[发明专利]微载体的编码

说明书

本申请要求1999年4月16日申请的美国临时申请系列号no.60/129,51的优先权。该临时申请的内容在此引入作为参考。

发明领域

本发明涉及编码的微载体，更明确而言是写有密码的微载体。在此文件述及写在微载体‘上’的密码时包括了写在微载体表面的密码以及写在微载体内深处的密码。此发明还涉及在微载体上写密码的方法，读密码的方法，以及使用编码的微载体的方法。优选的编码微载体的方法包括将载有可漂白物质的微载体暴露于高空间分辨率光源下使微载体上的密码漂白。编码的微载体可用作，譬如，化学和生物测定与合成中的支持物。

相关技术的描述

在化学和生物学技术中对药物的发现和筛选通常包括在极大数量的化合物或分子中进行测定。这些测定通常包括：筛选化学文库寻找关注的化合物，在测试样品中筛选特定的靶分子，以及广泛地测试所关注的分子间的化学和生物学反应。上述测定常需要进行几千次个别的化学或生物学反应。例如，一种发现药物的测定可能包括对一特定靶分析物测试成千的化合物。被观察到的能与靶分析物起反应、结合或相互作用的任何化合物都可能有希望具有多数量的用途，只要所观察的相互作用被认为是有意义的。

上述测定需要操作大量的个别反应，在此过程中存在许多实际问题。可能最重要的问题是必须标记和跟踪每一个反应。例如，只在一组数千个反应中的一个观察到了所关注的反应，研究者必须能够确定在数千个起始化合物或分子中是哪一个产生了这个反应。

跟踪各个反应的一个通常方法是将每一个反应分置于各个反应器皿中，排成高密度的列阵，并记录每一个反应皿中使用的是哪种反应物。这样，例如，当有一个关注的反应被观察到是在1000个皿中标记为5号的皿中时，研究者可查看皿中所用反应物的记录，根据皿5的记录可以知道是什么反应物产生了这种反应。上文所述的高密度列阵的例子有384-，864-，1,536-，3,456-，和9,600-孔的微滴定板容器，微滴定板的每一孔构成一个微小的反应皿。使用微小的反应孔因为它们保存空间，且节省测定所用试剂的费用。

然而在化学和生物学测定中使用微滴定板容器有许多缺点。例如，使用滴定板需要小心地分隔开极大量的各个反应皿，而不让所有的反应自由地、通常更方便地在一个反应器中发生。而且，对反应体积在空间上分隔开的要求伴有对所用微滴定板体积的物理学的限制，从而也限制了板上所能进行的不同反应的数量。

根据上文所述使用微滴定板中的限制，在高通过量测定中曾努力发展跟踪个别反应的其它方法。这些方法放弃了对各反应进行空间分隔的想法，而用其它方法跟踪个别反应。例如，建立了以微载体为支持物进行高通过量测定和反应的方法。每一个微载体可有一个结合于其表面的特定配体，起反应物的作用，同时此微载体还可包含一个‘密码’，用以鉴别此微载体，从而也鉴别了结合于其表面的独特配体。用上述这些方法得以进行‘随机处理’，即数千个独特编码的微载体，每一个的表面都结合有一个配体，可以混合在一起并同时进行一种测定。对结合配体与靶分析物之间表现出所关注的良好反应的那些配体，可以读出其编码，从而鉴定出产生良好反应的配体。

实施上述随机处理要求对每个微载体分别进行精确的编码，并要求精确地、前后一致地鉴定代码。因为采用随机处理的测定结果高度依赖于微载体的编码，测定的质量很大程度上取决于微载体上代码的质量和可读性。编码微载体的企图仍限于差异显色(Dye-Trak微球)，荧光标记(Fluorospheres；Nu-flow)，所谓的远隔编程带存储器的型板(IRORI；U.S.专利No.5,751,629)，可去除标签如寡核苷酸和小肽(U.S.专利No.5,565,324；U.S.专利No.5,721,099；U.S.专利No.5,789,172)，以及载有脉冲转发器的固相颗粒(U.S.专利No.5,736,332)。上述专利的内容在此引入作为参考。

上述编码微载体的已知方法各有缺点。例如，只是在大小、形状、颜色、荧光强度、或其组合上有差异的微载体常常不能由这些变数提供足够的独特的可读组合，以产生适应极大量的不同分子测定所必需的大量独特代码。此外，以表面所载外来物为代码的任何微载体，譬如载有可去除标签或荧光标记，都有一定危险，即附加的部分可能会干扰微载体上配体结合分子与该测定中分析物的结合或反应。在将表现出良好反应的有意义的微载体分离出来后，用可去除标签编码的微载体还须加用切割和分析标签的步骤最终鉴定微载体上产生良好反应的配体。这种切割步骤当然增加了测定实验结果必需的时间和人力。