(57)【要約】【課題】生体高分子の結晶化条件を見出すためのスクリーニングにおいて、生体高分子溶液の分注操作を短時間で行うことができ、生体高分子溶液の消費量を低減させることができる方法を提供する。【解決手段】液滴形成用プレート１２の表面上の複数位置に蛋白質溶液の液滴４６を形成する工程と、溶液分注用マルチヘッド１０を使用して液滴形成用プレートの表面上の各液滴から蛋白質溶液を吸入した後に結晶化ウェルプレート１２の各結晶形成部２２に蛋白質溶液４８を分注する工程と、結晶化ウェルプレートの各結晶形成部に種類の異なる各沈殿剤４４を分注する工程と、結晶化ウェルプレートの開口面を閉塞する工程と、溶液分注工程後に液滴形成用プレートの表面上に残った各液滴を形成する蛋白質溶液を回収する工程とを有する。【選択図】      図４
2005024448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体高分子の結晶化の条件を見出すために、生体高分子を含む溶液と複数種類の沈殿剤とをそれぞれ個別に混合させる生体高分子の結晶化スクリーニング方法において、
平坦な表面上の複数位置に生体高分子を含む溶液の液滴をそれぞれ形成する液滴形成工程と、
前記平坦な表面上の前記複数位置に対応するように複数の分注用細管を備えた分注装置を使用し、前記液滴形成工程で平坦な表面上に形成された各液滴から各分注用細管内に生体高分子を含む溶液をそれぞれ吸入した後、各分注用細管から、前記分注装置の複数の分注用細管に対応するように複数の結晶形成部を備えた結晶化ウェルプレートの、前記各結晶形成部に、生体高分子を含む溶液をそれぞれ分注する溶液分注工程と、
前記結晶化ウェルプレートの各結晶形成部に種類の異なる各沈殿剤をそれぞれ分注して、生体高分子を含む溶液と各沈殿剤とをそれぞれ混合させる沈殿剤分注工程と、
前記溶液分注工程後に前記平坦な表面上に残った各液滴を形成する生体高分子を含む溶液をそれぞれ回収する溶液回収工程とを有することを特徴とする生体高分子の結晶化スクリーニング方法。
【請求項２】
前記結晶化ウェルプレートが、前記各結晶形成部にそれぞれ隣接して沈殿剤をそれぞれ個別に貯留する複数の貯液部を備えたものであり、
前記結晶化ウェルプレートの各貯液部に種類の異なる各沈殿剤をそれぞれ分注する沈殿剤分注工程をさらに有し、
前記沈殿剤分注工程において、複数の分注用細管を備えた前記分注装置もしくは別の分注装置を使用し、前記結晶化ウェルプレートの各貯液部から各分注用細管内に沈殿剤をそれぞれ吸入した後、各分注用細管から前記結晶化ウェルプレートの各結晶形成部に沈殿剤をそれぞれ分注する請求項１記載の生体高分子の結晶化スクリーニング方法。
【請求項３】
生体高分子の結晶化の条件を見出すために、生体高分子を含む溶液と複数種類の沈殿剤とをそれぞれ個別に混合させるために使用される生体高分子の結晶化スクリーニング装置において、
平坦な表面を有し、その表面に複数の微細開口部および溶液注入口がそれぞれ形成されるとともに、前記各微細開口部と前記溶液注入口とをそれぞれ流路接続し各微細開口部と溶液注入口との間の流路長がそれぞれ等しい微細流路が内部に形成された液滴形成部材と、
この液滴形成部材の溶液注入口を通して微細流路内へ生体高分子を含む溶液を注入し、各微細開口部から微少量の溶液をそれぞれ流出させて平坦な表面上に複数の液滴を形成させるとともに、平坦な表面上に残った各液滴を形成する溶液を、微細流路および溶液注入口を通してそれぞれ回収する溶液注入・回収手段と、
前記液滴形成部材の各微細開口部の形成位置に対応するように複数の分注用細管を備え、液滴形成部材の平坦な表面上に形成される各液滴から各分注用細管内に生体高分子を含む溶液をそれぞれ吸入し各分注用細管から溶液をそれぞれ分注する溶液分注手段と、
この溶液分注手段の複数の分注用細管に対応するように複数の結晶形成部を備えた結晶化ウェルプレートと、
この結晶化ウェルプレートの各結晶形成部に種類の異なる各沈殿剤をそれぞれ分注する沈殿剤分注手段と、
を備えたことを特徴とする生体高分子の結晶化スクリーニング装置。
【請求項４】
前記溶液分注手段と前記沈殿剤分注手段とが共通のものである請求項３記載の生体高分子の結晶化スクリーニング装置。
【請求項５】
前記結晶化ウェルプレートが、前記各結晶形成部にそれぞれ隣接して沈殿剤をそれぞれ個別に貯留する複数の貯液部を備えたものである請求項３または請求項４記載の生体高分子の結晶化スクリーニング装置。
【請求項６】
平坦な表面を有し、その表面に複数の微細開口部および溶液注入口がそれぞれ形成されるとともに、前記各微細開口部と前記溶液注入口とをそれぞれ流路接続し各微細開口部と溶液注入口との間の流路長がそれぞれ等しい微細流路が内部に形成された液滴形成部材と、
この液滴形成部材の溶液注入口を通して微細流路内へ生体高分子を含む溶液を注入し、各微細開口部から微少量の溶液をそれぞれ流出させて平坦な表面上に複数の液滴を形成させるとともに、平坦な表面上に残った各液滴を形成する溶液を、微細流路および溶液注入口を通してそれぞれ回収する溶液注入・回収手段と、を備えたことを特徴とする、生体高分子の結晶化スクリーニング装置用の生体高分子溶液の分配装置。
【請求項７】
請求項６に記載された生体高分子溶液の分配装置における前記液滴形成部材の各微細開口部の形成位置に対応するように複数の分注用細管を備え、液滴形成部材の平坦な表面上に形成される各液滴から各分注用細管内に生体高分子を含む溶液をそれぞれ吸入し各分注用細管から溶液をそれぞれ分注することを特徴とする、生体高分子の結晶化スクリーニング装置用の生体高分子溶液の分注装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、蛋白質に代表される生体高分子の結晶化を進行させる結晶化条件を見出すための、生体高分子の結晶化スクリーニング方法、その方法を実施するために使用される結晶化スクリーニング装置、ならびに、その結晶化スクリーニング装置に用いられる生体高分子溶液の分配装置および分注装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蛋白質に代表される生体高分子の三次元立体構造を明らかにすることは、その生体高分子の、生体中における生理機能を解明することができるばかりでなく、合理的な医薬品の開発（ドラッグデザイン）を進める上でも極めて有用である。この生体高分子の三次元立体構造を解析する実用的な手法としては、ＮＭＲ（核磁気共鳴）法とＸ線結晶構造解析法とがあるが、解析上、生体高分子の分子量に制限の無いＸ線結晶構造解析法が、今後は特に有効であると考えられている。ところが、このＸ線結晶構造解析法では、解析に供するための生体高分子の単結晶を作製しなければならない。しかも、構造解析の分解能を向上させるためには、結晶性の良い単結晶を作製する必要がある。
【０００３】
このような生体高分子の結晶を作製するための条件（結晶化条件）は、一般的には未知であり、それを予測することができない。このため、スクリーニングにより結晶化条件を見出す、といったことが行われている。ところで、ある生体高分子の結晶化条件をスクリーニングにより見出すためには、数千といった条件についてテストを行う必要があるとされている。したがって、このスクリーニングにおいては、可能な限り生体高分子を含む溶液（生体高分子溶液）を浪費しないこと、および、短時間でスクリーニングを行うことができることが重要となる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
この生体高分子の結晶化スクリーニング方法としては、図６および図７にそれぞれ示すような方法が現在広く採用されている。図６および図７において、符号１は、結晶化スクリーニング用のウェルプレートであり、ウェルプレート１は、生体高分子溶液と沈殿剤とがそれぞれ分注されて生体高分子の結晶の生成が行われる複数の結晶形成部２、および、各結晶形成部２にそれぞれ隣接して配置され種類の異なる各沈殿剤４をそれぞれ個別に貯留する複数の貯液部３を備えている。そして、図６に示した方法では、ウェルプレート１の結晶形成部２の個数と同数、通常は９６本以上の分注ノズル６ａを有しそれらを同時に駆動させるピエゾヘッド７ａ（あるいはソレノイドバルブが設置された圧縮空気供給系）を備えた分注ヘッド５ａにより、ウェルプレート１の複数の結晶形成部２に一括的に所望量の生体高分子溶液８を分注するようにする。この方法によると、１００ｎｌ（ナノリットル）以下の溶液量で生体高分子溶液を分注することが可能であり、しかも、ウェルプレート１の多数の結晶形成部２への分注操作を一括して行うことができるため、短時間でスクリーニングを完了させることができる、といった利点がある。
【０００５】
また、図７に示した方法では、１本の分注ノズル６ｂを有しそれを駆動させるピエゾヘッド７ｂ（あるいはソレノイドバルブが設置された圧縮空気供給系）を備えた分注ヘッド５ｂを使用し、分注ヘッド５ｂをＸ方向およびＹ方向へそれぞれ移動させながら、分注ノズル６ｂからウェルプレート１の各結晶形成部２に順次、所望量の生体高分子溶液８をそれぞれ分注していくようにする。この方法では、ウェルプレート１の多数の結晶形成部２への分注操作に多少の時間がかかるが、装置コストが安価になるといった利点がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２９８９８号公報（第３−４頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の結晶化スクリーニング方法には、次のような問題点がある。すなわち、図６に示した方法では、多数の分注ノズル６ａと多数のピエゾヘッド７ａとを備えた分注ヘッド５ａを装備する必要があるため、装置全体の構成が複雑となり、装置コストが非常に高価になってしまい、また、分注ヘッド５ａの整備や点検のためのメンテナンス作業が煩雑になる、といった問題点がある。一方、図７に示した方法では、分注ヘッド５ｂを移動させながら分注操作が順次行われていくため、ウェルプレート１の結晶形成部２に最初に分注した生体高分子溶液と最後に分注した生体高分子溶液との間で、蒸発量の差による生体高分子濃度に差が出てしまう、といった問題点がある。
【０００８】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、生体高分子の結晶化を進行させる結晶化条件を見出すためのスクリーニングを行う場合において、装置全体の構成を比較的簡単にすることができ、メンテナンス作業も比較的容易であり、また、生体高分子溶液の分注操作を短時間で行うことができ、さらに生体高分子溶液の消費量を低減させることができる生体高分子の結晶化スクリーニング方法を提供すること、ならびに、その方法を好適に実施することができる結晶化スクリーニング装置、ならびに、その結晶化スクリーニング装置に用いられる生体高分子溶液の分配装置および分注装置をそれぞれ提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、生体高分子の結晶化の条件を見出すために、生体高分子溶液と複数種類の沈殿剤とをそれぞれ個別に混合させる生体高分子の結晶化スクリーニング方法において、平坦な表面上の複数位置に生体高分子溶液の液滴をそれぞれ形成する液滴形成工程と、前記平坦な表面上の前記複数位置に対応するように複数の分注用細管を備えた分注装置を使用し、前記液滴形成工程で平坦な表面上に形成された各液滴から各分注用細管内に生体高分子溶液をそれぞれ吸入した後、各分注用細管から、前記分注装置の複数の分注用細管に対応するように複数の結晶形成部を備えた結晶化ウェルプレートの、前記各結晶形成部に、生体高分子溶液をそれぞれ分注する溶液分注工程と、前記結晶化ウェルプレートの各結晶形成部に種類の異なる各沈殿剤をそれぞれ分注して、生体高分子溶液と各沈殿剤とをそれぞれ混合させる沈殿剤分注工程と、前記溶液分注工程後に前記平坦な表面上に残った各液滴を形成する生体高分子溶液をそれぞれ回収する溶液回収工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の結晶化スクリーニング方法において、前記結晶化ウェルプレートが、前記各結晶形成部にそれぞれ隣接して沈殿剤をそれぞれ個別に貯留する複数の貯液部を備えたものであり、前記結晶化ウェルプレートの各貯液部に種類の異なる各沈殿剤をそれぞれ分注する沈殿剤分注工程をさらに有し、前記沈殿剤分注工程において、複数の分注用細管を備えた前記分注装置もしくは別の分注装置を使用し、前記結晶化ウェルプレートの各貯液部から各分注用細管内に沈殿剤をそれぞれ吸入した後、各分注用細管から前記結晶化ウェルプレートの各結晶形成部に沈殿剤をそれぞれ分注することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、生体高分子の結晶化の条件を見出すために、生体高分子溶液と複数種類の沈殿剤とをそれぞれ個別に混合させるために使用される生体高分子の結晶化スクリーニング装置において、平坦な表面を有し、その表面に複数の微細開口部および溶液注入口がそれぞれ形成されるとともに、前記各微細開口部と前記溶液注入口とをそれぞれ流路接続し各微細開口部と溶液注入口との間の流路長がそれぞれ等しい微細流路が内部に形成された液滴形成部材と、この液滴形成部材の溶液注入口を通して微細流路内へ生体高分子溶液を注入し、各微細開口部から微少量の溶液をそれぞれ流出させて平坦な表面上に複数の液滴を形成させるとともに、平坦な表面上に残った各液滴を形成する溶液を、微細流路および溶液注入口を通してそれぞれ回収する溶液注入・回収手段と、前記液滴形成部材の各微細開口部の形成位置に対応するように複数の分注用細管を備え、液滴形成部材の平坦な表面上に形成される各液滴から各分注用細管内に生体高分子溶液をそれぞれ吸入し各分注用細管から溶液をそれぞれ分注する溶液分注手段と、この溶液分注手段の複数の分注用細管に対応するように複数の結晶形成部を備えた結晶化ウェルプレートと、この結晶化ウェルプレートの各結晶形成部に種類の異なる各沈殿剤をそれぞれ分注する沈殿剤分注手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項３記載の結晶化スクリーニング装置において、前記溶液分注手段と前記沈殿剤分注手段とが共通のものであることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項３または請求項４記載の結晶化スクリーニング装置において、前記結晶化ウェルプレートが、前記各結晶形成部にそれぞれ隣接して沈殿剤をそれぞれ個別に貯留する複数の貯液部を備えたものであることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る発明は、生体高分子の結晶化スクリーニング装置に用いられる生体高分子溶液の分配装置において、平坦な表面を有し、その表面に複数の微細開口部および溶液注入口がそれぞれ形成されるとともに、前記各微細開口部と前記溶液注入口とをそれぞれ流路接続し各微細開口部と溶液注入口との間の流路長がそれぞれ等しい微細流路が内部に形成された液滴形成部材と、この液滴形成部材の溶液注入口を通して微細流路内へ生体高分子溶液を注入し、各微細開口部から微少量の溶液をそれぞれ流出させて平坦な表面上に複数の液滴を形成させるとともに、平坦な表面上に残った各液滴を形成する溶液を、微細流路および溶液注入口を通してそれぞれ回収する溶液注入・回収手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項７に係る発明は、生体高分子の結晶化スクリーニング装置に用いられる生体高分子溶液の分注装置において、請求項６に記載された生体高分子溶液の分配装置における前記液滴形成部材の各微細開口部の形成位置に対応するように複数の分注用細管を備え、液滴形成部材の平坦な表面上に形成される各液滴から各分注用細管内に生体高分子溶液をそれぞれ吸入し各分注用細管から溶液をそれぞれ分注することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態について図１ないし図５を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、この発明の実施形態の１例を示し、生体高分子、例えば蛋白質の結晶化を進行させる結晶化条件を見出すために使用される結晶化スクリーニング装置を構成する各要素を示す概略図である。この結晶化スクリーニング装置は、図１の（ａ）に正面図を示す溶液分注用マルチヘッド１０、図１の（ｂ）に断面図を示す液滴形成用プレート１２、図１の（ｃ）に断面図を示す結晶化ウェルプレート１４、および、図１の（ｄ）に断面図を示す沈殿剤用ウェルプレート１６を備えて構成されている。
【００１８】
溶液分注用マルチヘッド１０は、下面側に複数本（通常は９６本あるいはそれ以上の本数）のガラス毛細管１８を有しており、また、ガラス毛細管１８内に毛管現象で吸入された溶液を吐出させるための駆動部、例えばソレノイドバルブが設置された圧縮空気供給系、ピエゾヘッド等の駆動部（図示せず）を備えている。結晶化ウェルプレート１４は、通常の市販品である結晶化スクリーニング用のウェルプレート（図６および図７参照）であり、この結晶化ウェルプレート１４は、蛋白質を含む溶液（蛋白質溶液）と沈殿剤とがそれぞれ分注されて蛋白質の結晶の生成が行われる複数の結晶形成部２２、および、各結晶形成部２２にそれぞれ隣接して配置され種類の異なる各沈殿剤をそれぞれ個別に貯留する複数の貯液部（リザーバ）２４を備えている。また、沈殿剤用ウェルプレート１６も、結晶化スクリーニングに必要な多種類の沈殿剤を保存するための通常のウェルプレートであり、溶液分注用マルチヘッド１０を用いて、この沈殿剤用ウェルプレート１６の各ウェル２６内からそれぞれ所望量の沈殿剤が分取される。
【００１９】
液滴形成用プレート１２は、溶液分注用マルチヘッド１０のガラス毛細管１８の本数および結晶化ウェルプレート１４の結晶形成部２２の個数に応じて蛋白質溶液を分配し、それらと同数の蛋白質の液滴を形成するために使用されるものである。図２に一部を断面で表した正面図を示し図３に平面図を示すように、この液滴形成用プレート１２と溶液注入・回収用シリンジ２８とにより蛋白質溶液の分配装置３０が構成される。
【００２０】
液滴形成用プレート１２は、平坦な表面を有し、その表面に多数の微細開口部３２と溶液注入口３４とがそれぞれ形成されている。微細開口部３２は、通常、溶液分注用マルチヘッド１０のガラス毛細管１８および結晶化ウェルプレート１４の結晶形成部２２と同数だけ（したがって、９６個あるいはそれ以上の個数）設けられおり、かつ、溶液分注用マルチヘッド１０の多数のガラス毛細管１８の平面的配置に対応するように配設されている。また、液滴形成用プレート１２の内部には、各微細開口部３２と溶液注入口３４とをそれぞれ流路接続する微細流路３６が形成されている。この微細流路３６は、煩雑になるため詳細な図示を省略しているが、各微細開口部３２と溶液注入口３４との間の流路長がそれぞれ等しくなるように形設されている。
【００２１】
液滴形成用プレート１２の溶液注入口３４の付近には、微細流路３６に連通する貫通細孔４０が形設された連接部材３８が一体的に取着されている。この連接部材３８の貫通細孔４０に、溶液注入・回収用シリンジ２８の注入細管４２が挿入されている。この溶液注入・回収用シリンジ２８により、所望量の蛋白質溶液が液滴形成用プレート１２の微細流路３６内に注入される。そして、微細流路３６内に注入された蛋白質溶液が、微細流路３６内を流れて各微細開口部３２から外部へそれぞれ流出することにより、液滴形成用プレート１２の平坦な表面上の各微細開口部３２の位置に蛋白質溶液の液滴（ドロップ）がそれぞれ形成されることになる。また、液滴形成用プレート１２の表面上に残存した液滴を形成する蛋白質溶液は、溶液注入・回収用シリンジ２８によって回収することができるようになっている。なお、液滴形成用プレート１２の微細流路３６内に蛋白質溶液を注入しまた液滴形成用プレート１２の表面上から蛋白質溶液を回収するための器具は、溶液注入・回収用シリンジ２８と同等の機能を有するものであればどのような構成のものであってもよい。
【００２２】
液滴形成用プレート１２についてさらに詳しく説明すると、材質としては、例えば透明なガラス基板、プラスチック基板などが使用される。透明な基板を使用することは、性能の上では必須の要件ではないが、微細流路３６内を蛋白質溶液が流動する状態を目視することができる点、微細流路３６内での泡の発生を観察することができる点などを考慮すると、透明な基板を使用することが望ましい。また、ガラス基板やプラスチック基板の１枚の厚みは、加工性、重量および価格を考慮して決定されるが、通常は０．１ｍｍ〜２．０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．５ｍｍ〜１．５ｍｍとする。ガラス基板の材質は、どのようなものであってもよい。また、プラスチック基板の材質としては、通常のウェルプレートに多用される材質のもの、例えばポリプロピレン、アクリル、ポリカーボネート等を用いることが可能である。
【００２３】
また、液滴形成用プレート１２の微細流路３６は、上記したような基板の表面に対して各種のエッチング処理を施すことにより形成される。具体的に説明すると、２枚の基板を用意し、一方の基板の表面あるいは両方の基板のそれぞれの表面に、エッチング加工により微細流路３６となる微細溝を形成し、その後に、微細溝の形成面側が接合面となるように２枚の基板を重ね合わせて接合する。このような作製方法により、液滴形成用プレート１２の内部に微細流路３６を設けることができる。
【００２４】
微細流路３６の寸法について説明すると、液滴形成用プレート１２の内部に形成される微細流路３６は、主として結晶化に供せられる蛋白質溶液を流し、また、蛋白質溶液を回収するために設けられるものである。したがって、微細流路３６の幅と深さ（厚み方向の寸法）は、可能な限り微小であることが望ましい。一方、生産性の面からみると、微細流路３６が微小であればあるほど製造費の増大とサイズの均一性の低下を招くことになるので、各種の要素を総合的に検討した上で、微細流路３６の寸法を決定する必要がある。このような観点から、微細流路３６の幅と深さは、それぞれ１０μｍ〜２００μｍであることが望ましい。さらに、より性能を高める上では、それらの寸法を５０μｍ〜１００μｍとすることが望ましい。
【００２５】
また、液滴形成用プレート１２の表面に形成される微細開口部３２は、内部の微細流路３６と連通しており、液滴形成用プレート１２の表面上で蛋白質溶液の液滴を形成し保持する役割を有する。この微細開口部３２のサイズは、溶液分注用マルチヘッド１０の吸引・分注量に応じて変わるが、１００ｎｌあるいはそれ以下の容量で分注を行うときは、通常、微細開口部３２の直径を０．０５ｍｍ〜５ｍｍとすることが好ましく、より好ましくは０．１ｍｍ〜１ｍｍ、さらに好ましくは０．２ｍｍ〜０．５ｍｍとする。この微細開口部３２の形成は、様々なエッチング法によって行うことが可能であるが、生産性を考慮するとブラストエッチング法を用いることが望ましい。
【００２６】
次に、図４および図５に基づいて、上記した構成を有する結晶化スクリーニング装置を用いた結晶化スクリーニングの操作方法の１例を説明する。以下において、９６条件でのスクリーニングの場合を例にとって説明する。
（１）予め結晶化ウェルプレート１４（通常の市販品である結晶化スクリーニング用のウェルプレートを使用）の各貯液部２４内に９６種類の沈殿剤４４をそれぞれ別個に分注しておく（図４の（ａ））。この結晶化ウェルプレート１４を、システム内の図示しない所定位置にセットする。
（２）システム内の図示しない別の位置に蛋白質溶液の分配装置３０をセットし、溶液注入・回収用シリンジ２８により蛋白質溶液を液滴形成用プレート１２の微細流路３６内に注入し、液滴形成用プレート１２の表面上の各微細開口部３２の位置に蛋白質溶液の液滴４６を形成させる（図４の（ｂ））。
（３）溶液分注用マルチヘッド１０を分配装置３０の直上位置に移動させた後、溶液分注用マルチヘッド１０の各ガラス毛細管１８と液滴形成用プレート１２の各微細開口部３２とをそれぞれ正確に位置合わせする。この後、溶液分注用マルチヘッド１０を下降させて、各ガラス毛細管１８の先端（下端）を液滴形成用プレート１２の表面上の各液滴４６にそれぞれ接触させる。これにより、各ガラス毛細管１８内に毛管現象によって各液滴４６から微量の蛋白質溶液がそれぞれ吸入される（図４の（ｃ））。
（４）溶液分注用マルチヘッド１０のガラス毛細管１８内に蛋白質溶液が吸入されると、溶液分注用マルチヘッド１０を上昇させた後、結晶化ウェルプレート１４の直上位置に溶液分注用マルチヘッド１０を移動させる。この後、溶液分注用マルチヘッド１０を下降させて、結晶化ウェルプレート１４の各結晶形成部２２に各ガラス毛細管１８から蛋白質溶液４８をそれぞれ分注する（図４の（ｄ））。
（５）図示しない洗浄・乾燥装置により、蛋白質溶液を吸引し分注した溶液分注用マルチヘッド１０のガラス毛細管１８を洗浄し乾燥させた後、結晶形成部２２に蛋白質溶液４８が分注された状態の結晶化ウェルプレート１４の直上位置に溶液分注用マルチヘッド１０を移動させる。この後、溶液分注用マルチヘッド１０を下降させて、各ガラス毛細管１８の先端（下端）を、結晶化ウェルプレート１４の各貯液部２４内に分注されている沈殿剤４４の液面に接触させる。これにより、各ガラス毛細管１８内に毛管現象によって各沈殿剤４４がそれぞれ吸入される（図５の（ｅ））。
（６）溶液分注用マルチヘッド１０のガラス毛細管１８内に沈殿剤が吸入されると、溶液分注用マルチヘッド１０を上昇させた後、結晶化ウェルプレート１４の直上位置に溶液分注用マルチヘッド１０を移動させる。この後、溶液分注用マルチヘッド１０を下降させて、結晶化ウェルプレート１４の各結晶形成部２２に各ガラス毛細管１８から沈殿剤４４を、蛋白質溶液４８が先に分注されている結晶化ウェルプレート１４の各結晶形成部２２にそれぞれ分注する（図５の（ｆ））。この後、システム内の図示しない待機位置へ溶液分注用マルチヘッド１０を移動させる。
（７）結晶化ウェルプレート１４の結晶形成部２２に蛋白質溶液４８および沈殿剤４４がそれぞれ分注されて、結晶形成部２２に蛋白質溶液４８と沈殿剤４４との混合溶液５０が収容されると、溶液の乾燥を防ぐために、結晶化ウェルプレート１４の上部開口面をテープ５２によってシールする（図５の（ｇ））。
（８）分配装置３０の液滴形成用プレート１２の表面上の各微細開口部３２の位置には蛋白質溶液の液滴４６が残っており、また、液滴形成用プレート１２の内部の微細流路３６内には蛋白質溶液が残存しているので、溶液注入・回収用シリンジ２８により、液滴形成用プレート１２に残存している蛋白質溶液をすべて回収する（図５の（ｈ））。
【００２７】
なお、上記した実施形態では、各結晶形成部２２にそれぞれ隣接して沈殿剤をそれぞれ個別に貯留する複数の貯液部２４を備えた結晶化ウェルプレート１４を使用し、結晶化ウェルプレート１４の各貯液部２４から沈殿剤を分取して、結晶化ウェルプレートの各結晶形成部２２に沈殿剤をそれぞれ分注するようにしているが、複数の結晶形成部だけを有する結晶化ウェルプレートと複数の貯液部を有する沈殿剤用ウェルプレートとを使用し、沈殿剤用ウェルプレートの各貯液部から沈殿剤を分取して、結晶化ウェルプレートの各結晶形成部に沈殿剤をそれぞれ分注するようにしてもよい。
【００２８】
【実施例】
以下、この発明のより具体的な実施例について説明する。
【００２９】
〔蛋白質溶液の分配装置の作製例〕
図２および図３に示した構成の蛋白質溶液の分配装置３０を、以下のようにして作製した。
【００３０】
厚みが０．６ｍｍで、縦・横の寸法が１２０ｍｍ×８０ｍｍである矩形状の耐熱性ガラス基板を上面側に用い、厚みが０．５ｍｍで、縦・横の寸法が１２０ｍｍ×８０ｍｍであって表・裏両面がそれぞれミラーポリッシュされた矩形状のシリコン基板を下面側に用いた。ガラス基板には、その下面にブラストエッチングにより、微細流路となる幅／深さ＝０．５ｍｍ／０．５ｍｍの微細溝を等長配線状に形成した。さらに、別のマスクを用いて、ガラス基板の上面側から同じくブラストエッチングにより、直径が０．５ｍｍであるスルーホールを９６個形成して、ガラス基板の表面に９６個の微細開口部を形設した。
【００３１】
上記したように加工されたガラス基板およびシリコン基板をそれぞれ十分に洗浄した後に、ガラス基板とシリコン基板とを陽極接合法により接合した。また、溶液注入口となるスルーホールを、９６個の微細開口部の位置からは離れたガラス基板の中央下部に、ブラスト加工法を用いて形成した。また、接合されたガラス／シリコン基板のガラス基板側における溶液注入口付近にＯ−リングを載せ、そのＯ−リング上にプラスチック製のチューブを載置し、その周辺部分を耐水性の樹脂でコーキングすることにより、溶液注入・回収用シリンジをガラス／シリコン基板に取着した。
【００３２】
〔結晶化テスト−比較例〕
ニワトリ卵白製リゾチームを、１０ｍｇ／ｍｌの濃度となるようにｐＨ４．６の０．１Ｍ酢酸アンモニウム緩衝溶液に溶解させ、このリゾチーム溶液を蛋白質溶液とした。また、沈殿剤として、２Ｍの濃度となるようにＮａＣｌをｐＨ４．６の０．１Ｍ酢酸アンモニウム緩衝溶液に溶解させたもの（下記▲２▼の組成のもの）を用意し、結晶化テストを行った。この場合におけるリザーバ容量は０．５ｍｌで、蛋白質溶液および沈殿剤の量は、それぞれ１μｌであった。また、結晶化温度は２０℃で、４日間結晶成長を行った。
【００３３】
〔結晶化テスト−本発明〕
ニワトリ卵白製リゾチームを、１０ｍｇ／ｍｌの濃度となるようにｐＨ４．６の０．１Ｍ酢酸アンモニウム緩衝溶液に溶解させ、このリゾチーム溶液を蛋白質溶液とした。また、沈殿剤としてハンプトン・リサーチ（Ｈａｍｐｔｏｎ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ）社製のスクリーニングキットを９６種類選定し、市販の結晶化用９６ウェルプレートのリザーバ（貯液部）内にそれぞれ１００μｌずつ分注した。このウェルプレートをシステム内の所定位置にセットした。また、蛋白質溶液の分配装置をシステム内の別の所定位置にセットして、溶液注入・回収用シリンジにより、リゾチーム溶液を液滴形成用プレートの微細流路内に注入して、液滴形成用プレートの表面上の各微細開口部の位置に、直径が約１ｍｍであるリゾチーム溶液の液滴を形成させた。この状態を保持したまま、溶液分注用マルチヘッドを液滴形成用プレートの直上位置へ移動させてから下降させ、溶液分注用マルチヘッドの各ガラス毛細管と液滴形成用プレートの表面上の各液滴とをそれぞれ接触させて、各液滴からリゾチーム溶液を各ガラス毛細管内にそれぞれ吸入した。この際におけるリゾチーム溶液の分注量は、別途実施した実験から、５０ｎｌであることが確認された。
【００３４】
リゾチーム溶液の分注操作後に、溶液分注用マルチヘッドを洗浄し乾燥させ、その溶液分注用マルチヘッドをウェルプレートの直上位置へ移動させて、１００μｌずつ分注された上記ハンプトン・リサーチ社製のスクリーニングキットが保存されている各リザーバの位置に各ガラス毛細管をそれぞれ配置させた。そして、溶液分注用マルチヘッドの各ガラス毛細管の下端部をウェルプレートの各リザーバ内に挿入して、各ガラス毛細管内に各沈殿剤をそれぞれ吸入した。この後、溶液分注用マルチヘッドの各ガラス毛細管から、リゾチーム溶液が先に分注されているウェルプレートの各ウェル（結晶形成部）内に沈殿剤をそれぞれ分注した。この際に分注された沈殿剤の量は、別途行った実験から、平均で５０ｎｌであることが確認された。
【００３５】
以上のようにしてリゾチーム溶液および沈殿剤の分注操作を行った後、結晶化ウェルプレートを取り出し、その上部開口面をテープでシールして溶液の蒸発を防止した。この後、２０℃のインキュベータ内に結晶化ウェルプレートを保存し、結晶化を２日間行った。
【００３６】
２日が経過した後に、結晶化ウェルプレート内の溶液を観察した結果、結晶成長が認められた代表的な条件（沈殿剤）は以下の通りであった。
▲１▼１０％  ＰＥＧ８，０００（ポリエチレングリコール；平均分子量：８０００）、２Ｍ  ＮａＣｌ
▲２▼２Ｍ  ＮａＣｌ、０．１Ｍ  酢酸アンモニウム  ｐＨ４．６（緩衝溶液）
【００３７】
得られた結晶を染色法によって調べたところ、蛋白質結晶であることが確認された。また、上記した〔結晶化テスト−比較例〕で得られた結晶と比較しても、少し小さいが同様の良好な結晶が得られていることが分かった。このように、本発明に係る結晶化スクリーニング方法によると、リゾチーム溶液を１μｌ使用して得られる蛋白質結晶と同様の良好な結晶を、リゾチーム溶液５０ｎｌだけの分注量で得ることができた。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１および請求項２に係る各発明の、生体高分子の結晶化スクリーニング方法によると、生体高分子溶液の分注操作を短時間で行うことができ、また、生体高分子溶液の消費量を低減させることができる。そして、この方法を実施するための装置構成が比較的簡単であり、メンテナンス作業も比較的容易である。
【００３９】
請求項３ないし請求項５に係る各発明の結晶化スクリーニング装置を使用すると、請求項１および請求項２に係る各発明の結晶化スクリーニング方法を好適に実施することができ、上記した効果が得られる。
【００４０】
請求項６に係る発明の生体高分子溶液の分配装置を使用すると、生体高分子溶液を分配して平坦な表面上に複数個の液滴を簡単に形成することができるので、複数の分注用細管を備えた分注装置などを使用して、各液滴から生体高分子溶液を同時にそれぞれ分取し、結晶化ウェルプレートの各結晶形成部に生体高分子溶液をそれぞれ分注するようにすることにより、生体高分子溶液の分注操作を速やかに行うことが可能になる。
【００４１】
請求項７に係る発明の生体高分子溶液の分注装置を使用すると、請求項６に係る発明の生体高分子溶液の分配装置を使用して平坦な表面上に形成された複数個の液滴から生体高分子溶液を同時に分取し、結晶化ウェルプレートの複数個の結晶形成部に生体高分子溶液を同時に分注することができるので、生体高分子溶液の分注操作を速やかに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の１例を示し、蛋白質の結晶化を進行させる結晶化条件を見出すために使用される結晶化スクリーニング装置を構成する各要素を示す概略正面図ないしは概略断面図である。
【図２】図１に示した結晶化スクリーニング装置を構成する要素の１つである蛋白質溶液の分配装置を構成の１例を示し、一部を断面で表した正面図である。
【図３】図２に示した蛋白質溶液の分配装置の平面図である。
【図４】図１に示した結晶化スクリーニング装置を用いた結晶化スクリーニングの操作方法の１例を説明するための概略断面図である。
【図５】同じく結晶化スクリーニングの操作方法の１例を説明するための概略断面図である。
【図６】従来の、生体高分子の結晶化スクリーニング方法の１例を示し、一部を断面で表した正面図である。
【図７】従来の、生体高分子の結晶化スクリーニング方法の別の例を示し、一部を断面で表した正面図である。
【符号の説明】
１０  溶液分注用マルチヘッド
１２  液滴形成用プレート
１４  結晶化ウェルプレート
１６  沈殿剤用ウェルプレート
１８  溶液分注用マルチヘッドのガラス毛細管
２２  結晶化ウェルプレートの結晶形成部
２４  結晶化ウェルプレートの貯液部
２８  溶液注入・回収用シリンジ
３０  蛋白質溶液の分配装置
３２  液滴形成用プレートの微細開口部
３４  液滴形成用プレートの溶液注入口
３６  液滴形成用プレートの微細流路
４４  沈殿剤
４６  蛋白質溶液の液滴
４８  蛋白質溶液
５０  蛋白質溶液と沈殿剤との混合溶液
５２  シール用のテープ
【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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