(57)【要約】  １つの実施形態において、ハイスループットアッセイのためのアレイプレートを作製するための方法が提供される。本発明の方法は、ａ）複数の空洞を備える本体を提供する工程であって、該空洞は、２つの端部において開口しており、そして該端部のうちの一方において、凹部を有する、工程；ｂ）表面上に複数のアレイを備えるウエハを提供する工程；ｃ）該本体の該凹部に、接着剤を塗布する工程；ｄ）該ウエハの上に該本体を整列させる工程であって、その結果、該空洞が、該ウエハの上に配置され、ここで、該空洞が、アレイを囲み、そして収容する、工程；およびｅ）該ウエハを該本体に固定して装着させて、ウェルを規定する工程、を包含する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイプレートを作製するための方法であって、以下の工程：
ａ）複数の空洞を備える本体を提供する工程であって、該空洞は、２つの端部において開口しており、そして該端部のうちの一方において、凹部を有する、工程；
ｂ）表面上に複数のアレイを備えるウエハを提供する工程；
ｃ）該本体の該凹部に、接着剤を塗布する工程；
ｄ）該ウエハの上に該本体を整列させる工程であって、その結果、該空洞が、該ウエハの上に配置され、ここで、該空洞が、アレイを囲み、そして収容する、工程；および
ｅ）該ウエハを該本体に固定して装着させて、ウェルを規定する工程、
を包含する、方法。
【請求項２】
ガスケットまたはＯリングが、必要に応じて、前記端部において、前記本体に取り付けられ得、ここで、前記凹部が、前記ウェルの間の漏出を防止するように配置される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
アレイプレートであって、以下：
ａ）表面上に複数のアレイを備える、ウエハ；
ｂ）複数の空洞を備える本体であって、該空洞が、該本体上にウェルの壁を形成し、ここで、該本体は、２つの端部において開口しており；そして該本体は、該端部のうちの一方において、凹部を有する、本体；
を備え、
ｃ）該ウエハは、接着剤によって、該本体の一端に固定して接続されており、ここで、該接着剤は、該本体の該凹部に塗布されている、アレイプレート。
【請求項４】
ガスケットまたはＯリングが、必要に応じて、前記本体の前記端部において、前記本体の壁に取り付けられ得、ここで、前記凹部が、該ウェルの間での漏出を防止するように配置される、請求項３に記載のアレイプレート。
【請求項５】
アレイプレートを作製するための方法であって、以下の工程：
ａ）複数の空洞を備える本体を提供する工程であって、該空洞は、該本体上に、ウェルの壁を形成し、該本体は、２つの端部において開口しており、そして該本体は、該端部の一方において、該壁のガスケットまたはＯリングを有する、工程；
ｂ）表面上に複数のアレイを備えるウエハを提供する工程；
ｃ）クランピングプレートを提供する工程；
ｄ）該ウエハを、該本体の、該ガスケットまたはＯリングが配置された端部の上に整列させる工程であって、その結果、該空洞が、該ウエハの上に配置され、そして該空洞が、該アレイを囲み、そして収容する、工程；
ｅ）該ウエハを該本体に、該クランピングプレートを使用して固定して装着させる工程；および
ｆ）該クランピングプレートを該本体に、該ウエハの外周の外側で固定して装着させる工程、
を包含する、方法。
【請求項６】
アレイプレートであって、以下：
ａ）表面上に複数のアレイを備える、ウエハ；
ｂ）複数の空洞を備える本体であって、該空洞は、該本体上にウェルの壁を形成し、ここで、該本体は、２つの端部において開口しており；そして該本体は、該端部の一方において、該壁のガスケットまたはＯリングを有する、本体；
ｃ）クランピングプレート；
を備え、
ｄ）該ウエハは、該本体の、該ガスケットまたはＯリングが位置している端部に、該クランピングプレートを使用して固定して接続されている、アレイプレート。
【請求項７】
アレイプレートを作製するための方法であって、以下の工程；
ａ）複数の空洞を備える本体を提供する工程であって、該空洞は、該本体上にウェルの壁を形成し、ここで、該本体は、２つの端部において開口しており、そして該本体は、該端部のうちの一方において、各ウェルの外周において、複数のポケットを有する、工程；
ｂ）複数の個々のアレイを提供する工程；
ｃ）各個々のアレイを、該本体の各ポケットに挿入する工程；および
ｄ）各個々のアレイを、該本体の各ポケットに固定して装着させる工程、
を包含する、方法。
【請求項８】
各アレイが、必要に応じて、少なくとも１つのクランピングプレートを用いて装着され得、ここで、該クランピングプレートは、前記本体に、超音波溶接され得るか、スナップばめされ得るか、または接着され得る、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
アレイプレートであって、以下：
ａ）複数のアレイ；
ｂ）複数の空洞を備える本体であって、該空洞は、該本体上に、ウェルの壁を形成し、ここで、該本体は、２つの端部において開口しており、そして該本体は、該端部のうちの一方において、各ウェルの外周の複数のポケットを有する、本体；
を備え、
ｃ）該複数のアレイは、各ポケット内に固定されて接続されている、アレイプレート。
【請求項１０】
前記複数のアレイは、必要に応じて、少なくとも１つのクランピングプレートで装着され得る、請求項９に記載のアレイプレート。
【請求項１１】
前記クランピングプレートは、前記本体に、超音波溶接され得るか、スナップばめされ得るか、または接着され得る、請求項１０に記載のアレイプレート。
【請求項１２】
アレイプレートを作製するための方法であって、以下の工程：
ａ）複数の空洞を備える本体を提供する工程であって、ここで、該本体は、２つの端部において開口しており、該本体は、該端部のうちの一方において、各ウェルの外周において複数のポケットを有し、そして該ポケットは、高い縁部を有する、工程；
ｂ）複数の個々のアレイを提供する工程；および
ｃ）該高い縁部にエネルギーを付与するための手段を提供する工程；
ｄ）各個々のアレイを、該本体の各ポケットに挿入する工程；
ｅ）該縁部を、該アレイ上で融解するか、反り返らせるか、または屈曲させるように、該ポケットの該縁部にエネルギーを付与する工程であって、その結果、該アレイが、該本体上に捕捉され、そして密着される、工程、
を包含する、方法。
【請求項１３】
前記エネルギーを付与する工程が、ホットプレートまたは超音波ホーンを用いてなされる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
アレイプレートであって、以下：
ａ）複数の個々のアレイ；
ｂ）複数の空洞を備える本体であって、ここで、該本体が、２つの端部において開口しており；そして該本体が、該端部のうちの一方において、各ウェルの外周における複数のポケットを有し、そして該ポケットが、高い縁部を有する、本体；
を備え、
ｃ）該個々のアレイが、クランピングプレートの使用によって、該本体の各ポケットに固定して接続されている、アレイプレート。
【請求項１５】
前記個々のアレイが、前記高い縁部を、前記アレイの上で融解させるか、反り返らせるか、または屈曲させるように、前記ポケットの縁部にエネルギーを付与することによって、各ポケットに固定して接続されており、その結果、該アレイが、前記本体上に捕捉され、そして密着されている、請求項１４に記載のアレイプレート。
【請求項１６】
前記個々のアレイが、ホットプレートまたは超音波ホーンの使用によって、各ポケットに固定して接続されている、請求項１４に記載のアレイプレート。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
（発明の背景）
本願は、２００１年１２月１９日に出願された、米国仮出願番号６０／３４４，０８４の利益を主張する。６０／３４４，０８４号出願は、全ての目的で、本明細書中に参考として援用される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
（発明の要旨）
本発明の１つの実施形態は、アレイプレートを作製する方法、生物学的サンプルのハイスループットのスクリーニングのための装置、ならびに同じアレイの反復に対する多くのサンプルの並行したスクリーニングおよび同じサンプルに対する多くのアレイの並行したスクリーニングを、同時に実施するためのシステムに関する。
【０００３】
本発明の１つの実施形態は、アレイプレートを作製するいくつかの方法を提供する。１つの方法において、ウエハおよび本体が提供される。このウエハは、基板および表面を備え、この表面に、複数のアレイプローブが装着される。この本体は、複数の格子型の空洞またはウェルを有するプレートである。このウエハは、本体の一つの表面に装着され、ここで、これらのウエハおよび本体は、接着剤によって一緒に保持され、これによって、接着剤のコーティングが、本体に塗布され、これによって、サンプルを受容するための空間を規定するウェルが形成される。
【０００４】
本発明の１つの実施形態において、この方法はまた、ＵＶ光、熱、圧力、空気、またはこれらの任意の組み合わせによって、接着剤を硬化させるプロセスを包含する。本発明のさらなる実施形態において、この本体は、一つの表面に凹部を有し、この中に、接着剤が配置される。この凹部は、空間を規定するウェル内の接着剤の漏出を防止するために有用である。
【０００５】
本発明の別の方法において、ウエハおよび本体が提供される。この本体は、複数の格子型空洞またはウェルを有するプレートである。この本体は、１つの表面においてこの本体に形成された、ガスケットまたはＯリングを備える。次いで、このウエハが、この本体の、ガスケットまたはＯリングが配置された表面に設置される。クランピングプレートが、これらのウエハおよび本体を一緒に保持するために使用される。このクランピングプレートは、本体の外周の外側に装着される。特定の実施形態において、このクランピングプレートは、接着剤、ねじ、超音波溶接、またはスナップばめによって、この本体の外周の外側に装着される。
【０００６】
本発明の別の方法において、本体および少なくとも１つのアレイが提供される。この本体は、少なくとも１つの格子型の空洞またはウェルを有する、プレートである。各アレイは、この本体の各アレイの底部に捕捉される。本発明の特定の実施形態において、個々のアレイは、接着剤、ねじ、超音波溶接、またはスナップばめによって、本体に装着され得る。
【０００７】
本発明の別の方法において、本体および複数のアレイが提供される。この本体は、複数の格子型の空洞またはウェルを有するプレートである。各アレイは、クランピングプレートで、この本体の各ウェルの底部に捕捉される。次いで、このクランピングプレートは、各ウェルの外周の外側に装着される。本発明の特定の実施形態において、このクランピングプレートは、接着剤、ねじ、超音波溶接、またはスナップばめによって、各ウェルの外周の外側に装着される。
【０００８】
本発明のさらなる方法において、本体および複数のアレイが提供される。この本体は、複数の格子型の空洞またはウェルを有するプレートである。これらのアレイは、本体の空洞上に配置され、ここで、アレイを囲んでいる本体の壁は、アレイの厚さより高い。ホットプレートまたは超音波ホーンが使用されて、各アレイを囲む壁を融解させるかまたは反り返らせ、そして変形させて、これによって、アレイを本体に捕捉させる。本発明の１つの実施形態において、個々のアレイは、一度に１個が捕捉され得るか、または一度に数個のアレイが捕捉され得る。別の実施形態において、ガスケットが、アレイの外周に沿って、高い壁の内側で、本体に直接装着され得る。壁が、超音波溶接によって融解されるかまたは反り返らされる場合、ガスケットは、このアレイに対して圧縮され、このアレイをウェル内に密着させる。
【０００９】
本発明の他の目的、特徴および利点は、図、以下の説明および特許請求の範囲を参照することによって、当業者に明らかになる。
【００１０】
（発明の詳細な説明）
ここで、本発明の例示的な実施形態を詳細に参照する。本発明は、例示的な実施形態に関して記載されるが、これらは、本発明をこれらの実施形態に限定することを意図されないことが理解される。逆に、本発明は、本発明の精神および範囲に含まれ得る代替物、改変物および均等物を網羅することが意図される。
【００１１】
従って、本発明は、分子相互作用の性質によって影響を受ける、広範な分野（化学、生物学、医薬および診断が挙げられる）に関する。分子相互作用の効率的な評価は、多量の情報が迅速に獲得される設定（例えば、臨床診断実験室またはヒトゲノム計画のような大規模事業）において、有利である。
【００１２】
本発明は、多くの好ましい実施形態を有し、そして当業者に公知である細部に関して、多くの特許、出願および他の参考文献に依存する。従って、特許、出願、または他の参考文献が以下において引用または反復される場合、全ての目的で、そしてそれが引用される事柄について、その全体が本明細書中に参考として援用されることが理解されるべきである。
【００１３】
本願において使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈がそうではないことを明らかに示さない限り、複数の言及を包含する。例えば、用語「薬剤（ａｎ  ａｇｅｎｔ）」は、複数の薬剤（これらの混合物を含む）を包含する。
【００１４】
個体は、ヒトに限定されず、他の生物（哺乳動物、植物体、細菌、または上記のいずれか由来の細胞が挙げられるが、これらに限定されない）でもあり得る。
【００１５】
本開示を通して、本発明の種々の局面が、範囲の形式で与えられ得る。範囲の形式での記載は、単に、簡便さおよび簡潔さのためであることが理解されるべきであり、そして本発明の範囲の融通のきかない限定としては解釈されるべきではない。従って、範囲の記載は、具体的に開示される全ての可能な部分領域、およびその範囲内の個々の数値の値を有するとみなされるべきである。例えば、１〜６のような範囲の記載は、１〜３、１〜４、１〜５、２〜４、２〜６、３〜６などの具体的に開示される部分領域、ならびにこの範囲内の個々の数値（例えば、１、２、３、４、５および６）を有するとみなされるべきである。このことは、その範囲の幅に無関係に適用される。
【００１６】
本発明の実施は、他に示されない限り、当該分野の技術範囲内の有機化学、ポリマー技術、分子生物学（組換え技術を含む）、細胞生物学、生化学、および免疫学の従来の技術および説明を使用し得る。このような従来の技術としては、ポリマーアレイ合成、ハイブリダイゼーション、ライゲーション、および標識を使用するハイブリダイゼーションの検出が挙げられる。適切な技術の具体的な説明は、本明細書中以下の実施例を参照することによってなされ得る。しかし、他の等価な従来の手順もまた、もちろん使用され得る。このような従来の技術および説明は、以下：
【００１７】
【表１】
2005513457.tif 000003
のような標準的な実験室手引書に見出され得、これらの全ては、全ての目的で、その全体が本明細書中に参考として援用される。
【００１８】
本発明は、固体基板（いくつかの好ましい実施形態においては、アレイを含む）を使用し得る。ポリマー（タンパク質を含む）のアレイを合成するために適用可能な方法および技術は、以下：
【００１９】
【表２】
2005513457.tif 000004
に記載されており、これらは、全ての目的で、その全体が本明細書中に参考として援用される。
【００２０】
特定の実施形態において合成技術を記載する特許としては、米国特許第５，４１２，０８７号、同第６，１４７，２０５号、同第６，２６２，２１６号、同第６，３１０，１８９号、同第５，８８９，１６５号、および同第５，９５９，０９８号が挙げられる。核酸アレイが、上記特許の多くに記載されているが、同じ技術が、ポリペプチドアレイに適用される。
【００２１】
本発明において有用な核酸アレイとしては、Ａｆｆｙｍｅｔｒｉｘ（Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，ＣＡ）からＧｅｎｅＣｈｉｐ（登録商標）の商標で市販されているものが挙げられる。例示的なアレイは、ａｆｆｙｍｅｔｒｉｘ．ｃｏｍ．において、ウェブサイトに示されている。
【００２２】
本発明はまた、固体基板に付着されたポリマーに対して、多くの用途を企図する。これらの用途としては、遺伝子発現モニタリング、プロファイリング、ライブラリースクリーニング、遺伝子型決定および診断が挙げられる。遺伝子発現モニタリング、およびプロファイリングの方法は、米国特許第５，８００，９９２号、同第６，０１３，４４９号、同第６，０２０，１３５号、同第６，０３３，８６０号、同第６，０４０，１３８号、同第６，１７７，２４８号、および同第６，３０９，８２２号に示され得る。遺伝子型決定およびそのための用途は、ＵＳＳＮ  ６０／３１９，２５３、１０／０１３，５９８、ならびに米国特許第５，８５６，０９２号、同第６，３００，０６３号、同第５，８５８，６５９号、同第６，２８４，４６０号、同第６，３６１，９４７号、同第６，３６８，７９９号、および同第６，３３３，１７９号に示される。他の用途は、米国特許第５，８７１，９２８号、同第５，９０２，７２３号、同第６，０４５，９９６号、同第５，５４１，０６１号、および同第６，１９７，５０６号において実施される。
【００２３】
本発明はまた、特定の好ましい実施形態において、サンプル調製方法を企図する。遺伝子型決定の前にかまたはそれと同時に、ゲノムサンプルは、種々の機構によって増幅され得、これらの機構のうちのいくつかは、ＰＣＲを利用し得る。例えば、以下：
【００２４】
【表３】
2005513457.tif 000005
を参照のこと。これらの各々は、全ての目的で、その全体が本明細書中に参考として援用される。サンプルは、アレイ上で増幅され得る。例えば、米国特許第６，３００，０７０号および米国特許出願０９／５１３，３００（これらは、本明細書中に参考として援用される）を参照のこと。
【００２５】
他の適切な増幅方法としては、リガーゼ連鎖反応（ＬＣＲ）（例えば、ＷｕおよびＷａｌｌａｃｅ，Ｇｅｎｏｍｉｃｓ  ４，５６０（１９８９）、Ｌａｎｄｅｇｒｅｎら，Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２４１，１０７７（１９８８）ならびにＢａｒｒｉｎｇｅｒら．Ｇｅｎｅ  ８９：１１７（１９９０））、転写増幅（Ｋｗｏｈら，Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ  ８６，１１７３（１９８９）およびＷＯ８８／１０３１５）、自己維持配列複製（Ｇｕａｔｅｌｌｉら，Ｐｒｏｃ．Ｎａｔ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ，８７，１８７４（１９９０）およびＷＯ９０／０６９９５）、標的ポリヌクレオチド配列の選択的増幅（米国特許第６，４１０，２７６号）、コンセンサス配列にプライムされるポリメラーゼ連鎖反応（ＣＰ−ＰＣＲ）（米国特許第４，４３７，９７５号）、任意にプライムされるポリメラーゼ連鎖反応（ＡＰ−ＰＣＲ）（米国特許第５，４１３，９０９号、同第５，８６１，２４５号）ならびに核酸ベースの配列増幅（ＮＡＢＳＡ）が挙げられる（例えば、米国特許第５，４０９，８１８号、同第５，５５４，５１７号、および同第６，０６３，６０３号を参照のこと、これらの各々は、本明細書中に参考として援用される）。使用され得る他の増幅方法は、米国特許第５，２４２，７９４号、同第５，４９４，８１０号、同第４，９９８，６１７号、および米国出願番号０９／８５４，３１７に記載されており、これらは各々、本明細書中に参考として援用される。
【００２６】
サンプル調製のさらなる方法、および核酸サンプルの複雑さを減少させるための技術は、Ｄｏｎｇら，Ｇｅｎｏｍｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  １１，１４１８（２００１）、米国特許第６，３６１，９４７号、同第６，３９１，５９２号、および米国特許出願番号０９／９１６，１３５、同０９／９２０，４９１、同０９／９１０，２９２、および同１０／０１３，５９８に記載されている。
【００２７】
ポリヌクレオチドハイブリダイゼーションアッセイを実施するための方法は、当該分野において十分に開発されている。ハイブリダイゼーションアッセイの手順および条件は、適用に従って変動し、そして公知の一般的な結合方法に従って選択される。これらの方法は、以下に記載されている：
【００２８】
【表４】
2005513457.tif 000006
。繰り返され、そして制御されるハイブリダイゼーション反応を実施するための方法および装置は、米国特許第５，８７１，９２８号、同第５，８７４，２１９号、同第６，０４５，９９６号、および同第６，３８６，７４９号、同第６，３９１，６２３号に記載されており、これらの各々は、本明細書中に参考として援用される。
【００２９】
本発明はまた、特定の好ましい実施形態において、リガンド間のハイブリダイゼーションの信号検出を企図する。以下の米国特許：
【００３０】
【表５】
2005513457.tif 000007
を参照のこと。これらの各々もまた、その全体が、全ての目的で本明細書中に参考として援用される。
【００３１】
信号の検出および強度データの処理のための方法および装置は、例えば、以下の米国特許：
【００３２】
【表６】
2005513457.tif 000008
に開示されている。これらの各々もまた、その全体が、全ての目的で本明細書中に参考として援用される。
【００３３】
本発明の実施はまた、従来の生物学的方法、ソフトウェア、およびシステムを使用し得る。本発明のコンピュータソフトウェア製品は、代表的に、本発明の方法の論理的工程を実施するための、コンピュータで実行可能な指示を有する、コンピュータ読み取り可能な媒体を備える。適切なコンピュータ読み取り可能な媒体としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ／ＤＶＤ／ＤＶＤ−ＲＯＭ、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、ＲＯＭ／ＲＡＭ、磁気テープなどが挙げられる。コンピュータで実行可能な指示は、適切なコンピュータ言語またはいくつかの言語の組み合わせで書かれ得る。基本的な計算機生物学方法は、例えば、以下に記載されている：
【００３４】
【表７】
2005513457.tif 000009
。米国特許第６，４２０，１０８号を参照のこと。
【００３５】
本発明はまた、種々の目的（例えば、プローブ設計、データの管理、分析、および機器の操作）のために、種々のコンピュータプログラム製品およびソフトウェアを利用し得る。以下の米国特許：
【００３６】
【表８】
2005513457.tif 000010
を参照のこと。
【００３７】
本発明はまた、アレイのいくつかの実施形態、ならびに米国特許第５，５４５，５３１号および同第５，８７４，２１９号に記載されるプロセシングを利用し得る。これらの特許は、その全体が、全ての目的で本明細書中に参考として援用される。
【００３８】
さらに、本発明は、ネットワーク（例えば、米国特許出願番号１０／０６３，５５９、同６０／３４９，５４６、同６０／３７６，００３、同６０／３９４，５７４、同６０／４０３，３８１に示されるような、インターネット）によって遺伝子情報を提供するための方法を包含する、好ましい実施形態を有し得る。
【００３９】
（定義）
「アレイ」とは、合成的にかまたは生合成的にかのいずれかで調製され得る分子の、意図的に作成されたコレクションである。このアレイ中の分子は、互いに同一であり得るかまたは異なり得る。アレイは、種々の型式（例えば、可溶性分子のライブラリー、および樹脂ビーズ、シリカチップまたは固体支持体につながれた化合物のライブラリー）を想定し得る。
【００４０】
アレイプレートまたはプレートとは、各アレイが他のアレイから、液体の通過に抵抗する物的障壁によって分離され、ウェルと呼ばれる領域または空間を形成する、多数のアレイを有する物物体である。
【００４１】
核酸ライブラリーまたはアレイとは、合成的にかまたは生合成的にかのいずれかで調製され得る核酸の、意図的に作成されたコレクションであり、種々の異なる型式（例えば、可溶性分子のライブラリー、および樹脂ビーズ、シリカチップまたは他の固体支持体につながれたオリゴのライブラリー）において生物学的活性をスクリーニングされ得る。さらに、用語「アレイ」は、実質的に任意の長さ（例えば、１〜約１０００ヌクレオチドモノマー長）の核酸を基質上にスポットすることによって調製され得る、核酸のライブラリーを含むことが意図される。用語「核酸」は、本明細書中で使用される場合、任意の長さの、プリンおよびピリミジン塩基、または他の天然の、化学的もしくは生化学的に改変された非天然の、または誘導体化されたヌクレオチド塩基を含む、リボヌクレオチドか、デオキシリボヌクレオチドかまたは米国特許第６，１５６，５０１号に記載されるようなペプチド核酸（ＰＮＡ）のいずれかのヌクレオチドの重合体形態をいう。ポリヌクレオチド骨格は、ＲＮＡまたはＤＮＡにおいて見出されるような糖およびリン酸基、または改変されたかもしくは置換された糖もしくはリン酸基を含み得る。ポリヌクレオチドは、改変されたヌクレオチド（例えば、メチル化したヌクレオチドおよびヌクレオチドアナログ）を含み得る。ヌクレオチドの配列は、非ヌクレオチド成分によって妨害され得る。従って、用語ヌクレオシド、ヌクレオチド、デオキシヌクレオシドおよびデオキシヌクレオチドは、一般的に、本明細書中に記載されるようなアナログを含む。これらのアナログは、天然に生じるヌクレオシドまたはヌクレオチドといくらかの共通した構造特性を有する分子であり、その結果、核酸またはオリゴヌクレオシド配列に組み込まれる場合、これらが溶液中での天然に生じる核酸配列とのハイブリダイゼーションを可能にする。代表的には、これらのアナログは、塩基、リボースもしくはホスホジエステル部分を置換および／または改変することにより、天然に生じるヌクレオシドおよびヌクレオチドから誘導される。この変化は、ハイブリッド形成を安定化もしくは不安定化するようにか、または相補的な核酸配列とのハイブリダイゼーションの特異性を増強するように、所望のように、仕立て（ｔａｉｌｏｒ  ｍａｄｅ）られ得る。
【００４２】
生体ポリマーまたは生物学的ポリマーとは、生物学的または化学的部分の反復単位を意味することが企図される。代表的な生体ポリマーとしては、以下が挙げられるがこれらに限定されない：核酸、オリゴヌクレオチド、アミノ酸、タンパク質、ペプチド、ホルモン、オリゴ糖、脂質、糖脂質、リポ多糖類、リン脂質、前述の合成アナログ（逆位のヌクレオチド、ペプチド核酸、Ｍｅｔａ−ＤＮＡが挙げられるがこれらに限定されない）、および上記の組み合せ。「生体ポリマー合成」とは、有機および無機の両方の生体ポリマーの合成産物を含むことを企図される。
【００４３】
関連する生体ポリマーは、生体ポリマーの単一ユニットか、または生体ポリマーの一部でない単一ユニットを意味することが企図される「生体モノマー」である。従って、例えば、ヌクレオチドはオリゴヌクレオチド生体ポリマー内の生体モノマーであり、そしてアミノ酸はタンパク質またはペプチド生体ポリマー内の生体モノマーであり；例えば、アビジン、ビオチン、抗体、抗体フラグメントなどもまた生体モノマーである。
【００４４】
開始生体モノマーまたは「イニシエータ生体モノマー」は、反応性求核試薬を介してポリマーの表面に共有結合される第１の生体モノマー、またはポリマーに結合したリンカーまたはスペーサーアームに結合する第１の生体モノマーを指すことを意図し、このリンカーまたはスペーサーアームは、反応性求核試薬を介してポリマーに結合する。
【００４５】
クランピングプレートとは、２つ以上の部分を固定するために使用されるデバイスのことをいう。
【００４６】
相補的とは、例えば、２本鎖ＤＮＡ分子の２つの鎖の間、またはオリゴヌクレオチドプライマーと配列決定もしくは増幅されるべき１本鎖核酸上のプライマー結合部位との間のような、ヌクレオチドあるいは核酸間のハイブリダイゼーションまたは塩基対合をいう。相補的なヌクレオチドは、一般的にＡとＴ（またはＡとＵ）、またはＣとＧである。２つの１本鎖ＲＮＡ分子またはＤＮＡ分子は、一方の鎖のヌクレオチドが至適に整列され、比較され、そして適切なヌクレオチドの挿入または欠失を伴って、少なくとももう一方の鎖の約８０％、通常は約９０％〜９５％、そしてより好ましくは約９８〜１００％のヌクレオチドと対をなす場合、実質的に相補的であるといわれる。あるいは、ＲＮＡまたはＤＮＡ鎖が選択的なハイブリダイゼーション条件下でその相補体とハイブリダイズする場合、実質的な相補性が存在する。代表的には、選択的なハイブリダイゼーションは、少なくとも１４〜２５ヌクレオチドの長さにわたって、少なくとも約６５％、好ましくは少なくとも約７５％、より好ましくは少なくとも約９０％の相補性が存在する場合に生じる。Ｍ．Ｋａｎｅｈｉｓａ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄｓ  Ｒｅｓ．１２：２０３（１９８４）（本明細書中に参考として援用される）を参照のこと。
【００４７】
コンビナトリアル合成ストラテジーは、反応物行列およびスイッチ行列によって表され得、その生成物が生成物行列である、試薬の逐次付加による、多様なポリマー配列の並行合成のための順序付けられたストラテジーである。反応物行列は、付加されるべき構築ブロックのｌ列×ｍ行の行列である。このスイッチ行列は、列中に配置されたｌとｍとの間の（好ましくは順序付けられた）２進法の数字の全てまたはサブセットである。「２進法ストラテジー」は、少なくとも２つの連続工程が、基板上の目的の領域の一部分（しばしば半分）を照射するストラテジーである。２進法合成ストラテジーでは、反応物の順序付けられたセットから形成され得る全ての可能な化合物が形成される。最も好ましい実施形態では、２進法合成とは、先の付加工程を素因数分解する合成ストラテジーをいう。例えば、ストラテジーをマスクするためのスイッチ行列が、以前に照射された領域を半分にし、以前に照射された領域の約半分を照射し、そして残りの半分を保護する（以前に保護された領域の約半分をも保護するとともに以前に保護された領域の約半分を照射する）ストラテジー。２進法の回は２進法でない回の間に分散され得、そして基板の一部分のみが２進法スキームに供され得ることが認識される。コンビナトリアル「マスキング」ストラテジーは、光または他の空間的に選択的な脱保護剤もしくは活性化剤を用いて、他の物質（例えば、アミノ酸）の付加のために物質から保護基を除去する、合成である。
【００４８】
有効量とは、所望の結果を誘導するために充分な量をいう。
【００４９】
励起エネルギーとは、検出用の検出可能標識を活動させるために使用されるエネルギー（例えば、蛍光標識の照射）をいう。この用途のためのデバイスとしては、励起可能な標識の励起バンドの波長を有するかまたは検出可能な、透過放射線、反射放射線、もしくは拡散放射線を提供し得る、コヒーレント光または非コヒーレント光（例えば、レーザー、ＵＶ光、発光ダイオード、白熱光源、または、任意の他の光もしくは他の電磁的エネルギー源が挙げられる。
【００５０】
ガスケットまたはＯリングとは、ガスまたは液体の逸漏を予防するための、接続部の間で用いられる広範な種々のシールまたはパッキングのいずれかをいう。ガスケットまたはＯリングは、エラストマーのような材料から作製され得る。
【００５１】
ゲノムは、生物の染色体中の全ての遺伝物質である。特定の生物の染色体中の遺伝物質由来のＤＮＡは、ゲノムＤＮＡである。ゲノムライブラリーは、生物のゲノム全体を表す、ランダムに作製された重複するＤＮＡフラグメントのセットから作製されたクローンのコレクションである。
【００５２】
ハイブリダイゼーション条件は、代表的に約１Ｍ未満、より通常には約５００ｍＭ未満および約２００ｍＭ未満の塩濃度を含む。ハイブリダイゼーション温度は、５℃程度に低くあり得るが、代表的には２２℃より高く、より代表的には約３０℃より高く、そして好ましくは約３７℃を越える。より長いフラグメントは、特異的なハイブリダイゼーションのために、より高いハイブリダイゼーション温度を必要とし得る。他の因子（相補鎖の塩基組成および長さ、有機溶媒の存在ならびに塩基不一致の程度を含む）がハイブリダイゼーションのストリンジェンシーに影響を及ぼし得るので、パラメーターの組み合わせが、いずれか１つの絶対的な基準よりも重要である。
【００５３】
ハイブリダイゼーション（例えば、対立遺伝子特異的プローブハイブリダイゼーション）は、一般に、ストリンジェントな条件下で行われる。例えば、塩濃度が１モル濃度（Ｍ）以下であり、少なくとも２５℃の温度である条件（例えば、７５０ｍＭ  ＮａＣｌ、５０ｍＭ  リン酸Ｎａ、５ｍＭ  ＥＤＴＡ、ｐＨ７．４（５×ＳＳＰＥ）および約２５〜３０℃の温度）。
【００５４】
ハイブリダイゼーションは、通常、ストリンジェントな条件下（例えば、１Ｍ以下の塩濃度および少なくとも２５℃の温度）で行われる。例えば、５×ＳＳＰＥ（７５０ｍＭ  ＮａＣｌ、５０ｍＭ  リン酸Ｎａ、５ｍＭ  ＥＤＴＡ，ｐＨ７．４）および２５〜３０℃の温度の条件は、対立遺伝子特異的プローブハイブリダイゼーションに適切である。ストリンジェントな条件については、例えば、Ｓａｍｂｒｏｏｋ，ＦｒｉｔｓｃｈｅおよびＭａｎｉａｔｉｓ「Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｃｌｏｎｉｎｇ  Ａ  ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｍａｎｕａｌ」第２版、Ｃｏｌｄ  Ｓｐｒｉｎｇ  Ｈａｒｂｏｒ  Ｐｒｅｓｓ（１９８９）（これは、本明細書により上記のすべての目的のためにその全体を参考として援用される）を参照のこと。
【００５５】
用語「ハイブリダイゼーション」とは、２つの一本鎖ポリヌクレオチドが、安定な二本鎖ポリヌクレオチドを形成するように非共有結合的に結合するプロセスのことをいう；理論的には、三本鎖ハイブリダイゼーションもまた可能である。その結果生じた（通常）二本鎖ポリヌクレオチドは、「ハイブリッド」である。安定なハイブリッドを形成するポリヌクレオチドの集団の割合は、「ハイブリダイゼーションの程度」と本明細書中でいわれる。
【００５６】
ハイブリダイゼーションプローブは、核酸の相補鎖に塩基特異的様式において結合し得るオリゴヌクレオチドである。このようなプローブは、Ｎｉｅｌｓｅｎら、Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２５４：１４９７−１５００（１９９１）に記載されるようなペプチド核酸、ならびに他の核酸アナログおよび核酸模倣物を含む。米国特許第６，１５６，５０１号を参照のこと。
【００５７】
「特異的にハイブリダイズする」は、配列が複合混合物（例えば、全細胞性）ＤＮＡ中またはＲＮＡ中に存在する場合、ストリンジェントな条件下で、実質的に特定のヌクレオチド配列に対するか、または特定のヌクレオチド配列のみに対する分子の結合、二重鎖形成、またはハイブリダイゼーションすることをいう。
【００５８】
単離された核酸は、優位種が存在する対象種の発明である（すなわち、モルに基づいて、それは、組成物中のあらゆる他の別個の種よりも多い量である）。好ましくは、単離された核酸は、存在する全高分子種の少なくとも約５０％、８０％または９０％（モルに基づいて）を占める。最も好ましくは、対象種が、本質的に均質に精製される（夾雑種は、従来の検出方法によって組成物の中に検出され得ない）。
【００５９】
標識とは、例えば、発光標識、光散乱標識または放射性標識である。蛍光標識は、とりわけ、市販されるフルオレセインホスホロアミダイト（例えば、Ｆｌｕｏｒｅｐｒｉｍｅ（Ｐｈａｒｍａｃｉａ）、Ｆｌｕｏｒｅｄｉｔｅ（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ）およびＦＡＭ（ＡＢＩ）を含む。米国特許第６，２８７，７７８号を参照のこと。
【００６０】
リガンドとは、特定のレセプターによって認識される分子である。レセプターに結合されるかまたはレセプターと反応する物質は、「リガンド」と呼ばれ、この用語は、その対となるレセプターに関してのみ定義的に意味がある。用語「リガンド」は、問題の物質がレセプターに結合し得るかまたはさもなくばレセプターと相互作用し得るという性質以外の、いずれの特定の分子サイズも、他の構造的または組成的な性質も意味しない。また、リガンドは、レセプターが結合する天然リガンドとしてか、またはアゴニストもしくはアンタゴニストとして作用し得る機能的アナログとしてのいずれかで、役立ち得る。本発明によって研究され得るリガンドの例としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：細胞膜レセプターに対するアゴニストおよびアンタゴニスト、毒素および毒液、ウイルスエピトープ、ホルモン（例えば、オピエート、ステロイドなど）、ホルモンレセプター、ペプチド、酵素、酵素基質、基質アナログ、遷移状態アナログ、補因子、薬物、タンパク質ならびに抗体。
【００６１】
結合不均衡または対立遺伝子結合は、特定の対立遺伝子または、特定の対立遺伝子を有する遺伝子マーカーの優先的な結合、あるいは集団中の任意の特定の対立遺伝子頻度についての機会によって期待されるよりもより大きい頻度で染色体位置の近傍にある遺伝子マーカーの優先的な結合を意味する。例えば、位置Ｘが、対立遺伝子ａおよび対立遺伝子ｂを有し、これが同様の頻度で起こる場合、かつ結合位置Ｙが、対立遺伝子ｃおよび対立遺伝子ｄを有し、それは、同様の頻度で起こる場合、組み合わせａｃが０．２５の頻度で起こることを期待する。ａｃがより頻繁に起こる場合、対立遺伝子ａおよび対立遺伝子ｃは、結合不均衡である。結合不均衡は、対立遺伝子の特定の組み合わせの自然選択から生じ得、または、結合された対立遺伝子と平衡に達するためには遅すぎて集団に導入されている対立遺伝子のためである。
【００６２】
マイクロタイタープレートは、標準形式（９６ウェル、３８４ウェルおよび１５３６ウェル）において実施する不連続なウェルのアレイであり、標準形式は、並行してサンプルの量の物理的、化学的または生物学的特徴付けの試験のために使用される。
【００６３】
混合された集団または複合集団は、望ましい核酸および望ましくない核酸の両方を含むあらゆるサンプルをいう。非限定的な例として、核酸の複合集団は、全ゲノムＤＮＡ、全ゲノムＲＮＡまたはそれらの組み合わせであり得る。さらに、核酸の複合集団は、他の望ましくない集団を含むが、所定の集団について豊富にされ得る。例えば、核酸の複合集団は、なおいくつかの望ましくないリボソームＲＮＡ配列（ｒＲＮＡ）を含むが、望ましいメッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）について豊富にされるサンプルであり得る。
【００６４】
モノマーとは、オリゴマーまたはポリマーを形成するために一緒に結合され得る分子のセットの任意のメンバーのことをいう。本発明において有用なモノマーのセットとしては、（ポリ）ペプチド合成の例について、Ｌ−アミノ酸、Ｄ−アミノ酸または合成アミノ酸のセットが挙げられるが、これらに限定されない。本明細書中で使用される場合、「モノマー」とは、オリゴマーの合成についての基本セットの任意のメンバーのことをいう。例えば、Ｌ−アミノ酸のダイマーは、ポリペプチドの合成についての４００個の「モノマー」の基本セットを形成する。異なるモノマー基本セットは、ポリマーの合成において連続的な工程において使用され得る。用語「モノマー」とはまた、いずれかのサブユニット単独よりも大きい化合物を形成する異なる化学サブユニットと組み合わされ得る化学サブユニットのことをいう。
【００６５】
本明細書中で使用される場合、ｍＲＮＡまたはｍＲＮＡ転写物としては、プレｍＲＮＡ転写物、転写プロセシング中間体、翻訳の準備ができた成熟ｍＲＮＡおよび遺伝子の転写物、またはこれらのｍＲＮＡ転写物由来の核酸が挙げられるが、これらに限定されない。転写プロセスは、スプライシング、編集（ｅｄｉｔｉｎｇ）および分解を包含し得る。本明細書中で使用される場合、ｍＲＮＡ転写物由来の核酸とは、その合成のために、ｍＲＮＡ転写物またはその部分配列が最終的にテンプレートとして作用する核酸のことをいう。従って、ｍＲＮＡから逆転写されたｃＤＮＡ、このｃＤＮＡから転写されたＲＮＡ、このｃＤＮＡから増幅されたＤＮＡ、この増幅されたＤＮＡから転写されたＲＮＡなどは、全てｍＲＮＡ転写物から得られ、そのように得られた産物の検出は、サンプル中の本来の転写物の存在および／または存在量を示す。従って、ｍＲＮＡから得られたサンプルとしては、遺伝子のｍＲＮＡ転写物、このｍＲＮＡから逆転写されたｃＤＮＡ、このｃＤＮＡから転写されたｃＲＮＡ、遺伝子から増幅されたＤＮＡ、増幅されたＤＮＡから転写されたＲＮＡなどが挙げられるが、これらに限定されない。
【００６６】
核酸ライブラリーまたは核酸アレイは、種々の異なる形態（例えば、可溶性分子のライブラリー；樹脂ビーズ、シリカチップ、または他の固体支持体に結合されたオリゴのライブラリー）にて合成または生合成のいずれかにより調製され得、生物学的活性についてスクリーニングされ得る、意図的に作製された核酸集合である。さらに、用語「アレイ」とは、基材上に本質的に任意の長さ（例えば、１ヌクレオチド分子長〜約１０００ヌクレオチド分子長）の核酸をスポットすることより調製され得る、核酸ライブラリーを包含することを意味する。用語「核酸」とは、本明細書中で使用される場合、任意の長さのヌクレオチド（プリン塩基およびピリミジン塩基、または他の天然ヌクレオチド塩基、化学的に改変されたヌクレオチド塩基もしくは生化学的に改変されたヌクレオチド塩基、非天然塩基、または誘導体化ヌクレオチド塩基を含む、リボヌクレオチド、デオキシリボヌクレオチドまたはペプチド核酸（ＰＮＡ）のいずれか）のポリマー形態をいう。このポリヌクレオチドの骨格は、代表的にＲＮＡまたはＤＮＡにおいて見出され得るような、糖およびリン酸基を含み得るか、または改変もしくは置換された糖およびリン酸基を含み得る。ポリヌクレオチドは、改変ヌクレオチド（例えば、メチル化ヌクレオチドおよびヌクレオチドアナログ）を含み得る。ヌクレオチド配列は、非ヌクレオチド成分により割り込まれ得る。従って、用語ヌクレオシド、ヌクレオチド、デオキシヌクレオシドおよびデオキシヌクレオチドは、一般的には、本明細書中に記載されるようなアナログを包含する。これらのアナログは、天然に存在するヌクレオシドまたは天然に存在するヌクレオチドと共通するいくつかの構造的特徴を有し、その結果、核酸配列またはオリゴヌクレオチド配列中に組み込まれた場合に溶液中の天然に存在する核酸配列とハイブリダイズ可能である、分子である。代表的には、これらのアナログは、天然に存在するヌクレオシドおよびヌクレオチドから、塩基部分、リボース部分、またはホスホジエステル部分を置換および／または改変することによって誘導される。この変化は、所望のように、相補的核酸配列とのハイブリッド形成を安定化もしくは不安定化するため、または望ましいように相補的核酸配列とのハイブリダイゼーション特異性を増強するために、条件に合わせて調整され得る。
【００６７】
本発明による核酸は、ピリミジン塩基およびプリン塩基（好ましくは、それぞれ、シトシン、チミン、およびウラシル、ならびにアデニン、およびグアニン）の任意のポリマーまたはオリゴマーを包含し得る。Ａｌｂｅｒｔ  Ｌ．Ｌｅｈｎｉｎｇｅｒ，ＰＲＩＮＣＩＰＬＥＳ  ＯＦ  ＢＩＯＣＨＥＭＩＳＴＲＹ，７９３〜８００（Ｗｏｒｔｈ  Ｐｕｂ．１９８２）を参照のこと。実際、本発明は、任意のデオキシリボヌクレオチド、リボヌクレオチドまたはペプチド核酸成分、およびその任意の化学改変体（例えば、これらの塩基のメチル化形態、ヒドロキシメチル化形態またはグルコシル化形態など）を企図する。このポリマーまたはオリゴマーは、組成が不均質であっても均質であっても良く、そして天然に存在する供給源から単離され得るか、または人工生成もしくは合成により生成され得る。さらに、この核酸は、ＤＮＡもしくはＲＮＡ、またはこれらの混合物であり得、そして永久にかまたは一過的に、一本鎖形態または二本鎖形態（ホモ二重鎖状態、ヘテロ二重鎖状態、およびハイブリッド状態を含む）で存在し得る。
【００６８】
「オリゴヌクレオチド」または「ポリヌクレオチド」は、少なくとも２ヌクレオチド長、好ましくは少なくとも８ヌクレオチド長、より好ましくは少なくとも２０ヌクレオチド長、またはポリヌクレオチドに特異的にハイブリダイズする化合物の範囲の核酸である。本発明のポリヌクレオチドは、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）またはリボ核酸（ＲＮＡ）の配列を含み、これらは、天然供給源から単離され得、組換え生成または人工合成され得、そしてその模倣物であり得る。本発明のポリヌクレオチドのさらなる例は、ペプチド核酸（ＰＮＡ）であり得る。本発明はまた、非伝統的塩基対合（例えば、特定のｔＲＮＡ分子において同定され三重ヘリックスの状態で存在すると推定されている、Ｈｏｏｇｓｔｅｅｎ塩基対合）が存在する状態を包含する。「ポリヌクレオチド」および「オリゴヌクレオチド」は、本出願において互換可能に使用される。
【００６９】
プローブは、特定の標的により認識され得る、表面に固定された分子である。本発明により調査され得るプローブの例としては、細胞膜レセプターのアゴニストおよびアンタゴニスト、毒素および毒液、ウイルスエピトープ、ホルモン（例えば、オピオイドペプチド、ステロイドなど）、ホルモンレセプター、ペプチド、酵素、酵素基質、補因子、薬物、レクチン、糖、オリゴヌクレオチド、核酸、オリゴ糖、タンパク質ならびにモノクローナル抗体が挙げられるが、これらに限定されない。
【００７０】
プライマーは、適切な条件（例えば、４つの異なるヌクレオシド三リン酸および重合のための薬剤（例えば、ＤＮＡポリメラーゼもしくはＲＮＡポリメラーゼまたは逆転写酵素）の存在下における緩衝液および温度）下でテンプレート指向性ＤＮＡ合成に対する開始点として作用し得る一本鎖オリゴヌクレオチドである。所定の任意の場合において、プライマーの長さは、例えば、プライマーの意図される用途に依存し、そして一般的には１５〜２０、２５、３０ヌクレオチドの範囲である。短いプライマー分子は、一般的に、テンプレートと十分に安定なハイブリッド複合体を形成するのにより低い温度を必要とする。プライマーは、テンプレートの正確な配列を反映する必要はないが、そのようなテンプレートとハイブリダイズするために十分に相補的でなければならない。プライマー部位は、プライマーがハイブリダイズするテンプレートの領域である。プライマー対は、増幅される配列の５’末端とハイブリダイズする５’上流プライマーと増幅される配列の３’末端の相補体とハイブリダイズする３’下流プライマーとを含むプライマーのセットである。
【００７１】
多型は、母集団中の２つ以上の遺伝的に決定された代替配列または対立遺伝子の発生をいう。多型マーカーまたは多型部位は、発散が起こる遺伝子座である。好ましいマーカーは、少なくとも２つの対立遺伝子を有し、各々が、選択された母集団の１％より大きな頻度で発生し、より好ましくは１０％または２０％より大きな頻度で発生する。多型は、１つ以上の、塩基変化、挿入、繰り返し、または欠失を含み得る。多型遺伝子座は、１つの塩基対と同じくらい小さくあり得る。多型マーカーとしては、制限フラグメント長の多型、可変数の縦列反復（ＶＮＴＲ）、超可変領域、微小付随体、ジヌクレオチド反復、トリヌクレオチド反復、テトラヌクレオチド反復、単純配列反復、および挿入エレメント（例えば、Ａｌｕ）が挙げられる。最初に同定された対立遺伝子形態は、参照の形態として恣意的に示され、そして他の対立遺伝子の形態は、代替の対立遺伝子または改変体対立遺伝子として示される。選択された母集団中に最も頻繁に生じる対立遺伝子の形態は、時々野生型形態と呼ばれる。二倍体生物体は、対立遺伝子の形態に対してホモ接合またはヘテロ接合であり得る。二対立遺伝子多型は、２つの形態を有する。三対立遺伝子多型は、３つの形態を有する。一ヌクレオチド多型（ＳＮＰ）は、多型に含まれる。
【００７２】
リーダーまたはプレートリーダーは、アレイ上でのハイブリダイゼーション事象（例えば、アレイ上の核酸プローブと蛍光標識された標的との間のハイブリダイゼーション）を同定するために使用されるデバイスである。リーダーは、当該分野で公知であり、Ａｆｆｙｍｅｔｒｉｘ，Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ  ＣＡおよび他の企業によって市販される。一般的に、これらは、プローブにハイブリダイズされる蛍光標識された標的核酸を照射するための励起エネルギー（例えば、レーザー）の使用を包含する。次いで、再放出された放射線（励起エネルギーとは異なる波長）は、ＣＣＤ、ＰＭＴ、フォトダイオード、または類似のデバイスのようなデバイスを使用して検出され、収集された放出を記録する。米国特許第６，２２５，６２５号を参照のこと。
【００７３】
レセプターは、所定のリガンドに対する親和性を有する分子である。レセプターは、天然に生じ得るか、または合成分子であり得る。また、レセプターは、不変状態においてかまたは他の種との凝集体として使用され得る。レセプターは、共有結合的にかまたは非共有結合的に、直接的にかまたは特異的な結合物質を介して、結合メンバーに結合され得る。本発明に使用され得るレセプターの例としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない：抗体、細胞膜レセプター、（例えば、ウイルス、細胞または他の物質上の）特異的な抗原性決定基と反応性のモノクローナル抗体および抗血清、薬物、ポリヌクレオチド、核酸、ペプチド、補助因子、レクチン、糖、多糖類、細胞、細胞膜ならびにオルガネラ。レセプターは時折、当該分野において抗リガンドと言われる。レセプターという用語が本明細書中で使用される場合、意味の違いは意図されない。「リガンドレセプター対」は、２つの高分子が分子認識を介して組合され、複合体を形成する場合に、形成される。本発明によって研究され得るレセプターの他の例としては、米国特許第５，１４３，８５４号（これは全体が本明細書中に参考として援用される）に見られる分子が挙げられるがこれらに限定されない。
【００７４】
「固体支持体」、「支持体」および「基材」は、互換可能に使用され、そしてこれらは、剛性または半剛性の表面を有する材料または材料群を指す。多くの実施形態において、この固体支持体の少なくとも１つの表面は、実質的に平坦であるが、いくつかの実施形態において、異なる化合物のための合成領域を、例えば、ウェル、隆起領域、ピン、エッチングした溝などを用いて物理的に分離することが、望ましくあり得る。他の実施形態に従って、その固体支持体は、ビーズ形状、樹脂形状、ゲル形状、ミクロスフェア形状、または他の幾何学的形状をとる。例示的な基材については、米国特許第５，７４４，３０５号を参照のこと。
【００７５】
標的は、所定のプローブに対して親和性を有する分子である。標的は、天然に生じ得るかまたは合成分子であり得る。標的はまた、不変状態においてかまたは他の種との凝集体として使用され得る。標的は、共有結合的にかまたは非共有結合的に、直接的にかまたは特異的な結合物質を介して、結合メンバーに結合され得る。本発明に使用され得る標的の例としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない：抗体、細胞膜レセプター、（例えば、ウイルス、細胞または他の物質上の）特異的な抗原性決定基に反応性のモノクローナル抗体および抗血清、薬物、オリゴヌクレオチド、核酸、ペプチド、補因子、レクチン、糖、多糖類、細胞、細胞膜ならびにオルガネラ。標的は時折、当該分野において抗プローブといわれる。標的という用語が本明細書中で使用される場合、意味の違いは意図されない。「プローブ標的対」は、２つの高分子が分子認識を介して組合され、複合体を形成する場合に、形成される。
【００７６】
ウエハは、複数のアレイが結合される表面を有する基材である。好ましい実施形態において、アレイは、基材の表面に合成され、物理的に別個の複数のアレイを作成する。ウエハの１つの好ましい実施形態において、アレイは、少なくとも約０．１ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．５ｍｍ、１ｍｍまたは１．５ｍｍの距離によって物理的に分離される。ウエハ上のアレイは、同一であり得るか、各々は、異なり得るか、またはそれらのいくつかの組み合わせで存在し得る。特に好ましいウエハは、約８インチ×８インチであり、フォトリソグラフィープロセスを使用して作られる。
【００７７】
（一般）
本発明は、複数のアレイサンプルを同時に処理するための、自動化方法を提供する（すなわち、米国特許第５，５４５，５３１号を参照のこと）。本発明の方法は、多くの試験が同時に設定および処理されることを可能にする。
【００７８】
本発明のいくつかの好ましい方法において、複数のウェルを有するプレートが提供される。各ウェルは、１つ以上のアレイを含む。標的分子を含有し得る試験サンプルが、各ウェルに導入される。流体取り扱いデバイスが、例えば、流体をウェルに添加すること、または流体をウェルから除去すること、ウェル内の液体を所定の温度に維持すること、および必要に応じてウェルを攪拌することによって、これらのウェルを、選択されたセットの反応条件に曝露し、これによって、試験を実施する。次いで、アレイは、ウェル内のプローブアレイに問い合わせを与え、これによって、その試験の結果を得る。適切なプログラムを有するコンピュータが、試験からの結果をさらに分析し得る。
【００７９】
図１を参照すると、本発明の１つの実施形態は、アレイアッセイを同時に処理するためのシステムである。このシステムは、プレートリーダー１００、流体取り扱いデバイス１１０、プレート１２０、および必要に応じて、コンピュータ１３０を備える。操作の際に、サンプルは、流体取り扱いデバイス１１０を用いて、アレイプレ−と１２０上のウェルに入れられる。このプレートは、必要に応じて、ステージ並進デバイス１４０を用いて移動され得る。他のデバイスが使用されて、このプレートをリーダーに対して並進させ得ることが理解されるべきである。リーダー１００は、ウェル内の標的が相補的プローブに結合した位置を同定するために使用される。このシステムは、コンピュータ１３０の制御下で作動し、このコンピュータは、必要に応じて、このアッセイの結果を解釈し得る。米国特許第６，２２５，６２５号および同第５，８３５，７５８号を参照のこと。
【００８０】
（Ａ．リーダー）
アレイ上で実施されるアッセイにおいて、検出可能に標識された標的分子が、プローブ分子に結合する。アッセイの結果の読み取りは、検出可能な標識によって生じる信号の検出を包含する。アレイプレート上での読み取りアッセイは、リーダーを必要とする。従って、標的が相補的プローブと結合する位置は、標識の位置を検出することによって同定され得る。プローブ対位置の特徴／配列の知識を介して、標的の特徴が決定され得る。アレイリーダーの性質は、標的分子に付着する標識の特定の型に依存する。米国特許第６，２２５，６２５号；同第６，０４０，１３８号；同第６，３０９，８２２号；および同第６，４９５，３２０号を参照のこと。
【００８１】
標的とプローブとの間の相互作用は、速度論および熱力学の観点で特徴付けられ得る。従って、標識された標的の溶液と接触しながら、アレイに問い合わせることが必要であり得る。このようなシステムにおいて、検出システムは、表面に結合した標的と溶液に保有される標的との間を区別する能力を有する、極度に選択的でなければならない。また、定量分析を実施するために、高密度のプローブ配列は、各失敗の部位の間を区別する能力を有するシステムを必要とする。このシステムはまた、低い信号に対する感度および大きいダイナミックレンジを有するべきである。
【００８２】
１つの実施形態において、リーダーは、単色光源または多色光源を有する共焦点検出デバイス、光源から基板へと励起光を指向するための焦点系、反応の間に基板温度を制御するための温度制御器、および励起光に応答して標的によって発光される蛍光を検出するための検出器を備える。基板からの蛍光発光を検出するための検出器は、いくつかの実施形態において、光増倍管を備える。光が指向される位置は、例えば、ｘ−ｙ−ｚ並進テーブルによって制御され得る。ｘ−ｙ−ｚテーブルの並進、温度制御、およびデータ収集は、適切にプログラムされたデジタルコンピュータによって、管理および記録される。
【００８３】
アレイ上において、蛍光標識された物質を検出する方法についてのさらなる詳細は、米国特許第５，６３１，７３４号；同第６，２２５，６２５号；および同第５，８３５，７５８号（その全体が、全ての目的で、本明細書中に参考として援用される）に提供されている。
【００８４】
図２は、１つの特定の実施形態によるリーダーを示す。このリーダーは、アレイプレートを固定するための本体２００を備える。第一の波長を有する、励起源２１０からの励起放射線は、好ましくはアレイの下側から、励起光学機器２２０を通過する。しかし、他の方向が使用され得る。光は、アレイプレートを通過する。なぜなら、このアレイは、少なくともこの波長の光に対して透明であるからである。励起放射線は、アレイプレート２３０上のプローブアレイの領域を励起させる。これに応答して、サンプル上の標識された物質が放射線を発光し、これは、励起波長とは異なる波長を有する。次いで、収集光学機器２４０（好ましくはまた、アレイの下側である（が、別の位置に配置され得る））が、サンプルからの発光を収集し、そしてこの発光を、検出器２５０上に画像化し、この検出器は、下記のように、ＣＣＤアレイを収容し得る。大体の光検出デバイスが、使用され得る。この検出器は、感知された放射線の量に比例する信号を発生させる。これらの信号は、アセンブルされて、発光が起源とする複数の領域に関連する画像を提示し得る。
【００８５】
１つの実施形態によれば、多軸並進ステージ２６０は、アレイプレートを、異なるウェルが走査されるように配置するように移動させ、そしてプローブアレイの異なるプローブ位置が問い合わせられることを可能にする。その結果、各ウェルにおけるプローブアレイの二次元画像が得られる。例えば、検出器、光学機器または励起エネルギー源の間の相対的並進が可能であることもまた、理解されるべきである。
【００８６】
リーダーは、操作プロセスの間中、サンプルを励起光の焦点面に維持するために、自動集光特徴を備え得る。さらに、温度制御器が、サンプルが走査されている間にこのサンプルを特定の温度に維持するために、使用され得る。多軸並進ステージ、温度制御器、自動集光特徴、ならびに画像化およびデータ収集に関連する電子機器は、適切にプログラムされたデジタルコンピュータ２７０によって管理される。
【００８７】
１つの実施形態において、光線は、例えば、顕微鏡の対物レンズ、または光線直径を制御するための他の光学手段を使用して、プレート表面上の約２μｍの直径のスポットに集光される（例えば、米国特許第５，６３１，７３４号を参照のこと）。
【００８８】
別の実施形態において、蛍光プローブが、ＣＣＤ画像化システムと組み合わせて使用される。この方法の詳細は、米国特許第５，５７８，８３２号（その全体が、本明細書中に参考として援用される）に記載されている。多くの市販の顕微鏡リーダーにおいて、代表的に、光源は、ウェルの上方に配置され、そしてフォトダイオード検出器が、ウェルの下方に配置される。本発明において、光源は、より高出力のランプまたはレーザーで置き換えられ得る。１つの実施形態において、標準的な吸収構造が使用されるが、フォトダイオード検出器が、ＣＣＤカメラおよび画像化光学機器を置き換えて、ウェルの迅速な画像化を可能にする。一連のラマンホログラフィーフィルタまたは切り欠きフィルタが、光路において使用されて、励起光を排除しながら、検出器への発光の通過を可能にし得る。この方法のバリエーションにおいて、光ファイバー画像化束が、ＣＣＤ検出器に光を運ぶために利用される。別の実施形態において、レーザーが、アレイプレートの下方に配置され、そして光は、アレイプレートの底部を形成する透明なウエハまたは基部を通して検出される。別の実施形態において、ＣＣＤアレイは、アレイプレートのウエハ内に構築される。
【００８９】
ＣＣＤアレイの選択は、各アレイにおけるプローブの数に依存する。２５００のプローブ（見かけ上、正方形（５０×５０）に配置される）が試験され、そして各特徴における６つのラインがサンプリングされて良好な画像を与える場合、３００×３００ピクセルのＣＣＤアレイが、この領域において望ましい。しかし、個々のウェルが４８，４００個（２２０×２２０）のプローブを有する場合、１３２０×１３２０ピクセルを有するＣＣＤアレイが望ましい。ＣＣＤ検出器は、例えば、Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから市販されており、これは、これらの用件のいずれかを満たし得る。
【００９０】
別の実施形態において、検出デバイスは、米国特許第５，５７８，８３２号（本明細書中に参考として援用される）に記載されるような、線スキャナを備える。励起光学機器は、サンプルにおける線に励起光を集光させ、同時に、このサンプルのストリップを走査または画像化する。サンプルからの表面に結合した標識標的が、この光に応答して蛍光を発する。収集光学機器は、この発光を、光検出器の線状アレイに画像化する。共焦点技術を使用することによって、光の焦点面からの実質的に唯一の発光が画像化される。一旦、ストリップが走査されると、一次元画像を表すデータが、コンピュータのメモリに格納される。１つの実施形態によれば、多軸並進ステージが、このデバイスを一定速度で移動させて、データを連続的に積分し、そして処理する。あるいは、ガルボメトリックスキャナまたは回転多面体ミラーが、サンプルにわたって励起光を走査させるために使用され得る。その結果、サンプルの二次元画像が得られる。米国特許第５，５４５，９０１号、同第６，２０７，９６０号、および同第６，３３５，８２４号を参照のこと。
【００９１】
別の実施異形態において、収集光学機器は、発光を分光分析器に指向し、この分析器は、発光スペクトルを、光検出器の二次元アレイに画像化する。分光分析器を使用することによって、スペクトル的に完全に分解されたサンプルの画像が得られる。
【００９２】
完全なマイクロタイタープレートのための読み取り時間は、発蛍光団の光物理学（すなわち、蛍光量子収量および光分解収量）ならびに検出器の感度に依存する。フルオレセインについて、ＣＣＤ検出器を用いてチップ画像を読み取るために十分な信号対雑音比は、Ａｒイオンレーザーまたはランプからの３ｍＷ／ｃｍ２および４８８ｎｍの励起を使用して、約３０秒間で得られ得る。レーザー出力を増加させ、そしてＣＹ３またはＣＹ５のような色素（これらは、より低い光分解収量を有し、そしてこれらの発光は、ＣＣＤ検出器の最大感度により近く適合する）に切り替えることによって、各ウェルを５秒未満で容易に読み取り得る。従って、プレート全体は、プレート全体が４５０万のプローブを有する場合でさえも、１０分未満で定量的に試験され得る。
【００９３】
コンピュータは、データを別の形式の表現に変換し得る。データ分析は、例えば、収集されたデータから、基板位置の関数として、蛍光強度を決定する工程、「外れたもの」（所定の統計学的偏差から逸脱しているデータ）を除く工程、および残りのデータから、標的の相対結合親和性を計算する工程を包含し得る。得られたデータは、各領域における色が光発光または標的と内部のプローブとの間の結合親和性に従って変化した画像として、表示され得る。
【００９４】
このシステムの１つの適用は、試験の性能を高速化するＣＣＤ画像化システムと組み合わせられる場合に、ハイブリダイゼーションのオン速度およびオフ速度を試験することによって、アッセイの結果を得ることである。この方法の１つの実施形態において、各アドレスにおける結合の量は、プローブがサンプルと接触された後に、いくつかの時点で決定される。全ハイブリダイゼーションの量は、各時点における結合の量に基づいて、結合の速度論の関数として決定され得る。従って、平衡に達することを待つ必要はない。異なるオリゴヌクレオチドについてのハイブリダイゼーション速度の、温度、サンプル凝集、洗浄条件（例えば、ｐＨ、溶媒特性、温度）に対する依存性は、速度および信号対雑音についての条件を最大にするために、容易に決定され得る。代替の方法は、Ｆｏｄｏｒら、米国特許第５，３２４，６３３号（その全体が全ての目的で本明細書中に参考として援用される）に記載されている。米国特許第６，０４０，１３８号および同第６，４９５，３２０号を参照のこと。
【００９５】
（Ｂ．流体取り扱い機器およびアッセイの自動化）
アレイは、一般に、選択された反応条件下で、サンプルとアレイとを接触させることを、必要に応じて、このウェルを洗浄して未反応分子を除去すること、および標的分子とプローブとの間の反応の証拠について、アレイを分析することを包含する。米国特許第６，４９５，３２０号を参照のこと。これらの工程は、流体を取り扱う工程を包含する。本発明の方法は、複数のアッセイが同時に実施され得るように、これらの工程を自動化する。従って、本発明は、ウェルの各々においてアッセイ工程を同時に実施するために、自動化流体取り扱いシステムを使用する。流体取り扱いは、ウェルにおけるサンプルの均一な処理を可能にする。マイクロタイターロボットデバイスおよび流体取り扱いデバイスは、例えば、Ｔｅｃａｎ  ＡＧから市販されている。
【００９６】
プレートは、流体取り扱いデバイスのホルダに導入される。このロボットデバイスは、適切な反応条件（例えば、温度）を設定するため、サンプルをウェルに添加するため、適切な時間にわたって試験サンプルをインキュベートするため、未反応サンプルを除去するため、ウェルを洗浄するため、適切な基質を添加するため、および検出アッセイを実施するために、プログラムされる。反応条件の詳細は、アッセイの目的に依存する。例えば、ＤＮＡハイブリダイゼーションを包含する配列決定アッセイにおいて、標準的なハイブリダイゼーション条件が選択される。しかし、このアッセイは、サンプルが、特定のセットの反応条件下でプローブと反応する標的分子を含有するか否かを試験することを包含し得る。この場合は、反応条件は、それに従って選択される。
【００９７】
（Ｃ．アレイプレート）
図３は、標準的な９６ウェルマイクロタイタープレートに基づく、本発明の方法において使用される、アレイプレート３００の例であり、ここで、アレイは、ウェルの底部に位置する。アレイプレートは、複数のウェル３１０を備え、各ウェルは、サンプルの導入のための領域または空間を規定し、そして各ウェルは、アレイ３２０（すなわち、アレイのプローブが付着される基板および表面）を備え、このプローブは、空洞の内側に曝露されている。図７は、ウェルの底部表面にアレイを備える、本発明のアレイプレートのウェルの上面図を示す。
【００９８】
本発明は、アレイプレートの多数の実施形態を企図する。図４に示される好ましい実施形態において、アレイプレートは、２つの部分を備える、１つの部分は、複数のアレイ４２０を備えるウエハ４１０である。他方の部分は、チャネル４４０を備えるアレイプレートの本体４３０であり、これらのチャネルは、ウェルを形成するが、アレイプレートが装着されるまで、両端において開口している。この本体は、チャネルの一方の端部を閉じるように、ウエハの表面に装着され、これによって、ウェルを作製する。チャネルの壁は、各々がアレイを囲み、そして収容するように、ウエハ上に配置される。図５は、この実施形態の断面を示し、基板５２０（好ましくは、光に対して透明）および表面５３０（この表面に、プローブ５４０のアレイが装着される）を有するウエハ５１０を示す。この空洞は、ウエハのアレイを収容し、これによって、ウェル５６０を作製する。このウエハは、当該分野において公知である任意の装着手段（例えば、接着（例えば、紫外線硬化接着剤または種々の粘着テープ）、音波溶接、密着（例えば、減圧シーリングまたは吸引シーリング））によって、あるいはウェル間の流体の流れに抵抗する、ウエハ上の本体の重量に依存することにさえよって、本体に装着され得る。
【００９９】
図６に断面図で示される、別の好ましい実施形態において、これらのアレイプレートは、予め形成されたウェル６２０（通常、平底）を有する本体６１０を備える。個々のアレイ６３０は、これらのウェルの底部に装着され、その結果、プローブ６４０のアレイを含む表面は、サンプルが配置されるウェル空間に曝露される。
【０１００】
別の実施形態において、アレイプレートは、複数のプローブアレイを有するウエハ、および各プローブアレイを囲む液体サンプルの流れに抵抗する材料を有する。例えば、水ベースのサンプルを試験するために有用な実施形態において、このウエハは、蝋、テープまたは他の疎水性材料で、アレイの間の空間にて印を付けられ、ウェルとして働くセルを形成し得る。従って、これらのセルは、この境界を超えて別のセルに入ることに抵抗することによって、アレイに適用された液体を収容する。サンプルが非水性溶媒（例えば、アルコール）を含有する場合、材料は、この溶媒による腐食に耐性であるように選択される。
【０１０１】
本発明のアレイプレートは、複数のウェルを有し、これらのウェルは、種々の様式で配置され得る。１つの実施形態において、アレイプレートは、８×１２の形式で配置された９６のウェルを有する、標準サイズのマイクロタイタープレートの一般的な大きさおよび形状を有する。この形式の１つの利点は、マイクロタイタープレートにおいてアッセイを取り扱い、そして読み取るための機器が、すでに存在することである。従って、このようなプレートをアレイアッセイにおいて使用することは、市販の流体取り扱いデバイスの過度の再設計を包含しない。しかし、これらのアレイプレートはまたは、他の形式を有し得る。
【０１０２】
アレイプレートの本体が形成される材料は、それが置かれる用途に依存して作製される。特に、本発明は、マイクロタイタープレートについてすでに使用されている、種々のポリマーを企図する。このポリマーとしては、例えば、（ポリ）テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、（ポリ）ビニリデンジフルオリド（ＰＶＤ）、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエン−スチレン（ｓｔｒｅｎｅ）（ＡＢＳ）、Ｃｙｒｏｌｉｔｅ  Ｇ−２０  Ｈｉ  Ｆｌｏｗ（アクリルベースのマルチポリマー化合物）、またはこれらの市販されている組み合わせが挙げられる。アッセイが、励起光線をアレイプレートの底部を通して送り、このアレイプレートの底部を通してデータを収集することによって実施される場合、このアレイプレートの本体およびアレイの基板は、使用される光の波長に対して透明であるべきである。
【０１０３】
マイクロプレートのウェルにおけるプローブアレイの配置は、企図される特定の適用に依存する。例えば、多くのサンプルに対して同じ試験を実施することを包含する診断用途に対して、全てのウェルは、同じプローブのアレイを有し得る。いくつかの異なる試験が各サンプルに対して実施されるべきである場合、アレイプレートの各行は、同じプローブのアレイを有し得、そして各列は、異なるアレイを含み得る。単一の患者由来のサンプルが、特定の列のウェルに導入される。異なる患者由来のサンプルが、異なる列のウェルに導入される。なお別の実施形態において、複数の患者のサンプルが、単一のウェルに導入される。ウェルが特定の特徴について「陽性」の結果を示す場合、各患者由来のサンプルが、各々異なるウェルにおいて再実施され、どの患者サンプルが陽性の結果を与えたかを決定する。
【０１０４】
（Ｄ．アレイ）
本発明の方法において使用されるアレイプレートは、複数のアレイを備える。プローブ配列のアレイは、米国特許第５，１４３，８５４号、同第５，７４４，３０５号、同第５，９６８，７４０号、または同第５，５７１，６３９号（全ての目的で、本明細書中に参考として援用される）に開示される開拓的な技術に従って、アレイに対して作製され得る。フォトリソグラフィー技術と作製技術との組み合わせは、例えば、各プローブ配列（「特徴」）が、支持体上の非常に小さい領域（「部位」または「位置」）を占めることを可能にし得る。いくつかの実施形態において、この特徴部位は、数ミクロン程度の小ささ、または１分子の小ささでさえあり得る。例えば、０．２５ｍｍ２（代表的な９６ウェルプレートのウェルに適合するおよその大きさ）のプローブアレイは、少なくとも１０、１００、１０００、１０４、１０５、または１０６の特徴を有し得る。代替の実施形態において、このような合成は、米国特許第５，３８４，２６１号（本明細書中に参考として援用される）に開示される機械的技術に従って、実施される。アレイは、代替の技術（スポッティングが挙げられる）を使用して、作製され得る。米国特許第６，０４０，１９３号を参照のこと。
【０１０５】
図８を参照すると、一般に、リンカー分子〜Ｏ−Ｘが、基板上に提供される。この基板は、好ましくは平坦であるが、種々の代替の表面構成をとり得る。例えば、この基板は、上昇領域または陥凹領域を含み得、この領域に、プローブが位置する。基板およびその表面は、好ましくは、剛性の支持体から形成され、この上に、サンプルが形成され得る。基板およびその表面はまた、適切な光吸収特徴を提供するように選択される。例えば、基板は、官能基化ガラス、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＳｉＯ２、ＳｉＮ４、成形シリコン、または広範な種々のゲルもしくはポリマー（例えば、（ポリ）テトラフルオロエチレン、（ポリ）ビニリデンジフルオリド、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン）、あるいはこれらの組み合わせのいずれかであり得る。他の基板材料は、本開示の再検討の際に、当業者に容易に明らかである。好ましい実施形態において、基板は、平坦なガラスまたはシリカである。
【０１０６】
固体基板上の表面は、通常（常にではないが）、基板と同じ材料から構成される。従って、表面は、任意の広範な種々の材料（例えば、ポリマー、プラスチック、樹脂、多糖類、シリカまたはシリカベースの材料、炭素、金属、無機ガラス、膜、または上記基板材料のいずれか）から構成され有る。１つの実施形態において、この表面は、光学的に透明であり、そしてシリカ表面において見られるもののような、表面Ｓｉ−ＯＨ官能性を有する。
【０１０７】
リンカー分子の末端は、光除去可能な保護機Ｏ−Ｘで保護された、反応性官能基を備える。リソグラフ方法を使用して、光除去可能な保護基が、マスクＭ１（これは、表面の選択された部分を曝露する）を通して光ｈνに曝露され、そして第一の選択された領域におけるリンカー分子から除去される。次いで、この基板は、洗浄されるか、または他の様式で第一のモノマーと接触され、このモノマーは、リンカー分子（〜Ｔ−Ｘ）上の露出した官能基と反応する。核酸の場合、このモノマーは、光不安定な保護基で５’−ヒドロキシルにて保護された、ホスホロアミダイト活性化ヌクレオシドであり得る。米国特許第５，９５９，０９８号を参照のこと。
【０１０８】
選択される領域の第二のセットは、その後、マスクＭ２を通して光に曝露され、そしてリンカー分子／保護されたアミノ酸もしくはヌクレオチド上の、光除去可能な保護基が、第二のセットの領域において除去される。次いで、この基板は、露出した官能基との反応のために、光除去可能な保護基を含む第二のモノマーと接触される。このプロセスは、反復されて、所望の長さおよび所望の化学配列のポリマーが得られるまで、モノマーを選択的に適用する。次いで、光不安定な基が、必要に応じて除去され、そしてその後、配列が、必要に応じてキャップされる。側鎖保護基もまた、存在する場合、除去される。
【０１０９】
光への曝露によって保護基を除去すること、モノマーユニットを露出した活性部位にカップリングさせること、および未反応部位をキャッピングすることによる、プローブを合成する一般的なプロセスは、本明細書中で、「光指向プローブ合成」と称される。このプローブがオリゴヌクレオチドである場合、このプロセスは、「光指向オリゴヌクレオチド合成：と称される、などである。
【０１１０】
プローブは、合成が連続的な単位の付加を包含する、任意の分子から作製され得る。この分子としては、一連の結合した単位からなるポリマー、および種々の官能基が付加される共通の骨格を保有する分子が挙げられる。本発明においてプローブとして有用なポリマーとしては、例えば、核酸、多糖類、リン脂質、およびペプチド（α−アミノ酸、β−アミノ酸、またはω−アミノ酸のいずれかを有する）、ヘテロポリマー、上記のいずれかに既知の薬物が共有結合したヘテロポリマー、ポリウレタン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレア、ポリアミド、ポリエチレンイミン、ポリアリーレンスルフィド、ポリシロキサン、ポリイミド、ポリアセテート、または本開示の再検討の際に明らかな他のポリマーの、線状ポリマーおよび環状ポリマーの両方が挙げられる。共通の骨格を保有する分子としては、ベンゾジアゼピン、および米国特許第５，２８８，５１４号（本明細書中に参考として援用される）に記載されるような他の低分子が挙げられる。
【０１１１】
好ましくは、プローブは、アドレス可能な行および列でのアレイ上に並べられ、ここで、このアレイの寸法は、アレイプレートウェルの寸法に適合する。このようなアレイから情報を読み取るための技術は、すでに開発されている。各アレイプレート上に貯蔵され得る情報の量は、ウエハを合成するために使用されるリソグラフ密度に依存する。例えば、各特徴の大きさが、一辺約１００ミクロンの大きさを有する場合、各アレイは、１ｃｍ２の領域内に約１０，０００のプローブアドレスを有し得る。９６のウェルを有するアレイプレートは、約１９２，０００のプローブを含む。しかし、アレイが、一辺２０ミクロンの特徴の大きさを有する場合、各アレイは、５０，０００近くのプローブを有し得、そしてこのアレイプレートは、４，８００，０００のプローブを有する。
【０１１２】
アレイにおけるプローブおよびその組織化の選択は、そのアレイが置かれる用途に依存する。１つの実施形態において、核酸分子を配列決定または再配列決定するため、あるいはこれらの配列を、参照分子と比較するために使用される。核酸分子の再配列決定は、特定の分子が参照分子の配列からの偏差を有するか否かを決定する工程を包含する。例えば、１つの実施形態において、アレイプレートは、あるセットの患者サンプルの特定の型のＨＩＶを同定するために使用される。核酸の配列確認のためのタイル張りストラテジーは、米国仮出願８０／２８４，０６４（ＰＣＴ／ＵＳ９４／１２３０５）（ＷＯ９５／１１９９５）（本明細書中に参考として援用される）に記載されている。
【０１１３】
代表的な診断適用において、同定されるべき１種以上の標的を含有する溶液（例えば、患者由来のサンプル）が、プローブアレイに接触される。この標的は、相補的なプローブ配列を結合するか、またはハイブリダイズする。従って、プローブは、検出されるべき標的配列（例えば、ヒト配列または病原体配列）に指向する（すなわち、少なくともいくらかの相補性を有する）配列を有するように、選択される。一般に、標的は、検出可能な標識でタグ化される。検出可能な標識は、例えば、発光標識、光散乱標識または放射活性標識であり得る。従って、標的が相補的プローブとハイブリダイズする位置は、マーカーを配置することによって同定され得る。ハイブリダイゼーションが起こる位置に基づいて、標的配列に関する情報が取り出され得る。変異の存在は、標的配列を野生型と比較することによって、決定され得る。米国特許第６，３０９，８２２号を参照のこと。
【０１１４】
好ましい実施形態において、検出可能な標識は、発光標識である。有用な発光標識としては、とりわけ、蛍光標識、化学発光標識、生物発光標識、および比色定量標識が挙げられる。最も好ましくは、この標識は、フルオレセイン、ローダミン、ジゴキシゲニン、タキサンレッド、シアニン−３、シアニン−５などの蛍光標識である。蛍光標識としては、とりわけ、市販のフルオレセインホスホロアミダイト（例えば、Ｆｌｕｏｒｅｐｒｉｍｅ（Ｐｈａｒｍａｃｉａ）、Ｆｌｕｏｒｅｄｉｔｅ（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ）およびＦＡＭ（ＡＢＩ））が挙げられる。例えば、基板の表面全体が、活性化蛍光性ホスホロアミダイトに曝露され、これが、脱保護された５’−ヒドロキシル基の全てと反応する。次いで、基板全体がアルカリ性溶液（例えば、エタノール中５０％エチレンジアミンに、室温で１〜２時間）に曝露される。このことは、フルオレセインタグから保護基を除去するために必要である。
【０１１５】
アレイの表面上の発蛍光団間での自己消光相互作用を回避するために、蛍光性タグモノマーは、等価な反応性の非蛍光性アナログで希釈されるべきである。例えば、上記フルオレセインホスホロアミダイトの場合には、非蛍光性ホスホロアミダイト（例えば、標準的な５’−ＤＭＴ−ヌクレオシドホスホロアミダイト）での、試薬の１：２０の希釈が、適切であることが見出されている。蛍光性試薬の、バックグラウンドの非特異的結合と、他のこのような効果とについての相関は、慣用的な試験によって決定され得る。
【０１１６】
有用な光散乱標識としては、大きいコロイドが挙げられ、そして特に、金、セレン、および酸化チタン由来のコロイドのような、金属コロイドである。米国特許第６，２９４，３２７号を参照のこと。
【０１１７】
放射活性標識としては、例えば、３２Ｐが挙げられる。この標識は、ホスホイメージャー（ｐｈｏｓｐｈｏｉｍａｇｅｒ）によって検出され得る。検出は、もちろん、このイメージャーの解像度に依存する。５０ミクロンの解像度を有するホスホイメージャーが、利用可能である。従って、この標識は、この大きさの特徴を有するアレイにおいて、現在有用である。
【０１１８】
図９に示される、本発明の１つの好ましい実施形態において、アレイプレート９００は、２つの部分を備える。一方の部分は、複数のアレイを備えるウエハ９３０である。他方の部分は、プレート９２０の本体であり、これは、複数の格子型空洞を備え、これらは、ウェル９１０の壁９４０を形成する。接着剤９５０のコーティングが、このウエハに塗布され、ここで、この接着剤は、空気、ＵＶ光、熱、圧力、またはこれらの任意の組み合わせに曝露されることによって、効果可能であり得る。次いで、このウエハは、本体の１つの表面を閉じるように、この本体に装着され、これによって、ウェルを作製する。これらの空洞の壁は、各々がアレイを囲み、そして収容するように、ウエハ上に配置される。図９ｄは、この実施形態の断面の詳細を示し、本体に装着されるウエハ９３０を図示する。空洞の壁９４０は、ウエハのアレイを覆い、これによって、ウェルの空間を作製する。このウエハは、接着剤によって本体に装着され得、ここで、この接着剤は、ＵＶ光、熱、圧力、またはこれらの任意の組み合わせによって、あるいは他の通常公知の方法（すなわち、２２０〜２５９ｃｐｓの粘度を有し、そして３Ｊ／ｃｍ２未満で硬化し得る、ＵＶ硬化性接着剤。たとえば、Ｄｙｍａｘから市販されているものなど）によって、硬化し得る。
【０１１９】
図１０Ａから１０Ｃに示される、本発明の別の好ましい実施形態において、アレイプレートは、２つの部分を備える。一方の部分は、複数のアレイを備えるウエハ１０５０である。他方の部分は、プレート１０４０の本体であり、これは、複数の格子型空洞を備え、これらは、ウェル１０２０の壁１０３０を形成する。ガスケットまたはＯリング１０７０が、ウェルの間での接着剤の漏出を防止するように、本体の表面において、壁に配置され得る。ウェルの壁は、本体の１つの表面において凹部１０６０を有して、本体の１つの表面を閉じるようにウエハを本体に装着させ、これによってウェルを作製するための接着剤を配置する。空洞の壁は、各々がアレイを囲み、そして収容するように、ウエハ上に配置される。
【０１２０】
図１１Ａ〜１１Ｃに示される、本発明のさらなる実施形態において、アレイプレートは、３つの部分を備える。１つの部分は、複数のアレイを備えるウエハ１１１０である。第二の部分は、プレート１１２０の本体であり、これは、複数の格子型の空洞を備え、これらは、ウェル１１４０の壁１１３０を形成する。ガスケットまたはＯリング１１５０が、ウェルの間での接着剤の漏出を防止するように、この本体の１つの表面で壁に配置される。他の部分は、クランピングプレート１１６０であり、これは、本体の１つの表面を閉じ、これによってウェルを作製するように、本体に対してウエハを保持するために使用される。空洞の壁は、各々がアレイを囲み、そして収容するように、ウエハ上に配置される。クランピングプレートは、ウエハの外周の外側で、本体に装着される。クランピングプレートは、当該分野において公知の任意の装着手段（例えば、接着剤、ねじ、超音波溶接、またはスナップばめ）によって、本体に装着される。
【０１２１】
図１２Ａ〜１２Ｄに示される、本発明の別の好ましい実施形態において、アレイプレートは、２つの部分を備える。一方の部分は、複数の個々のアレイ１２２０である。別の部分は、プレート１２１０の本体であり、これは、複数の格子型の空洞を備え、これらは、ウェル１２４０の壁１２３０を形成し、ここで、本体は、１つの表面において、各ウェルの外周においてポケット１２５０を有し、これによって、本体の１つの表面を閉じ、これによってウェルを作製するように、個々のアレイを捕捉する。個々のアレイは、当該分野において公知の任意の装着手段（例えば、接着剤、ねじ、超音波溶接、またはスナップばめ）によって、本体のポケットに装着される。個々のアレイは、必要に応じて、１つ以上のクランピングプレートを用いて本体のポケットに装着され得、ここで、これらのクランピングプレートは、本体に超音波溶接され得るか、スナップばめされ得るか、または接着され得る。
【０１２２】
図１３を参照すると、本発明のあらなる実施形態が示される。アレイプレートは、３角部分を備える。１つの部分は、複数の個々のアレイ１３４０である。第二の部分は、プレート１３１０の本体であり、これは、複数の格子型の空洞を備え、これらは、ウェル１３３０の壁１３２０を形成し、ここで、この本体は、１つの表面において、各ウェルの外周に、高い縁部１３５０を有するポケットを有し、これによって、本体の１つの表面を閉じ、これによってウェルを作製するように、個々のアレイを捕捉する。他の部分は、ホットプレートまたは超音波ホーン（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ｈｏｒｎ）であり、ここで、このホットプレートまたは超音波ホーンは、本体のポケットの高い縁部を誘拐し、これによって、本体の１つの表面を閉じてウェルを作製するように、個々のアレイを捕捉する。個々のアレイを本体に捕捉することは、一度に１つのアレイでか、または一度に数個のアレイでなされ得る。本発明のさらなる実施形態は、ガスケットまたはＯリングが、アレイに外周に沿って、高い壁の内側で、本体に直接装着され得る。壁が超音波溶接によって融解されるかまたは反り返らされる場合、ガスケットは、アレイに対して圧縮されて、ウェルにおいてアレイを密封する。
【０１２３】
（Ｅ．用途）
本発明の方法は、ハイスループットのサンプルが必要とされる場合にはいつでも、特定の用途を見出す。具体的には、本発明は、臨床設定においてかまたは多量のＤＮＡの配列決定のため、例えば、ヒトゲノム計画と組み合わせて、有用である。
【０１２４】
臨床設定は、多くの患者サンプルに対して同じ試験を実施することを必要とする。本発明の自動化方法は、試験がアレイ上において適切に実施されるものである場合に、それらの用途に役に立つ。例えば、ＤＮＡアレイは、株の特徴的なＤＮＡ配列に基づいて、病原性生物の特定の株を決定し得る。これらのアッセイに基づいて進められた技術が、ここで、臨床に導入され得る。いく人かの患者由来の流体サンプルが、アレイプレートのウェルに導入され、そしてアッセイが同時に実施される。
【０１２５】
いくつかの実施形態において、複数の試験を、複数の患者サンプルに対して同時に実施することが、望ましくあり得る。このような実施形態によれば、マイクロタイタープレートの行（または列）が、特定の疾患または特性の診断のためのプローブアレイを含む。例えば、１つの行は、特定の癌のために設計されたプローブアレイを含み得、一方で他の行は、別の癌についてのプローブアレイを含み得る。次いで、患者サンプルが、このマイクロタイタープレートのそれぞれの列（または行）に導入される。例えば、１つの列は、患者「１」由来のサンプルを導入するために使用されえ、別の列は、患者「２」のためである、などである。従って、複数の診断試験が、複数の患者に対して並行して実施され得る。なおさらなる実施形態において、複数の患者サンプルが、単一のウェルに導入される。特定のウェルが、遺伝的疾患または他の特徴の存在を示す場合、各患者サンプルは、どの患者がその疾患または特徴を示すかを同定するために、個々に処理される。比較的稀に起こる特徴については、さらなる桁の効率が、本実施形態によって得られ得る。
【０１２６】
自動化において用途を見出す特定のアッセイとしては、病原性生物（例えば、ＨＩＶ）の特定の改変体を検出または同定するために、特に設計されるものが挙げられる。ヒト遺伝子または動物遺伝子を検出または同定するためのアッセイもまた、企図される。１つの実施形態において、このアッセイは、個々のＤＮＡにおける後天性の変異または遺伝した変異のいずれかからの、遺伝的疾患の素因の存在を示すヒト遺伝子改変体の検出である。これらとしては、米国特許出願番号０８／１４３，３１２（ＷＯ９５／１１９９５）（本明細書中に参考として援用される）に開示されるような、嚢胞性線維症、糖尿病、および筋ジストロフィーのような遺伝的疾患、ならびに癌（Ｐ５３遺伝子が、いくつかの癌に関連する）のような疾患が挙げられる。
【０１２７】
本発明は、アレイにおいてアッセイを実施するための、実質的に新規な方法を提供する。特定の実施例が提供されたが、上記説明は、説明的であり、限定的ではない。本発明の多くのバリエーションは、本明細書を再検討する際に、当業者に明らかになる。従って、本発明の範囲は、上記説明を参照して決定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲を、その均等物の全範囲と共に参照して、決定されるべきである。
【０１２８】
本願において引用された全ての刊行物および特許文献は、各個々の刊行物または特許文献が個々に記載されていると同程度に、全ての目的で、それらの全体が本明細書中に参考として援用される。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】図１は、アレイプレート、流体取り扱いデバイス、アレイプレートリーダーおよびコンピュータを有する、本発明のシステムを示す。
【図２】図２は、アレイプレートリーダーによるアレイプレートの走査を示す。
【図３】図３は、生物学的プレートを示す。
【図４】図４は、多くのアレイを備えるウエハの、アレイプレートを作製するためのチャネルを有する本体との嵌合を示す。
【図５】図５は、本体がウエハに装着されて閉じたウェルを作製しており、このウェル内で、プローブアレイがウェル内の空間に曝露されるアレイプレートを、断面で示す。
【図６】図６は、個々のアレイがウェルの底部に装着された本体を有する生物学的プレートを、断面で示す。
【図７】図７は、アレイを備えるウェルの上面図を示す。
【図８】図８は、表面の特定の部分を光に曝露するためのマスクを使用し、これによって、光除去可能な保護基を除去し、そして露出した反応性基にヌクレオチドを付着させることによって、基板の表面上にオリゴヌクレオチドプローブのアレイを生成する方法を示す。
【図９】図９は、接着結合を介してウエハが格子と嵌合している、本発明の実施形態を示す。
【図１０】図１０Ａ〜１０Ｃは、ウエハならびに凹部および／またはガスケットもしくはＯリングを備える格子を有する、本発明の実施形態を示し、ここで、接着剤が、ウエハを格子に装着させるために凹部内に配置されている。
【図１１】図１１Ａ〜１１Ｃは、ウエハと格子との、クランピングプレートを用いる装着を示す、本発明の実施形態を示す。
【図１２】図１２Ａ〜１２Ｄは、個々のアレイが格子上に捕捉されている、本発明の実施形態を示す。
【図１３】図１３は、ホットプレートまたは超音波ホーンを使用する融解によって、個々のアレイが格子上に捕捉されている、本発明のさらなる実施形態を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図９ｄ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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