JP2014240343A - ナノ体積マイクロキャピラリー結晶化システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポンピングシステムを制御するためにタンパク質結晶化システム上で実行される複数個のソフトウェア、並びにポンピングシステムに連結された1つまたはそれ以上の結晶カード400であって、それぞれがミキサー404と貯蔵およびタンパク質結晶化検査を容易にするためにミキサー404に連結されたマイクロ流体キャピラリー406とを収容する結晶カード400を備える。
【選択図】図4A
Description
本願は、2008年6月13日に出願された米国仮特許出願第61/061536号の利益を請求し、当該仮出願は、本明細書中に参考として援用される。
本発明の主題は、少なくとも部分的に、National Institute of General Medical Sciencesにより授与された、NIGMS U54 GM074961によって提供された政府の支援を受けて行われた。
Claims (40)
- ポンピングシステム;
前記ポンピングシステムを制御するためにタンパク質結晶化システム上で実行するように構成された複数個のソフトウェア;ならびに
前記ポンピングシステムに連結された1つまたはそれ以上の結晶カードであって、それぞれがミキサーと貯蔵およびタンパク質結晶化検査を容易にするために前記ミキサーに連結されたマイクロ流体キャピラリーとを収容するように構成された結晶カードを備える、前記タンパク質結晶化システム。 - 前記ポンピングシステムは、シリンジポンピングシステムまたは圧力ポンピングシステムを含み、前記シリンジポンピングシステムは、第2、第3、および第4のマイクロ流体チャンネルを通って前記1つまたはそれ以上の結晶カード中に運ばれる水溶液と、第5のマイクロ流体チャンネル中に運ばれるフルオラス溶液とを調節するための4チャンネル・シリンジポンプを含む、請求項1に記載のタンパク質結晶化システム。
- 前記複数個のソフトウェアは、水溶液の流れの粒子勾配を発生させるために、前記4チャンネル・シリンジポンプの各ポンプの制御、ならびに第2、第3、第4、および第5のマイクロ流体チャンネルの各チャンネルの制御を容易にする、請求項1に記載のタンパク質結晶化システム。
- 前記1つまたはそれ以上の結晶カードは、X線透過性、光学的透明性、モーダブル、耐薬品性、適切な表面エネルギー、および以上に列挙された特性の2つまたはそれ以上の組み合わせからなる群から選択された特性を有する材料から形成される、請求項1に記載のタンパク質結晶化システム。
- 前記ミキサーは、水性プラグが形成される第2、第3、第4、および第5のマイクロ流体チャンネルの合流点を含み、前記第2、第3、第4、および第5のマイクロ流体チャンネルは、およそ200×200マイクロメートルであるマイクロ流体チャンネルから形成される、請求項1に記載のタンパク質結晶化システム。
- 前記合流点は、およそ10ナノリットルから20ナノリットルの範囲にある水性プラグの形成を支援する疎水性表面を規定し、前記マイクロ流体キャピラリーは、前記水性プラグを前記合流点から移送する、請求項5に記載のタンパク質結晶化システム。
- 前記1つまたはそれ以上の結晶カードは、精細な勾配スクリーニング用に構成されたプラスチックから形成され、或いはハイブリッド・スクリーニングおよび膜タンパク質用に構成されたPDMS/テフロン(登録商標)から形成される、請求項2のタンパク質結晶化システム。
- 前記タンパク質結晶化システムは、前記ポンピングシステムに連結されたニードルをもつシリンジをさらに備え、前記シリンジの前記ニードルと前記1つまたはそれ以上の結晶カードとの間のマクロ・マイクロ接合部分として機能を果たすように構成された遠位端および近位端を有する配管をなおさらに備え、各配管は、約360マイクロメートルの内径および約760マイクロメートルの外径をもち、配管の前記遠位端は、ニードル上へスライドするように構成され、前記配管の前記近位端は、前記1つまたはそれ以上の結晶カードに連結するように構成された、請求項1に記載のタンパク質結晶化システム。
- 複数個のソフトウェアで働くポンピングシステムを用いて各水流を独立に制御することによって水流を調節すること;および
タンパク質結晶化実験において沈殿から、微結晶へ、単結晶への転移を示すためにタンパク質の結晶化相空間をマッピングすることを備える、勾配スクリーニングのための方法。 - 前記調節する行為は、各水流の流量を変化させることにより、一連の水性プラグにわたって濃度勾配を形成することを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記調節する行為は、タンパク質、結晶化剤、フッ化炭素、沈殿剤、リガンド、タンパク質パートナー、DNA複合体、緩衝剤および凍結保護物質から選択された水流を調節することを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記調節する行為は、沈殿剤の水流の流量が減少したときに、流量の合計が一定のままであるように緩衝剤の水流の流量を増加させることを含む、請求項11に記載の方法。
- 沈殿剤プラグを予め形成すること;
それぞれが2つの沈殿剤プラグを互いに分離するプラグ・スペーサーを予め形成すること;
沈殿剤プラグ、プラグ・スペーサー、およびタンパク質の流れを合流させることによって勾配を形成すること;ならびに
タンパク質結晶化実験において沈殿から、微結晶へ、単結晶への転移を示すためにタンパク質の結晶化相空間をマッピングすることを備える、ハイブリッド・スクリーニングのための方法。 - プラグ・スペーサーを予め形成することは、気泡を用いて予め形成することを含む、請求項13に記載の方法。
- 勾配を形成することは、前記沈殿剤プラグ、プラグ・スペーサーから形成された流れと緩衝剤の流れとの間で流量変化を連係させることを含む、請求項13に記載の方法。
- 各沈殿剤プラグは、約100ナノリットルである、請求項13に記載の方法。
- キャピラリーをもつ結晶カードを受け取ること;
表面エネルギーを低減するためにキャピラリーに試薬をコーティングすること;および
前記試薬を除去すること
を備える方法。 - 前記結晶カードを氷上で所定の時間数インキュベーションすることをさらに備える、請求項17に記載の方法。
- 前記キャピラリーは内面を含み、キャピラリーにコーティングする行為は、表面エネルギーをセンチメートル当たり約6〜10ダインに低減するために前記キャピラリーの前記内面にコーティングすることを含む、請求項17の方法。
- 前記フッ素化共重合体溶液は、フルオロ溶媒中に2パーセントのフッ素化共重合体溶液を含む、請求項17に記載の方法。
- 前記フルオロ溶媒を除去することは、前記結晶カードを真空処理することを含む、請求項17に記載の方法。
- 5psiで約1時間実行される、前記結晶カードを通して強制的に清浄な乾燥空気を送る行為をさらに備える、請求項17に記載の方法。
- 摂氏約60度で約1時間実行される、前記結晶カードをベーキングする行為をさらに備える、請求項17に記載の方法。
- 結晶カードの基板に接合された薄層を剥離させること;
前記基板上に収容されたマイクロ流体回路からクライオループにより結晶を採取すること;
前記結晶を凍結させること;および
回折データを得るために前記結晶に関する回折実験を行うことをさらに備える、請求項17に記載の方法。 - マイクロ流体回路をもつ結晶カードをゴニオメータに搭載すること;
前記結晶カードにX線を照射すること;および
回折データを収集すること
をさらに備える、請求項17の方法。 - 前記マイクロ流体回路によって貯蔵された複数の結晶から前記回折データを収集するために、xおよびy軸に沿って前記結晶カードを平行移動させることをさらに備える、請求項25に記載の方法。
- ミキサー回路および検査回路を収容するように構成された基板;ならびに
前記基板に接合され、前記基板から剥離されるように構成された層
を備える、結晶カード。 - 前記層は、前記基板に熱的に接合されるか、または前記基板に化学的に結合される、請求項27に記載の結晶カード。
- 前記基板および前記層は、非晶質ポリマー、環状オレフィン共重合体、熱可塑性ポリマー、およびポリカーボネートからなる群から形成される、請求項27に記載の結晶カード。
- 前記基板は、約1ミリメートルの厚さを含み、前記層は、約100から150マイクロメートルの範囲の厚さを含む、請求項27に記載の結晶カード。
- 前記ミキサー回路は、第1、第2、第3、および第4の加数チャンネルを含み、各加数チャンネルは、遠位端および近位端を含み、各加数チャンネルの前記遠位端は、溶液を流体的に受け取るように構成された開口部を規定し、各加数チャンネルの前記近位端は、水性プラグまたはプラグ・スペーサーを流体的に連通するように構成された開口部を規定し、各加数チャンネルは、前記遠位端に連結された第1の部分、および前記近位端に連結された前記第1、第2、および第3の加数チャンネルの第2の部分を有し、各加数チャンネルの前記第1の部分は、別の加数チャンネルと間隔をあけて平行方向に配置され、前記第1および第3の加数チャンネルの前記第2の部分は、それらの近位端が交差するように角度をなし、前記第2および第4の加数チャンネルの前記第2の部分は、前記第2の加数チャンネルの前記近位端が、前記第1および第3の加数チャンネルの前記近位端と交差して頂点を形成するまで並列に延び、前記第4の加数チャンネルの第3の部分は、前記第4の加数チャンネルの前記第2の部分から角度90度で延び、その近位端は、また別の角度90度で前記頂点と交差する、請求項27に記載の結晶カード。
- 各加数チャンネルの前記第1の部分は、別の加数チャンネルの前記第1の部分から約4.50ミリメートルの間隔をあけて配置される、請求項31に記載の結晶カード。
- 前記基板は、第1の側面、第2の側面、第3の側面、および第4の側面を含み、前記基板の前記第2の側面は、前記第3の加数チャンネルの前記遠位端から約3.70ミリメートルの間隔をあけて配置され、前記第1および第3の側面の長さは、およそ25.40ミリメートルであり、前記第2および第4の側面の長さは、約76.20ミリメートルであり、前記基板の前記第1の側面は、前記加数チャンネルの前記遠位端から約6.00ミリメートルの間隔をあけて配置される、請求項31に記載の結晶カード。
- 前記基板の前記第2の側面は、前記第3の加数チャンネルの前記遠位端から約3.70ミリメートルの間隔をあけて配置され、前記基板の前記第1の側面は、前記加数チャンネルの前記遠位端から約6.00ミリメートルの間隔をあけて配置され、前記基板の前記第3の側面は、前記検査回路からおよそ6.00ミリメートルの間隔をあけて配置される、請求項33に記載の結晶カード。
- 前記検査回路は、加算チャンネル、蛇行部、および流体的に連通するように構成された開口部で終端する尾部チャンネルを含み、前記加算チャンネルは、前記頂点に連結され、かつ前記加数チャンネルが前記第3の加数チャンネルの前記第1の部分と同一直線上にある軸に到達するまで、前記第4の加数チャンネルの前記近位端と同一直線上にある方向に延び、前記加算チャンネルは、そこで90度曲がって前記検査回路の前記蛇行部に繋がる、請求項31に記載の結晶カード。
- 前記検査回路の前記蛇行部は、流体連通を容易にするために蛇行チャンネルによって互いに連結された複数の凸な曲がりをもつ複合曲線から形成され、1つの凸な曲がりは、それに続く凸な曲がりと約53.31ミリメートルの間隔をあけて配置され、それぞれの凸な曲がりは、約2.00ミリメートルの長さをもつ、請求項35に記載の結晶カード。
- 前記蛇行部の最後の凸な曲がりは、前記尾部チャンネルに連結される、請求項36に記載の結晶カード。
- 前記加算チャンネル、前記蛇行部、および前記尾部チャンネルの長さは、合わせて約67センチメートルであり、前記加算チャンネル、前記蛇行部、および前記尾部チャンネルの断面寸法は、約200×200マイクロメートルである、請求項37に記載の結晶カード。
- 前記基板は、2つのミキサー回路および2つの検査回路を収容するように構成された、請求項27に記載の結晶カード。
- 前記基板は、上方に突き出た複数の環状ポートを収容し、前記複数の環状ポートのいくつかは、溶液を流体的に受け取るか、または水性プラグまたはプラグ・スペーサーを流体的に連通するように適合される、請求項39に記載の結晶カード。
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