋白質溶液分注ヘッドとを備えた形態となっている。 さらに、 この蛋白質溶液分注ヘッドとして、 貯液部 1 6 cに結晶化溶 液 2 5 aを分注する第 1分注へッド 3 7と、 液保持部 1 6 bに結晶化溶 液 2 5 aを分注する第 2分注へッド 3 8を備えており、 前述の分注操作 (図 6参照） においては、 第 2分注ヘッド 3 8は、 貯液部 1 6 cから結 晶化溶液 2 5 aを吸引して液保持部 1 6 bに分注する。 前記密閉手段の一例として、図 2に示す分注ステージ 1 1 aの側方（ス トツク部 1 2の反対側） に配設されたシール貼付部 5 0について説明す る。 但し、 本発明における密閉手段は、 シール貼部に限定されず、 例え ば、 熱圧着等による密閉手段も利用できる。 作業エリア 1 1上には、 ス ライドテーブル 5 1が配設されている。 スライドテーブル 5 1上には結 晶化プレート 1 6を保持するプレート保持部 5 2が Y方向にスライド自 在に装着されており、 プレート保持部 5 2は移動手段 （図示省略） によ り Y方向に往復動する。 プレート保持部 5 2には、 分注ステージ 1 1 a にて分注操作が完了した結晶化プレート 1 6が載置され保持される。 スライドテーブル 5 1の上方には、 シール貼付へッド 5 5が昇降自在 に配設されている。 シール貼付ヘッド 5 5には、 シール供給部 5 3から 引き出されたシート状のシール部材 5 6が供給される。 シール部材 5 6 は剥型紙に積層された状態で供給され、 シール貼付動作においては、 シ ール貼付へッド 5 5をプレート保持部 5 2に保持された結晶化プレート 1 6の上面に押圧した状態で結晶化プレート 1 6をシール貼付へッド 5 5に対して水平方向 （Y方向） に相対移動させる。
これにより、 結晶化プレート 1 6の上面には、 シール部材 5 6が貼着 され、 そしてシール部材 5 6が剥離された後の剥型紙は、 剥型紙回収部 5 4に巻き取られて回収される。 このシール部材 5 6の貼着により全て のゥエル 1 6 aの上面が塞がれて密閉される （図 3参照）。 シール貼付部 5 0は、 結晶化溶液 2 5 aと蛋白質溶液 2 6 aとが分注されたゥエル 1
6 aを密閉する密閉手段となっている。
筐体 3の側面には、 シール貼付部 5 0に隣接した位置に結晶化プレー ト 1 6搬出用の開口部 3 cが設けられている。 シール貼付部 5 0にて上 面にシール部材 5 6が貼り付けられた結晶化プレート 1 6は、 搬送へッ ド 2 1によって開口部 3 cを介して蛋白質結晶検出装置 5に搬出される, 開口部 3 cにはバーコード読取部 5 7が配設されており、 搬出される結 a,化プレート 1 6に付された I Dコードは、 バーコード読取部 5 7によ つて読み取られ、 これにより各結晶化プレート 1 6が識別される。 前記 シール部材としては、 特に制限されないが、 例えば、 伸び縮みしにくい 透明なフィルムが好ましく、 例えば、 ポリオレフイン等のフィルムがあ げられ、 具体的には、 例えば、 3 M社製商品名 3 Mテープ 9 7 9 5等が あげられる。 次に、 蛋白質結晶化プレート作製装置の制御系の構成の一例を、 図 7 を参照して説明する。 .図 7において、 蛋白質結晶化プレー卜作製装置 2 は通信機能を備えており、 通信インターフェース 6 5に接続された L A Nシステム 6 6を介して、 上位制御部であるホストコンピュータ 6 7に 接続されている。 通信ィンタ一フェイス 6 5は処理部 6 0に接続されて いる。
処理部 6 0は、データ記憶部 6 1に記憶された各種データに基づいて、 プログラム記憶部 6 2に記憶された各種処理プログラムを実行すること により、 後述する各種動作および処理機能を実現する。 ここでは、 プロ グラム記憶部 6 2には、 蛋白質結晶化プレート作製動作プログラム 6 2 aが記憶されており、 このプログラムを実行することにより、 後述する 蛋白質結晶化プレート作製動作が行われる。 データ記憶部 6 1は、 消耗品情報記憶部 6 1 a、 分注操作情報記憶部 6 1 b、 供給リザーバ情報記憶部 6 1 cおよび結晶化プレート情報記憶 部 6 1 dを含んでいる。 消耗品情報記憶部 6 1 aには、 蛋白質結晶化プ レート作製動作において使用される消耗品についての情報、 すなわちス トツク部 1 2における結晶化プレート 1 6やティップラック 1 7， 1 8 およびシール供給部 5 3におけるシール部材 5 6のストック情報を記憶 する。
このストツク情報には、 これらがストツクされている位置や装置稼動 中の各タイミングにおけるストック残量などが含まれる。搬送部 2 0は、 このストック情報に基づき、 各消耗品をストック部 1 2から取り出す。 ストツク残量は、 予めティーチング入力された初期値から分注動作毎に 消費量を減算することによりリアルタイムで更新される。 このストツク 残量を常に監視するごとにより、 消耗品切れによる装置停止を防止また は事前に報知できるようになつている。
分注操作情報記憶部 6 1 bは、 ホストコンピュータ 6 7からダウン口 ードされる分注操作情報、 すなわち分注手段によって結晶化プレー卜 1 6の所定のゥエル 6 aに所定の液体を所定量だけ分注するために必要な 情報を記憶する。 この分注操作情報は、 結晶化プレート 1 6におけるゥ エル 1 6 aの配列位置を示すゥエル情報と、 蛋白質溶液 2 6 aと結晶化 溶液 2 5 aとの組み合わせ （どの種類の蛋白質溶液 2 6 aと結晶化溶液 2 5 aとを同一ゥエル内に分注するか） を示す情報が含まれる。
供給リザーバ情報記憶部 6 1 cは、 供給リザーバ情報、 すなわち蛋白 質溶液供給リザーバ 2 6， 結晶化溶液供給リザ一バ 2 5の作業ェリァ 1 1における位置や、 これらのリザ一バの各ゥエルに貯溜されている溶液 の種類を示す情報を記憶する。 前述の分注操作情報およびこの供給リザ ーバ情報に基づいて分注へッド駆動機構が動作することにより、 所定の 溶液を分注へッド部 3 3によって正しく取り出すことができる。
結晶化プレート情報記憶部 6 1 dは、 分注操作後の各結晶化プレート 1 6について、 結晶化プレートと分注操作情報を関連づけた結晶化プレ —ト情報、 すなわち I Dコードによって識別 ·特定される個別の結晶化 プレート 1 6の各ゥエル 1 6 aについて、 同一ゥエル内に分注された蛋 白質溶液 2 6 aと結晶化溶液 2 5 aとの組み合わせを特定可能な情報を 記憶する。 これにより、 分注操作後の蛋白質結晶化観察において、 蛋白 質結晶検出結果と結晶化条件 （蛋白質溶液 2 6 aと結晶化溶液 2 5 aと の組み合わせ） とを正しく符合させることができる。
また処理部 6 0は、 蛋白質結晶化プレート作製動作プログラム 6 2 a に従って、 分注ヘッド移動機構 3 0， 分注ヘッド部 3 3 , ストック部 1 2 , 搬送部 2 0， シール貼付部 5 0の動作を制御する。 バーコード読取 部 5 7は、 開口部 3 cから搬出される結晶化プレート 1 6から読み取つ た I Dコードを処理部 6 0に伝達する。 これにより、 前述の結晶化プレ ート情報作成のための I Dコードが提供される。 表示処理部 6 3は、 デ 一夕入力時の案内画像などを表示ディスプレイ装置に表示させる処理を 行う。 操作 ·入力処理部 6 4は、 制御パネル 4に設置されたタツチキー などの入力手段によって処理部 6 0に対して操作指令やデータ入力を行 う。 次に、 蛋白質結晶化プレート作製動作の一例について、 図 8を参照し て説明する。 この動作は処理部 6 0が蛋白質結晶化プレート作製動作プ ログラム 6 2 aを実行することによって行われ、 これにより、 蒸気拡散 法による蛋白質結晶化条件のスクリーニングのために各ゥエルに蛋白質 溶液と結晶化溶液とが分注された結晶化プレートが準備される。
まず、 空の結晶化プレート 1 6をストック部 1 2から搬送部 2 0によ つて取り出して分注ステージ 1 1 aに搬送する （S T 1 )。 次いで、 分注 操作情報記憶部 6 1 bから分注操作情報を読み取る （ST 2)。そしてこ の分注操作情報に基づいて分注へッド部 3 3を結晶化プレート 1 6に対 して移動させ、 第 1のゥヱル 1 6 aに対する分注操作を実行する （ST 3)。 これにより、 図 6に示す分注操作が実行される。
この後、 次のゥエルの有無が判断され （S T4)、 次のゥエルがあれば 次のゥエルに対する分注操作を実行し （S T 5),、 以降 （S T 4) にて次 のゥエル無しと判断されるまで同一処理を反復実行する。 そして （S T 4) にて次のゥエル無しと判断されたならば、 シール貼付部 5 0に分注 操作後の結晶化プレート 1 6を搬送する （ST 6)。
そしてここで結晶化プレート 1 6上面へのシール貼付けを実行し （S T 7)、完成した結晶化プレート 1 6を蛋白質結晶検出装置 5へ搬送する (ST 8)。この搬送の途中で読取られた当該結晶化プレート 1 6の I D コード.を分注操作情報と組み合わせることにより結晶化プレー卜情報を 作成し、 結晶化プレート情報記憶部 6 1 dに記憶する （S T 9)。 そして ホストコンピュータ 6 7に蛋白質結晶化プレート作製動作の終了を通知 して、 全動作を終了する。 次に、 蛋白質結晶検出装置.5の全体構造の一例を、 図 9、 1 0を参照 して説明する。 蛋白質結晶観察装置 5は、 蛋白質結晶化プレート作製装 置 2によって作製された結晶化プレート 1 6を対象として、 蒸気拡散法 により蛋白質溶液内で生成した蛋白質結晶を検出するために使用される。 図 9、 図 1 0において、 蛋白質結晶検出装置 5は、 箱形状の筐体 6内 に形成された恒温室にストレ一ジ部 7 0、 搬送ュニット 7 1および観察 部 7 3 ¾配置した構成となっている。 恒温室 6は内部雰囲気を所定環境 に保持する温調機能を備えており、 図 9に示すように、 筐体 6の側面に は蛋白質結晶化プレー卜作製装置 2の開口部 3 cから搬出される結晶化 プレート 1 6を内部へ搬入するための搬入口 6 bが設けられている。 搬 入口 6 bは、 搬入口開閉機構 （図示省略） によって開閉自在となってい る。
恒温室の内部構造を説明する。 恒温室の内部には、 奥側壁面に沿って 縦型棚形状のストレージ部 7 0が配置されている。 ストレ一ジ部 7 0は 棚状に仕切られた複数の収納部 7 0 aを備えており、 それぞれの収納部 7 0 aには結晶化プレート作製装置 2によって分注操作が行われゥエル 1 6 aが密閉された結晶化プレート 1 6が 1つだけ収容される。 蛋白質 結晶検出装置 5は、 ゥエル 1 6 aが密閉された結晶化プレート 1 6を所 定環境下で複数個収容する結晶化容器収容手段となっている。
ストレ一ジ部 7 0の前面には搬送ュニット 7 1が配置されている。 搬 送ユニット 7 1は、 Xテーブル 7 I X、 Yテーブル 7 1 Y、 Ζテーブル 7 1 Ζ、 回転ヘッド 7 1 R、 プレート保持ヘッド 7 2を備えている。 X テーブル 7 I Xは、 床面に水平姿勢で X方向 （ストレ一ジ部 7 0に平行 な方向） に配設されており、 Xテーブル 7 1 Xに立設された Zテーブル 7 1 Zには、 Yテーブル 7 1 Yが水平姿勢で装着されており、 Yテ一ブ ル 7 1には回転へッド 7 1 Rが装着されている。
回転へッド 7 1 Rの回転軸にはプレート保持へッド 7 2が装着されて いる。 Xテーブル 7 I X、 Yテーブル 7 1 Y、 Ζテーブル 7 1 Ζを駆動 することにより、 プレート保持へッド 7 2はストレージ部 7 0の前面で X , Υ , Ζ方向に移動する。 また、 回転ヘッド 7 1 Rを駆動することに より、 保持へッド 8の水平方向の向きを変更することができる。
そしてこの Χ Υ Ζ方向の移動により、 プレート保持へッド 7 2は搬入 口 6 bから搬入されるプレ一ト 1 6をアーム 7 2 aによって挟んで保持 し、 ストレージ部 7 0の指定された収容部 7 0 aに収納する。 収納部 5 aで所定時間保持された結晶化プレ一ト 1 6は、 搬送ュニット 7 1のプ レ一ト保持へッド 7 2によつて保持され、 プレート保持へッド 7 2が移 動することにより、 観察部 7 3まで搬送される。
観察部 7 3は基台 7 4上に立設されたフレーム 7 4 aに、 観察テープ ル 7 5を水平姿勢で装着し、 観察テーブル 7 5の上方にカメラ 7 6を配 置した構成となっている。 観察テ一ブル 7 5にはプレート保持へッド 7 2によって搬送された結晶化プレート 1 6が載置され、 セットされる。 観察テーブル 7 5に備えられた X Y Z移動機構を駆動することにより、 プレート 1 6は X , Υ , Z方向に移動する。
この状態の結晶化プレート 1 6を所定の温度雰囲気下で保管すること により、 蛋白質溶液 2 6 a中の溶媒成分を蒸発させ、 これにより蛋白質 溶液 2 6 aの蛋白質濃度を過飽和状態にまで高めて蛋白質結晶を生成す る。 このとき、 蛋白質溶液 2 6 aから蒸発する溶媒と結晶化溶液 2 5 a に吸収される蒸気とが平衡状態を保ちながら蛋白質溶液 2 6 aからの溶 媒の蒸発が緩やかに進行することにより、安定した結晶生成が行われる。 観察部 7 3はこのような結晶生成過程の結晶化プレート 1 6を観察す ることにより、 各ゥエル 1 6 aにおける蛋白質結晶の有無や結晶化の度 合いを検出する。 すなわち観察部 7 3の観察機能および後述する処理部 8 0が結晶検出プログラム 8 2 aを実行することにより実現される処理 機能は、 密閉されたゥエル 1 6 a内の蛋白質溶液 2 6 a内に生成した蛋 白質結晶を検出する蛋白質結晶検出手段となっている。 図 1 1に、 蛋白質溶液の観察画像を取り込む観察動作の一例を示す。 同図に示すように、 観察テーブル 7 5にセットされた結晶化プレート 1 6をカメラ 7 6の下方に移動させ、 観察対象のゥヱル 1 6 a内の液保持 部 1 6 bをカメラ 7 6の撮像光軸に位置合わせする。 そして下方の照明 装置 7 7から照明光を照射した状態で、 カメラ 7 6によって結晶化プレ ート 1 6を撮像することにより、 結晶化プレート 1 6に保持された蛋白 質溶液の観察画像が撮り込まれる。 次に、 蛋白質結晶観察装置の制御系の構成の一例を、 図 1 2を参照し て説明する。 同図において、 蛋白質結晶検出装置 5は通信インターフエ イス 8 7を備えており、 通信ィンターフェイス 8 7は L A Nシステム 6 6を介して蛋白質結晶検出装置 5内部の制御処理を行う処理部 8 0と上 位制御部であるホストコンピュータ 6 7との制御信号の授受を行う。 処理部 8 0は、データ記憶部 8 1に記憶された各種データに基づいて、 プログラム記憶部 8 2に記憶された各種処理プログラムを実行すること により、 後述する各種動作および処理機能を実現する。 ここでは、 プロ グラム記憶部 8 2には、 結晶検出プログラム 8 2 a、 観察動作プロダラ ム 8 2 bが記憶されており、これらのプログラムを実行することにより、 後述する蛋白質溶液の観察動作および蛋白質溶液中の蛋白質結晶を検出 する処理が行われる。
データ記憶部 8 1は、処理画像記憶部 8 1 a、観察画像記憶部 8 1 b、 結晶化情報記憶部 8 1 cを備えており、 処理画像記憶部 8 1 aは、 蛋白 質結晶検出処理において各種の処理が行われた後の処理画像を記憶する c 観察画像記憶部 8 l bは、 カメラ 7 6によって撮り込まれた蛋白質溶液 2 6 aの観察画像を記憶する。
後述する蛋白質結晶検出処理においては、 観察画像記憶部 8 1 bに記 憶された観察画像が処理対象となる。 結晶化情報記憶部 8 1 cは、 結晶 化情報、 すなわち蛋白質結晶検出処理において結晶化が検出された観察 画像の画像デ一夕や、 観察画像が取得された結晶化プレー卜 · ゥエルを 特定する情報および当該結晶化プレートを観察した観察時刻などの情報 を記'慮する。
また処理部 8 0には、 表示処理部 2 3、 操作 '入力処理部 2 4、 カメ ラ 7 6、 観察ステージ 7 5、 搬入口開平機構 8 5 , 搬送ュニット 7 1お よび温調ュニット 8 6が接続されている。 温調ュニット 8 6は、 ホスト コンピュータ 6 7から処理部 8 0を経由して送られる温度指令に従って 恒温室内の温度調整を行う。 これにより、 恒温室内部の温度が設定温度 に保たれる。
搬送ユニット 7 1は、 処理部 8 0からの制御信号に従って、 恒温室 6 内における結晶化プレート 1 6の搬送、 すなわち恒温室 6に設けられた 搬入口 6 bを介して搬入されるプレート 1 6をストレージ部 7 0の所定 の収納部 7 0 aに収納する動作や、 収納部 7 0 aから結晶化プレート 1 6を取り出して観察部 7 3へセットする動作などの搬送動作を行う。 搬 入口開閉機構 8 5は、 処理部 8 0からの制御信号に従って搬入口 6 bの 開閉を行う。
また処理部 8 0が観察テ一ブル 7 5、 カメラ 7 6を制御することによ り、 観察テーブル 7 5に保持された結晶化プレート 1 6の移動、 カメラ 7 6による蛋白質溶液の画像の撮り込みが実行される。 表示処理部 8 3 は、 カメラ 7 6によって撮り込まれた観察画像や各種の処理画像を表示 するほか、データ入力時の案内画像などを表示させる処理を行う。操作 · 入力処理部 8 4は、 キーポ一ドなどの入力装置を操作することにより、 処理部 8 0に対して操作指令やデータ入力を行う。 次に蛋白質結晶を検出するための観察動作の一例を、 図 1 3のフ口一 を参照して説明する。 この観察動作は、 処理部 8 0が観察動作プロダラ ム 8 2 bを実行することにより行われ、 観察動作開始に際しては、 上流 側装置から搬入口 6 bを介して搬入された結晶化プレート 1 6は、 収納 部 70 aに収容 ·保管されている。
まず図 1 3において、 指定された結晶化プレート 1 6を搬送ュニット 7 1によって取り出して観察ステージ 7 5へ移動する （S T 1 1 )。そし て先頭のゥエル 1 6 aをカメラ 7 6の直下の観察位置に位置決めする (ST 1 2)。 この後、 照明装置 7 7を点灯して、 カメラ 7 6によって画 像取り込みを実行する （ST 1 3)。 そしてこの後、 後述する蛋白質結晶 検出処理が実行される （S T 14)。
このゥエルを対象とした蛋白質結晶検出処理が終了したならば、 次の ゥエルの有無を判断する（S T 1 5)。ここで次のゥエルがある場合には、 次のゥエルを観察位置に位置決めし （S T 1 6)、 （ST 1 3) に戻って 同様の処理を反復実行する。 そして （S T 1 5) にて次のゥエル無しと 判断されたならば、 処理画完了した結晶化プレート 1 6を収納部 7 0 a に返却する （S T 1 7 )。そしてホストコンピュータ 6 7に観察動作終了 を通知して （S T 1 8)、 観察動作実行処理を終了する。
上述の観察動作において、 結晶化プレート 1 6を恒温室から外部に持 ち出すことなく全ての動作を行うことが可能となっており、 観察の都度 結晶化プレートを持ち出す方式と比較して、 結晶化プレートの温度条件 が変化することによる結晶育成条件のばらつきを排除してスクリーニン グ精度を向上させることができるとともに、 結晶化プレートを冷却状態 から室温に曝す際に生じる結露による観察視野の曇りが発生せず良好な 観察結果を得ることが可能であり、 蛋白質結晶検出のための観察作業を 効率よく高い信頼性で行うことができる。
次に、 （S T 14) にて実行される蛋白質結晶検出処理の一例を、 図 1 4を参照して説明する。 まず観察画像に対して画像処理を行い （ST 2 1 )、 結晶化判定を行う （S T 2 2)。 そしてここで結晶化の可能性がな しと判定されたならば、 処理を終了する。 また （S T 2 2 ) にて結晶化 の可能性ありと判定されたならば、 当該処理において対象とした観察画 像が得られた結晶化プレート 6を示す結晶化プレート情報、ゥエル情報、 観察画像、 観察時刻などの結晶化情報を結晶化情報記憶部 2 1 cに記憶 し （S T 2 4 )、 当該観察画像を対象とした蛋白質検出処理を終了する。 なお、 結晶化の判定は、 例えば、 従来の画像処理技術の組み合わせに より行ってもよいし、 結晶化判定のために特別に開発してもよい。 上述の結晶化プレート作製装置 2と蛋白質結晶検出装置 5を組み合わ せた蛋白質結晶化条件スクリーニング装置 1の構成において、 結晶化プ レート作製装置 2の搬送部 2 0は、 分注ステージ 1 1 aおよび密閉手段 を対象とする第 1搬送手段であり、 蛋白質結晶検出装置 5の搬送ュニッ ト 7 1は、結晶化溶液収容手段を対象とする第 2搬送手段となっている。 そしてこれらの第 1搬送手段、 第 2搬送手段により結晶化容器搬送手段 が構成される。
そして蛋白質結晶検出装置 5は、 ゥエル 1 6 aが密閉された結晶化プ レート 1 6を所定環境下で複数個収容する恒温室と、 この恒温室内に配 置され結晶化プレート 1 6内で生成された蛋白質結晶を検出する観察部 7 3を備えている。 そして前述の第 2搬送手段は、 恒温室内で結晶化プ レ一ト 1 6を搬送する構成となっている。 上記構成により、 シッティングドロップ方式を用いた蒸気拡散法にお いて、 結晶化プレートを効率よく自動的に作製することができ、 シッテ ィングドロップ方式を用いた蒸気拡散法による蛋白質結晶化条件のスク リーニングを効率よく実行することができる。 さらにまた、 例えば、 蛋 白質結晶の製造等にも使用できる。 なお上記実施の形態では、 結晶化プレート 1 6を収容する恒温室内に 蛋白質結晶検出手段としての観察部 7 3を配置した例を示したが、 恒温 室の外部に観察部を設けるようにしてもよい。 また、 蛋白質結晶検出手 段としてカメラ 1 0によって結晶化プレート 1 6内の蛋白質溶液を観察 する方式を示したが、 これ以外の方法を用いて蛋白質結晶を検出しても よい。 産業上の利用の可能性
本発明のスクリーニング装置によれば、 シッティングドロップ方式を 用いた蒸気拡散法による蛋白質結晶化条件のスクリーニングを効率よく 実行することができる。 また、 本発明のスクリーニング装置は、 蛋白質 結晶化条件のスクリーニングに加え、 例えば、 蛋白質結晶の製造等にも 使用できる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 蒸気拡散法による蛋白質結晶化方法の一種であるシッティングド ロップ法における蛋白質の結晶化条件をスクリーニングする蛋白質結晶 化条件スクリーニング装置であって、 蛋白質溶液を載置状態で下方から 保持する液保持部と結晶化溶液を貯溜する貯液部とを有する溶液収容部 を複数備えた結晶化容器がセットされる分注ステージと、 この分注ステ ージにセットされた前記結晶化容器の前記溶液収容部について前記貯液 部に結晶化溶液を分注し前記液保持部に蛋白質溶液を分注する分注手段 と、 前記結晶化溶液と前記蛋白質溶液とが分注された前記溶液収容部を 密閉する密閉手段と、 前記溶液収容部が密閉された前記結晶化容器を所 定の環境下で複数個収容する結晶化容器収容手段と、 密閉された前記溶 液収容部内の前記蛋白質溶液内に生成した蛋白質結晶を検出する蛋白質 結晶検出手段と、前記結晶化容器を、前記分注ステージ、前記密閉手段、 前記結晶化容器収容手段および前記蛋白質結晶検出手段の少なくとも一 つへ搬送する結晶化容器搬送手段とを備えたことを特徴とする蛋白質結 晶化条件スクリーニング装置。
2 . 前記分注手段は、 前記結晶化溶液を分注する結晶化溶液分注へッ ドと前記蛋白溶液を分注する蛋白質溶液分注へッドとを備えたことを特 徴とする請求の範囲第 1項に記載の蛋白質結晶化条件スクリーニング装
3 . 前記結晶化溶液分注ヘッドは、 前記貯液部に前記結晶化溶液を分 注する第 1分注ヘッドと、 前記液保持部に前記結晶化溶液を分注する第 2分注へッドとを備えたことを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の蛋 白質結晶化条件スクリーニング装置。
4 . 前記第 2分注ヘッドは、 前記貯液部から前記結晶化溶液を吸引し て前記液保持部に分注することを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の 蛋白質結晶化条件スクリーニング装置。
5 . 前記分注手段は、 前記結晶化溶液分注ヘッドと前記蛋白質溶液分 注へッドとが装着された単一の分注へッド部と、 この分注へッド部を前 記分注ステージに対して移動させる分注へッド移動手段とを備えたこと を特徴とする請求の範囲第 2項に記載の蛋白質結晶化条件スクリーニン グ装置。
6 . 前記分注手段は、 前記第 1分注ヘッド、 前記第 2分注ヘッドおよ び前記蛋白質溶液分注へッドが装着された単一の分注へッド部と、 この 分注へッド部を前記分注ステージに対して移動させる分注へッド移動手 段とを備えたことを特徴とする請求の範囲第 3または 4項に記載の蛋白 質結晶化条件スクリーニング装置。
7 . 前記結晶化容器搬送手段は、 前記分注ステージおよび前記密閉手 段の少なくとも一方への第 1搬送手段と、 結晶化溶液収容手段への第 2 搬送手段とを含むことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の蛋白質結 晶化条件スクリーニング装置。
8 . 前記結晶化容器収容手段は、 前記結晶化容器を所定環境下で収容 する恒温室と、 この恒温室内に配置され結晶化容器内で生成した蛋白質 の結晶を検出する蛋白質結晶検出手段とを備え、 前記第 2搬送手段は恒 温室内で結晶化容器を搬送することを特徴とする請求の範囲第 7項に記 載の蛋白質結晶化条件スクリーニング装置。
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