(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布された塗布層を有するプラスチックスライド、および前記塗布層上に配置された薬草画分または成分を含んでなり、前記塗布層には前記プラスチックスライド表面とカップリングできる多官能性アルデヒド層と、該多官能アルデヒドとカップリングできる少なくとも一つのNH2基の化合物層を提供し、更に、提供されたその少なくとも一つのNH2基の化合物とカップリングできる多官能基エポキシド層であって、該多官能エポキシドの一端は前記NH2基とカップリングでき、且つ該多官能エポキシドの他端は前記薬草画分または成分とカップリングできるエポキシド層を設けたことを特徴とする薬草チップ。
【請求項２】
前記薬草画分または成分が均一相または不均一相である請求項1に記載の薬草チップ。
【請求項３】
前記薬草の画分または成分が、ＨＰＬＣによって薬草の抽出液より分画されたものである請求項1に記載の薬草チップ。
【請求項４】
前記薬草の画分または成分に薬草の二次代謝物が含まれている請求項1に記載の薬草チップ。
【請求項５】
前記プラスチックスライドの材料がポリカーボネート、または一種また一種以上のモノマーによって製造されたホモポリマーまたはコポリマーであり、該モノマーがエチレン、ハロエチレン、プロピレン、ハロプロピレン、アクリレート、メタアクリレート、ブタジエン、アクリロニトリル、ノルボルネンまたはスチレンから選ばれた請求1に記載の薬草チップ。
【請求項６】
前記プラスチックスライドの材料がスチレンの重合体である請求5に記載の薬草チップ。
【請求項７】
前記プラスチックスライドに2つの凹みの分室が設けられている請求1に記載の薬草チップ。
【請求項８】
前記多官能性アルデヒドがグルタルアルデヒドである請求項1の薬草チップ。
【請求項９】
前記ＮＨ2基の化合物がＮＨ4ＯＨである請求項1に記載の薬草チップ。
【請求項１０】
前記多官能分子がそれぞれの末端に少なくとも1つのエポキシ基が含まれている多官能性エポキシドである請求1に記載の薬草チップ。
【請求項１１】
多官能性エポキシドの他の一端のエポキシ基が薬草成分に含まれている遊離水酸基、メルカプト基と反応する請求1に記載の薬草チップ。
【請求項１２】
前記多官能性エポキシドに長鎖の6〜24の炭素原子の結合を有する請求1に記載の薬草チップ。
【請求項１３】
請求項1に記載の薬草チップの製造方法であって、薬草画分液または成分を、前記塗布層の多官能性エポキシド層にカップリングすることを含むことを特徴とする薬草チップの製造方法。
【請求項１４】
前記プラスチックスライドに２つの凹み分室が設けられて居り、該凹み分室にサンプルがスポット配置または固定されている請求13に記載の方法。
【請求項１５】
前記プラスチックスライドを塗装する前に、多官能性アルデヒド、さらに、ＮＨ2基を提供する前駆体溶液中に浸漬し、該プラスチックスライドの前処理を行う請求13に記載の方法。
【請求項１６】
前記多官能性アルデヒドがグルタルアルデヒドである請求15に記載の方法。
【請求項１７】
前記ＮＨ2基を提供する前駆体物質がＮＨ2ＯＨである請求15に記載の方法。
【請求項１８】
薬草チップに標識プローブを含む溶液を載せ、ハイブリッド形成反応を行い、さらに現像され、該標識プローブと反応または結合した格子スペーサのサンプルを同定する工程を含む、請求１記載の薬草チップを用いて薬草中に含まれる活性成分をスクリーニングする方法。
【請求項１９】
前記標識プローブを含む溶液が均一相または不均一相である請求項18に記載の方法。
【請求項２０】
前記標識が染料または放射性物質である請求項18に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明はプラスチック基質上に、マイクロアレイ方式によって薬草の画分または成分が配置されたものに関する。該薬草の画分または成分の配置されたプラスチック基質は、薬草中の薬理学的活性または治療効果を有する活性成分をスクリーニングする台として用いられる。
【０００２】
【背景技術】
従来、薬草またはその抽出液、または画分は薬物として知られ、用いられたきた。例えば柳の樹皮は解熱剤及び鎮痛剤として、2000年にわたって用いられて来ている。そして西暦17世紀からはペルーのキナ属（Cinchona）の樹皮抽取液が既にマラリヤの治療に用いられている。
【０００３】
しかし、今まで僅か数種類の特定薬理的活性または治療効果を有する薬草活性成分が発見されただけで、例えば西暦20世紀中間期にサルチルアルコールグルコシドは柳の樹皮中にある解熱活性と鎮痛活性を有する活性成分であり、西暦1820年に確認されたキニーネはペルーのキナ属の植物樹皮中に含まれるマラリヤの治療に効果のある活性成分である。
【０００４】
薬草中から特定薬理学的活性または治療効果のある活性成分を発見するのは多くの時間と人力が必要である。例えば世界中で約35000以上の植物の種類が収集されて約110000のサンプルが選別された後に、やっとイチイ科の植物であるTaxus brevifoliaの樹皮から抗腫瘍薬物のタキソール(Taxol)を分離することに成功した。通常、薬草中に存在する活性成分の探索は、一般の様式としてヒトに対するその薬草の効果を確認し、さらに各異なる物理、化学的方法を利用して薬草の活性画分を分離し、分離後にその中の活性成分を精製することを採用している。薬草に含まれる活性成分の分離、精製については特定されたガイドラインがない。近年、薬理学に基づいて、細胞生物学及び分子生物学の発展により、分子または遺伝子レベルで発病の原因に対する解明に顕着な進展があり、さらに薬草抽出液に対するショットガンタイプスクリーニング(Shotgun screening)技術の発展により、直接薬草から存在する望まれる活性成分が発見されることが期待できるようになっているが、しかし、薬草の活性成分の分離、精製はやはり多くの人力を必要とし、試行錯誤の大がかりの仕事で、その進展はやはり緩慢なものと云える。
【０００５】
上記の現状に鑑みて、迅やかに薬草またはその抽出液または画分から特定の薬理学的活性または治療効果のある活性成分を選別できる新規な方法及び／または用具の開発が望まれている。
【０００６】
巨大な生物性分子を固体基質（例えばナイロン膜）に固定する技術は既に公知の技巧として使用されている。例えばウエスタンブロッティングはペプチドまたは蛋白質の固定に、サザンブロッティングはDNA断片を固定することに、ノーザンブロッティングはＲＮＡ断片の固定に用いられ、さらに固定化された分子と標識プローブを作用または反応させ、その後に生成されたプローブによって標識された分子を現像する。例えば酵素結合イムノソルベント検定法（ＥＬＩＳＡ）は大きな生物分子を基質上に固定化し、該固定化の分子と標識物を作用または反応させて、その後、生成された標識分子を現像するものである。該ＥＬＩＳＡは周知の96ウェルのマイクロプレートで行うことができる。
【０００７】
近年、高密度グリッディング技術（High-density gridding technology）をこの分野で使用し、生物性サンプル（例えばＤＮＡまたは蛋白質）に望まれる標的物が存在するかについての検出に用いられている。この検出はサンプルを予定の排列方式で、固定基質（例えばガラススライド）に載せて固定し、標識プローブによってハイブリッド形成を行い、続いて洗浄して現像する。この高密度グリッディング技術を適用する際、該生物サンプルは均一相を有する既知のＤＮＡまたは蛋白質プールであって、その標識プローブは不均一相を有する未知また未同定の物質である。該高密度グリッディング技術の利点は、極少量容積のサンプルを基質表面の小格子面積上に固定することで、同時に数千の数多くのサンプルを操作することができる。さらに、コンピューターによってコントロールされた3次元自動機器及び単一ペン先カラム組立て機械（即ち、マイクロ・アレイヤー）により、基質表面に高密度格子排列の生物サンプルを配置することができる。
【０００８】
しかし、今迄の該高密度格子排列技術は巨大な分子の解析に用いられるのみで、例えば蛋白質と核酸などで、固体基質（例えばガラススライド）の表面上に固定されたサンプルは均一相を有するものである。この技巧については、巨大な生物活性分子（例えば蛋白質または核酸）、または小さい生物活性分子（例えば二次代謝物）の不均一相のサンプルを固体基質（例えばガラススライド）の表面に固定できることは示唆または提案もされていない。またこの技巧に関しても薬草またはその抽出液または画分の均一相または不均一相のサンプルが固体基質（例えばガラススライド）の表面に固定できることを、とくにマイクロアレイ方式で排列できることも示唆または提案していない。さらに、この技巧においては、その高密度グリッディング技術によって固体基質（例えばガラススライド）の表面の均一相または不均一相の未知のサンプルと均一相または不均一相の既知標識プローブが相互作用または反応され、薬草中の生物活性を有する分子を高効率でスクリーニングできることを示唆、または提案もされていない。
【０００９】
従って、本発明は均一相または不均一相の既知標識プローブを利用して、薬草中の活性成分をスクリーニングする新規なスライドであって、固定基質（例えばプラスチックスライド）に薬草の均一相または不均一相の画分または成分が固定化されているものである。
【００１０】
【発明の開示】
本発明は新規な平台（薬草チップと称する）であって、プラスチックスライドと、該プラスチックスライドに格子スペーサとされる塗布層、及びマイクロ・アレイ方式でそれぞれ塗布層に配置された薬草画分または成分を含むものを開示する。本発明の薬草チップは薬草中の特定薬理活性または治療効用のある活性成分をスクリーニングする際に用いられるものである。
【００１１】
また、本発明は薬草チップの製成方法を開示する。
【００１２】
さらに、本発明は薬草チップを利用して薬草に含まれる活性成分をスクリーニングする方法を開示する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は新規な平台（薬草チップと称する）を開示し、標的物を引導する方式で、薬草中に含まれる活性成分をショットスクリーニングすることにより、高効用の結果を達成することができる。本発明の薬草チップはプラスチックスライド、該プラスチックススライド上に格子スペーサとして設けた塗層、及びマイクロアレイ方式によりそれぞれ該塗層上に配置または固定され薬草画分または成分よりなるものである。
【００１４】
本発明の薬草チップのマイクロアレイ方式によってスポット配置されたそれぞれの薬草画分または成分は、実質的には薬草から得られた未同定、均一相または不均一相、一部精製された混合物である。測定儀器（例えばＨＰＬＣ）を適用して、薬草の抽出液から分別してその画分または成分を得ることができる。薬草チップ上のそれぞれのスポットには薬草の二次代謝物を含むことができる。
【００１５】
本発明の薬草チップは慣用のガラススライドに代ってプラスチックスライドを用いている。該プラスチックスライドの材料としてはホモポリマーまたはコポリマーであって、一種類または複種類のモノマーによって製造されたものである。該モノマーはエチレン、ハロエチレン、プロピレン、ハロプロピレン、アクリレート、メタアクリレート、ブタジエン、アクリロニトリル、ノルボルネンまたはスチレンから選ばられたもので、好ましくはスチレンのポリマーである。またポリカーボネートもプラスチックスライドとして用いることができる。該プラスチックスライドの大きさは、マイクロアレイヤーまたはレーザースキャナーで慣用されるスライドの大きさに相応する。本発明の薬草チップにプラスチックスライドを適用した利点は種々異なる化学薬剤でプラスチックスライドの表面を処理できることにあり、巨大分子（例えば蛋白質とＤＮＡ）のみならず、さらに微小分子（例えば薬草の代謝物）もプラスチックスライドに固定することができる。それに対し、慣用のガラススライドは巨大分子（例えば蛋白質とＤＮＡ）を固定するのみに限るので、この利点は大きな重要な意味を有する。さらに、プラスチックスライドはその可塑性により、望ましい形造りをすることができ、また経済的である。本発明のより好ましい態様として図1で示されたように、プラスチックスライドに二つの凹みの分室キャビティ・チャンバーを設け、薬草画分または成分から得られたサンプルを該キャビティ・チャンバーの表面に格子化配置し、続いてプローブを含む溶液を該キャビティ・チャンバーに載せてハイブリダイズ形成を行う。該二つのキャビティ・チャンバーの深さは同一または異なってもよい、0.03ｍｍ以下で、最大0.5ｍｍまでが好ましい。さらに図1に示されたように、それぞれのチャンバーの対向の二つの周辺にガラスの蓋を支持する柵を設け、そのガラスの蓋は該キャビティ・チャンバーに載せられたプローブを含む溶液の蒸発または損失を防止するために設けられたものである。
【００１６】
本発明の薬草チップは、プラスチックスライドを多官能性アルデビドで前処理した後、ＮＨ2基を提供する前駆体溶液中に浸漬することによって、プラスチックスライドの表面に活性を有するアミノ基を含ませることができる。該ＮＨ2基を提供する前駆体は有機物または無機物でもよいが、ＮＨ4ＯＨ、第一級アミン、第二級アミンまたは第三級アミンから選ばれる、とくに該第一級アミン、第二級アミン及び第三級アミンの脂肪族及び／または芳香族部分は付加スペーサー・アームとすることができる。提供されたＮＨ4基を有する前駆体の中、遊離ＮＨ2基を直接提供できるＮＨ4ＯHがとくに好ましい。
【００１７】
本発明の薬草チップでの該プラスチックスライドの塗層は多官能性分子（例えば多官能性エポキシド）によって構成され、スペーサとして使用される。該多官能性エポキシドの作用は、薬草に含まれる成分を前処理したプラスチックライドに結合させることにある。該多官能性エポキシドの一端の活性エポキシ基は、該前処理されたプラスチックスライドの表面のアミノ基と反応し、該多官能性エポキシドの他の一端の活性エポキシ基は吸着または薬草に含まれる成分と反応する。とくに、薬草成分に含まれれる遊離水酸基、メルカプト基及び／またはアミノ基の分子が多官能性エポキシドの他の一端の活性エポキシ基と共有結合を形成することにより、該分子をプラスチックスライドに付着させることができる。
【００１８】
該多官能性エポキシドは炭素原子数6〜24の化学結合長鎖を有することが好ましく、薬草に含まれる成分が直接プラスチックスライドに結合または吸着することのないようにする。本発明の薬草チップでのそれぞれの配置スポットは塗布されたプラスチックスライドと固く結合されて居り、後処理の厳しいストリッピングに耐えられるものである。本発明では巨大分子（例えば蛋白質とＤＮＡ）は当然のことながら、小分子（例えば薬草の代謝物）でも、すべて均一相または不均一相方式で塗布されたプラスチックスライドの表面に固定することができる。
【００１９】
本発明の薬草チップは次の工程によって製造することができる、即ち、プラスチックスライド（好ましくは凹み分室を設けたもの）を作成し、多官能性アルデヒド、続いてＮＨ2基を提供する前駆体溶液（ＮＨ4ＯＨ溶液が好ましい）ヘの浸漬で該プラスチックスライドを前処理し、多官能性分子（好ましくは多官能性エポキシド）により前処理したプラスチックスライド表面を塗布し、さらに塗布されたプラスチックスライドの表面に、高密度グリッディング技術により、マイクロアレイヤーで微小陣列方式をもって格子列表面に大量のサンプルをスポット配置、固定させ、それぞれのサンプルのスポットに均一相または不均一相の薬草画分または成分を含ませることの諸工程が含まれる。本発明の薬草チップの製造では、統合性微小化技術が採用されて、塗層を有するプラスチックスライド上のサンプル格子数の密度を増加することができる。
【００２０】
また、本発明は該薬草チップを利用して、標的物導向の方式により薬草に含まれる活性成分をスクリーニングする方法を開示し、次の工程を含む。即ち、標識プローブの溶液を該薬草チップ上（例えば薬草チップのくぼみ分室）に載せ、ハイブリダイズ形成を進行させ（ガラス蓋をそれぞれのくぼみ分室に載せて、標識プローブを含む溶液の蒸発を防ぐ）、さらに測定装置（例えばレーザスキャナー）により、現像した後、該標識プローブと結合または反応するスポットを同定する。染料または放射性物質をプローブに連結する標識物とすることができる。
【００２１】
本発明で使用されるプローブは規定の分子メカニズムに基づく均一相または不均一相の既知の標的物である、例えば選択の細胞、受容体、酵素または蛋白質類を拮抗する小分子競合性配位子、または抗体である。本発明の好ましい体系としては、Ｃｙ3標識の腫瘍壊死因子の受容体（ＴＮＦ−αＲ）とＣｙ5標識のストレプトアビジンをプローブとしてハイブリダイズ形成を行うことが好ましい。従って、例えば該薬草チップに配置されたスポットでの成分と標識のＴＮＦ−αＲ結合のシグナルが示されたことが観察された場合は、その示された配置スポットの成分に少なくとも一種類の候補的化合物として抗ＴＮＦ−αＲ抗体の生物活性に類似するものが存在することを示す。それらの候補的化合物は拮抗剤として用いられ、炎症反応を低減することができ、自己免疫疾患の例えば類リウマチ関節炎の治療に用いられる。
【００２２】
本発明の薬草チップは同時に数千のサンプルを処理またはテストすることができ、従って標的物によってスクリニーングされる薬草中の生物活性成分が顕着に検出され、その効率を向上することができる。本発明の薬草チップを用いることにより、迅速に薬草中に存在するいずれの潜在的薬理活性または治療効果の成分を検出、単離、同定することができる。
【００２３】
次に、以下の実施例によってさらに本発明を解析説明するが、本発明の範囲は次に述べられた実施例によって限定されることのないことは明白であることを表明する。
【００２４】
【実施例】
実施例
プラスチックスライドの前処理及び塗布されたプラスチックスライドの製造
スチレン重合体を用いて図1に示されたプラスチックスライドを作成し、二つの凹み分室を設ける。この造型プラスチックスライドの大きさはマイクロアレイヤーまたはレーザスキャナーで通常使用されているガラススライドに相当する、そして凹み分室の深さは0.05ｍｍとする。
【００２５】
先ず、室温下で造型プラスチックスライドを0.4％グルタルアルデヒド溶液（ｐＨ5.0）に4時間浸漬し、続いて水洗した後、60℃で3ＭＮＨ4ＯＨ（ｐＨ11.0）溶液中に4時間浸漬する。37℃、100ｍＭ  l,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル（ｐＨ11.0）にて一昼夜作成されたプラスチックスライドを処理する。最後に0.1ＭＮaＨＣＯ3溶液（ｐＨ8.0）でプラスチックスライドを洗浄し、乾燥させる。
【００２６】
マイクロアレイ方式によってサンプルを塗布されたプラスチックスライドに載せる
マイクロアレイヤーBioGrid（BioRobotic,Cambrige Ukより購入）で前記塗装のプラスチックスライドにサンプルをスポット配置する。先づ、サンプルを溶解し、96ウエルのマイクロプレートに懸濁させ、4ピン（0.2Ｍｍ）工具で96ウエルのマイクロプレートから連続的にサンプルを塗装のプラスチックスライドの凹み分室に載せる、図2Ａで示される薬草サンプルはそれぞれ次のものである。薬草ＡとＢの画分はタンポポ（Taxaxacum monogolicum）から得られた異なる画分、薬草Ｇはタンポポの粗抽出液、薬草Fはフタバムグラ（Hedyotis diffuse）の粗抽出液、薬草Cの画分1〜9はフタバムグラから得られた異なるまたは部分精製の画分、薬草Dはニンドウ（Lonicera Japonica）の粗抽出液、薬草Eはベニバナ（Carthamus tinctorius）の粗抽出液、薬草Ｊはベニバナから得られた精製成分、薬草はレキギョウ（Forsythia supensa）の粗抽出液、及び薬草Ｉはシャクヤク（paeonia lactiflora）の粗抽出液である。該プラスチックスライドの凹み分室表面ヘの配置スポットは乾燥後、37℃で該プラスチックスライドを1Mトリス溶液（ｐH8.0）で2時間浸漬処理する。
【００２７】
レーザースキャナー（Axon USA）で生成されたプラスチックスライドを現像し、すべてのサンプルが全部該プラスチックスライドに吸着しているかを確認する（図2Ｂ参照）
ハイブリッド形成及びシグナルの検出
Ｃｙ3にとって標識された腫瘍壊死因子の受容体（ＴＮＦ−αＲ）とＣｙ5によって標識されたストレプトアビジンをプローブとしてハイブリッド形成を進める。該二種類の標識プローブを含むハイブリッド形成の溶液（100ｍｌＴＢＳＴ緩衝液、50ｍＭトリス、ｐＨ7.3、0.15Ｍ  Ｎａｃｌ及び0.02％Ｔｗｅｅｎを20含む）を載せる前に、二つのガラス蓋で該プラスチックスライドの二つの凹み分室にそれぞれ蓋をする。図１に示したように、夫々の凹み分室のスライドに沿った長手方向の対向側壁には凹んだ導入部がもうけられており、該導入部はガラス蓋で覆われずに残るので、該導入部を通して前記ハイブリッド形成溶液を凹み分室の中に導入することができる。プラスチックスライドを室温下で4時間静置させた後、ＴＢＳＴ緩衝液で3回洗浄し、さらに水で3回洗浄する。最後に、37℃にて該プラスチックスライドを乾燥させ、レーザースキャナー（Axon USA）で該プラスチックスライドを現像し、その現像の結果を図2Ｃに示す。
【００２８】
図2Ｃの現像によってＴＮＦ−α／ＴＮＦ−αＲ結合抑制を示すグリーンの蛍光スポットを収集する。該グリーンの蛍光スポットに対応する薬草画分はＴＮＦ−αＲに結合できる活性成分である。
【００２９】
正のグリーン蛍光シグナルを示すサンプルの生物活性の分析
収集された画分にＴＮＦ−αＲ／ＴＮＦ−α結合抑制の生物活性を有することを証明するために、文献Mancini etal,Biochemical Pharmacology 58：851-859，1999に記載された分析方法で、既知成分スラミン（suramin）をポジティブコントロールとし、グリーン蛍光を示す二つのサンプル（薬草Cの画分4と5、図2Aの薬草チップでのＢ7とB8，及びB9とB10の位置に配置のスポット）を測定した。測定の結果を図3に示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の薬草チップのプラスチックスライドを説明する透視図である。
【図２Ａ】第２Ａ図は、本発明の薬草チップの実例を示したもので、そこでのサンプルは6×10マトリックス方式で図のプラスチックスライドにグリッドされている。
【図２Ｂ】図２Ｂは、標識プローブを利用してハイブリッド形成反応をする前に、図２Ａで示された薬草チップ上のグリッドサンプルに現われた内因性蛍光を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、Ｃｙ3標識のＴＮＦ−αＲ（腫瘍壊死因子α受容体）及びＣｙ5標識のストレプトアビジンでハイブリッド形成反応した後、図２Ａで示された薬草チップ上のグリッドサンプルに現われた蛍光影像を示す図である。
【図３】図３は、グリーン蛍光（Ｃｙ3）シグナルの選択サンプル（薬草Ｃの画分4と5、それぞれ図２Ａで示された薬草チップのＢ7とＢ8、及びＢ9とＢ10の位置での配置点に対応する）のＴＮＦ−α／ＴＮＦαＲ結合に対する競合阻害効果を示す図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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