KR20020026421A - 코딩 위치에 표시를 갖는 조합적인 화학 라이브러리지지체 및 이의 사용 방법 - Google Patents

코딩 위치에 표시를 갖는 조합적인 화학 라이브러리지지체 및 이의 사용 방법 Download PDF

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래브킨일리야
골드버드사이몬
현윌리엄씨.
짜로비츠마이클에이.
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버츄얼 어레이즈 인코포레이티드
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Abstract

특이적이고 확인가능한 캐리어에 부착된 탐침과 분석물을 반응시킴에 의한 분석물의 다중 검출 및 정량방법. 이들 캐리어는 상이한 크기, 형상, 색채, 및 조성을 가질 수 있다. 상이한 탐침 분자가 분석에 앞서 상이한 종류의 캐리어에 부착된다. 반응이 일어난 후, 캐리어는 자동 분석할 수 있다. 본 발명은 기하학적으로 규정된 어레이내 탐침 분자의 침착에 사용되는 번거로운 기기를 제거한다. 본 발명에서, 분석물은 규정된 캐리어와 공동하여 확인되지, 위치에 의해 확인되지는 않는다. 더욱이, 캐리어의 사용은 탐침 분자 및 반응산물에 대해서 이차원 인쇄 어레이 또는 DNA 칩보다 더 균질하고 재현가능한 표시를 제공한다.

Description

코딩 위치에 표시를 갖는 조합적인 화학 라이브러리 지지체 및 이의 사용 방법{COMBINATORIAL CHEMICAL LIBRARY SUPPORTS HAVING INDICIA AT CODING POSITIONS AND METHODS OF USE}
분석물의 다중 분석은 약제 개발, 게놈 분석 및 진단과 같은 생의학적 발견에 있어 중요한 수단이다. 다중 분석의 전형적인 용도는 인간 게놈 구조 및 발현 연구이다. 인간 게놈의 최근 연구는 개개 부위의 순차적 연구 대신에 다수 게놈 부위의 동시 연구를 요구해 왔다. 다중 게놈 분석에 있어 보통 DNA 칩으로 알려진 핵산 어레이와 같은 수단이 특히 중요하다.
마이크로어레이 배후의 기본 원리는 건실하지만, 제조 및 분석에 있어 비용이 많이 들고 복잡하다. 그 결과, 엄청난 적용력에도 불구하고, 대부분의 실험실에서는 진단 또는 조사 목적으로 이 기술을 이용할 여력이 없다. 본 발명은 이러한 모순을 어드레싱하여 현 마이크로어레이 제품의 비용 단점 없이 다중 분석을 가능케 한다.
어레이는 또한 예를 들어 인간 세포에서 유전자 발현 및 약제, 호르몬, 억제제, 효소 및 기타 분자에 대한 이의 반응을 확인하는 방식으로 약제 개발에 이용된다. 어레이 배후의 기본 원리는 건실하지만, 앞서 기재된 방법은 어렵고 제조에 비용이 많이 들며 분석시 종종 비용이 많이 들고 복잡하다. 발현의 표시 패턴은 새로운 약제 표적을 표시하여, 원하는 효과의 약제를 빠르게 선별할 수 있어 잠재적으로는 실험실 용도에서 임상적 활용에 이르는 시간을 줄여준다. 마이크로어레이의 가장 중요한 적용 중 하나는 아마도 약물유전학 분야일 것이다. 약물유전학은 개인의 유전학이 상이한 치료 결과의 가능성을 일으키는 방법과 약물 반응이 개개인의 유전적으로 결정된 대사 구성에 기초하여 차이가 나는 방법에 관한 학문이다. 이들 차이는 실제 약물 표적을 담당하는 유전자 또는 신체에서 약물을 활성화, 불활성화 또는 변형시키는 대사 효소를 지시하는 유전자에서 다형성으로 인해 일어난다(유전자 서열에서 작은 차이). 마이크로어레이는 약제 발견 과정, 임상 약물 시험에서 참가자의 선별 및 환자의 표준 임상 연구의 일부분으로써 이용될 것이다.
분석물 샘플의 다중 분석은 평행 공정처리에 의해 달성될 수 있다. 특히, 분석물이 상이한 화합물의 대량 집단 중에서 하부집단 화합물과 선택적으로 반응하는 반응이 평행 분석에 이상적으로 적합하다. 예를 들어, 본원에서 참고된 미국 특허 5,744,305는 평면상에 배열된 화합물의 사용에 관해 기재하고 있으며, 여기서 특정 화합물은 평면상의 특정 영역에서 합성된다. 어레이는 분석물중의 특정 화합물이 어레이 화합물과 특이하게 결합하도록 분석물과 접촉한다.
기존 어레이법은 미리형성된 화합물을 스폿팅하거나 현장에서 화합물을 합성함으로써 예정된 여러 위치에서의 표면, 예를 들어 유리 슬라이드상에 이러한 화합물을 위치시켜 화합물 배열을 요구한다. 화합물 정체성은 어레이 표면상의 위치에의해서만 유지된다. 따라서, 전체 어레이는 분석 기간 동안 온전하게 남게된다. 예를 들어, 화합물 정체성은 어레이가 무작위로 뒤섞인 개개 화합물 구역으로 구분될 경우에 상실될 것이다. 따라서 각 화합물 구역의 화학적 존재의 지식 없이 본래 어레이를 재창조할 수 없다. 뒤섞인 어레이는 각 화합물 구역의 화학적 정체성이 확인될 수 있다면 재구성될 수 있다. 화합물 구역내에 존재하는 화합물의 양이 종종 너무 적기 때문에 직접 분석은 불가능하다. 특유의 검출가능한 코드가 각 화합물 구역과 관련된다면, 코드는 특정 화합물 또는 화합물 구역이 유도되는 어레이 내부 영역과 상관된다. 코드화 화합물 구역은 화합물과 코드를 연결하는 기질을 포함한다. 코드화 화합물은 코드화 되지 않은 화합물 어레이의 경우에 발견되지 않는 화합물에 대한 이식 가능성을 부여한다.
어레이는 고체 매트릭스, 보통 현미경 슬라이드상에 침착된 핵산 물질의 이차원적으로 분포된 극미한 스팟 형태일 수 있다. 수천 개의 이들 스팟을 침착시키는 작업은 자동화를 요구한다. 자동화의 일 방법은 컴퓨터 제어 고속 로보트를 이용하여 어레이를 인쇄하는 방법이다. 미리 형성된 다양한 DNA 탐침 영역은 PCR에 의해 우선 표적 DNA를 증폭시켜 생성된다. 다음, 증폭된 DNA의 작은 샘플은 로보트 프린터 헤드를 이용하여 유리 슬라이드로 옮긴다. 유리 슬라이드는 열 변성에도 불구하고 현장에서 탐침 DNA 스팟을 보유하는 화학적 링커로 미리 코팅된다. 어레이 스팟팅의 표준화 및 재현성은 분자원과 이의 침착 방법으로 인해 어레이를 인쇄하여 달성하기가 어렵다. 예를 들어, DNA는 점성일 수 있어 전형적인 인쇄 헤드의 좁은 채널을 통해 정확히 전달하기가 어렵다.
인쇄 헤드를 이용하여 어레이를 제조할 경우, 인쇄 헤드에 우선 탐침 DNA의 여러 샘플로 채운 다음, 헤드를 슬라이드상에 침착되도록 이동시킨다. 이는 인쇄 헤드가 DNA원, 특히 고체 매트릭스(유리 슬라이드)상의 특정 좌표와 세척 및 건조 스테이션 사이를 앞뒤로 나아가도록 하는 컴퓨터 로봇의 사용을 요구한다. 인쇄 속도에 의해 각각 4000 화합물 위치를 함유한 20-60 어레이를 3-4시간만에 제조할 수 있다. 좀더 많은 어레이를 동시에 인쇄함으로써 비례축소성이 달성된다. 물론 이는 추가적인 고가의 스팟팅 시스템을 필요로 하여 비용을 상승시킨다.
인쇄 어레이의 대안은 고 밀도 DNA 탐침 어레이 (또는 DNA 칩)를 작제하는 광-지시 합성의 이용이다. 슬라이드 표면상에 DNA 용액을 침착시키는 대신, 원하는 DNA 서열을 고체 지지체상에서 직접 합성함으로써 DNA가 현장에서 형성된다. 고체 지지체는 전형적으로 광불안정성-보호 그룹을 지닌 공유 링커 분자를 함유한다. 몇몇 부위에 광을 선택적으로 적용함으로써, 광 노출 부위가 활성화된다. 활성화된 부위는 보호된 뉴클레오타이드와 반응하지만 활성화되지 않은 부위는 변화 없이 존재한다. 이러한 사이클은 상이한 마스크를 이용하여 수회 반복되어 다양한 서열 탐침을 함유한 고 밀도의 이차원 매트릭스를 생성할 수 있다. 복합 DNA 혼합물은 활성 화합물을 이차원 어레이내의 고정된 위치와 연관시켜 분석된다.
어레이 표면에 적용된 DNA는 완전히 또는 부분적으로 서열분석된 DNA 클론, EST (발현된 서열 태그), 또는 라이브러리에서 선택된 임의 cDNA로부터 유도될 수 있다. 2-색 하이브리드화 계획이 전형적으로 이용되어 해당 DNA 영역의 존재 또는 증폭을 모니터링한다. 2-색 분석은 두 가지 DNA원의 비교를 제공한다. 예를 들어,CGH(비교 게놈 하이브리드화)에서, DNA의 일 근원은 시험 DNA이고 나머지는 기준 DNA이다. 이들 두 형광 표지된 DNA 세트를 어레이에 하이브리드화한 후, 정해진 스팟에서 형광 강도의 비율을 정량할 수 있다. 이러한 측정은 특정 DNA 또는 어레이의 탐침 영역과 결합된 기준 및 시험 DNA에 상응하는 카피 수의 비를 산출한다.
스팟팅 어레이 및 현장 어레이 모두 값비싸고 종종 변덕스런 장비에 의해 개별적으로 제조되어야 한다. 현장 합성은 하나의 개개 화합물 어레이를 만드는 데 단계 반응의 시간을 요구한다. 비록 복수 어레이를 동시에 합성할 수 있더라도, 공정은 기계 및 마스크 제한된다. 또한, 새로운 어레이 화합물 패턴을 원할 경우마다, 새로운 세트의 마스크를 만들어 내어야 한다. 이러한 문제는 보다 높은 밀도의 상이한 화합물을 어레이 표면상에 놓을 경우에 확대된다. 화합물 정체성 정보가 엄격하게 위치적이기 때문에, 고밀도 어레이를 제작하는 데 있어 개개 화합물의 매우 정확한 배치가 절대적이면서 중요하게 요청된다.
본원에 기재된 본 발명은 현재의 어레이 기술이 지닌 여러 문제점을 극복한다.
본 발명은 분석물의 다중 검출, 분석 및 정량 방법에 관한 것이다.
도 1은 65536 부류를 코드화하는 16 비트 정보를 지닌 전형적인 코드화 칩(101)을 도시한다.
도 2는 코드화 칩을 제조하는 전형적인 방법을 제공한다.
도 3은 캐리어로서 층상 표식제(taggant)를 이용하는 일 바람직한 양태에 관해 도시한다.
도 4는 비교 하이브리드화 분석 방법을 도시한다.
도 5는 PCR 이후 DNA 검출을 도시한다.
도 6은 액체 배지에서 현탁된 여러 미생물을 특이적으로 검출하여 확인하는 방법을 도시한다.
도 7은 혈액에서 CD4/CD8 T 세포 비를 측정하는 방법을 도시한다.
도 8은 약제 발견을 위한 합성 분자 화합물 라이브러리를 선별하는 방법을 도시한다.
도 9는 표면에 분포된 캐리어와 표면을 도시한다.
도 10은 표식제의 상이한 복수 양태를 도시한다.
도 11은 융합된 유리 섬유 캐리어를 도시한다.
도 12는 캐리어를 이용하는 방법을 도시한다.
도 13은 어레이 조직기를 도시한다.
발명의 요약
본 발명은 복수개의 코드화 캐리어(각각은 적어도 N>1개의 규정된 코드 위치와 각 코드 위치에서 M>1개의 검출가능한 표시 중 하나를 가지고 있어 각 캐리어는 MN개까지의 상이한 코드 조합 중 하나와, 각각의 상이한-코드화 캐리어상에 운반된 상이한 공지 화학적 화합물에 의해 확인될 수 있음)를 포함하는 화학적-라이브러리 조성물을 제공한다. 조성물에서 상이한 화합물은 예를 들어 공지의 규정된 서열을지닌 올리고뉴클레오타이드, 공지의 규정된 서열을 가진 올리고펩타이드, 공지의 규정된 구조식을 지닌 작은 화학적 화합물, 또는 수용체와 같은 표적일 수 있다.
기타 바람직한 양태는 N>2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 및 10을 가지고 M>2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10을 가진다.
또다른 측면에서, 본 발명은 측정가능한 화학적 화합물의 라이브러리를 형성하는 방법을 포함한다. 방법은 우선 복수개의 별개 반응 용기안에 복수개의 검출가능한 코드 조합 중 선택된 한 가지를 지닌 캐리어(각각은 N>1개의 규정된 코드 위치 중 하나와 각 코드 위치에서 M>1개의 검출가능한 표시 중 하나에 의해 정의되어, 용기내의 캐리어는 모두 MN개까지의 상이한 코드 조합 중 한 가지를 가짐)를 위치시키는 단계를 포함한다. 캐리어는 고체-지지체로서 캐리어상에 MN개까지의 상이한 공지 라이브러리 화합물 중 선택된 한 가지를 형성하는 데 효과적인 시약과 반응한다. 조성물은 상이한 반응 용기로부터 캐리어의 혼합물을 형성시켜 형성된다.
또다른 측면에서, 본 발명은 1 이상의 상이한 공지 라이브러리 화합물에 특이적으로 결합할 수 있는 1 이상의 표적 분자를 검출하는 방법을 포함한다. 방법은 (i) 표적 분자(들)을 앞서 기재된 종류의 화학적-라이브러리 조성물과 접촉시키고, (ii) 개개-캐리어 코드 해독을 위해 캐리어를 분포시키며, (iii) 결합 표적 분자(들)을 가진 캐리어를 검출한 다음 (iv) 표적 분자(들)이 결합하는 라이브러리 화합물(들)을 확인하기 위해 결합 표적 분자를 지닌 캐리어를 코드 해독하는 단계를 포함한다.
일반적인 일 양태에서, 캐리어 각각은 N개의 분리층으로 형성되며, 각층은 M개의 상이한 색 표시 중 한 가지를 가진다. 예를 들어, 각 캐리어는 스태킹층의 원통형일 수 있고, 여기서 원통형 직경은 1 내지 200 마이크론 범위이다. 또다른 일반적인 양태에서, 각 캐리어는 N개의 표면 영역에 분배된 표면을 가지고, 각 영역은 적어도 두 가지 상이한 표면 표시 중 하나를 함유한다. 또다른 양태에서, 캐리어 각각은 캐리어의 자기 분리 및 배향을 가능케 하는 자기 또는 상자성 층 또는 성분을 가진다.
본 발명은 사용자-정의된 화합물이 로딩될 수 있는 개별 캐리어의 개개 집단을 함유한 사용자 화합물 첨가를 위한 분리된 캐리어를 함유한 키트를 추가로 제공한다. 화합물 함유 캐리어는 캐리어상에 화합물의 사용자-정의된 라이브러리를 형성하기 위해 기타 화합물 함유 캐리어와 혼합될 수 있다. 이러한 화합물 라이브러리는 본 명세서에 기재된 방법에 따라 선별될 수 있다.
본 발명은 조직화된 화학적-라이브러리 어레이를 추가로 제공한다. 어레이는 어레이-형성 장치에 고정되게 조직화된 복수개의 코드화 캐리어를 포함한다. 각 코드화 캐리어는 적어도 N>1개의 규정된 코드 위치 및 각 코드 위치에 M>1개의 검출가능한 표시 중 하나를 가지고 있어, 각 캐리어는 MN개까지의의 상이한 코드 조합 중 한 가지에 의해 확인가능하다. 공지된 여러 화학적 화합물은 각각의 다른-코드화 캐리어상에 운반되고, 각 코드화-캐리어의 위치는 측정된 캐리어 존재 및 상응하는 화합물 정체성과 상관된다.
본 발명은 1 이상의 상이한 공지 라이브러리 화합물에 특이적으로 결합할 수 있는 1 이상의 표적 분자를 검출하는 방법을 추가로 제공한다. 본 방법은 표적 분자가 공지된 라이브러리 화합물에 특이적으로 결합할 수 있는 조건하에 복수개의 코드화 캐리어(각각은 N>1개의 규정된 코드 위치와 각 코드 위치에서 M>1개의 검출가능한 표시 중 하나를 가지고 있어, 각 캐리어는 MN이하의 상이한 코드 조합 중 한 가지와 각 상이한-조합 캐리어상에 운반된 상이한 공지 라이브러리 화합물에 의해 확인될 수 있음)로 구성된 화학적-라이브러리 조성물을 표적 분자(들)와 접촉시키는 단계를 포함한다. 다음, 개개-캐리어 코드 해독을 위해 캐리어를 분포시킨다. 다음, 결합된 표적 분자(들)을 지닌 캐리어를 검출하고 결합 표적 분자를 지닌 캐리어를 코드 해독하여 표적 분자(들)이 결합된 라이브러리 화합물(들)을 확인한다.
본 발명은 분석물의 검출 및 정량을 다중화하는 방법을 추가로 제공한다. 본 방법은 다양한 캐리어에 부착된 다양한 화합물을 지닌 복수개의 코드화 캐리어를 표면상에 분포시키는 단계를 포함한다. 다음, 검출가능한 리포터를 지닌 캐리어를 위한 표면을 스캐닝하고, 검출가능한 리포터를 지닌 캐리어의 위치를 기록하며, 기록된 위치에 각각의 캐리어에 대한 코드를 측정한다.
본 발명은 또한 어레이 장치를 제공한다. 장치는 표면과, 다양한 캐리어에 부착된 다양한 화합물을 가진 복수개의 코드화 캐리어를 포함하고, 캐리어는 표면상에 무작위 분포된다.
본 발명의 이러한 목적 및 특성은 첨부된 도면과 함께 하기 상세한 설명을숙지함으로써 좀더 충분히 이해될 것이다.
상세한 설명
본 발명은 복수개의 코드화 캐리어(각각은 적어도 N>1개의 규정된 코드 위치와 각 코드 위치에 M>1개의 검출가능한 표시 중 하나를 가지고 있어, 각 캐리어는 MN개까지의 상이한 코드 조합 중 한 가지에 의해 확인될 수 있음), 및 각각의 상이한-코드화 캐리어상에 운반된 상이한 공지 화학적 화합물을 포함하는 화학적-라이브러리 조성물을 제공한다. 조성물에서 상이한 화합물은 예를 들면 공지된 확인가능한 특성(보통 뉴클레오타이드 서열)을 가진 올리고뉴클레오타이드 또는 펩타이드 핵산, 공지된 확인가능한 특성(보통 아미노산 서열)을 가진 올리고펩타이드, 공지된 확인가능한 특성(보통 구조식)을 가진 작은 화학적 화합물, 또는 수용체와 같은 표적일 수 있다.
용어 위치는 일차원, 이차원, 및 삼차원 관계와 같이 넓게는 공간 상관관계를 포함하는 것으로 정의된다. 바람직한 양태는 위치를 이차원 또는 삼차원으로 정의하지만, 일차원은 아니다. 본 발명의 기타 양태는 사건 사이의 타이밍과 같이 위치를 시간과 관계짓는다. 따라서, 위치는 또다른 위치에 상대적으로 존재한다. 또다른 양태에서, 각 위치는 4 또는 5 이상의 표시를 포함했다. 또다른 양태에서, 각 위치는 핵산 표시를 함유하지 않는다. 또다른 양태에서, 표시는 광학적으로만 검출가능하다. 기타 양태에서, 위치는 순위를 포함하지 않는다.
또다른 양태에서, 본 발명은 측정가능한 화학적 화합물의 라이브러리를 형성하는 방법을 포함한다. 본 방법은 우선 복수개의 별개 반응 용기 각각에 복수개의 검출가능한 코드 조합 중 선택된 한 가지를 가진 캐리어(각각은 N>1개의 규정된 코드 위치 중 하나와 각 코드 위치에 M>1개의 검출가능한 표시 중 하나에 의해 정의되어, 용기에서 캐리어는 모두 MN개까지의 상이한 코드 조합 중 한 가지를 가짐)를 위치시키는 단계를 포함한다. 캐리어는 고체-지지체로서 캐리어상에 MN개까지의 상이한 공지 라이브러리 화합물 중 선택된 한 가지를 형성하는 데 효과적인 시약과 반응한다. 조성물은 상이한 반응 용기에서 나온 캐리어의 혼합물에 의해 형성된다.
각 반응 용기에 놓인 캐리어는 예를 들어 N개의 분리층으로 형성될 수 있으며, 각층은 M개의 상이한 색 표시 중 하나를 가진다. 반응은 고체-지지체 캐리어상에 공지된 정해진 서열을 지닌 올리고머를 형성하는 데 효과적인 단계식 올리고머 합성 반응에서의 단계들을 포함할 수 있다.
본 발명은 측정가능한 화학적 화합물의 라이브러리를 형성하는 방법을 제공한다. 본 방법은 복수개의 별개 반응 용기 각각에 복수개의 검출가능한 코드 조합 중 선택된 한 가지를 위치시키는 단계를 포함한다. 코드 조합은 N>1개의 명시된 코드 위치 중 하나와 각 코드 위치에 M>1개의 검출가능한 표시 중 하나에 의해 정의되어, 용기내의 모든 캐리어는 MN개까지의의 상이한 코드 조합 중 한 가지를 가질 것이다. 다음, 고체-지지체로서 작용하는 캐리어상에 MN개까지의의 상이한 공지 라이브러리 화합물 중 선택된 한 가지를 형성시키는 데 효과적인 시약과 각 용기에서캐리어를 반응시킨 다음 상이한 반응 용기로부터 캐리어의 혼합물을 형성한다.
본 발명은 조직화된 화학적-라이브러리 어레이를 추가로 제공한다. 어레이는 어레이-형성 장치에 고정되게 조직화된 복수개의 코드화 캐리어를 포함한다. 각 코드화 캐리어는 적어도 N>1 명시된 코드 위치와 각 코드 위치에 M>1개의 검출가능한 표시 중 하나를 가지고 있어, 각 캐리어는 MN개까지의 상이한 코드 조합 중 한 가지에 의해 확인될 수 있다. 상이한 공지 화학적 화합물은 각각의 다른-코드화 캐리어상에 운반되고, 각 코드화-캐리어의 위치는 측정된 캐리어 존재와 상응하는 화합물 정체성과 상관된다.
본 발명은 1 이상의 상이한 공지 라이브러리 화합물에 특이적으로 결합할 수 있는 1 이상의 표적 분자를 검출하는 방법을 추가로 제공한다. 본 방법은 복수개의 코드화 캐리어로 이루어진 화학적-라이브러리 조성물을 표적 분자(들)와 접촉시키는 단계를 포함한다. 각 코드화 캐리어는 N>1 명시된 코드 위치와 각 코드 위치에 M>1개의 검출가능한 표시 중 하나를 가지고 있어, 각 캐리어는 MN개까지의 상이한 코드 조합 중 한 가지에 의해 확인될 수 있다. 상이한 공지 라이브러리 화합물은 표적 분자가 공지된 라이브러리 화합물에 특이적으로 결합할 수 있는 조건하에 각각의 다른-조합 캐리어상에 운반된다. 다음, 개개-캐리어 코드 해독을 위한 캐리어를 분포시키고, 결합된 표적 분자(들)를 지닌 캐리어를 검출한 다음 결합된 표적 분자를 지닌 캐리어를 코드 해독하여 표적 분자(들)이 결합하는 라이브러리 화합물(들)을 확인한다.
또다른 측면에서, 본 발명은 1 이상의 상이한 공지 라이브러리 화합물에 특이적으로 결합할 수 있는 1 이상의 표적 분자를 검출하는 방법을 포함한다. 본 방법은 (i) 표적 분자(들)를 앞서 기재된 종류의 화학적-라이브러리 조성물과 접촉시키고, (ii) 개개-캐리어 코드 해독을 위해 캐리어를 분포시키며, (iii) 결합된 표적 분자(들)를 지닌 캐리어를 검출한 다음 (iv) 결합된 표적 분자를 지닌 캐리어를 코드 해독하여 표적 분자(들)이 결합하는 라이브러리 화합물(들)을 확인하는 단계를 포함한다.
좀더 일반적으로, 사용시에, 본 발명의 방법은 1 이상의 상이한 공지 라이브러리 화합물에 특이적으로 결합할 수 있는 1 이상의 표적 분자를 검출하도록 고안된다. 검출 방법을 실시할 경우, 표적은 (i) 복수개의 코드화 캐리어(각각은 N>1개의 규정된 코드 위치와 각 코드 위치에 M>1개의 검출가능한 표시 중 하나를 가지고 있어, 각 캐리어는 MN개까지의의 상이한 코드 조합 중 한 가지에 의해 확인될 수 있음) 및 (ii) 각각의 다른-조합 캐리어상에 운반되는 상이한 공지 라이브러리 화합물로 이루어진 화학적-라이브러리 조성물인 본 발명의 라이브러리 조성물과 접촉된다. 표적 분자가 공지된 라이브러리 화합물에 특이적으로 결합할 수 있는 조건하에 접촉을 수행한다. 예를 들어, 폴리뉴클레오타이드 표적 결합 또는 올리고뉴클레오타이드-코팅된 캐리어의 경우, 표적이 캐리어상의 상보-스트랜드 올리고에 하이브리드화에 의해 결합할 수 있는 조건하에 접촉이 수행된다.
캐리어(몇몇은 결합 표적을 지님)는 개개-캐리어 코드 해독을 위해 분포된다. 앞서 기재된 예들에서, 원통형 캐리어는 모세관 유동 경로를 통한 캐리어 유동을 위해 분포된다. 달리, 캐리어는 DNA-칩 스캐닝에 이용된 방법에 따라 예를 들어 광 현미경 또는 래스터 스캐닝에 의해 실시되거나 스캐닝될 수 있다.
스캐닝은 결합 표적을 지닌 캐리어를 검출하도록 작동가능하다. 표적은 네이티브 형태로 검출되거나 검출을 위해 형광 표지에 의해 표지될 수 있다. 결합 표적을 지닌 캐리어는 스캐닝에 의해 캐리어를 코드 해독하여 캐리어상에 운반된 특정 화합물을 확인할 수 있다.
본 방법은 화합물, 예를 들어 올리고뉴클레오타이드의 위치-어드레싱성 어레이를 이용하는 적용에 좀더 간단하면서도 좀더 값싼 포맷으로 이용될 수 있다.
캐리어 및 분석물은 튜브에서 상호작용할 수 있고 "판독" 목적으로 슬라이드상에 침착될 수 있다. 제조 공정은 다양한 부류의 캐리어를 생성한 다음 이를 다양한 탐침으로 코팅시키는 단계로 구성된다. 예를 들어, 마이크로비드를 캐리어로 이용할 수 있는데 그 이유는 상이한 크기 및 색상의 마이크로비드의 제조가 익히 개발되어 다수 곳(미국 인디애나 피셔즈의 Bangs Laboratories; 미국 오레건 유진의 Molecular Probes)으로부터 이러한 비드를 입수할 수 있기 때문이다. DNA 및 기타 시약을 이용한 비드의 코팅도 일반적인 과정이다(미국 인디애나 피셔즈의 Bangs Laboratories; 텍사스 오스틴의 Luminex Corp.). 또한, 비드는 반응 산물을 분석하기 위해 플로우 사이토메트리에 이용되어 왔다.
표적의 결합을 분석하기 위해 캐리어는 무작위 방식으로 분포되거나 기질 표면상의 별개 위치에 이를 두어 분포시킬 수 있으며, 검출 및 코드 해독 단계는 기질 표면을 스캐닝하는 검출기에 의해 수행될 수 있다.
캐리어가 다층상 유색 캐리어인 경우, 이를 확인하는 하나의 가능한 접근법은 하기와 같다. 캐리어의 광역 위의 이미지에 존재하는 층들의 방향의 히스토그램을 구축한다. 방향 히스토그램의 피크로부터 이중-측면 역치에 의해 유사한 배향 영역이 발견된다. 이들 영역을 문헌[참조: Mathematical Morphology described in Serra, "Image Analysis and Mathematical Morphology", Vol.1. Academic Press, London, 1989]에 따라 분석하여 노이즈를 제거하고 생성 영역이 코드 해독을 위한 후보자인지를 알기 위해 이의 형상을 시험한다. 일단 캐리어를 구분하고 이의 배향을 알고 있다면, 밴드에 수직인 라인상의 이미지의 투영을 계산할 수 있다. 각 색상에서 이러한 투영의 프로필을 분석하고, 밴드를 확인한 다음 각 색상에서 밴드의 상대적 광도에 따라 코드를 추출한다. 모든 캐리어는 동일한 수의 밴드를 가지고, 가능하게는 중첩 및 오차 보정을 위해 모든 코드 조합이 이용되지는 않는다. 정상 수의 밴드보다 적은 수의 밴드를 가진 캐리어를 버린다. 코드를 오차 조건에서 시험하여 버리거나 보정한다. 오차 보정 코드는 문헌[참조: Press, "Introduction to the Theory of Error-Correcting Codes", Wiley, New York, 1982]에 기재된 정보 이론에서 개발되었다.
앞 단락은 특정 캐리어 부류에 속하는 캐리어를 확인하는 데 필요한 이미지 처리공정을 취급한다. 제 2 과제는 1 이상의 보고 양식, 예를 들어 1 이상의 형광 색, 또는 각 캐리어의 경우 1 이상의 흡수색을 측정하는 것이다. 이는 본질적으로 동일한 이미지 처리법을 이용하여 행해질 수 있으며, 예를 들면 기준을 보정하여캐리어 마스크내부의 통합 강도를 계산한다. 좀더 정확한 접근법은 1) 형광색의 화소비를 취한 다음 이를 캐리어내에서 평균하거나 2) 캐리어에 속하거나 측정을 위해 고안된 캐리어의 일부에 속하는 픽셀에서 또다른 보고색으로 일 보고색의 문헌[참조: Korn, et al., "Mathematical Handbook for Scientists and Engineers", McGraw-Hill, New York, 1961]에 기재된 직선 회귀 계수를 취할 수 있다. 앞서 언급된 비교 하이브리드화 계획에서 직선 회귀 계수는 파라미터를 얻기 위한 것이다. 가능한 한 오차가 적은 파라미터를 평가함이 바람직하다. 역치 또는 임의 기타 수단에 의한 캐리어의 구분이 정확하지 않을 수 있기 때문에, 최종 구분에 기초로 하여 직선 회귀 계수의 오차를 이용할 것을 제안한다. 이러한 오차는 캐리어 (또는 앞서 언급된 바와 같이 이의 일부분)에 속하는 모든 픽셀에서 통계학적으로 측정된다. 정확한 구분은 직선 회귀 계수의 오차를 최소화하기 위해 캐리어의 아웃라인을 전반적으로 조절하는 접근 순서에서 달성된다. 이러한 공정은 픽셀의 최소 및 최대 수, 또는 연결성, 또는 아웃라인의 형상과 같은 조건에 의해 구속될 수 있다. 이러한 접근법의 추가적인 이점은 오차가 회귀 계수의 신뢰도 측정값으로 이용될 수 있다는 점이다.
본 발명의 또다른 유용한 적용은 문헌[참조: 미국 특허 6,037,130 및 5,118,801, Tyagi, et al. F.R.(1996), Nature Biotechnology 14: 303-308, and Fang, et al. (2000) "Advances in Nucleic Acids and Protein Analysis", Proceedings of SPIE 3926:2-7]에 기재된 분자 비이콘으로 알려진 탐침과 관련된다. 분자 비이콘은 형광색소와 소멸 부위 모두를 함유한 2-상태 탐침이다. 표적 분자에 하이브리드화되지 않을 경우, 분자 비이콘은 형광색소를 소광체에 가장 가까운 지점으로 보내어 형광색소 시그널을 소멸시키는 헤어핀 구조를 형성한다. 표적 분자와의 하이브리드화에 의해 헤어핀 구조는 형광색소와 소광체를 개방, 공간적으로 분리시킨 다음 하이브리드화-의존 시그널을 만들어 낸다. 이러한 탐침은 탐지 분자가 캐리어의 표면과 물리적으로 상호작용하지 못하도록 하는 적절한 길이의 바이오틴-아비딘 결합 또는 기타 화학 결합에 의해 캐리어에 부착될 수 있다.
캐리어와 분자 비이콘 기술의 특히 유리한 조합의 예는 임상 진단 및 약물유전학과 관련된다. 캐리어는 각 부류의 캐리어가 다수 종류의 분자 비이콘 탐침에 부착되는 경우에 제조될 수 있고, 각 탐침 종류는 다양한 형광색소 시그널을 함유한다. 사용시, 각 캐리어 부류는 예를 들어 특정 간 효소에 대한 모든 임상학적 관련 대립유전자에 대한 분자 비이콘 탐침을 함유하고 있으며, 각 대립유전자 탐침은 다양한 형광색소를 함유한다. 환자 샘플 및 특정 지시의 수령시, 특정 간 효소의 대립유전자에 대한 적절한 시험 패널을 빠르게 모아 수행할 수 있다. 각 간 효소에 대한 환자의 대립 유전자는 각 부류(코드)의 캐리어와 관련된 형광 방출 파장을 분석하여 측정된다.
본 발명은 캐리어 코딩 요소가 평행 유리 섬유로 제조된 평면 리본 조각이고 각 섬유가 적어도 두 가지 상이한 색상, 굴절률 또는 기타 광학 성질 중 하나를 가진 조성물을 추가로 제공한다. 본 발명은 섬유 광학 성분, 예를 들어 문헌[참조: Hecht, "Understanding Fiber Optics", 3 edition, 1998, Prentice Hall]에 기재된 바와 같이 개발된 면판, 윈도우, 이미지 도관으로 제조된 캐리어 코드를 제작하는방법을 추가로 제공한다. 개개 섬유는 3 ㎛ 내지 100 ㎛ 범위일 수 있다. 광학 섬유는 각종 기하학에서 복수 섬유로 구성된 구조를 형성하기 위해 서로 융합될 수 있다. 제조에서, 프리-폼으로 출발하여 섬유 집합체를 서로 평행이 되도록 열과 압력하에 잡아당기면; 이들은 좀더 작은 크기로 잡아당길 경우 형상 및 상대적인 치수를 보유한다. 섬유는 투명하거나 색상을 띤 유리 또는 플라스틱으로 제조될 수 있다. 코드화 캐리어의 이러한 양태는 광학 목적의 섬유 사용에 초점이 맞춰지지 않아, 제조하기가 좀더 쉽고 물질 선택의 폭이 넓어진다. 본 양태에서 투명하거나 색상을 띤 유리 또는 플라스틱의 정사각형 섬유는 평면 리본 프리-폼으로 집합된다. 다른 색상의 섬유수는 코드를 한정한다. 섬유수는 코드화되는 부류의 바람직한 수와 유효 색상의 수에 좌우된다. 예를 들어 오직 2색의 경우 16 섬유가 64K 부류를 코드화할 수 있다. 집합체는 리본을 가로질러 대략 100 ㎛의 크기로 뽑아진 다음 대략 200 ㎛ 내지 300㎛의 단편으로 절단된다. 레이저에 의해 개별적으로 컷팅을 행하거나, 동일 부류의 리본을 톱을 이용하여 번치 형태로 집합시킨 후에 컷팅을 행할 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 양태는 형광 탐침으로서 사용하기 위해 제조된 나노크리스탈을 도입하는 코드화 캐리어를 제공한다. 좁은, 조율가능한, 대칭 방출 스펙트럼을 가진 통상적인 생물 형광형 플루오레신 및 피코빌리 단백질과 비교하여 반도체 나노크리스탈은 방출 피크보다 짧은 파장에서 여기가능하고, 광화학적으로 안정하다. 이러한 나노크리스탈 형광에 대한 형광 방출은 문헌[참조: Brus, J. Phys. Chem, 98:3575(1994) and Bruchez et al., Science, 281:2013-2016(1998)]에기재된 물질 조성 및 물리적 크기에서의 변화에 좌우된다. 즉, 대략 20 nm의 좁은 방출 폭으로 200 nm 내지 2 ㎛의 넓은 방출 스펙트럼을 덮은 다음 기재된 캐리어의 고유 코드화 영역의 캐리어와 혼합되거나 도핑될 수 있는 일련의 나노크리스탈 탐침을 만들 수 있다. 규정된 코드화 영역에 위치된 상이한 방출 나노크리스탈의 전체 그룹은 단일 파장에서 여기된다. 색상 또는 기타 형광색소에 의한 차별적 공간 코드화의 경우에만, 나노크리스탈이 보다 좁은 방출 및 단일 여기 기준을 활용하여 가능한 검출 부류의 범위를 확대한다.
바람직한 양태는 일 코드화 위치에 3 nm CdSe 나노크리스탈(전체가 본원에 참조로 인용되는, Nirmal et al. Nature, 383:802 (1996)에 설명) 및 또다른 위치에 4.3 nm InP 나노크리스탈을 도입하는 것이다. UV선 여기 또는 일반적으로 최고 에너지 방출 크리스탈의 방출 피크 이하의 임의 파장을 사용하여, 두 가지 상이한 크리스탈 부류의 형광이 검출될 수 있고 이들의 공간상 또는 위치상 코드화가 기록된다. 타임-게이트 검출을 사용하는 또다른 명시에서, 형광 수명이 기록될 수 있는데, 이는 자가형광 및 백그라운드를 제거하면 더욱 도움이 될 수 있다.
본 발명은 추가로 매립된 코드를 함유하는 코드화 캐리어 "칩"을 제공한다. 캐리어는 동일한 전체 크기와 모양을 가질 수 있지만, 코드화는 실제로 무한하게 다양한 부류의 캐리어를 제공한다.
도 1은 정보 코드화 65536 부류의 16 비트(bit)를 가지는 예시 코드화 칩(101)을 나타낸다. 확인 특징(102)은 1 비트를 코드화한다. 확인 특징은 광학 성질, 예를 들면 투과 또는 반사에 있어서 상이하다. 각 확인 특징의 통상 크기는 약2 내지 4 ㎛2이다.
광학적으로 확인가능한 마크를 함유하는, 이러한 마이크로칩의 제조는 마이크로전자 산업에서 표준적인 실행이다. 참조: 일반적으로 전체가 본원에 참조로 인용되는, "Semiconductor Materials and Process Technology Handbook", G.E. McGuire -ed., Noyes Publications, Park Ridge, NJ, USA, 1998.
도 2는 코드화 칩(201)이 예를 들면, 0.5 ㎛ 플라즈마 증강 테트라-에틸-오르토-실리케이트(PETEOS)(202)를 실리콘 웨이퍼(203)에 침착시킨 다음, 2 ㎛ 폴리시릴콘 필름(204)을 침착시킴으로써 생산될 수 있는 본 발명의 코드화 칩의 예시 제조방법을 제공한다. 폴리실리콘 필름(204)은 특정 마스크(비도시)를 사용하는 표준 사진석판 작업(비도시)에 의해 패턴화되고, 이는 확인 특징(205a)을 한정한다. 도 2b에서, 플라즈마 에칭은 이미 패턴화된 영역에서 대략 0.5 ㎛ 폴리실리콘 필름(204)을 제거하여 다음 침착 단계를 위한 리세스를 제공한다. 도 2c에서, 확인 특징 필름(205)이 이제 패턴화된 폴리실리콘 필름(204)에 침착되고 폴리실리콘(204)과는 다른 목적하는 식별 마크를 제공할 것이다. 확인 필름(205)은 투과 또는 반사 광으로의 검사를 위한 실리콘 니트라이드 또는 금속 필름(알루미늄 또는 텅스텐)일 수 있다. 금속 필름 경우에, 필름내 금속은 화학적 기계적 폴리싱(CMP)에 의해 제거되어, 리세스 영역에만 금속을 남긴다(도 2d 참조). 다음 사진석판 단계(도 2e 및 2f)는 코드화 칩(201)의 경계를 한정할 것이고, 폴리실리콘(204)은 PETEOS(202)를 통해 에칭될 것이다. 이어서, 희석(50:1) 하이드로플루오르산(HF)으로의 습식 에칭이 기질로부터 마이크로칩을 방출할 것이다(도 2f 및 g 참조).
코드화 칩 코드 결정은 패턴 매칭 - 머신 비젼(machine vision)에서 통상 사용되는 방법에 의해 달성된다. 각 코드는 어둡고 밝은 정사각형의 패턴을 형성하고 각 캐리어에 대해 매칭될 수 있는데, 가장 근사한 매치가 캐리어 부류를 제공한다. 이러한 유형의 공학처리를 수행하는 패키지, 예를 들면 Matrox Imaging Library, PatMax object location software 및 Vision Blox - machine vision software가 시판되고 있다. 이와 달리, 캐리어 이미지로부터의 코드를 직접 해독하는 특정 알고리즘이 개발될 수 있다. 예를 들면, 이러한 알고리즘은 다음 단계를 포함할 수 있다: 비-균일 백그라운드 수정, 코드화 칩을 백그라운드 노이즈와 구분하는 수준의 한계 세팅, 이미지 갭 조정, 이들의 실제 모양이 직사각형과 상이하면(중첩 캐리어 경우) 직사각형에 근접시켜, 이미지를 거부, 이미지를 표준 배향으로 회전, 서브스퀘어의 중간에서 평균 이미지 값을 측정, 및 코드 결정.
본 발명은 코드화 캐리어로서의 표식제의 용도를 추가로 제공한다. 이 양태에서, 라이브러리 화합물이 부착된 코드화 캐리어는 전체가 본원에 참조로 인용되는, U.S. 특허 제4,053,433호에 기재되어 있는 것처럼 표식제 입자이다. 이러한 입자는 통상적으로 1-200 마이크론 범위의 크기를 가지고 MN개의 상이한 코드화 캐리어를 허용하는 각 층이 M색 중 하나를 가지는 복수개의 N 층으로 형성된다. 이와 달리, 표식제는 예를 들어, 전체가 본원에 참조로 각각 인용되는, U.S. 특허제5,760,394호, 제5,409,839호, 제5,222,900호, 제4,652,395호 및 제4,363,965호에 설명된 것처럼 동위원소, 방사성 동위원소, 형광 표지 또는 증기상으로 방출가능한 화합물의 상이한 조합물을 가질 수 있다. 색-코드화 표식제는 본 발명에 따라 하기에 설명된 것처럼 다층 시이트를 형성하고 시이트를 목적하는 모양으로 처리함으로써 제조될 수 있다.
도 3은 캐리어로서 층상 표식제를 사용하는 일 바람직한 양태를 나타낸다. 코드화 층(302)을 포함하는 시이트(301)는 각 캐리어에서 연속 착색 층을 해독할 수 있는 가시창(307)을 구비한 색감도 검출기(306)를 지나는 실린더(304)보다 약간 더 큰 내경을 가지는 모세관(305)을 통해 실린더(304)가 유동함으로써 이미지화(풀림)를 허용하는 실린더(304)로 실린더 마이크로-펀치(303)에 의해 절단된다. 이 방법으로, 각 상이한 캐리어의 정체성이 모세관을 통한 실린더의 유동을 스캐닝함으로써 신속하게 수행될 수 있다.
일반적으로, 각각 상이한 표면-부착 화합물, 예를 들면 올리고뉴클레오타이드, 올리고펩타이드 또는 작은 유기 화합물로 형성된, MN개의 상이한 코드화 캐리어를 함유하는 조성물은 표적, 예를 들면 수용체 분자와, 표적이 표적에 특이적으로 결합하는 화합물을 운반하는 비드에 결합하도록 하는 조건하에서 반응한다. 바람직하게는, 표적 분자는 예를 들어, 유색 또는 형광 리포터로 표지된다. 이어서 캐리어는 캐리어가 표적 결합의 존재에 대해 1차 스캐닝되는, 검출기를 지나는 유동 모세관에 공급된다. 결합된 표적을 가지는 이러한 캐리어를 위해, 이어서 2차 스캐닝장치가 장치의 색 패턴을 "코드 해독"하여, 이의 캐리어 코드에 따른 캐리어 상의 화합물을 식별한다. 유동 모세관으로 향할 수 있고, 위에서 아래로의 방식으로, 예를 들면 각 확인가능한 표시를 가지는 상이한 층을 가지는 다른 유형의 캐리어, 예를 들면 실린더 모양 또는 로드-모양의 캐리어가 이 방법에서 이용될 수 있음이 감지될 것이다. 따라서, 상이한 형광 표지물의 층을 가지는 실린더 캐리어도 동일한 방식으로 "코드 해독"될 수 있다. 이와 달리, 캐리어는 캐리어의 자기적 분리를 허용하는 자기층 또는 성분을 가질 수 있다.
도 4는 비교 하이브리드화 분석방법을 나타낸다. 도 4a는 상이한 탐침 DNA(402)와 조합되어 탐침 캐리어(403)를 생산하는 상이한 코드화 캐리어(401)를 나타낸다. 도 4b는 관(406)에서 표지된 비교 DNA(404) 및 표지된 시험 DNA(405) 모두와 조합된 탐침 캐리어(403)를 나타낸다. 도 4c는 표지된 비교 DNA(404) 및 표지된 시험 DNA(405)와 탐침 캐리어(403)의 하이브리드화를 나타낸다. 도 4d는 슬라이드 표면(407)에 무작위로 분포된 결합된 DNA (404) 및 (405)를 가지는 하이브리드화-후 탐침 캐리어(403)를 나타낸다. 도 4e는 DNA (404) 및 (405)를 확인하고 탐침 캐리어(403)에 함유된 코드를 결정하기 위한 컴퓨터를 기본으로 하는 시스템(408)의 사용을 나타낸다.
도 5는 PCR 후 DNA의 검출을 나타낸다. 도 5a는 관(502)내 바이러스 DNA 서열(503)을 함유하는 혈청 샘플(501)을 나타낸다. 도 5b는 바이러스 DNA 서열(503) 농도보다 작은 농도로 특정 프라이머(504)의 첨가를 나타낸다. 이어서 PCR 사이클이 대부분의 프라이머(504)가 사용될 때까지 시행된다. 도 5d는 특정프라이머(504)가 코드화 캐리어(505)에 부착된 캐리어를 조합하여 각 캐리어(505)가 표지된 뉴클레오타이드 칵테일(비도시)을 지니는 관(502)에서 유일한 유형의 특정 프라이머(504)를 함유함을 나타낸다. 이어서 바이러스 DNA 서열(503)은 코드화 캐리어(505)에 부착된 관련있는 특정 프라이머(504)에 하이브리드화된다. 반응에서 또는 PCR에서 폴리머라제 필(fill)이 이어서 수행되어 표지된 뉴클레오타이드(비도시)를 도입하는 캐리어(505)에 부착된 특정 프라이머(504)를 연장한다. 관련없는 프라이머가 부착된 캐리어(505)는 연장하거나 증폭하지 않아 표지된 뉴클레오타이드를 캐리어(505)에 부착된 특정 프라이머(504)에 도입하지 않는다. 도 5e는 도 5d에 도시된 특정 프라이머(504) 연장의 최종 결과를 나타낸다. 특히, 관련 특정 프라이머(504) 및 바이러스 DNA 서열(503) 및 새롭게 연장되고 표지된 프라이머 스트랜드(507)를 가지는 코드화 캐리어(505)를 포함하는 표지된 캐리어(506). 또한 관련없는 프라이머(509)를 지니는 비표지 캐리어(508)가 도시되었다. 도 5f는 슬라이드(512)에 표지(510) 및 비표지(511) 캐리어의 무작위 분포를 나타낸다. 도 5g는 도 5f에 나타난 캐리어(505)의 무작위 어레이로부터 수집된 활성 위치 및 코드화 데이타를 측정하고 기록하는 데 사용되는 컴퓨터를 나타낸다. 도 5h는 표지(510) 및 비표지(511) 캐리어가 캐리어를 코드화하는 밀도에 따라 여러 부류 (515) 및 (516)으로 세분되는 차동 침강 또는 부력 밀도 구배 분리에 의한 표지 캐리어의 대안의 분석방법 및 캐리어가 표지되었는지를 시험하는 방법을 나타낸다.
도 6은 액체 매질에 현탁된 상이한 미생물(603)을 특이적으로 검출하고 확인하는 방법을 나타낸다. 도 6a는 일 유형의 상이한 미생물(603)에 대해 특이적인 상이한 포획 항체(601a)로 각각 코팅된 상이한 캐리어(601)를 나타낸다. 도 6b는 캐리어(601)의 칼럼(602)으로의 배치를 나타낸다. 미생물(603)을 함유하는 액체 매질 공급원(604)이 칼럼(603)에 공급되고 액체 매질(604a)은 칼럼(602)을 통해 유동하여 캐리어(601)와 접촉하게 된다. 미생물(603)은 이들의 각각 특이적인 캐리어(601)와 접촉하고 결합한다. 도 6d는 모든 미생물(603)과 결합하는 일반적인 리포팅 분자(605)의 과량 첨가를 나타낸다. 캐리어(601), 미생물(603) 및 일반적인 리포터 분자(605)는 이어서 분석 및 코드 결정을 위해 표면(606)에 무작위로 위치한다.
도 7은 혈액의 CD4/CD8 T 세포비 측정방법을 나타낸다. 도 7a는 전체 혈액 샘플(701)을 함유하는 관(700)을 나타낸다. 도 7b는 WBC(702) 및 RBC(703) 부분으로의 분류 후의 전체 혈액 샘플(701)을 나타낸다. 도 7c는 항CD4 캐리어(705)가 CD4를 지니는 세포를 포획하고, 항CD8 캐리어(706)가 CD8을 지니는 세포만을 포획하도록 상이한 포획 항체를 각각 표시하는 상이한 캐리어를 함유하는 컨테이너(704)를 나타낸다. 도 7d는 칼럼(707)에 위치된 항CD8 캐리어(706) 및 항CD4 캐리어(705)를 나타낸다. 도 7f는 각 WBC 세포(702a)에 부착된, 각 WBC 세포(702a)에서 표시되는 항원 및 검출가능한 항DNA 항체와 같은 일반적인 검출 분자(708)에 따라 이들의 각 항CD4 캐리어(705) 및 항CD8 캐리어(706)에 결합된 결합 WBC 세포(702a)를 나타낸다. 도 7g는 검출 및 코드 결정을 위해 표면(709)에 무작위로 분포된 캐리어 (705) 및 (706)을 나타낸다.
도 8은 약제 개발을 위한 합성 분자 화합물 라이브러리의 스크리닝 방법을나타낸다. 도 8a는 리간드(804)를 나타낸다. 도 8b는 코드화 캐리어(805)를 나타낸다. 상이한 코드화 캐리어(805)는 각 구분되는 부류의 리간드(804)가 구분되는 부류의 코드화 캐리어(805)와 조합되도록 상이한 리간드(804)와 조합되어 부류 1 캐리어(806), 부류 2 캐리어(807) 및 부류 3 캐리어(808)로서 각각 일 화합물을 가지는 상이한 캐리어 부류를 형성한다. 모든 캐리어 부류(805a)는 도 8c에 나타난 것처럼 관(803)에서 조합된다. 도 8d는 관(803)에서 모든 캐리어 부류(805a)에 검출가능한 표적 수용체(810)를 첨가하여 표적 수용체(810)만이 캐리어 부류(806)와만 결합되고 캐리어 부류 (807) 또는 (808)과는 결합되지 않음을 나타낸다. 도 8e는 검출 및 코드 결정을 위한 모든 캐리어 부류(805a)의 무작위 배치를 나타낸다. 이 단락에 설명된 방법은 일 수용체 부류에 대한 스크리닝을 위해 상이한 리간드를 가지는 캐리어의 상이한 부류를 코팅하거나, 이와 달리 일 리간드 부류에 대해 이들을 스크리닝하기 위해 상이한 수용체 부류를 가지는 상이한 캐리어 부류를 코팅함으로써 수행될 수 있다.
도 9는 캐리어(901)가 분포된 표면(900)을 나타낸다.
도 10은 캐리어로 사용하기에 적당한 표식제(1000, 1000a, 1000b, 1000c, 1000d)의 다수의 상이한 양태를 나타낸다. 표식제(1000)는 통상적으로 이의 직경이 다발을 세로로 연신함으로써 감소된 후에, 꼬임 없이 구분되는 섬유를 다발로 만들고 다발 절단으로 디스크를 전단함으로써 제조된다. 특이한 섬유 (1001), (1002)는 중앙 정렬 상자성 코어(1004) 및 위치 마커(1003)와 조합될 수 있다. 위치 마커(1003)는 표식제(1000)의 적당한 판독 프레임을 정하는 데 사용된다. 도시된다른 양태는 각각 유사한 계획을 따른다. 도시될 수 있는 것처럼, 편평한 모양은 코드 결정을 촉진하는 코드에의 우수한 광학적 접근을 제공한다.
도 11은 융합 유리섬유 코드화 캐리어를 나타낸다. 융합 섬유 캐리어(1100)는 서로에게 부착된, 섬유의 샌드위치를 포함한다. 섬유(11001), (1002), (1003), (1004), (1005) 및 (1006)는 결합, 융합, 열융합, 접착 또는 쉬이쓰에 의한 둘러싸임에 의해 부착될 수 있어, 섬유의 단면 배열이 정해진다.
도 12는 활성 캐리어의 분석방법 및 활성 캐리어 코드의 결정방법을 나타낸다.
도 13은 구조가 고정되게 조직된 캐리어 어레이를 나타낸다. 고정된 어레이(1300)는 어레이 조직기(1301)의 내부 형태 및 캐리어(1306)의 형태에 의해 고정적으로 조직화되는 캐리어(1306)를 함유한다. 도 13a는 고정 어레이(1300)를 형성하는 데 사용된 어레이 조직기(1301)를 나타낸다. 어레이 조직기(1301)는 유입 프릿(1302a)을 지니는 유입구(1302) 및 배출 프릿(1303a)을 지니는 배출구(1303)를 가진다. 배기구(비도시)가 가스 또는 유체 방출을 위해 어레이 조직기(1301)에 포함될 수 있다. 어레이 조직기(1301)는 편평한 가시 표면(1301a) 또는 실린더 표면과 같은 다른 표면이 제공될 수 있다. 도 13b는 캐리어(1306)가 제조 중에 조합되면, 캐리어(1306)가 변경될 수 없어 고정되게 조직되도록 패킹된 캐리어(1306)를 나타낸다. 프릿 (1302a) 및 (1303a)은 캐리어(1306)가 어레이 조직기(1301)에서 방출되는 것을 방지한다. 도 13c는 그 안에서 조직된 캐리어(1306)의 어레이를 가지는 어레이 조직기(1301)의 단면도를 나타낸다. 캐리어(1306)의 모양에 따라, 매우작은 무용 공간이 조직된 어레이(1300)에 존재한다. 예를 들면, 상면, 하면을 가지고 6면이 6각형을 형성하는 6면 디스크가 어레이 조직기(1301)의 상단 광학 가시창(1301a) 또는 바닥 광학 가시창(1301b)과 접촉하는 상면 및 하면으로 압축될 수 있고, 여기에서 캐리어(1306)면은 "벌집" 배열을 형성하도록 배열되어, 최고 캐리어(1306) 유체 접촉을 유지하면서 무용 공간을 최소화한다. 도 13d는 그 안에서 고정되게 조직된 캐리어(1306)를 가지고 모세관 핀치점 (1308) 및 (1310)에 의해 유지되어 캐리어(1306)가 서로에 대해 고정되게 위치하여 내장되어 무용 공간을 최소화하는 모세관 캐리어 어레이(1307)를 나타낸다. 도 13e는 표면(1312)에 추가로 부착된 메모리 장치(1311)를 가지는 표면(1312)에 고정되게 부착된 조직화된 어레이(1300)를 나타낸다.
본 발명은 하나 이상의 표적-화합물 상호반응의 측정방법을 추가로 제공한다. 이는 동일한 이미지 처리 방법, 예를 들면 백그라운드 수정 및 통합 강도 계산으로 수행될 수 있다. 본 발명에 따라 생산된 종의 해독은 또한 예를 들면, 적당한 광학장치, 카메라 및 소프트웨어가 장치된 현미경으로 수행될 수 있다.
본 발명이 다수의 다양한 유형의 캐리어를 제공하기 때문에, 캐리어 코드의 상이한 식별방법이 특정 캐리어의 코드화 성질에 따라 제공된다. 캐리어가 상이한 크기의 비드이면, 비드의 직경은 투과광, 형광, 위상차 또는 다른 현미경 양식으로 이들을 함유하는 장의 이미지로부터 측정될 수 있다. 이 시점에서 디지털 이미지를 입수하는 가장 통상적인 방법은 CCD 카메라에 의해서이다. 이미지 장이 입수되면, 이는 백그라운드 변동에 대해 보정되어 역치 수준 세트를 수정할 수 있다. 픽셀의각 연결된 세트는 캐리어 또는 비드를 나타낸다. 이러한 세트의 크기는 픽셀의 수이고, 이 크기로부터 직경이 계산될 수 있다. 이는 직경을 측정하는 가장 간단한 방법이다. 픽셀 크기 분류의 정확성을 제공하는 더욱 정확한 방법이 개발되었다, 참조: 일반적으로 Verbeek, et al., IEEE Transactions on pattern analysis and machine intelligence; 16(7): 726-733 (1994) 및 van Vliet, et al., Proc. IEEE Instrumentation a and measurement technology conf. IMTC94, Hamamatsu, Japan, May 10-12, 1994, pages 1357-1360(각각 전체가 본원에 참조로 인용).
높은 측정 정확도가 캐리어의 각 부류에 의해 생산된 이미지 강도 분포의 이론적인 모델을 개발하고 실제로 관찰된 이미지에 이를 맞춤으로써 달성될 수 있다.
이미지 강도 = f(x,y｜P),
여기에서: x, y는 캐리어의 중앙에 대한 픽셀 좌표이고, P는 예를 들면, 크기 파라미터 및 광도 파라미터로 이루어질 수 있는 파라미터 벡터이다.
이러한 기능은 캐리어 부류, 현미경 광학장치 및 이미지 획득 시스템이 알려져 있고 분석적으로 특징규명될 수 있기 때문에 구성될 수 있다. 이론적인 이미지 강도의 관찰된 이미지 강도로의 접근은 최소 스퀘어 방법으로 수행될 수 있다, 참조: 일반적으로 Press, et al., "Numerical Recipes in C: The art of scientific computing", Cambridge Univ. Press, Cambidge (1988)(전체가 본원에 참조로 인용). 이 접근의 결과는 최상의 적합성을 제공하는 파라미터 벡터이다. 파라미터 값은 캐리어가 속하는 부류를 결정해준다. 상이한 크기를 가지는 비드의 예에서 비드의 측정 정확도와 제조 정확도가 특정 실제 크기 범위의 크기 특징에 할당될 수있는 부류의 가능한 수를 결정해 준다.
캐리어의 색이 상이하면, 상이한 스펙트럼의 밴드에 상응하는 이미지의 세트가 입수될 수 있다. 이들 이미지의 조합은 선행 단락에서 설명된 것처럼 비드의 마스크를 생산하고 분석하는 데 사용될 수 있다. 각 비드 마스크에 대해 상대적인 이미지 값이 모든 스펙트럼의 이미지에서 결정될 수 있다. 각 비드 색은 이들을 식별하는 데 사용될 수 있는, 이들 값의 특징적인 세트를 초래할 것이다,
설명된 방법을 위해 필요한 모든 작업을 수행하는 데 사용될 수 있는 다수의 이미지 처리 패키지, 예를 들면 Image Pro Plus by Media Cybernetics, Aphelion by Amerinex Applied Imaging 및 IPLab by Signal Analytics Corp.가 시판되고 있다.
본 발명은 함께 본 발명의 다수의 변화를 초래할 수 있는 여러 형태를 가질 수 있는, 다수의 일면을 가진다. 예를 들면, 캐리어 구조는 여러 상이한 역할을 할 수 있고, 화합물은 상이한 방법으로 캐리어에 부착될 수 있으며, 스크리닝은 어레이 결정 전후에 수행될 수 있으며, 어레이는 제조업자 또는 최종 사용자에 의한 결정으로 제조업자에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 각 단계의 상세한 시험은 적당하게 제시된 예시 변화가 제공된다. 이 명세서에 포함된 변화는 단순히 예시적이고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 생각되지 않는다.
캐리어의 구조는 여러 중요한 특징을 제공할 수 있다. 예를 들면, 캐리어의 형태가 코딩 표시 역할을 할 수 있다. 이어서 캐리어는 이의 외관 또는 이의 모양에 따른 물리적 차이점으로 구분될 것이다. 캐리어의 모양은 캐리어의 각 종을 또다른 종과 구분하는 방법으로 캐리어의 유체역학적 특징에 영향을 줄 수 있다. 모양은 또한 캐리어 자체가 표시되는 방법에서 어떤 역할을 할 수 있다. 적층 라미네이트의 실린더는 관 판독기와 함께 사용될 수 있다. 실린더는 이들이 관 판독기에 진입할 때 자체-배향하여 이들이 검출기를 통과할 때 이의 밴드 패턴을 보여준다. 반구체가 구면의 정점에서 가중되면 반구체는 이의 편평한 표면이 위로 향하도록 유체에 정착할 것이다. 디스크는 이들이 디스크 표면이 위로 향하기 때문에 바람직하다. 이는 코드화가 후에 디스크를 형성하도록 절단되는 다발로 착색 섬유의 스트랜드를 조합함을 포함하면 유리하다.
캐리어 배향은 종종 광학 코드 결정이 실행될 때 중요하다. 코딩 영역은 조사에 적합한 방향으로 노출되어야 한다. 전술한 바와 같이, 배향은 캐리어의 물리적 성질에 의해 명시될 수 있다. 배향은 캐리어 모양에 의해 명시될 수 있지만, 이는 또한 중량 또는 부력에 의해 명시될 수 있다. 캐리어는 추가로 중력 외의 외부 힘의 적용에 의해 자체 배향될 수 있다. 예를 들면, 캐리어가 상자성을 가질 수 있어 이들이 충분하게 강력한 자기장의 존재하에 있으면, 이들이 그에 따라서 자체 배열될 것이다. 캐리어는 추가로 잠재적인 유전체성을 보여 캐리어가 디일렉토포레틱 교류장의 적용으로 하나의 본체를 이룰 수 있다.
본 발명은 코드화 캐리어를 제공한다. 코드화는 독특한 공간적인 표시, 일시적으로 독특한 표시 및 기능적으로 독특한 표시와 같은 측정가능한 성질을 가질 수 있다. 독특한 공간적인 표시는 식별가능한 패턴을 생산할 수 있는 물질 또는 물질의 조합체를 포함한다. 예를 들면, 캐리어는 각 식별가능한 층의 샌드위치를 포함할 수 있다. 층은 색, 굴절률, 굴절도, 쉐이드(shade) 또는 텍스춰에 있어서 상이할 수 있다. 층을 위해 사용되는 상이한 물질이 검출가능한 특색있는 특징을 가지는 한, 이러한 상이한 물질은 코드화 표시로 사용될 수 있다. 패턴은 또한 사진석판술에 의해 마이크로칩으로 또는 예를 들어, 마이크로필름 기술로 필름으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 모양이 색과 함께 다양성을 증가시킬 수 있다. 일 부류로부터 이용가능한 표시는 다른 부류의 표시와 함께 추가로 코드화 범위를 넓힐 수 있다. 층은 예를 들면, 샌드위치, 리본, 꼬임, 로프, 동심의 구, 케이블, 스트랜드, 실린더, 입방체, 디스크, 피라미드 또는 이들 양태의 조합으로 형성될 수 있다.
표시는 일시적으로 독특할 수 있는데, 즉 전술한 바와 같이, 정적이기보다는 동적이다. 일시적 코드화는 상이한 이력현상을 가지는 형광단의 짧은 펄스 여기에 의해 일어날 수 있는데, 즉 각 형광단이 상이한 시점에서 상이한 지속시간 동안 빛을 방출할 것이다. 전기자석-유도된 영향은 이들이 특정 임펄스에 반응하거나, 특정 반응을 초래하면 코드화 표시로 작용할 수 있다.
표시는 또한 기능적으로 독특할 수 있다. 전술한 바와 같이, 캐리어는 이들의 전기영동 성질에 따라 식별될 수 있다. 이러한 성질은 pH 및 물리적 또는 유체역학적 성질 또는 이들 특징의 조합에 따라 전기적 특징, 등전 특징에 의해 규정될 수 있다. 부력 밀도 및 침강 속도도 사용될 수 있다. 분자 인식은 교착 및 표면 표지와 같은 방법에 의해 사용될 수 있다. 후자는 예를 들면, 콜로이드 금 접합물이 사용되면, 캐리어에 색 또는 밀도와 같은 일부 다른 특징을 추가로 부여할 수 있다.
DNA가 표시로 사용되면, 코드화는 일정한 PCR 프라이머의 세트 간의 염기수를 다양하게 함으로써 수행될 수 있다. 적당한 프라이머로 PCR을 수행하면 이어서 특정 캐리어 부류에 상응하는 특정 길이의 DNA를 생산할 것이다. 이어서 PAGE, CE 또는 HPLC가 캐리어 DNA 길이를 확인하는 데 사용될 수 있다. 캐리어의 서브세트에 상이한 프라이머 세트를 사용함으로써, 더욱 큰 다양성이 인지될 수 있지만, 시행하는 부가 PCR 반응을 요한다. DNA 길이가 측정되면, 캐리어 식별, 이에 의해 운반되는 화합물이 결정될 수 있다.
캐리어는 다수의 상이한 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 디스크 캐리어는 다수의 상이한 스트랜드 물질과 조합되거나 다발화 될 수 있다. 스트랜드는 화학적 처리, 굴절, 쉐이드, 자기를 포함한 물리적 성질 또는 조성에 있어서 상이할 수 있다. 다발화된 스트랜드는 이어서 다발의 직경을 감소시키기 위해 당겨지고 연신될 수 있다. 열이 이 과정을 촉진하기 위해 적용될 수 있다. 목적하는 직경이 달성되면, 다발을 이어서 절단, 전단 또는 연마하여 현미경 디스크 또는 실린더를 생산할 수 있다. 더욱 긴 단편이 절단되어 로드-실린더의 원주를 측정하면서 로드를 회전시킴으로써 판독될 수 있다. 특히 바람직한 방법은 모두 본원에 전체가 참조로 인용되는, U.S. 특허 제4,390,452호; 제4,329,393호; 제4,053,433호; 제3,897,284호; 및 제4,640,035호에 설명되어 있다.
색-코드화 표식제는 또한 US 특허 4,640,035에 설명된 방법에 따라 제조될 수 있다. 이들 캐리어는 횡단으로 통합체를 형성하는 상이한 색을 가지는 긴 요소(예, 섬유) 조립체의 얇은 횡단면으로 제조된다. 이러한 구조로 절단한 후에 각 캐리어에서 초래되는 복수개의 구분가능한 영역(및 이들의 상대적인 위치)은 코드화 요소를 제공한다. 추가로 조립체는 기존의 필라멘트를 조립하거나 다이를 통한 압출에 의해 생산될 수 있고 절단하기 전에 목적하는 크기로 드로잉한다.
일반적으로, 각각 상이한 표면부착 화합물, 예를 들면 올리고뉴클레오타이드, 올리고펩타이드 또는 작은 유기 화합물로 형성된, MN개의 상이한 코드화 캐리어를 함유하는 조성물은 표적, 예를 들면 수용체 분자와 표적과 적당한 화합물(들)을 운반하는 캐리어의 특이적 결합을 유도하는 조건하에서 반응한다. 바람직하게는 표적 분자는 예를 들면, 착색 또는 형광 리포터로 표지된다. 이어서 캐리어는 검출기를 지나는 유동 모세관에 공급되고, 여기에서 캐리어는 표적 결합의 존재 및 양에 대해 스캐닝되며, 색 패턴이 코드 해독되고 캐리어 상의 화합물이 코드에 따라 확인별된다. 유동 모세관에서 배향될 수 있고, 위에서 아래로의 방식으로 또는 나선형으로 코드화될 수 있는, 예를 들면 각각 식별가능한 표시를 가지는 상이한 층을 가지는 캐리어, 예를 들면 실린더 모양 또는 로드-모양 캐리어의 다른 유형이 이 방법에서 이용될 수 있음이 감지될 것이다. 따라서, 상이한 형광 표지의 층을 가지는 실린더 모양, 또는 긴 캐리어는 동일한 방식으로 "코드 해독"될 수 있다. 이와 달리, 캐리어는 캐리어의 자기적 분리 또는 배향을 허용하는 자성층 또는 성분을 가질 수 있다.
더욱 일반적으로, 본 발명의 방법은 하나 이상의 상이한 공지의 라이브러리화합물에 특이적으로 결합할 수 있는 하나 이상의 표적 분자를 검출하도록 계획되었다. 검출 방법의 실행에서, 표적은 본 발명의 라이브러리 조성물, 즉 (ⅰ) 복수개의 코드화 캐리어(각 캐리어가 MN개의 상이한 코드 조합 중 하나에 의해 확인될 수 있도록 각각 N>1개의 특정 코드 위치 및 각 코드 위치에 M>1개의 검출가능한 표시 중 하나 포함) 및 (ⅱ) 각 상이한-조합 캐리어로 운반된 상이한 공지의 라이브러리 화합물로 이루어진 화학적-라이브러리 조성물과 접촉한다. 접촉은 표적 화합물이 공지의 라이브러리 화합물에 특이적으로 결합할 수 있는 조건하에서 수행된다. 예를 들면, 폴리뉴클레오타이드 표적 결합 또는 올리고뉴클레오타이드-코팅 캐리어의 경우에, 접촉은 표적이 하이브리드화에 의해 캐리어 상의 상보 스트랜드의 올리고뉴클레오타이드와 결합할 수 있는 조건하에서 수행된다.
일부가 결합 표적을 가지는 캐리어는, 이어서 캐리어 코드 해독을 위해 분포된다. 전술한 예에서, 실린더 모양 또는 긴 캐리어는 캐리어가 유동 모세관을 통해 유동하도록 분포된다. 이와 달리, 캐리어는 유리 슬라이드에 분포되어, DNA-칩 스캐닝을 위해 이용되는 방법에 따라, 예를 들면 광학현미경 또는 래스터 스캐닝에 의해 시험되거나 스캐닝될 수 있다.
스캐닝은 캐리어를 코드 해독하여 캐리어로 운반된 특정 화합물을 확인하고, 캐리어에 결합된 표적의 양을 평가하는 두 가지 목적으로 소용된다. 표적은 네이티브 형태로 검출될 수 있거나, 검출을 위해 예를 들면, 형광 표지에 의해 표지될 수 있다.
이 방법이 화합물, 예를 들면 올리고뉴클레오타이드의 위치-어드레서블 마이크로어레이를, 훨씬 간단하고, 더욱 다루기 쉬우며 덜 비싼 포맷으로 이용하는 적용에서 사용될 수 있음이 감지될 것이다.
최종적으로, 복수개의 개별 반응 용기에 복수개의 검출가능한 코드 조합 중 선택된 하나를 가지고, 각각이 N>1개의 특정 코드 위치 및 각 코드 위치에서 M>1개 의 검출가능한 표시 중 하나로 한정되는 캐리어를 두어, 임의의 용기내 캐리어가 모두 MN개의 상이한 코드 조합을 가지는 가장 일반적인 경우에, 본 발명 조성물의 구성 또는 제조를 고려하여 수행된다. 따라서, 예를 들면 MN개 크기의 올리고뉴클레오타이드 라이브러리 형성에서, MN개 코드 중 하나를 함유하는 캐리어를 MN개의 개별 반응 용기 중 하나에 둔다. 캐리어는 공지의 방법에 따라 제조되어 단계식 고체상 합성을 위한 지지체 표면으로 작용한다. 따라서, 예를 들면 캐리어는 초기 보호된 뉴클레오타이드의 부착을 위해 링커 및 적당한 최종 화학 그룹을 포함할 수 있다. 추가로, 복수개의 상이한 링커는 캐리어의 전체에 또는 각 위치가 상이한 링커를 가지는 특정 위치에 위치할 수 있다. 상이한 링커는 반응 조건의 기능성에 있어서 상이할 수 있다. 이러한 링커의 조합은 화합물의 캐리어에의 직각의 커플링을 가능하게 한다. 또한, 캐리어는 복수개의 화합물과 조합되어 복합화합물 캐리어를 초래할 수 있다. 바람직한 예는 형광단과 절단 가능한 소광체를 조합하는 것이고, 절단은 표적의 결과로 일어난다. 이어서 소광체 방출은 형광체가 검출가능하게 형광방출하게 한다. 이러한 화합물, 분자 및 화학은 당업자에 의해 공지되어 있다.따라서, 각 반응 용기를 각 용기에서 알려진 캐리어 코드와 연결되는 선택된 올리고머 서열을 형성하기 위한 단계에 가한다. 이 방법은 각 캐리어와 연결된 화합물이 캐리어 상에서 형성될 때까지 반복된다. 이와 달리, 각 캐리어에 부착된 화합물은 캐리어와 무관하게 제조될 수 있고, 최종 화합물 합성 후에 공유 커플링에 의해 부착된다.
MN개의 상이한 캐리어가 이 방법으로 형성되면, 캐리어, 예를 들면 각 용기로부터의 동일한 수 또는 중량의 캐리어가 혼합되어 각각 상이한 공지 화합물을 운반하는, MN개의 상이한 캐리어의 모든 서브세트 또는 선택된 방법으로 서브세트를 함유하는 라이브러리 조성물을 형성할 수 있다.
본 발명의 하나의 부수적이고 매력적인 양태에서, 화학적 라이브러리의 캐리어는 그들 자신의 시그널링 메카니즘(예, "분자 비이콘")을 함유하는 DNA 탐침을 부착시킴으로써 제조되어 특정 표적 분자의 존재하에서만 형광 시그널이 방출된다. 이는 시그널의 민감하고 특이적인 해독 및 우수한 시그널-대-노이즈 비를 허용한다. 이는 유전자 간의 차이가 작은 단일 뉴클레오타이드 다형성과 관련있는 적용에서 특히 유용하다.
구 또는 비드가 캐리어로 작용될 수 있다. 비드는 크기, 밀도, 입도, 굴절률, 색, 형광으로 식별될 수 있거나, 추가로 식별가능한 또다른 캐리어(들)를 함유할 수 있다. 비드는 색 또는 다른 광학적 또는 물리적 특징에 의해 구분가능한 다른 더욱 작은 비드의 서브-모집단을 함유할 수 있다. 비드는 초음파 유체 방울 형성을 포함한 다양한 방법에 의해 생성될 수 있다. 이러한 방법은 과도하게 균일한 비드 직경과 구형을 생성한다. 방울 크기는 고도로 조절가능하여 크기가 상이한 캐리어의 제조가 가능해진다. 비드는 또한 비-균일 방식으로 형성되고, 이어서 나중에 메쉬 스크린의 하향 시리즈에 통과시킴으로써 사이징될 수 있다. 비드 형성에 사용된 중합체 용액은 형성시키고자 하는 비드 직경보다 작은, 비드 또는 입자, 또는 각각의 배합물을 자체 함유할 수 있다. 비드와 입자의 예는 각각이 본원에서 참조로 인용되는 Bang의 비드 카탈로그, 플로우 사이토메트리 표준 카탈로그, 및 분자 탐침 카탈로그에서 찾아볼 수 있다.
특히 바람직한 캐리어는 층상 샌드위치 코드로부터 형성된다. 이러한 층상 샌드위치는 필름층을 함께 결합시켜 단면에 패턴을 형성시킴으로써 형성될 수 있다. 스트랜드와 마찬가지로, 필름층도 화학적, 광학적, 또는 전기적 성질에 의해 서로 상이할 수 있다. 화학적 차이는 차별적인 반응성, 동위원소를 포함할 수 있고 예를 들면, 본원에서 참조로 인용되는 US 특허 5,760,394를 참조한다. 표시는 또한 방사선동위원소 차이 및 화학약품 공격에 대한 내성을 포함할 수 있다. 광학적 차이는 비색, 반사, 입도, 편광, 및 광학 지수를 포함할 수 있다. 전기적 차이는 샌드위치가 캐패시터 샌드위치를 시리즈로 형성함에 따라 특정 캐패시터를 생성하는 유전성을 포함할 수 있고, 또는 차이는 각 층이 전체적이고 명확한 저항을 형성하도록 조합될 수 있는 고유 저항을 갖는 저항에 있을 수 있다.
필름은 캐리어용으로 사용될 수 있다. 특히, US 특허 4,390,452는 표식제를 생성하도록 코드로 사진인쇄된 마이크로필름 또는 마이크로피쉬 디스크 또는 단편의 사용을 기술하고 있으며 본원에서 참조로 인용된다. 필름은 또한 가시화를 위한 이미지 배향을 보조하기 위하여 배향층에 층을 형성할 수 있다. 필름은 또한 잉크젯, 사진석판, 정전기, 또는 제로그래피법으로 인쇄될 수 있다.
구조물도 캐리어로 사용될 수 있다. 주어진 구조물은 필름의 경우에서와 같이 코딩 전략을 위한 지지체로서 작용될 수 있다. 구조물은 또한, 사진석판법으로 에칭하여 광학 패턴을 생성함으로써 코딩원 또는 표시로서 작용될 수 있다. 조합법은 식별가능한 형상으로 천공한 층 샌드위치를 포함할 수 있다. 상이한 코딩 구조물은 또한 압출, 성형, 스프레이 형성, 전기분무 침착, 증착, 기계가공, 천공에 의해 생성될 수 있거나, 또는 자연상의 다양한, 예를 들면 특정 종의 규조류일 수 있다. 구조 차이는 또한 예를 들면 "버키 볼(bucky ball"로 하였을 때처럼 원자 또는 중합체 수준에서도 일어날 수 있다.
캐리어는 다양한 방식으로 최종 사용자에게 공급될 수 있다. 예를 들면, 코드화 캐리어에 커플링된 화합물의 어레이 또는 라이브러리는 비-블렌딩 또는 사전-블렌딩하여 공급될 수 있다. 더욱이, 블렌딩된 어레이는 또한 단일의 또는 없거나 최소 중복 어레이로서 할당되거나 개별적으로 형성될 수 있다. 네이키드 또는 화합물이 없는(compoundless) 코드화 캐리어도 공급될 수 있어서 최종 사용자는 이들 화합물을 특정 코드의 캐리어 집단에 커플링시키고, 상이한 화합물 캐리어를 결합시켜 커스텀 라이브러리 또는 어레이를 형성시킬 수 있다. 여기에서 기술된 어떠한 포맷도 제조업자에 의해 어레이 제조를 위한 시약과 사용설명서를 포함하는 키트로서 판매될 수 있다.
화합물은 다양한 방식으로 캐리어에 부착시킬 수 있다. 화합물은 통상적으로 특정 링커 상에 적소에 합성될 수 있다. 병렬 합성은 공정을 가속시킬 수 있다. 다수의 시판 합성기가 캐리어 상에 화합물을 합성하는 데 사용될 수 있다. 화합물은 또한, 반응성 링커에, 또는 흡착에 의해 부착될 수 있다. 이러한 점은 천연 산물 및 합성 화합물 모두 캐리어에 결합되도록 허용한다. 수용체 및 효소와 같은 대형 분자 구조물은 또한 공유, 흡착, 또는 결합 반응에 의해 부착시킬 수 있다. 결합 반응은 예를 들면, 바이오틴-스트렙타비딘, 또는 바이오틴-BirA 상호작용을 포함할 수 있다. 캐리어에 결합된 수용체는 가용성 리간드 결합 연구에 또한 적합하다. 특히, 화학적 또는 광-절단성 링커가 화합물을 캐리어에 부착시키는 데 사용되고, 그러한 화합물 캐리어가 이들이 또한 코드화하는 수용체를 보이는 다른 캐리어와 추가 결합되면, 화합물과 수용체 또는 표적의 이중 매트릭스가 조합되고 분석될 수 있다. 분석은 각각의 수용체로부터 이미 결합된 형광성 리간드의 치환을 조사함으로써 실행될 수 있다. 근처의 화합물 캐리어가 대응하는 표적 수용체 캐리어 부근에 있게 되면, 그 수용체 캐리어 상에서 형광성은 소실될 것이다. 복수개의 상이한 수용체 캐리어를 함유하는 개별 웰에 단일 화합물 캐리어를 배치하면 이러한 분석 포맷이 더욱 증진될 수 있다. 웰이 없는 포맷은 제한 확산을 돕기 위하여 아가 또는 알기네이트와 같은 안티-컨벡탱트(convectanct)를 사용할 수 있다.
어레이는 코드화 캐리어의 위치를 지형적으로 고정하도록 물리적으로 유지시킬 수 있다. 이는 어레이가 이를 표적 또는 분석물과 접촉시키기 전에 측정될 경우에 유용하다. 제조업자는 어레이를 조직화하고, 어떤 화합물이 각각의 위치에 있는지를 측정한 다음, 그 정보를 어레이에 묻을 수 있거나, 또는 정보를 어레이에 긴밀하게 연합시키거나 부착시킬 수 있다. 프로그램 가능한 읽기 전용 메모리 반도체는 최종 사용자 어레이 스캐닝 장치에 의한 후기 조사를 위한 화합물 코디네이트로 "버닝 인(burned in)"시킬 수 있다. 최종 사용자는 이어서 분석물을 가하고, 반응시켜 활성 영역에 대한 어레이를 스캐닝하며, 여기에서 추후에 컴퓨터는 어레이를 재생성하기 위하여 스캔 데이터를 공급된 ROM 코디네이트 데이터와 상관지울 수 있다. 조직화된 어레이는 또한, 예를 들면 CD ROM 상, 조직화된 어레이에 대해 원거리로 유지된 데이터 세트에 조직화된 어레이를 링크하는, 아마도 바 코드 포맷 중의 일련번호로 확인될 수 있다. 이는 제조업자로 하여금 바 코드에 의해 커스텀 CD ROM에 링크된 다수의 예정된 조직화 어레이를 판매할 수 있게 하며, 여기에서 최종 사용자의 스캐닝 장치는 조직화된 어레이내 활성 영역을 특정 화합물과 상관지우기 위한 CD ROM 상에 저장된 각각의 조직화된 어레이에 대한 코디네이트 정보를 이용하게 된다.
캐리어 형상은 어레이가 어떻게 형성되는지에 영향을 줄 수 있다. 예를 들면, 구(sphere)는 이들이 현탁되는 매질과 상이한 부력밀도를 가질 경우 자연적으로 컴팩트한 이차원 어레이를 형성한다. 구가 매질보다 좀더 조밀하면, 구는 매질의 바닥에 침강할 것이고, 매질이 더 조밀하면 구는 부상할 것이다. 어느 쪽이든, 구는 위 또는 아래로 침강하여 어레이를 형성할 것이다. 함께 긴밀하게 패킹된 구의 단일층을 생성하기에 충분한 구가 존재한다고 가정하면, 어레이내 각각의 구는 그의 위치에 상대적으로 고정될 것이다. 구는 고밀도에서 비교적 간단한 어레이 형성을 허용한다. 다른 형상도 사용될 수 있다. 예를 들면, 침강할 경우, 평균적으로 스태킹을 피하기에 공간이 충분한 직사각형 블록이 용이하게 사용될 수 있다. 스태킹되지 않는 그러한 캐리어는 기계적 교반에 의해 제거될 수 있다. 시스템에 기계 에너지를 가함으로써, 고도의 조직화를 달성할 수 있다. 예를 들면, 전술한 직사각형 캐리어는 또한, 캐리어가 서로에 대해 미끄러져 올라가도록 침강플레인을 기울임으로써 조직화될 수 있다. 추가의 정렬은 캐리어가 서로 맞도록 플레인을 진동시킴으로써 실현될 수 있다. 당업자는 다수의 다른 형상도 잘 조직화된 컴팩트 어레이를 생성할 것임을 감지할 것이다. 특히, 6각형 "디스크"는 벌집형 매트릭스로 멋지게 컴팩트해질 것이고, 이는 나중의 광학적 분석에 매우 적합하다. 이러한 접근법은 디스크, 다각형, 입방체, 삼각형, 팔각형 등에 사용될 수 있다. 특히 유용한 것은 어레이 안의 모든 캐리어가 보이는 표면이 한 방향으로 향해 침강하게 되도록 자기-배향하게 되는 편평한 "보이는 표면"을 갖는 형상이다. 또한, 하나 이상의 측면과 적어도 하나의 편평한 표면을 갖는 디스크가 이상적이다. 전술한 바와 같이, 캐리어 안의 중량 분포 또한 배향을 촉진할 수 있다.
어레이는 캐리어를 배향할 뿐만 아니라, 캐리어를 용매 및 광학적 조사에 편리하게 접근할 수 있게 하는 챔버에 패키징될 수 있다. 예를 들면, 평면 다이아몬드형 용기는 상호간에 원거리 위치한 유체 주입구와 배출구를 갖는 양면에 밀봉시킬 수 있다. 그러한 챔버는 퍼지 포트로서 작용하는 배출구로, 그러한 용매를 펌핑함으로써, 특정 분석물 용매내의 용매에 모든 캐리어를 용이하게 노출시킬 것이다. 세척은 챔버를 가로질러 용매를 추가 유동시켜, 각각의 캐리어를 접촉시키고 세척시킴으로써 수행된다. 이러한 배치는 자동화에 특히 적합하다.
모세관 같은 튜브도 캐리어 조직화에 사용될 수 있다. 튜브는 캐리어를 위치적으로 고정하거나 조사를 위해 캐리어를 일시적으로 정렬하는 데 사용될 수 있다. 전자의 경우에, 예를 들면, 실린더 스택 캐리어를 모세관에 침강시켜, 모세관을 각 단부에서 경미하게 핀칭함으로써 소정 위치에 고정시킬 수 있다. 이어서, 유체를 모세관을 통해 관류시켜 캐리어를 분석물 함유 용매에 노출시킬 수 있다. 이어서, 고정 캐리어를 함유하는 모세관은 모세관을 스캐너를 가로질러 통과시킴으로써 조사될 수 있다. 이와 달리, 실린더 캐리어는 모세관 경로를 따라 위치한 조사창으로 캐리어를 배향하고 정렬하기 위하여 모세관을 통해 펌핑될 수 있다. 어느 경우에든, 실린더는 예를 들면, 실린더를 퍼넬링하면서(funneling) 이들을 유체 매트릭스에 현탁시킴으로써 다수의 방법으로 모세관 중으로 도입시킬 수 있다. 전기적으로 분극된 캐리어는 전해질액에 현탁될 수 있고 현탁 용매로부터 모세관에 유입되도록 전기영동적으로 유도될 수 있다. 디일렉트로포레시스도 특정 배향의 캐리어인 "데이지 체인"에 사용될 수 있다. 상자성 물질을 캐리어와 결합시키면 외부 자기장이 캐리어 간에 정렬 유도를 허용할 것이다.
어레이는 어레이 분석 단계에 따라 이들의 사용 중에 상이한 방법으로 조직화될 수 있다. 전술한 바와 같이, 어레이는 이들이 분석물에 노출되기 전, 동안, 또는 후에 조직화될 수 있다. 어레이 안의 캐리어는 분석물에 대한 각 캐리어의 반응에 기초하여 세분될 수 있다. 따라서, 분석물 반응성 캐리어는 그 부류 안의 모든 분리된 캐리어가 양성 반응을 보이도록 농축될 수 있다. 이러한 분리는 수행되어야 하는 코드 조사의 양을 최소화하는 역할을 한다. 반응 기본 분리는 전체 어레이를 조사하는 데 적합하지 않은 조사 시간 지속기간을 요구할 수 있는 코딩 전략 또는 대형 어레이에 이상적이다.
어레이는 조직화 전, 도중 또는 후에 분석물 및 타 용매와 접촉시킬 수 있다. 어레이를 표준 반응 튜브에서 분석물과 접촉시키고, 세척과 같은 모든 필요한 단계를 그 튜브 안에서 수행한 다음, 현미경 또는 기타 광학적 조사를 위해 어레이를 페트리 디쉬 또는 슬라이드 표면에 덤핑하는 간단한 방법을 제공한다. 유체 주입구 및 배출구를 제공하는 모세관 및 기타 챔버와 같은 다수의 조직화된 어레이 포맷이 로보트 또는 기타 자동화 수단에 의한 어레이 노출 및 세척에 이상적이다. 근본적으로, 이러한 챔버는 크로마토그래피 칼럼처럼 기능한다. 따라서, 캐리어의 최소 직경보다 2배 이상 더 큰 튜브 직경은 분석물 용액을 포함한 각종 용액과 캐리어를 접촉시키는 데 잘 기능할 수 있다. 튜브를 느슨하게 패킹하면, 이들은 와동되어 캐리어와 용액을 더욱 접촉시킬 수 있다. 칼럼 어레이는 식수 미생물 분석과 같은 대용량 분석물의 통과에 이상적이다. 이어서, 캐리어는 이들을 디쉬 또는 슬라이드 표면에 지급함으로써, 또는 플로우 사이토메트리와 같은 타 수단에 의해 분석될 수 있다.
어레이는 캐리어의 정체성이 결정되기 전, 도중, 후에 스크리닝 또는 분석될 수 있다. 스크리닝 방법은 일반적으로, 불연속적으로 코드화 캐리어에 화합물의 라이브러리를 제공하고, 캐리어를 잠정적으로 캐리어 결합 화합물에 상응하는 표적 분석물을 함유하는 분석물과 접촉시키며, 임의 표적 분자를 이들의 각 화합물과 결합되도록 하며, 상응하는 화합물과 상호작용할 수 있는 표적 분자를 검출한 다음, 결합된 표적으로 적어도 캐리어에 대한 캐리어 코드를 측정하는 단계를 수반한다. 모든 캐리어 정체성이 표적-화합물 상호작용 검출에 앞서 측정되면 마지막 두 단계는 교체할 수 있다.
코드화 캐리어를 사용하기 위한 특히 유용한 방법은 플로우 사이토메트리 분석을 이용한다. 여기에서, 사용자는 시험관 같은 표준 반응 용기내에서 분석물과 어레이를 접촉시킬 수 있다. 캐리어 표면에 대한 광학적으로 식별가능한 결과를 달성하는 데 필수적인 단계를 완료한 후, 캐리어를 분석 및 분리를 위한 플로우 사이토미터 중으로 공급할 수 있다. 코드화 캐리어로 사용하기 적합할 수 있는 분석법은 본원에서 참조로 인용되는 Becton Dickenson FACStar Plus User's manual에 상세히 설명되어 있다. 표적-화합물 상호작용에 대한 분석은 추후에 캐리어 코드가 후술되는 추가적인 플로우 사이토메트리에 의해, 또는 광학 분석을 위해 양성물을 분리된 챔버에 또는 분리된 표면 상에 배치함으로써 추후-측정되는 "음성"으로부터 "양성"의 분류를 유도할 수 있다. 세포 분류기는 타 분석용 그리드에 캐리어를 배치하기에 이상적이다.
플로우 사이토메트리를 이용하는 특히 바람직한 방법은 표적-화합물 상호작용 및 캐리어 코드 정체성 모두에 대한 캐리어를 동시에, 또는 거의 동시에 조사하는 것이다. 이는 예를 들면, 표적-화합물과 같은 각 성분으로부터 방사되는 두 상이한 광학적 특징 및 캐리어 코드 광학적 특징 간을 구별하기 위한 플로우 사이토미터의 광학을 이용하여 수행될 수 있다. 예를 들면, 표적-화합물 상호작용은 FITC접합체를 캐리어에 결합시킬 수 있다. 광원의 청색 출력, 전형적으로 레이저의 청색 라인을 사용하면, FITC가 여기되어 녹색광 방출이 일어난다. 따라서, 양성 표적-화합물 상호작용은 녹색광을 형광 방출한다. 이어서, 녹색광은 녹색광에만 반응하도록 튜닝된 광학 검출기에 의해 검출된다. 한편, 캐리어 코드는 표시로서 여러 상이한 색채 방출을 가질 수 있다. 그러한 출력은 복합물로서 분석될 수 있고, 이어서 예정된 스펙트럼 세트와 복합 스펙트럼을 비교함으로써 캐리어 코드를 재구성하는 데 사용된다. 전체 캐리어의 스펙트럼 분석이 캐리어 코드의 상이한 형광방출 성분 간의 광 커플링에 의해 혼란될 수 있다는 점에서 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 피하기 위하여, 본 발명은 추가로 광학 커플링을 방지하기 위하여 불투명 층으로 층상 캐리어의 각 형광방출층의 분리를 제공한다. 결과적으로 광학 커플링은 최소화되고 더 예측 가능하고 광학적으로 식별가능한 형광 출력이 실현된다. 캐리어 조사에 하나 이상의 레이저를 사용하면 이러한 방법을 더욱 향상시킬 수 있다. 다수의 플로우 사이토미터는 사이토미터의 유체 스트림에 현탁된 캐리어의 조사에 다중 레이저의 사용을 허용한다. 상이한 색채 출력에 대한 추가적인 레이저 세트의 사용은 캐리어가 코드화 될 때 시그널 분리를 증진하여 각각의 형광 코드층이 불투명층에 의해 분리되게 한다. 단파장에서 여기되는 형광단은 장파장에서 여기되는 형광단과 광학적으로 커플링되지 않으므로, 단파장 광이 단파장 형광단을 여기시키는 데 사용될 때 단파장 형광단으로부터의 파장 쉬프트된 광은 장파장 형광단에 "스필 오버(spill over)"하지 않고 따라서 이를 또한 여기시키기 때문에 장파장 형광단의 광 방출은 최소화된다. 형광단 코드 성분 간의 광학적 분리 없이, 고파장 형광단의 여기는 그 형광단으로 하여금 저파장 광을 방출하게 하고 이어서 이는 우연히 다른 저파장 형광단을 여기시켜 그 저파장 형광단이 또다른 저파장의 광을 방출시킨다. 이는 형광단 표시 세트가 제공할 수 있는 식별가능한 코드의 수를 대폭 제한한다. 전술한 바와 같은 광학적 구획화는 이러한 "크로스-토크" 효과를 대폭 감소시킨다.
플로우 사이토메트리 조사 동안의 캐리어 배향은 여러 방법에 의해 달성될 수 있다. 원통형 같은 형상이 캐리어를 유체 스트림에 배향시키는 데 사용될 수있다. 플로우 사이토메트리는 종종 조사용 유체 스트림의 생성에 두 가지 유체 시스템을 사용한다. 소직경 캐리어-함유 스트림은 대직경 "쉬이쓰(sheath)" 스트림 안에 동축상으로 위치될 수 있다. 각 스트림의 유속은 두 쉬이쓰 간의 계면에서 맴돌이를 생성하도록 분화시킬 수 있다. 이러한 맴돌이는 노즐 오리피스로부터 방출 후 실린더 배향을 유지하기 위한 "리플링(riffling)" 효과를 일으킬 수 있다. 다른 양태에서, 캐리어 실린더의 일단에 놓인 상자성 물질은 사이토미터의 조사창을 횡단함에 따라 자기적으로 유도되어 캐리어를 한 방향으로 배향시킬 수 있다. 각각의 이러한 방법은 층상 캐리어, 특히 광학적으로 구획된 캐리어를 가장 잘 배향시키는 데 사용될 수 있다. 캐리어의 여러 측면에서 광의 유입 및 방출을 허용하기 위하여, 특히 형광단 필름층에 대해 반투명 층형성이 또한 이용될 수 있다. 캐리어의 샘플 측면을 조명 관찰하고, 한쪽으로부터 조명하고 캐리어의 반대쪽으로부터 관찰하거나, 캐리어의 한쪽을 조명하고 캐리어의 인접한 쪽을 관찰함으로써 조사를 실행할 수 있다.
플로우 사이토메트리는 캐리어의 여러 상이한 측면을 동시에 또는 거의 동시에 측정할 수 있다. 예를 들면, 전진 산란광 FSC는 입도를 나타낼 수 있다. 광 산란기는 광원에 대해 "충격성(ballistic)"이 아닌 광, 통상적으로 레이저와 같은 평행 광원의 정상적인 교란되지 않은 경로 안에는 있지 않은 광이다. FSC 및 SSC 광 모두 형광 방출로부터 그러한 광원을 구별하기 위하여 광원과 동일한 파장에서 측정된다. 형광 방출은 통상적으로 밴드 패스 필터, 또는 장·단 패스 필터의 조합으로 광학적으로 필터링함으로써 구별된다. 검출된 각각의 형광성 밴드를 FL1 및 FL2와 같은 순서 확인자로 부여한다. 플로우 사이토미터가 캐리어를 조사함으로부터 모일 수 있는 광범위하게 다양한 정보가 주어지면, 그러한 다양성은 코딩 표시로서 신중히 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 캐리어는 용이하게 형성되거나 형성 후 비교적 협소한 크기 공차로 분리될 수 있다. 크기는 FSC로 측정될 수 있어, 크기는 코드로서 작용할 수 있다. 입도는 또한 예를 들면, 캐리어에 현탁된 반사 입자의 양을 변화시키거나, 캐리어 제조에 사용된 가교결합도에 의해 캐리어 중으로 도입시킬 수 있다. 형광은 형광단의 블렌드를 첨가하거나, 불연속 형광 입자를 첨가함으로써 부여될 수 있다. 그러한 입자는 또한 SSC 조사를 위한 캐리어의 입도에 기여할 수 있다.
캐리어가 슬라이드 표면에 분산될 때와 같은 이차원 어레이는 광범위의 다양한 방법으로 조사될 수 있다. 개개 캐리어는 각각의 특정 캐리어를 보기 위한 현미경 대물렌즈를 사용하고, 코드, 표적-화합물 상호작용, 또는 양자 모두를 관찰함으로써 조사될 수 있다. 이와 달리, CCD 카메라는 각 캐리어를 기술하기 위하여 동시에 픽셀을 사용하는 전체 어레이를 관찰할 수 있다. 일단 활성 캐리어가 확인되면, CCD 카메라는 또다른 현미경 대물렌즈로 초점을 맞춰 특정 캐리어 상의 코드를 "볼" 수 있다. 어레이가 아마도 전술한 바와 같이 제조업자에 의해 미리 결정될 경우, 이어서 CCD는 활성 캐리어 및 CCD 픽셀 코디네이트와 그러한 픽셀 코디네이트에 상응하는 캐리어 코드의 상관관계에 의해 나중에 드러난 캐리어 정체성만을 확인한다. 이는 정렬 수단이 예정된 어레이와 CCD 픽셀 어레이 사이에 존재함을 가정한다. 이차원 어레이 조명은 에피(epi)-조명 또는 트랜스-조명일 수 있다. 자가형광 및 당업계에 잘 알려진 생물발광 시스템과 같은 자가조명도 사용될 수 있다.
다른 물리적 수단도 표적-화합물 상호작용 또는 캐리어 코드에 대한 캐리어 조사에 사용될 수 있다. 예를 들면, 분자 인식은 캐리어에 광학적 특징을 부여하는 것 뿐만 아니라, 물리적 특징 부여에도 이용될 수 있다. 유사 캐리어가 결합되도록 하여 이들이 비결합 캐리어로부터 분리될 수 있게 하는 타 입자 또는 분자 구조물을 도입함으로써 캐리어의 분리에 응집을 이용할 수 있다. 캐리어는 분자 인식 요소를 표면에 부착시키고, 캐리어를 그러한 표면에 노출시켜, 그러한 캐리어가 표면에 흡수되게 함으로써 표면 상에 선택적으로 흡수될 수 있다.
실시예 1
캐리어로서 표식제
두 상보성 50량체 올리고뉴클레오타이드 1S(센스) 및 1A(안티-센스)를 각각 표식제 S와 표식제 A의 두 상이한 부류에 공유부착시킨다. CY3 표지된 단일 스트랜드 DNA, p53s(센스 스트랜드)는 길이가 대략 300 뉴클레오타이드이며 PCR 반응으로 생성되며 시험 DNA로 사용된다. 이러한 시험 DNA는 올리고뉴클레오타이드 1S에 상보적이고 따라서 여기에 스트랜드 1A에 보다 훨씬 더 큰 정도로 하이브리화될 것으로 예상된다.
하이브리드화 반응 뒤에, 다량의 형광이 표식제 S(1S, 센스 스트랜드 함유)에 존재하고 무시할 만한 양의 형광이 표식제 A(스트랜드 1A 함유, 안티-센스 스트랜드)에서 관찰된다. 표식제 S와 A간의 시그널 차이는 특이적 하이브리드화를 나타낸다.
실험은 하기를 입증한다:
- DNA는 표식자 캐리어에 연결될 수 있다.
- DNA는 표식제 캐리어와 연결될 때 예상대로 반응할 수 있다. 하이브리드화 반응은 특이적이고 정량될 수 있다.
- 화합물이 부착되는 캐리어 부류는 반응산물을 확인할 수 있다.
실시예 2
분자 비이콘
분자 비이콘은 Fang이 기술한 방법에 따라 코드화 캐리어상에 고정시킬 수 있다. 이를 달성하기 위해서는, 캐리어를 아비딘(PBS중의 0.1% 용액)으로 처리한 다음 1시간 동안 1% 글루타르알데하이드 용액으로 가교결합 처리한다. 1M 트리스/HCl 완충액으로 세척한 후, 코팅된 캐리어를 바이오틴화 비이콘(1 x 10-6M)과 10분간 혼합한다. 마지막으로 표지물을 PBS로 세척하고 하이브리드화 반응에 사용한다.

Claims (25)

  1. (a)각각의 캐리어가 MN개까지의 상이한 코드 조합 중 하나에 의해 확인될 수 있도록, 각각이 N＞1개의 규정 코드 위치를 갖고 각각의 코드 위치에 M＞1개의 검출 가능한 표사 중 하나를 갖는 복수개의 코드화 캐리어, 및
    (b)각각의 상이한 조합 캐리어 상에 운반된 상이한 공지의 화학 화합물을 포함하는 화학적-라이브러리 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 각각의 캐리어가 N개의 분리층으로 형성되고, 각 층이 M개의 상이한 색채 표시 중 하나를 갖는 조성물.
  3. 제 2 항에 있어서, 각각의 캐리어가 스태킹층의 실린더이고, 실린더 직경이 1 내지 200 마이크론 범위인 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 각각의 캐리어가 N개의 표면 영역으로 분할된 표면을 가지고, 각각의 영역이 적어도 두 상이한 표면 표시 중 하나를 함유하는 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 각각의 캐리어가 캐리어의 자기적 분리 및 배향을 허용하는 자기층 또는 성분을 갖는 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 조성물내 상이한 화합물이 공지의 확인가능한 특징, 통상적으로 뉴클레오타이드 서열을 갖는 올리고뉴클레오타이드 또는 펩타이드 핵산인 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 조성물내 상이한 화합물이 공지의 확인가능한 특징, 통상적으로 아미노산 서열을 갖는 올리고펩타이드인 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서, 조성물내 상이한 화합물이 공지의 확인가능한 특징, 통상적으로 구조식을 갖는 소형의 화학적 화합물인 조성물.
  9. (a) 복수개의 분리된 반응 용기 각각에, 임의 용기내 캐리어 모두가 MN개까지의 상이한 코드 조합 중 하나를 갖도록, 각각이 N＞1개의 규정 코드 위치 중 하나 및 각 코드 위치에서의 M＞1개의 검출 가능한 표지 중 하나에 의해 규정되는 복수개의 검출가능한 코드 조합 중 선택된 하나를 갖는 캐리어를 넣고,
    (b)캐리어를 각각의 용기에서, MN개까지의 상이한 공지의 라이브러리 화합물 중 선택된 하나를 고체 지지체로서 캐리어 상에 형성하기에 효과적인 시약과 반응시킨 다음,
    (c)상이한 반응 용기로부터 캐리어의 혼합물을 형성하는 단계를 포함하는,측정가능한 화학적 화합물의 라이브러리 형성방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 반응이 고체-지지 캐리어 상에 공지의 또는 무작위 서열을 갖는 올리고머를 형성하기에 효과적인 단계별 올리고머 합성 반응에서의 단계를 포함하는 방법.
  11. (a)표적 분자를
    (i)각각의 캐리어가 MN개까지의 상이한 코드 조합 중 하나로 확인될 수 있도록, 각각이 N＞1개의 규정 코드 위치를 갖고 각 코드 위치에 M＞1개의 검출 가능한 표시 중 하나를 갖는 복수개의 코드화 캐리어, 및
    (ii)표적 분자가 공지의 라이브러리 화합물에 특이적으로 결합할 수 있는 조건하에서, 각각의 상이한 조합 캐리어 상에 운반된 상이한 공지의 라이브러리 화합물로 이루어진 화학적-라이브러리 조성물과 접촉시키고,
    (b)개개-캐리어 코드 해독을 위한 캐리어를 분배시킨 다음,
    (c)결합된 표적 분자를 갖는 캐리어를 검출한 다음,
    (d)표적 분자가 결합되는 라이브러리 화합물을 확인하기 위하여, 결합된 표적 분자를 갖는 캐리어를 코드 해독하는 단계를 포함하는, 하나 이상의 상이한 공지의 라이브러리 화합물에 특이적으로 결합할 수 있는 하나 이상의 표적 분자를 검출하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 분배과정이 캐리어를 기질 표면 상의 불연속 위치에 배치하는 단계를 포함하고, 검출 및 코드 해독이 기질 표면을 스캐닝하도록 작동가능한 검출기에 의해 수행되는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 각각의 캐리어가 N개의 분리층으로 형성된 실린더이고, 각각의 층이 M개의 상이한 색 표시 중 하나를 가지며, 분배과정이 모세관을 통해 실린더를 유동시키는 단계를 포함하고, 검출기를 통과하는 방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 각각의 캐리어가 N개의 분리층으로 형성된 실린더이고, 각각의 층이 M개의 상이한 색채 표시 중 하나를 가지며, 분배과정이 모세관에 캐리어를 정렬시킨 다음, 검출기에 대해 튜브를 이동시키는 단계를 포함하는 방법.
  15. (a)상이한 캐리어에 부착된 상이한 화합물을 갖는 복수개의 코드화 캐리어를 표면에 분배하고,
    (b)검출 가능한 리포터를 갖는 캐리어에 대해 표면을 스캐닝하며,
    (c)검출 가능한 리포터를 갖는 캐리어의 위치를 기록한 다음,
    (d)각각의 기록된 위치에서 각각의 캐리어에 대한 코드를 측정하는 단계를 포함하는, 분석물의 다중 검출 및 정량방법.
  16. (a)표면, 및
    (b)상이한 캐리어에 부착된 상이한 화합물을 갖는 복수개의 코드화 캐리어(여기에서, 캐리어는 표면에 무작위 분포된다)를 포함하는 어레이 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 표면이 유리 슬라이드인 어레이 장치.
  18. 화합물이 없는 코드화 캐리어의 복수개의 분리된 부류를 포함하고, 각각의 부류가 복수개의 화합물이 없는 코드화 캐리어를 함유하며,
    (a)그 부류 내의 각 캐리어가 동일한 코드를 갖고, 각각의 상이한 부류가 상이한 코드를 갖는 화합물이 없는 코드화 캐리어를 가지며,
    (b)각각의 화합물이 없는 코드화 캐리어가 이에 부착된 화합물을 가질 수 있는 키트.
  19. 제 1 항에 있어서, 각각의 캐리어가 M개의 상이한 색채의 N개의 기존 필라멘트를 포함하는 조립체의 얇은 횡단 절편으로서 형성되고 함께 다발을 이루어, 절편으로 만들었을 때 N개의 위치 각각에서 M개의 색채 표시를 갖는 캐리어를 생성하도록 하는 조성물.
  20. 제 1 항에 있어서, 캐리어 표시가 나노크리스탈인 조성물.
  21. (a)캐리어 라이브러리를 복수개의 서브라이브러리로 분할하고 분석물을 복수개의 하위 분석물로 나누고,
    (b)각각의 하위 분석물을 각각의 표적 분자가 상응하는 서브라이브러리 캐리어와 특이적으로 결합할 수 있고 조건이 각각의 서브라이브러리에 대해 독립적인 조건에서 서브라이브러리와 접촉시키며,
    (c)모든 서브라이브러리로부터 캐리어를 함께 모으며,
    (d)캐리어를 표면에 분포시키며,
    (e)결합된 표적 분자를 갖는 캐리어를 검출한 다음,
    (f)결합된 표적 분자가 결합되는 각각의 화합물을 확인하기 위하여, 결합된 표적 분자를 갖는 캐리어를 코드 해독하는 단계를 포함하는, 샘플에 함유된 캐리어 라이브러리로부터의 상이한 캐리어 상의 둘 이상의 공지된 상이한 화합물에 특이적으로 결합할 수 있는 분석물내 둘 이상의 표적 분자의 검출방법.
  22. (a)특이적으로 지정된 식별가능한 캐리어의 상응하는 세트에 분석물 세트에 특이적인 탐침을 부착시키고;
    (b)지정된 식별가능한 캐리어를 분석물과 반응시킨 다음;
    (c)각각의 지정된 식별가능한 캐리어와 공동하여 시그널을 측정하는 단계를 포함하는, 분석물의 다중 검출 및 정량방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 캐리어가 표면에 침착되는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 분석물이 캐리어 고유의 특징과 표면 상의 캐리어 위치의 조합에 의해 측정되는 방법.
  25. 제 2 항에 있어서, 층이 융합된 유리 섬유인 조성물.
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