專利名稱：人工受體的結構單元的制作方法
本申請是以Receptors LLC(一家美國國家公司)作為除了美國以外的所有國家指定申請人，和美國公民Robert E.Carlson作為僅對美國指定的申請人的名義提出的PCT國際專利申請，并對提交于2003年9月3日的美國臨時專利申請Nos.60/499,752，60/499,965，和60/500,081，以及提交于2003年12月2日的60/526,511，60/526,699，60/526,703，60/526,708，和60/527,190聲明優(yōu)先權背景技術高度靈敏和特異性地結合配體的人工受體的制備是研究的活躍領域，所述配體如蛋白質、肽、糖類、微生物、污染物、藥物等。常規(guī)方法中沒有一種特別成功；由于低結合親和力，這些方法僅達到不高的靈敏度和特異性。
抗體、酶和天然受體通常具有108-1012的結合常數(shù)，其導致納摩爾級靈敏度和靶向特異性。作為對比，常規(guī)人工受體典型地具有約103-105的結合常數(shù)，具有可預測的毫摩爾級靈敏度結果和有限的特異性。
正在推行幾種常規(guī)方法試圖獲得高靈敏和特異性的人工受體。這些方法包括，例如，親和力分離、分子印跡以及對合成的或半合成受體的推理性和/或組合性設計和合成。
這些推理性或組合性方法已經受限于被評估受體相對較少的數(shù)量和/或它們對均勻設計策略的依賴，即僅集中在一種結構單元上的設計策略。常規(guī)組合方法在標準顯微鏡載玻片上形成包含10,000或100,000個分離的點的微陣列。然而，這些用于組合合成的常規(guī)方法每點只提供單一分子。在每個點使用單一結構單元使每個點僅提供單一可能的受體。制備數(shù)千個可能的受體將需要合成數(shù)千個結構單元。
另外，目前對導致有效結合的原理的有限理解和受體可能結構的巨大數(shù)量阻礙了這些常規(guī)方法，使該方法有問題。
仍然需要制備人工受體的方法和材料，使得該受體將目的合成的效率、微陣列的空間分辨率和組合展示的指數(shù)冪(exponential power)結合在一起。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及人工受體，人工受體或候選人工受體的陣列或微陣列，以及制備它們的方法。陣列的每個成員包含多個結構單元化合物，典型地，這些化合物被固定于支持體上的點中。本發(fā)明還包括結構單元，結構單元的組合，結構單元的陣列，和由這些結構單元與支持體一起構建的受體。本發(fā)明還包括使用這些陣列和受體的方法。
本發(fā)明涉及用于制備和形成候選人工受體的結構單元。結構單元可以提供一種或多種結構特性，如正電荷，負電荷，酸，堿，電子受體，電子供體，氫鍵供體，氫鍵受體，自由電子對，π電子，電荷極化，親水性，疏水性等。結構單元可以是龐大的或者它可以是小的。
例如，結構單元可包含一個或多個羧基、胺、羥基、酚、羰基和硫醇基團，它們可以成為一個識別部分。例如，結構單元可包含一個或多個部分，它們具有正電荷，負電荷，酸，堿，電子受體，電子供體，氫鍵供體，氫鍵受體，自由電子對，π電子，電荷極化，親水性，疏水性等。
附圖簡述

圖1示意性地舉例說明一個受體實施方案的二維表示，該方案依照本發(fā)明使用4種不同結構單元來制備配體結合位點。
圖2示意性地舉例說明一個4結構單元分子構型實施方案的二維和三維表示，每個結構單元包含一個識別元件、一個構架、和一個與支持體偶聯(lián)的接頭(固定/錨定)。
圖3示意性地舉例說明本方法和人工受體的一個實施方案，該方案使用重排和交換結構單元。
圖4示意性地舉例說明一種方法的一個實施方案，該方法評價候選人工受體與試驗配體的結合，試驗配體例如一個分子或細胞。
圖5示意性地舉例說明本方法的一個實施方案，該方案使用候選人工受體陣列。
圖6示意性地舉例說明在一個工作人工受體陣列上的某種結合模式。
圖7示意性地舉例說明一種方法的一個實施方案，該方法用于形成一種檢測試驗配體的方法或系統(tǒng)。
圖8示意性地舉例說明一種方法的一個實施方案，該方法用于檢測破壞靶分子結合相互作用的試劑。
圖9示意性地舉例說明一種方法的一個實施方案，該方法用于檢測破壞復合物結合相互作用的試劑，該復合物包含一個靶分子。
圖10示意性地舉例說明干擾(disrupt)蛋白的候選干擾物(disruptor)蛋白復合物。
圖11示意性地舉例說明一種方法的一個實施方案，該方法使用當前的人工受體產生或作為一個親合支持體。
圖12A-B示意性地舉例說明評價一個候選人工受體陣列與試驗配體的結合以及選擇一個或多個用于結合或操作試驗配體的工作人工受體陣列。
圖13示意性地舉例說明從候選人工受體中鑒定一種先導(lead)人工受體。
圖14示意性地舉例說明本發(fā)明的一個實施方案的一個被標記微陣列的偽彩熒光圖。
圖15示意性地舉例說明一個二維作圖，其數(shù)據(jù)來自與藻紅蛋白接觸和/或結合的候選人工受體。
圖16示意性地舉例說明一個三維作圖，其數(shù)據(jù)來自與藻紅蛋白接觸和/或結合的候選人工受體。
圖17示意性地舉例說明一個二維作圖，其數(shù)據(jù)來自與卵清蛋白熒光衍生物接觸和/或結合的候選人工受體。
圖18示意性地舉例說明一個三維作圖，其數(shù)據(jù)來自與卵清蛋白熒光衍生物接觸和/或結合的候選人工受體。
圖19示意性地舉例說明一個二維作圖，其數(shù)據(jù)來自與牛血清白蛋白熒光衍生物接觸和/或結合的候選人工受體。
圖20示意性地舉例說明一個三維作圖，其數(shù)據(jù)來自與牛血清白蛋白熒光衍生物接觸和/或結合的候選人工受體。
圖21示意性地舉例說明一個二維作圖，其數(shù)據(jù)來自與乙酰化辣根過氧化物酶接觸和/或結合的候選人工受體。
圖22示意性地舉例說明一個三維作圖，其數(shù)據(jù)來自與乙酰化辣根過氧化物酶接觸和/或結合的候選人工受體。
圖23示意性地舉例說明一個二維作圖，其數(shù)據(jù)來自與辣根過氧化物酶TCDD衍生物接觸和/或結合的候選人工受體。
圖24示意性地舉例說明一個三維作圖，其數(shù)據(jù)來自與辣根過氧化物酶TCDD衍生物接觸和/或結合的候選人工受體。
圖25示意性地舉例說明圖16中所示數(shù)據(jù)的一個子集。
圖26示意性地舉例說明圖16中所示數(shù)據(jù)的一個子集。
圖27示意性地舉例說明圖16中所示數(shù)據(jù)的一個子集。
圖28示意性地舉例說明藻紅蛋白的結合數(shù)據(jù)與組成人工受體的結構單元的logP的相關性。
圖29示意性地舉例說明藻紅蛋白的結合數(shù)據(jù)與組成人工受體的結構單元的logP的相關性。
圖30示意性地舉例說明一個比較兩組數(shù)據(jù)的二維作圖，一組數(shù)據(jù)來自與藻紅蛋白接觸或結合的候選人工受體，另一組來自與牛血清白蛋白熒光衍生物接觸或結合的候選人工受體。
圖31、32和33示意性地舉例說明分別來自圖16、20和18的數(shù)據(jù)子集，并證明按照本發(fā)明制備的人工受體陣列產生了被三種分析物所區(qū)分的受體，這三種分析物是藻紅蛋白、牛血清白蛋白和卵清蛋白。
圖34示意性地舉例說明對照板掃描熒光信號的灰度圖，對照板通過在與試驗配體孵育前用有機溶劑洗脫結構單元來制備。
圖35示意性地舉例說明實驗板掃描熒光信號的灰度圖，實驗板通過在23℃下與1.0μg/ml霍亂毒素B共同孵育而制備。
圖36示意性地舉例說明實驗板掃描熒光信號的灰度圖，實驗板通過在3℃下與1.0μg/ml霍亂毒素B共同孵育而制備。
圖37示意性地舉例說明實驗板掃描熒光信號的灰度圖，實驗板通過在43℃下與1.0μg/ml霍亂毒素B共同孵育而制備。
圖38-40示意性地舉例說明對熒光信號的作圖，該熒光信號來自圖35-37所示的候選人工受體。
圖41示意性地舉例說明對熒光信號的作圖，該熒光信號來自本研究中所用結構單元的組合，那些結構單元共價連接于支持體。結合在23℃下進行。
圖42示意性地舉例說明熒光信號的變化，該熒光信號來自4℃、23℃或44℃下共價固定的結構單元的各個組合。
圖43示意性地舉例說明熒光信號的變化，該熒光信號來自4℃、23℃或44℃下結構單元的各個組合。
圖44示意性地舉例說明圖42(標記為A的曲線)和圖43(標記為B的曲線)所示數(shù)據(jù)。
圖45示意性地舉例說明44℃的熒光信號被23℃的熒光信號除后對含可逆固定受體的人工受體在23℃結合所得的熒光信號作圖。
圖46圖解說明實施例4所報告的一個實驗的熒光信號，該熒光信號產生于將霍亂毒素結合于本候選人工受體微陣列后用緩沖液洗滌。
圖47圖解說明實施例4所報告的一個實驗中所檢測到的，由霍亂毒素在GM1OS(0.34μM)的競爭下結合而產生的熒光信號。
圖48圖解說明實施例4所報告的一個實驗中在沒有GM1 OS時的結合數(shù)量與和GM1 OS(0.34μM)競爭時的結合數(shù)量的比值。
圖49圖解說明實施例4所報告的一個實驗中的熒光信號，該熒光信號產生于將霍亂毒素結合于本候選人工受體微陣列后用緩沖液洗滌，為了與競爭實驗相比較，使用了5.1μM GM1 OS。
圖50圖解說明實施例4所報告的一個實驗中所檢測到的，由霍亂毒素在GM1 OS 5.1μM)的競爭下結合而產生的熒光信號。
圖51圖解說明實施例4所報告的一個實驗中，在沒有GM1 OS時的結合數(shù)量與和GM1 OS(5.1μM)競爭時的結合數(shù)量的比值。
圖52圖解說明實施例5所報告的一個實驗中霍亂毒素單獨結合于候選人工受體微陣列和與三個濃度的GM1中的每一個競爭結合而產生的熒光信號。
圖53圖解說明在沒有GM1 OS時的結合數(shù)量與和實施例5中所用低濃度GM1 OS競爭時的結合數(shù)量的比值。
圖54圖解說明實施例6所報告的一個實驗中的熒光信號，該熒光信號產生于不用GM1預處理時霍亂毒素與候選人工受體微陣列的結合。
圖55-57圖解說明實施例6所報告的一個實驗中的熒光信號，該熒光信號產生于經GM1預處理(分別為100μg/ml、10μg/ml和1μg/ml)后霍亂毒素與候選人工受體微陣列的結合。
圖58圖解說明在實施例6所報告的一個實驗中，1μg/ml GM1存在時的結合數(shù)量和沒有GM1 OS時的結合數(shù)量的比值。
發(fā)明詳述定義如本文所用，術語“肽”是指一種化合物，該化合物包含兩個或多個通過酰氨鍵相連的氨基酸殘基。
如本文所用，術語“多肽”和“蛋白”是指一類肽，該肽含有約20個以上的通過肽鍵相連的氨基酸殘基。
如本文所用，術語“蛋白質組”是指一個生物、組織、器官或細胞內蛋白的表達譜。蛋白質組可具體至生物、組織、器官或細胞的特殊的狀態(tài)(例如，發(fā)育，健康等)。
結構單元在支持體上的可逆固定是指將結構單元通過一種機理與支持體偶聯(lián)，該機理允許結構單元從支持體上解偶聯(lián)而不對結構單元或支持體造成破壞或不可接受的降解。即，固定可被逆轉而不對結構單元或支持體造成破壞或不可接受的降解。在一個實施方案中，固定被逆轉時結構單元或支持體的降解水平僅僅是可忽略的或無效的。可逆固定可利用易可逆的共價鍵或非共價相互作用。適宜的非共價相互作用包括離子間相互作用、氫健、范德華相互作用等。易可逆的共價結合是指該共價鍵可在不對結構單元或支持體造成破壞或不可接受的降解的條件下形成或斷裂。
被固定在例如支持體上的結構單元組合可以是候選人工受體、先導人工受體、或工作人工受體。即，載玻片上的異質結構單元點或包被于管或孔上的多個結構單元可以是候選人工受體、先導人工受體、或工作人工受體。候選人工受體可以成為先導人工受體，先導人工受體可以成為工作人工受體。
如本文所用短語“候選人工受體”是指被固定的結構單元組合，該組合能夠通過被檢測以確定特定的試驗配體是否與其結合。在一個實施方案中，該組合包含一個或多個被可逆固定的結構單元。在一個實施方案中，候選人工受體可以是載玻片上的異質結構單元點或包被于管或孔上的多個結構單元。
如本文所用短語“先導人工受體”是指一種被固定的結構單元組合，該組合與試驗配體在試驗配體的預定濃度下結合，例如10、1、0.1、或0.01μg/ml，或1、0.1、或0.01ng/ml。在一個實施方案中，該組合包含一個或多個被可逆固定的結構單元。在一個實施方案中，先導人工受體可以是載玻片上的異質結構單元點或包被于管或孔上的多個結構單元。
如本文所用短語“工作人工受體”是指一種結構單元組合，該組合以能有效分類或鑒定一個試驗配體的選擇性和/或靈敏度與該試驗配體結合。即，與該結構單元組合的結合表示該試驗配體屬于某一類試驗配體或是一種特定的試驗配體。工作人工受體可以，例如，結合濃度為例如100、10、1、0.1、0.01、或0.001ng/ml的配體。在一個實施方案中，該組合包含一個或多個被可逆固定的結構單元。在一個實施方案中，工作人工受體可以是載玻片上的異質結構單元點或包被于管、孔、載玻片、或其它支持體上或支架上的多個結構單元。
如本文所用短語“工作人工受體復合體”是指多個人工受體，每個為一個結構單元組合，每個組合以能有效分類或鑒定一個試驗配體的選擇性和/或靈敏度的模式與該試驗配體結合。即，與復合體幾個受體的結合表示該試驗配體屬于某一類試驗配體或是一種特定的試驗配體。復合體的各個受體可以各自以不同的濃度或不同的親和力與該配體結合。例如，復合體的各個受體各自以100、10、1、0.1、0.01、或0.001ng/ml的濃度與配體結合。在一個實施方案中，該組合包含一個或多個被可逆固定的結構單元。在一個實施方案中，工作人工受體復合體可以是載玻片上的多個異質結構單元點或區(qū)域；多個孔，每個包被有不同的結構單元組合；或多個管，每個包被有不同的結構單元組合。
如本文所用，短語“候選人工受體的有效數(shù)量”是指足夠多的候選人工受體，其能提供發(fā)現(xiàn)工作人工受體、工作人工受體復合體、或先導人工受體的機會。象低達約100個或約200個的候選人工受體可以成為發(fā)現(xiàn)適于區(qū)分兩個蛋白(例如，霍亂毒素和藻紅蛋白)的工作人工受體復合體的有效數(shù)量。在一個實施方案中，候選人工受體的有效數(shù)量可包含約1,000個候選人工受體，約10,000個候選人工受體，約100,000個候選人受體，或更多。
盡管不對本發(fā)明構成限制，認為提供機會以發(fā)現(xiàn)一個工作人工受體所需的候選人工受體的有效數(shù)量可能比發(fā)現(xiàn)一個工作人工受體復合體所需的有效數(shù)量大。盡管不對本發(fā)明構成限制，認為提供機會以發(fā)現(xiàn)一個先導人工受體所需的候選人工受體的有效數(shù)量可能比發(fā)現(xiàn)一個工作人工受體所需的有效數(shù)量大。盡管不對本發(fā)明構成限制，認為提供機會以發(fā)現(xiàn)一個用于有少量特征的試驗配體的工作人工受體所需的候選人工受體的有效數(shù)量可能比用于有許多特征的試驗配體的多。
如本文所用，術語“結構單元”是指人工受體的一個分子元件，該元件包含可以想象為或包含一個或多個接頭、一個或多個構架、和一個或多個識別元件的部分。在一個實施方案中，結構單元包括一個接頭、一個構架、和一個或多個識別元件。在一個實施方案中，接頭包含一個適于將結構單元可逆固定于例如支持體、表面或平層上的部分。結構單元與配體相互作用。
如本文所用，術語“接頭”是指結構單元上的一個部分或官能團，被用于或其自身(例如，可逆地)將結構單元與支持體偶聯(lián)，例如，通過共價連接、離子相互作用、靜電相互作用或疏水相互作用。
如本文所用，術語“構架”是指結構單元的一個部分，該部分包含接頭或與接頭偶聯(lián)，并且和與一個或多個識別元件偶聯(lián)。
如本文所用，術語“識別元件”是指結構單元的一個部分，該部分與構架偶聯(lián)但不與支持體共價偶聯(lián)。盡管不對本發(fā)明構成限制，識別元件能提供或形成一個或多個與配體相互作用的基團、表面、或空間。
如本文所用，短語“多個結構單元”是指在混合物、試劑盒中，或在支持體或支架上的兩個或多個結構不同的結構單元。每個結構單元具有特定的結構，結構單元的復合使用、或多個結構單元的使用是指多于一種的這些特定結構。結構單元(復數(shù))或多個結構單元不是意指每個都具有相同結構的多個分子。
如本文所用，短語“結構單元組合”是指共同處于一個點、區(qū)域，或一個候選、先導、或工作人工受體中的多個結構單元。結構單元組合可以是一組結構單元的子集。例如，結構單元組合可以是一組N(例如N＝10-200)個結構單元中的2、3、4、5、或6個結構單元的可能組合中的一種。
如本文所用，短語“同質固定結構單元”和“多個同質固定結構單元”是指在一個支持體或點之上或之內只固定了一種結構單元。
如本文所用，短語“活化結構單元”是指一個結構單元被活化以使其易于與，例如，支持體上的官能團形成共價鍵。一個包含羧基的結構單元可以被轉化為一個包含活化酯基的結構單元，后者是一個活化結構單元。一個包含活化酯基的活化結構單元可以與，例如，胺反應形成共價鍵。
如本文所用，用于一個或多個結構單元的術語“首次用于實驗的(naive)”是指之前從未被確定或從未被知曉能與所所關心的試驗配體結合的結構單元。例如，一個首次用于實驗的結構單元的識別元件從未被確定或從未被知曉能與所關心的試驗配體結合。當一個結構單元本身就是或者包含了對于一個所關心的(例如，霍亂毒素)特定蛋白(試驗配體)來說是已知的配體(例如，GM1)，它對于該蛋白(試驗配體)就不是首次用于實驗的。
如本文所用，用于與支持體偶聯(lián)的結構單元的術語“固定的”是指結構單元被穩(wěn)定地定位在支持體上，以致它們不在支持體上遷移或不從支持體釋放?？梢酝ㄟ^共價偶聯(lián)、離子相互作用、靜電相互作用如離子配對、或疏水相互作用如范德華相互作用將結構單元固定。
如本文所用，支持體、管、孔、或表面的“區(qū)域”是指支持體、管、孔、或表面的連續(xù)部分。與區(qū)域偶聯(lián)的結構單元可以是指在該區(qū)域彼此接近的結構單元。
如本文所用，分子上的“大(bulky)”基團大于包含7或8個碳原子的部分。
如本文所用，分子上的“小”基團是氫、甲基、或另一個小于包含4個碳原子的部分的基團。
如本文所用，術語“平層(lawn)”是指支持體上官能團的層、點、或區(qū)域，例如，其密度足以將偶聯(lián)的結構單元彼此接近地放置。該官能團可包含能與結構單元形成共價、離子、靜電或疏水相互作用的基團。
如本文所用，術語“烷基”是指飽和親脂基團，包括直鏈烷基、支鏈烷基、環(huán)烷(脂環(huán))基、烷基取代的環(huán)烷基、和環(huán)烷基取代的烷基。在某些實施方案中，直鏈或支鏈烷基在它的主鏈中含有30個或更少的碳原子(例如對于直鏈C1-C12，對于支鏈C1-C6)。同樣，環(huán)烷基在它們的環(huán)狀結構中可含有3-10個碳原子，例如，在環(huán)狀結構中含有5，6，或7個碳。
本文所用的術語“烷基”既指“未被取代的烷基”也指“被取代了的烷基”，后者是指含有取代基的烷基部分，該取代基替代烴主鏈上一個或多個碳上的氫。這些取代基可以包括，例如，鹵素、羥基、羰基(例如羧基、酯、甲?；?、或酮)、硫代羰基(如硫酯、硫代乙酸酯、或硫代甲酸酯)、烷氧基、磷酰基、磷酸酯、亞膦酸酯、氨基、酰氨基、脒、亞胺、氰基、硝基、疊氮基、巰基、烷硫基、硫酸酯、磺酸酯、氨磺?；喕酋０被?、磺?；?、雜環(huán)基、芳烷基、或芳族或雜芳族部分。如果合適，在烴鏈上取代的部分本身可以被取代。例如，取代烷基的取代基可以包括取代和未取代形式的上面所列的基團。
如本文所用，術語“芳烷基”是指被芳基(例如芳基或雜芳基)取代的烷基。
如本文所用，術語“烯基”和“炔基”是指在長度上和可選的取代上都與上述烷基類似的不飽和脂族基，但它們分別包含至少一個雙鍵或三鍵。
本文所用的術語“芳基”包括5-，6-和7-元單環(huán)芳基，其可以包括0-4個雜原子，例如苯、吡咯、呋喃、噻吩、咪唑、噁唑、噻唑、三唑、吡唑、吡啶、吡嗪、噠嗪和嘧啶等。這些在環(huán)狀結構中含有雜原子的芳基也可以稱為“芳雜環(huán)化合物”或“雜芳族化合物”。芳環(huán)可以在一個或多個環(huán)位點被諸如上述關于烷基的這些取代基所取代。術語“芳基”還包括含有兩個或多個環(huán)狀環(huán)的多核環(huán)系統(tǒng)，其中兩個碳為兩個鄰接環(huán)所共有(環(huán)為“稠合環(huán)”)，其中至少一個環(huán)是芳環(huán)，例如，另一環(huán)狀環(huán)可以是環(huán)烷基、環(huán)烯基、環(huán)炔基、芳基和/或雜環(huán)基。
如本文所用，術語“雜環(huán)”或“雜環(huán)基”是指3-12元環(huán)狀結構，例如3-7元環(huán)，其環(huán)狀結構包括1-4個雜原子。雜環(huán)基包括，例如噻吩、噻蒽、呋喃、吡喃、異苯并呋喃、苯并吡喃、夾氧雜蒽、氧硫雜環(huán)己二烯、吡咯、咪唑、吡唑、異噻唑、異噁唑、吡啶、吡嗪、嘧啶、噠嗪、重氮茚、異吲哚、吲哚、吲唑、嘌呤、喹嗪、異喹啉、喹啉、酞嗪、1，5-二氮雜萘、喹喔啉、喹唑啉、噌啉、蝶啶、咔唑、咔啉、菲啶、吖啶、嘧啶、菲咯啉、吩嗪、吩吡嗪、吩噻嗪、呋咱、吩噁嗪、吡咯烷、oxolane、thiolane、噁唑、哌啶、哌嗪、嗎啉、內酯、內酰胺如β-丙內酰胺和吡咯烷酮、磺內酰胺、磺酸內酯等。雜環(huán)可以在一個或多個位點被諸如關于烷基所述的這些取代基取代。
如本文所用，此處所用的術語“雜原子”是指除了碳或氫以外的任何元素的原子，如氮，氧，硫和磷。
人工受體總述圖1示意性地舉例說明了一個實施方案，在一個微陣列上的一個點里使用4個不同的結構單元來制造一個配體結合位點。此圖說明一組處于正方形角上的4個結構單元形成一個單元器件(unit cell)。一組四個結構單元可被想象成任何四邊形的頂點。圖1舉例說明多個點或區(qū)域的結構單元可被視為多重單元器件，在此例中是正方形單元器件。也可在支持體上形成其它四邊形形狀的四結構單元的單元器件組。
每個被固定的結構單元分子可提供從“構架”上伸出的一條或多條“手臂”并且每條可包含與配體或另一個被固定的結構單元的部分相互作用的基團。圖2舉例說明四結構單元的組合，每個結構單元包含一個有兩條手臂(稱為“識別元件”)的構架，為結構單元提供一個形成配體結合位點的分子構型。由象下面例舉的那些結構單元形成的這樣的位點可以結合小分子，如藥、代謝物、污染物、或類似物質，和/或可以結合更大的配體如大分子或微生物。
此處的人工受體可包含可逆固定于支持體或表面上的結構單元。逆轉結構單元的固定可允許結構單元運動到支持體或表面的不同位置，或將結構單元交換到表面上和從表面上交換下來。例如，當可逆地偶聯(lián)于或固定于支持體上時，結構單元組合可與一個配體結合。逆轉結構單元的這種偶聯(lián)或固定提供了重排這些結構單元的機會，這可以促進對配體的結合。另外，本發(fā)明可允許加入額外的或不同的結構單元，這可進一步促進對配體的結合。
圖3示意性地舉例說明一個實施方案，利用一個初始人工受體表面(A)，表面上有四個不同的結構單元，用陰影形狀表示。這個初始人工受體表面(A)經歷(1)配體與人工受體的結合和(2)重排受體表面的結構元單以產生一個先導人工受體(B)。重排是指逆轉結構單元的偶聯(lián)或固定并允許它們在受體表面重新排列。形成先導人工受體后，附加的結構單元可被(3)交換到受體表面上和/或從表面上交換下來(C)。交換是指結構單元離開表面而進入與該表面接觸的溶液中和/或結構單元離開與該表面接觸的溶液而成為人工受體的一部分。附加的結構單元可為了結構多樣性而選擇(例如，隨機地)或基于先導人工受體中結構單元的結構而選擇以提供促進結合的另外方法。然后原始的和附加的結構單元可被(4)重排和交換以在表面上提供更高親和力的人工受體關于多種這些人工受體一般性的和特異性的特性和功能的描述可見于共同未決的美國專利申請序列號No.10/244,727，提交于2002年9月16日，和申請?zhí)朜o.PCT/US03/05328，提交于2003年2月19日，每個都題為“人工受體，結構單元，和方法”，美國臨時專利申請序列號60/500,081，也題為“人工受體，結構單元，和方法”，提交于2003年9月3日，和美國臨時專利申請序列號No.60/499,975，題為“包括可逆固定的結構單元的人工受體和方法”，也提交于2003年9月3日。
結構單元本發(fā)明涉及制備或形成候選人工受體的結構單元。結構單元可被設計、制造、和選擇以在為數(shù)不多的化合物中提供多種結構特性。此處的結構單元還包含一個功能團或結構特性或部分，這允許它們被固定(例如，可逆地)于一個支持體上，這可以一個平層的方式發(fā)生。
一個結構單元可提供一個或多個結構特性如正電荷、負電荷、酸、堿、電子受體、電子供體、氫鍵供體、氫鍵受體、自由電子對、π電子、電荷極化、親水性、疏水性等。結構單元可以是龐大的或者它可以是小的。
一個結構單元可被形象地看作包含幾個構件，如一個或多個構架、一個或多個接頭、和/或一個或多個識別元件。構架可被共價地偶聯(lián)于每個其它結構單元的構件上。識別元件可被共價地偶聯(lián)于構架上。接頭可被共價地偶聯(lián)于構架上和偶聯(lián)于(例如，可逆地)支持體上或一個平層分子上。在一個實施方案中，一個結構單元包含一個構架、一個接頭、和一個識別元件。在一個實施方案中，一個結構單元包含一個構架、一個接頭、和兩個識別元件。
結構單元可包含一個或多個形成識別部分的官能團、結構特性、或部分。例如，結構單元可包含一個或多個羧基、胺、羥基、酚、羰基和硫醇基團，它們可以成為一個識別部分。例如，結構單元可包含一個或多個部分，它們具有正電荷，負電荷，酸，堿，電子受體，電子供體，氫鍵供體，氫鍵受體，自由電子對，π電子，電荷極化，親水性，疏水性等。結構單元可包含兩個、三個或四個這樣的官能團、結構特性、或部分。
結構單元可包含一個或多個形成全部或部分連接部分的官能團、結構特性、或部分。例如，結構單元可包含一個或多個羧基、胺、羥基、酚、羰基和硫醇基團，它們可以成為一個連接部分。例如，結構單元可包含一個或多個部分，它們具有正電荷，負電荷，酸，堿，電子受體，電子供體，氫鍵供體，氫鍵受體，自由電子對，π電子，電荷極化，親水性，疏水性等。連接部分是為偶聯(lián)(例如，可逆地)到支持體上而設計的。
結構單元可以是或可以包含任何的多種化合物或子結構。例如，結構單元可以是或可以包含氨基酸(天然的或合成的)、二肽、單糖、二糖、另一糖類、它們的混合物或組合等；催化部分例如輔酶、金屬、金屬復合物等；大至2000個碳原子(例如，至48個碳原子)的聚合物，例如，聚醚、聚乙烯亞胺、聚丙烯酰胺、或類似的聚合物；α-羥酸，硫代酸；酶抑制劑(例如，蛋白酶抑制劑(如胃蛋白酶抑制劑)、抑制素等)，受體桔抗劑(例如，苯并二氮卓類)，受體激動劑，藥物，肽類激素；天然產物，代謝途徑(例如，糖酵解、檸檬酸循環(huán)、光合作用、糖生成、線粒體電子轉運、氧化磷酸化、生物合成途徑、分解代謝途徑等)的初始原料、中間產物或終端產物；它們的混合物或組合等。結構單元可以是天然存在的或合成的任何被明確描述過的結構的位置異構體；或可以包含構象限制性官能團(conformationally restricted functionalgroups)。
在一個實施方案中，結構單元是或其包含一種單糖。任何多種天然存在或合成的單糖都可被用作結構單元。適合的單糖包括吡喃糖和呋喃糖，如葡萄糖、果糖、核酮糖、阿洛糖、阿卓糖、甘露糖、古洛糖、艾杜糖、半乳糖、塔羅糖、核糖、阿拉伯糖、木糖、來蘇糖等；赤癬糖，蘇糖等；纖維糖等；氨基糖，如鼠李糖、巖藻糖、葡糖胺、半乳糖胺等；醛糖酸和糖醛酸，如葡糖酸、葡糖醛酸、葡萄糖二酸等；包含這些單糖的糖苷；包含這些單糖的二糖或寡糖，如蔗糖、棉子糖、龍膽三糖、纖維二糖、麥芽糖、乳糖、海藻糖、龍膽二糖、meliobiose等；它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，結構單元是或其包含一種二糖。任何多種天然存在或合成的二糖都可被用作結構單元。適合的二糖包括含有以上所列單糖的二糖或寡糖。這些二糖包括蔗糖、棉子糖、龍膽三糖、纖維二糖、麥芽糖、乳糖、海藻糖、龍膽二糖、meliobiose等；它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，結構單元是或其包含一種糖類。任何多種天然存在或合成的糖類都可被用作結構單元。適合的糖類包括纖維素、幾丁質、淀粉、糖原、透明質酸、硫酸軟骨素、硫酸角素、肝素、糖蛋白等；它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，結構單元是或其包含一個催化部分。任何多種天然存在或合成的催化部分都可被用作結構單元或可以是結構單元上的一部分。適合的催化部分包括輔酶、金屬、金屬復合物、原(pro-)親核體、原親電體、原還原劑、原氧化劑、普通酸性催化劑、普通堿性催化劑，它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，結構單元是或其包含一個與金屬結合或絡合的部分。任何多種天然存在或合成的與金屬結合或絡合的部分都可被用作結構單元或可以是結構單元上的一部分。適合的與金屬結合或絡合的部分包括合成的和天然存在的卟啉(例如，本卟啉、中卟啉、原卟啉(例如，血紅素和正鐵血紅素)、糞卟啉、四苯卟啉、八乙基卟啉等)，鈷胺輔酶(例如，輔酶B12、甲基鈷胺素等鈷胺素，或類似物質)，硒代半胱氨酸，硒蛋氨酸，鐵蛋白；天然存在或合成的鎂、鋅、銅、鉻、鐵、鈷、鋁(例如，Al3+)、鈦(例如，Ti4+)等的復合物；它們的鹽，它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，結構單元是或其包含一種輔酶(也稱為輔基或輔因子)。任何多種天然存在或合成的輔酶都可被用作結構單元或可以是結構單元上的一部分。適合的輔酶包括煙酰胺輔酶(例如，NAD、NADH、NADP等)，黃素化合物(例如，F(xiàn)AD、FADH2、FMN、FMNH2)，硫辛酸(例如，氧化的或還原的硫辛酸)，谷胱甘肽(例如，氧化的或還原的谷胱甘肽)，抗壞血酸，醌(例如，泛醌、維生素K等)，卟啉(例如，本卟啉、中卟啉、原卟啉(例如，血紅素和正鐵血紅素)、糞卟啉等)，核苷(例如，腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶等)，核苷酸(例如AMP、ADP、ATP、GMP、GDP、GTP、CMP、CDP、CTP、TMP、TDP、TTP、UMP、UDP、UTP)，磷酸甘油酯，生物素(例如，生物素或羧基生物素)，吡哆醛(例如磷酸吡哆醛、吡哆醛、吡哆胺、磷酸吡哆胺或它們的希夫堿)，酮戊二酸(例如，2-酮戊二酸)，輔酶A，肉堿，葉酸(例如，四氫葉酸、5-甲酰四氫葉酸、10-甲酰四氫葉酸、5，10-次甲基四氫葉酸、5，10-甲叉四氫葉酸、5，10-羥甲基四氫葉酸、5-亞胺甲基四氫葉酸等)，S-腺苷高半胱氨酸，鈷胺輔酶(例如，輔酶B12、甲基鈷胺素等鈷胺素，或類似物質)，3，5-二磷酸腺苷，二磷酸硫胺素，鐵蛋白，它們的鹽，它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，結構單元是或其包含上至2000碳原子(例如，上至48碳原子)的聚合物。這樣的聚合物可以是天然存在的或合的。適合的聚合物括包聚酯等聚合物，例如PEG、聚乙烯亞胺、聚丙烯酸酯(例如，取代的聚丙烯酸酯)，它們的鹽，它們的混合物或組合等。適合PEGs包括PEG1500向上至PEG20,000，例如，PEG 1450、PEG 3350、PEG 4500、PEG 8000、PEG 20,000等。
在一個實施方案中，其結構單元可以是或可以包含一個親脂部分。適合的親脂部分包括一個或多個支化或直鏈C6-36烷基、C8-24烷基、C12-24烷基、C12-18烷基等；C6-36烯基、C8-24烯基、C12-24烯基、C12-18烯基等，它們含有，例如，1到4個雙鍵；C6-36炔基，C8-24炔基，C12-24炔基，C12-18炔基等，它們含有，例如，1到4個三鍵；含1到4個雙鍵或三鍵的鏈；包含芳基或取代芳基部分的鏈(例如，在鏈末端或中間的苯基或萘基)；聚芳烴部分；環(huán)烷或取代烷部分，其所含碳原子數(shù)如鏈式中所述；它們的組合或混合物等。烷基、烯基或炔基基團可以包含支鏈；鏈內官能度如醚基；末端官能度如醇、酰胺、羧酸等；或類似物質。
適合的結構單元包括羧酸(例如，單羧酸鹽/酯和二羧酸鹽/酯鹽/酯)，其羧酸鹽/酯添加在親脂部分，如一個或多個支化或直鏈C6-36烷基、C8-24烷基、C12-24烷基、C12-18烷基等；C6-36烯基、C8-24烯基、C12-24烯基、C12-18烯基等，它們含有，例如，1到4個雙鍵；C6-36炔基，C8-24炔基，C12-24炔基，C12-18炔基等，它們含有，例如，1到4個三鍵；含1到4個雙鍵或三鍵的鏈；包含芳基或取代芳基部分的鏈(例如，在鏈末端或中間的苯基或萘基)；或類似物質。這些羧酸包括花生四烯酸、亞油酸、亞麻酸、油酸等。這些羧酸可通過與支持體之間的共價鍵合或靜電相互作用而固定于支持體上。
適合的結構單元包括羧酸(例如，單羧酸鹽/酯和二羧酸鹽/酯鹽/酯)，其羧酸鹽/酯添加在有機基上，如一個或多個支化或直鏈C2-8烷基、芳烷基、烯基、炔基等。這些羧酸可包含取代的芳基部分(例如苯基或萘基部分)。這些羧酸包括乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、苯甲酸等。這些羧酸可通過羧酸與支持體或平層之間的共價鍵合或靜電相互作用而固定于支持體上。
在一個實施方案中，結構單元是或其包含氨基酸。適合的氨基酸包括天然或合成的氨基酸。氨基酸包括羧基和氨基官能團。在它們的側鏈上，氨基酸還可以包含一個部分，該部分具有正電荷、負電荷、酸、堿、電子受體、電子供體、氫鍵供體、氫鍵受體、自由電子對、π電子、電荷極化、親水性、或疏水性。適合的氨基酸包括側鏈上有官能團那些。側鏈官能團可包括，對天然氨基酸，胺(例如，烷基胺、雜芳胺)、羥基、苯基、羧基、硫醇基、硫醚基或脒基基團。
任何天然氨基酸都可被用作結構單元。天然氨基酸包括脂族氨基酸(例如，丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、和異亮氨酸)，羥氨酸(例如，絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸)，二羧酸(例如，谷氨酸和天冬氨酸)，酰胺(例如谷氨酰胺和天冬酰胺)，具有堿性側鏈的氨基酸(例如賴氨酸、羥賴氨酸、組氨酸、和精氨酸)，芳香族氨基酸(例如，組氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、和甲狀腺氨酸)，含硫氨基酸(例如，半胱氨酸、胱氨酸和蛋氨酸)，亞氨基酸(例如吡咯氨酸和羥吡咯氨酸)。適用作結構單元的天然氨基酸包括，例如，絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、半胱氨酸、賴氨酸、精氨酸、組氨酸。
合成的氨基酸可包括天然存在的側鏈官能團或合成的側鏈官能團，后者用烷基、取代烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)、取代雜環(huán)、芳烷基、芳基、雜芳基、雜芳烷基或類似部分和羧基、胺、羥基、苯基、羰基或硫醇官能團來修飾或延伸天然氨基酸。適合的合成氨基酸包括N-取代的甘氨酸和N-取代甘氨酸的寡聚物。適合的合成氨基酸包括β-氨基酸和天然氨基酸的同質物(homo)或β相似物。
在一個實施方案中，結構單元是或其包含二肽。任何以任意順序含有20種天然氨基酸的400個二肽都可用作結構單元。適合的二肽包括胞壁酰二肽等。
在一個實施方案中結構單元可以是或可以包含一種治療性或藥理學活性劑。適合的治療性或藥理學活性劑包括硝酸鹽、笑氣、笑氣啟動子、笑氣供體、雙哌嘧胺醇、或另一種血管舒張劑；HYTRIN或另一種抗高血壓劑；糖蛋白IIb/IIIa抑制劑(阿昔單抗)或另一種表面糖蛋白受體抑制劑；阿斯匹林，噻氯匹啶，氯吡格雷或另一種抗血小板劑；秋水仙素或另一種抗有絲分裂劑或另一種微管抑制劑；類維生素A或另一種分泌抑制劑；松胞菌素或另一種肌動蛋白抑制劑；甲氨喋呤或另一種抗代謝或抗增殖劑；枸櫞酸他莫昔芬，TAXOL，紫杉醇，或其衍生物，雷伯霉素，長春堿，長春新堿，長春瑞濱，鬼臼乙叉甙，tenopiside，更生霉素(放線菌素D)，柔紅霉素，阿霉素，去甲基正定霉素，一種蒽環(huán)類抗生素，鹽酸米托蒽醌，博來霉素，光輝霉素(光神霉素)，絲裂霉素，雙氯乙基甲胺，環(huán)磷酰胺及其相似物，苯丁酸氮芥，一種氮丙啶，安乃近，烷基磺酸鹽(例如，白消安)，亞硝脲(卡莫司汀等)，鏈唑霉素，甲氨喋呤(用于許多適應癥)，氟尿嘧啶，氟尿嘧啶脫氧核苷，阿糖胞苷，巰嘌呤，硫鳥嘌呤，噴司他丁，2-氯脫氧腺苷，順氯氨鉑，碳鉑，甲基芐肼，羥基尿，或其它抗癌化療劑；環(huán)孢菌素，他克莫司(FK-506)，硫唑嘌呤，霉酚酸酯，mTOR抑制劑，或其它免疫抑制劑；氫化可的松，可松，地塞米松，地塞米松磷酸鈉，醋酸地塞米松，地塞米松衍生物，倍分米松，氟氫可松，潑尼松，潑尼松龍，6U-甲潑尼龍，曲安西龍(例如曲安奈德)，或另一種甾體試劑；曲匹地爾(一種PDGF拮抗劑)；多巴胺，甲磺酸溴隱亭，甲磺酸硫丙麥角林，或另一種多巴胺激動藥；卡普托利，依那普利或另一種血管緊張素轉化酶(ACE)抑制劑；血管緊張素受體阻斷劑；抗壞血酸，α生育酚，去鐵胺，21-氨基類固醇(lasaroid)或另一種自由基清除劑，鐵螯合劑或抗氧化劑；雌激素或另一種性激素；AZT或另一種抗聚合酶；阿昔洛韋，泛西洛韋，金剛乙胺，丙氧鳥苷鈉，諾韋，茚地那韋，α-甲基-1-金剛烷甲胺，羥-乙氧基甲基鳥嘌呤，金剛烷胺，5-吲哚-2’-脫氧尿苷，三氟胸腺，阿糖腺苷，或另一種抗病毒劑；δ-氨基-γ-酮戊酸，間-四氫氯苯，十六氟鋅酞菁，四甲基血卟啉，羅丹明123或另一種光動力學治療劑；PROSCAR，HYTRIN或其它治療良性前列腺增生(BHP)的試劑；米托坦，氨魯米特，breveldin，撲熱息痛，依托度酸，托美丁，酮咯酸，布洛芬及衍生物，甲芬那酸，甲氯芬那酸，吡羅昔康，替諾昔康，保泰松，羥布宗，萘丁美酮，金諾芬，金硫葡糖，硫代蘋果酸金鈉，這些中任意的混合物，或這些中任意衍生物。
在一個實施方案中，結構單元可以是或可以包含一種抗生素?？股氐睦影ūP尼西林，四環(huán)素，氯霉素，米諾環(huán)素，多西環(huán)素，萬古霉素，桿菌肽，卡那霉素，新霉素，慶大霉素，紅霉素和先鋒霉素類。先鋒霉素類的例子包括頭孢噻吩，頭孢匹林，頭孢唑啉，頭孢氨芐，頭孢霉定，頭孢羥氨芐，頭孢b孟多，頭孢西丁，頭孢克洛，頭孢呋辛，頭孢尼西，頭孢雷特，頭孢噻肟，拉氧頭孢，頭孢唑肟，頭胞曲松，和頭孢哌酮。
在一個實施方案中，結構單元可以是或可以包含一種酶抑制劑。適合的酶抑制劑包括依酚氯銨，N-甲基毒扁豆堿，溴新斯的明，硫酸毒扁豆堿，HCL他克林，他克林，1-羥基馬來酸鹽，碘代塊菌素，p-溴四咪唑，10-(α-二乙氨丙酰)-吩噻素鹽酸，卡米達佐氯，密膽堿-3，3，5二硝基鄰苯二酚-1，二?；视图っ敢种苿㊣，二酰基甘油激酶抑制劑II，3-苯丙氧基胍，N-一甲基-L-醋酸精氨酸，卡比多巴，鹽酸3-羥基芐肼，鹽酸肼屈嗪，鹽酸氯吉蘭，L(-)鹽酸塞利吉林，D(+)鹽酸塞利吉林，鹽酸羥胺，磷酸異丙異煙肼，6-甲氧基-四氫-9H-吡啶并-吲哚，尼亞拉胺，鹽酸帕吉林，鹽酸阿的平，鹽酸氨基脲，鹽酸反苯環(huán)丙胺，鹽酸N，N-溴甲苯羥乙胺-2，2-二-苯基戊酸，3-異丁甲基黃嘌呤，鹽酸罌粟堿，indomethacind，鹽酸2-環(huán)辛基-2-羥乙胺，2，3-二氯-α-甲基芐氨(DCMB)，鹽酸8，9-二氯-2，3，4，5-四氫-1H-2-苯并氮雜卓，p-氨魯米特，R(+)酒石p-酸氨魯米特，S(-)酒石酸p-氨魯米特，3-碘化酪氨酸，L(-)α-甲基酪氨酸，D(-)α-甲基酪氨酸，cetazolamide，二氯磺胺，6-羥基-2-苯并噻唑砜，別嘌呤醇等。
在一個實施方案中，結構單元是或其包含一種信號元件，該信號元件在試驗配體與受體結合時產生可檢測的信號。在一個實施方案中，信號元件可產生光信號或電化學信號。適合的光信號包括化學發(fā)光或熒光。該信號部分可以是熒光部分。熒光分子可以因結合了人工受體而被淬滅。例如，信號元件可以是只有當結合發(fā)生時才發(fā)熒光的分子。適合的電化學信號元件包括使電流或電壓增加的那些。適合的電化學信號元件包括酚類和苯胺類，如相互間正位或側位取代的那些，多核芳烴，硫化二硫，硫化-亞砜-砜，聚烯，聚酯等。適合電化學信號元件包括醌類和二茂鐵類。
在一個實施方案中，結構單元包含提供一個正電荷(例如，在中性pH下在水性組合物中)的部分或被該部分取代。適合的帶正電的部分包括一個或多個基團如胺、季胺部分，锍，磷，二茂鐵等。適合的胺包括烷基胺，烷基二胺，雜烷胺，芳胺，雜芳胺，芳烷胺，吡啶，雜環(huán)胺(飽和的或不飽和的，環(huán)上有氮或沒有)，脒類，肼類等。烷基胺通常有1-12個碳原子，優(yōu)選1-8個，環(huán)類可以有3-12個碳原子，優(yōu)選3-8個。任何一種胺都作為季胺化合物而被應用。另外適合的季胺部分包括三甲基烷基季胺部分，二甲基乙基烷基季胺部分，二甲基烷基季胺部分，芳基烷基季胺部分，吡啶季胺部分等。
在一個實施方案中，結構單元包含提供一個負電荷(例如，在中性pH下在水性組合物中)的部分或被該部分取代。適合的帶負電部分包括一個或多個基團如羧酸鹽/酯，被強吸電子基團取代的酚類(例如，四氯酚)，磷酸鹽/酯類，膦酸鹽/酯類，亞膦酸鹽/酯類，硫酸鹽/酯類，磺酸鹽/酯類，硫羧酸鹽/酯類和氧肟酸鹽/酯類等。適合的羧酸鹽/酯包括烷基羧酸，芳基羧酸，和芳烷基羧酸。適合的磷酸鹽/酯包括磷酸單-、二-、三-酯，和磷酸單-、二-、三-胺。適合的膦酸鹽/酯包括膦酸單-、二-酯，和膦酸單-、二-胺(例如，膦酸胺)。適合的亞膦酸鹽/酯包括膦酸酯類和胺類。
在一個實施方案中，結構單元包含提供一個負電荷和一個正電荷(例如，在中性pH下在水性組合物中)部分或被該部分取代，如亞砜、甜菜堿和氧化胺。
在一個實施方案中，結構單元包含一個酸性部分或被該部分取代。適合的酸性部分包括一個或多個基團如羧酸鹽/酯，磷酸鹽/酯，硫酸鹽/酯，和酚類。適合的酸性羧酸包括硫羧酸。適合的酸性磷酸鹽/酯包括以上所列的磷酸鹽/酯。
在一個實施方案中，結構單元包含一個堿性部分或被該部分取代。適合的堿性部分包括一個或多個基團如胺類。適合的堿性胺類包括烷基胺類，芳基胺類，芳烷胺類，吡啶類，雜環(huán)胺類(飽和的或不飽和的，環(huán)上有氮或沒有)，脒類，和任何以上所列其它胺類。
在一個實施方案中，結構單元包含一個氫鍵供體或被該部分取代。適合的氫鍵供體包括一個或多個基團如胺類，酰胺類，羧基類，質子化磷酸，質子化膦酸，質子化亞膦酸，質子化硫酸，質子化亞硫酸，醇類，和硫醇。適合的胺類包括烷基胺，芳基胺，芳烷胺，吡啶，雜環(huán)胺(飽和的或不飽和的，環(huán)上有或沒有氮)，脒類，尿素，和以上所列任何其它胺類。適合的質子化羧酸、質子化磷酸包括以上所列的那些。適合的醇類包括伯醇、仲醇、叔醇，和芳香醇(例如，酚類)。
在一個實施方案中，結構單元包含一個氫鍵受體或被該部分取代，或者該部分有一個或多個自由電子對。適合的基團可以包括一個或多個基團如胺類，酰胺類，羧酸鹽/酯類，羧基，磷酸鹽/酯類，膦酸鹽/酯類，亞膦酸鹽/酯類，硫酸鹽/酯類，磺酸鹽/酯類，醇類，醚類，硫醇類和硫醚類。適合的胺類包括烷基胺，芳基胺，芳烷胺，吡啶，雜環(huán)胺(飽和的或不飽和的，環(huán)上有或沒有氮)，脒類，尿素，和以上所列任何其它胺類。適合的羧酸鹽/酯類包括以上所列的那些。適合的磷酸鹽/酯類、膦酸鹽/酯類和亞膦酸鹽/酯類包括以上所列的那些。適合的醇類包括伯醇、仲醇、叔醇，芳香醇和以上所列那些。適合的醚類包括烷基醚類，芳烷醚類。
在一個實施方案中，結構單元包含一個不帶電的極性或親水基團或被該部分取代。適合的基團包括一個或多個基團如酰胺類，醇類，醚類，硫醇類，硫醚類，酯類，硫酯類，硼烷類，硼酸，和金屬復合物。適合的醇類包括伯醇、仲醇、叔醇，芳香醇和以上所列那些。適合的醚類包括以上所列的那些。
在一個實施方案中，結構單元包含一個不帶電的疏水基團或被該部分取代。適合的基團包括一個或多個基團如烷基(取代的或未取代的)，烯烴(共軛的或非共軛的)，炔烴(共軛的或非共軛的)，芳烴。適合的烷基基團包括低級烷基，取代烷基，環(huán)烷基，芳烷基和雜芳烷基。適合的烯基包括低級烯烴和芳香烯烴。適合的芳族基團包括未取代芳基，雜芳基，取代芳基，芳烷基，雜芳烷基，烷基取代的芳基，和聚芳烴類。
在一個實施方案中結，結構單元包含一個間隔區(qū)(例如，小的)部分或被該部分取代，如氫、甲基、乙基等。
關于多種這些結構單元一般性的和特異性的特性和功能以及它們的合成的描述可見于共同未決的美國專利申請序列號No.10/244,727，提交于2002年9月16日，和申請?zhí)朜o.PCT/US03/05328，提交于2003年2月19日，每個都題為“人工受體，結構單元，和方法”，美國臨時專利申請序列號60/500,081，也題為“人工受體，結構單元，和方法”，提交于2003年9月3日。這些專利文檔包含，特別地，詳細的書面描述關于結構單元、構架部分、識別元件的功能、結構和構型，結構單元的合成，結構單元的詳細實施方案，識別元件的詳細實施方案，和結構單元集。
構架可以為官能團選擇構架，該構架提供與識別部分的偶聯(lián)，并提供與連接部分的偶聯(lián)或成為連接部分。構架可以包含多個反應位點，這些位點具有正交的和可靠的官能團和受控的立體化學。多種化合物符合描述構架的方案和分子式，包括氨基酸，和天然存在或合成化合物，這些化合物包括，例如，氧和硫官能團。適于用作構架分子包括天然或合成的氨基酸，例如，在其側鏈上有官能團的氨基酸(例如，第三官能團)。氨基酸包含羧基和氨胺官能團。
構架可以是或者可以包含任何多種化合物或亞結構的結構。例如，構架可以是或者可以包含氨基酸(天然的或合成的)，二肽、單糖、二糖、另一種糖、它們的混合物或組合等；催化部分例如輔酶、金屬、金屬復合物等；大至2000個碳原子(例如，至48個碳原子)的聚合物，例如，聚醚、聚乙烯亞胺、聚丙烯酰胺、或類似的聚合物；α-羥酸，硫代酸；酶抑制劑(例如，蛋白酶抑制劑(如胃蛋白酶抑制劑)、抑制素等)，受體桔抗劑(例如，苯并二氮卓類)，受體激動劑，藥物，肽類激素；天然產物，代謝途徑(例如，糖酵解、檸檬酸循環(huán)、光合作用、糖生成、線粒體電子轉運、氧化磷酸化、生物合成途徑、分解代謝途徑等)的初始原料、中間產物或終端產物；它們的混合物或組合等。構架可以是天然存在的或合成的化合物；可以是外消旋的，有光學活性的，或非手性的；可以包括任何被明確描述過的結構的位置異構體；或可以包含構象限制性官能團。
在一個實施方案中，構架是或其包含一種單糖。任何多種天然存在或合成的單糖都可被用作構架。適合的單糖包括吡喃糖和呋喃糖，如葡萄糖、果糖、核酮糖、阿洛糖、阿卓糖、甘露糖、古洛糖、艾杜糖、半乳糖、塔羅糖、核糖、阿拉伯糖、木糖、來蘇糖等；赤癬糖，蘇糖等；纖維糖等；氨基糖，如鼠李糖、巖藻糖、葡糖胺、半乳糖胺等；醛糖酸和糖醛酸，如葡糖酸、葡糖醛酸、葡萄糖二酸等；包含這些單糖的糖苷；它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，構架是或其包含一種二糖。任何多種天然存在或合成的二糖都可被用作構架。適合的二糖包括含有以上所列單糖的二糖或寡糖。這些二糖包括蔗糖、棉子糖、龍膽三糖、纖維二糖、麥芽糖、乳糖、海藻糖、龍膽二糖、meliobiose等；它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，構架是或其包含一種糖類。任何多種天然存在或合成的糖類都可被用作構架。適合的糖類包括纖維素、幾丁質、淀粉、糖原、透明質酸、硫酸軟骨素、硫酸角素、肝素、糖蛋白等；它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，構架是或其包含一個催化部分。任何多種天然存在或合成的催化部分都可被用作構架或可以是構架上的一部分。適合的催化部分包括輔酶、金屬、金屬復合物、原親核體、原親電體、原還原劑、原氧化劑、普通酸性催化劑、普通堿性催化劑，它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，構架是或其包含一個與金屬結合或絡合的部分。任何多種天然存在或合成的與金屬結合或絡合的部分都可被用作構架或可以是構架上的一部分。適合的與金屬結合或絡合的部分包括合成的和天然存在的卟啉(例如，本卟啉、中卟啉、原卟啉(例如，血紅素和正鐵血紅素)、糞卟啉、四苯卟啉、八乙基卟啉等)，鈷胺輔酶(例如，輔酶B12、甲基鈷胺素等鈷胺素，或類似物質)，硒代半胱氨酸，硒蛋氨酸，鐵蛋白；天然存在或合成的鎂、鋅、銅、鉻、鐵、鈷、鋁(例如，Al3+)、鈦(例如，Ti4+)等的復合物；它們的鹽，它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，構架是或其包含一種輔酶(也稱為輔基或輔因子)。任何多種天然存在或合成的輔酶都可被用作構架或可以是構架上的一部分。適合的輔酶包括煙酰胺輔酶(例如，NAD、NADH、NADP等)，黃素化合物(例如，F(xiàn)AD、FADH2、FMN、FMNH2)，硫辛酸(例如，氧化的或還原的硫辛酸)，谷胱甘肽(例如，氧化的或還原的谷胱甘肽)，抗壞血酸，醌(例如，泛醌、維生素K等)，卟啉(例如，本卟啉、中卟啉、原卟啉(例如，血紅素和正鐵血紅素)、糞卟啉等)，核苷(例如，腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶等)，核苷酸(例如AMP、ADP、ATP、GMP、GDP、GTP、CMP、CDP、CTP、TMP、TDP、TTP、UMP、UDP、UTP)，磷酸甘油酯，生物素(例如，生物素或羧基生物素)，吡哆醛(例如磷酸吡哆醛、吡哆醛、吡哆胺、磷酸吡哆胺或它們的希夫堿)，酮戊二酸(例如，2-酮戊二酸)，輔酶A，肉堿，葉酸(例如，四氫葉酸、5-甲酰四氫葉酸、10-甲酰四氫葉酸、5，10-次甲基四氫葉酸、5，10-甲叉四氫葉酸、5，10-羥甲基四氫葉酸、5-亞胺甲基四氫葉酸等)，S-腺苷高半胱氨酸，鈷胺輔酶(例如，輔酶B12、甲基鈷胺素等鈷胺素，或類似物質)，3，5-二磷酸腺苷，二磷酸硫胺素，鐵蛋白，它們的鹽，它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，構架是或其包含上至2000碳原子(例如，上至48碳原子)的聚合物。這樣的聚合物可以是天然存在的或合的。適合的聚合物括包聚酯等聚合物，例如PEG、聚乙烯亞胺、聚丙烯酸酯(例如，取代的聚丙烯酸酯)，它們的鹽，它們的混合物或組合等。適合PEGs包括PEG1500向上至PEG20,000，例如，PEG 1450、PEG 3350、PEG 4500、PEG 8000、PEG 20,000等。
在一個實施方案中，構架是或其包含一種二肽。任何以任意順序含有20種天然氨基酸的400個二肽都可用作構架。適合的二肽包括胞壁酰二肽等。
在一個實施方案中構架可以是或可以包含一種治療性或藥理學活性劑。適合的治療性或藥理學活性劑包括硝酸鹽、笑氣、笑氣啟動子、笑氣供體、雙哌嘧胺醇、或另一種血管舒張劑；HYTRIN或另一種抗高血壓劑；糖蛋白IIb/IIIa抑制劑(阿昔單抗)或另一種表面糖蛋白受體抑制劑；阿斯匹林，噻氯匹啶，氯吡格雷或另一種抗血小板劑；秋水仙素或另一種抗有絲分裂劑或另一種微管抑制劑；類維生素A或另一種分泌抑制劑；松胞菌素或另一種肌動蛋白抑制劑；甲氨喋呤或另一種抗代謝或抗增殖劑；枸櫞酸他莫昔芬，TAXOL，紫杉醇，或其衍生物，雷伯霉素，長春堿，長春新堿，長春瑞濱，鬼臼乙叉甙，tenopiside，更生霉素(放線菌素D)，柔紅霉素，阿霉素，去甲基正定霉素，一種蒽環(huán)類抗生素，鹽酸米托蒽醌，博來霉素，光輝霉素(光神霉素)，絲裂霉素，雙氯乙基甲胺，環(huán)磷酰胺及其相似物，苯丁酸氮芥，一種氮丙啶，安乃近，烷基磺酸鹽(例如，白消安)，亞硝脲(卡莫司汀等)，鏈唑霉素，甲氨喋呤(用于許多適應癥)，氟尿嘧啶，氟尿嘧啶脫氧核苷，阿糖胞苷，巰嘌呤，硫鳥嘌呤，噴司他丁，2-氯脫氧腺苷，順氯氨鉑，碳鉑，甲基芐肼，羥基尿，或其它抗癌化療劑；環(huán)孢菌素，他克莫司(FK-506)，硫唑嘌呤，霉酚酸酯，mTOR抑制劑，或其它免疫抑制劑；氫化可的松，可松，地塞米松，地塞米松磷酸鈉，醋酸地塞米松，地塞米松衍生物，倍分米松，氟氫可松，潑尼松，潑尼松龍，6U-甲潑尼龍，曲安西龍(例如曲安奈德)，或另一種甾體試劑；曲匹地爾(一種PDGF拮抗劑)；多巴胺，甲磺酸溴隱亭，甲磺酸硫丙麥角林，或另一種多巴胺激動藥；卡普托利，依那普利或另一種血管緊張素轉化酶(ACE)抑制劑；血管緊張素受體阻斷劑；抗壞血酸，α生育酚，去鐵胺，21-氨基類固醇或另一種自由基清除劑，鐵螯合劑或抗氧化劑；雌激素或另一種性激素；AZT或另一種抗聚合酶；阿昔洛韋，泛西洛韋，金剛乙胺，丙氧鳥苷鈉，諾韋，茚地那韋，α-甲基-1-金剛烷甲胺，羥-乙氧基甲基鳥嘌呤，金剛烷胺，5-吲哚-2’-脫氧尿苷，三氟胸腺，阿糖腺苷，或另一種抗病毒劑；δ-氨基-γ-酮戊酸，間-四氫氯苯，十六氟鋅酞菁，四甲基血卟啉，羅丹明123或另一種光動力學治療劑PROSCAR，HYTRIN或其它治療良性前列腺增生(BHP)的試劑；米托坦，氨魯米特，breveldin，撲熱息痛，依托度酸，托美丁，酮咯酸，布洛芬及衍生物，甲芬那酸，甲氯芬那酸，吡羅昔康，替諾昔康，保泰松，羥布宗，萘丁美酮，金諾芬，金硫葡糖，硫代蘋果酸金鈉，這些中任意的混合物，或這些中任意衍生物。
在一個實施方案中，構架可以是或可以包含一種抗生素?？股氐睦影ūP尼西林，四環(huán)素，氯霉素，米諾環(huán)素，多西環(huán)素，萬古霉素，桿菌肽，卡那霉素，新霉素，慶大霉素，紅霉素和先鋒霉素類。先鋒霉素類的例子包括頭孢噻吩，頭孢匹林，頭孢唑啉，頭孢氨芐，頭孢霉定，頭孢羥氨芐，頭孢孟多，頭孢西丁，頭孢克洛，頭孢呋辛，頭孢尼西，頭孢雷特，頭孢噻肟，拉氧頭孢，頭孢唑肟，頭胞曲松，和頭孢哌酮。
在一個實施方案中，構架可以是或可以包含一種酶抑制劑。適合的酶抑制劑包括依酚氯銨，N-甲基毒扁豆堿，溴新斯的明，硫酸毒扁豆堿，HCL他克林，他克林，1-羥基馬來酸鹽，碘代塊菌素，p-溴四咪唑，10-(α-二乙氨丙酰)-吩噻素鹽酸，卡米達佐氯，密膽堿-3，3，5二硝基鄰苯二酚-1，二酰基甘油激酶抑制劑I，二酰基甘油激酶抑制劑II，3-苯丙氧基胍，N-一甲基-L-醋酸精氨酸，卡比多巴，鹽酸3-羥基芐肼，鹽酸肼屈嗪，鹽酸氯吉蘭，L(-)鹽酸塞利吉林，D(+)鹽酸塞利吉林，鹽酸羥胺，磷酸異丙異煙肼，6-甲氧基-四氫-9H-吡啶并-吲哚，尼亞拉胺，鹽酸帕吉林，鹽酸阿的平，鹽酸氨基脲，鹽酸反苯環(huán)丙胺，鹽酸N，N-溴甲苯羥乙胺-2，2-二-苯基戊酸，3-異丁甲基黃嘌呤，鹽酸罌粟堿，indomethacind，鹽酸2-環(huán)辛基-2-羥乙胺，2，3-二氯-α-甲基芐氨(DCMB)，鹽酸8，9-二氯-2，3，4，5-四氫-1H-2-苯并氮雜卓，p-氨魯米特，R(+)酒石p-酸氨魯米特，S(-)酒石酸p-氨魯米特，3-碘化酪氨酸，L(-)α-甲基酪氨酸，D(-)α-甲基酪氨酸，乙酰唑胺(cetazolamide)，二氯磺胺，6-羥基-2-苯并噻唑砜，別嘌呤醇等。
在一個實施方案中，構架是或其包含一種信號元件，該信號元件在試驗配體與受體結合時產生可檢測的信號。在一個實施方案中，信號元件可產生光信號或電化學信號。適合的光信號包括化學發(fā)光或熒光。該信號部分可以是熒光部分。熒光分子可以因結合了人工受體而被淬滅。例如，信號元件可以是只有當結合發(fā)生時才發(fā)熒光的分子。適合的電化學信號元件包括使電流或電壓增加的那些。適合的電化學信號元件包括酚類和苯胺類，如相互間正位或側位取代的那些，多核芳烴，硫化二硫，硫化-亞砜-砜，聚烯，聚酯等。適合電化學信號元件包括醌類和二茂鐵類。
構架的實施方案在一個實施方案中，構架包含多個反應位點，這些位點具有正交的和可靠的官能團和受控的立體化學。適合的具有正交的和可靠的化學的官能團包括，例如，羧基、胺、羥基、酚、羰基、和硫醇基基團，它們可以是各自被保護的、去保護的、和衍生的。在一個實施方案中，構架含有兩個、三個或四個具有正交的和可靠的化學的官能團。在一個實施方案中，構架含有三個官能團。在這個實施方案中，這三官能團可以獨立選自于，例如，羧基、胺、羥基、酚、羰基、和硫醇基基團。構架可以包含烷基，取代烷基，環(huán)烷基，雜環(huán)的，取代雜環(huán)的，芳烷基，芳基，雜芳基，雜芳烷基，和類似的部分。
含三個官能團的構架的一般結構可被表示于式1a 含四個官能團的構架的一般結構可被表示于式1b 在這些通式中R1可以是1-12、1-6或1-4碳烷基、取代烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)的、取代的雜環(huán)、芳烷基、芳基、雜芳基、雜芳烷基、和類似的基團；F1、F2、F3或F4可以獨立地是羧基、胺、羥基、酚、羰基、和硫醇基基團。F1、F2、F3或F4可以獨立地是1-12、1-6或1-4碳烷基、取代烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)的、取代的雜環(huán)、芳烷基、芳基、雜芳基、雜芳烷基，或被羧基、胺、羥基、酚、羰基、和硫醇基基團取代的無機基團。F3和/或F4可以缺失。
另外，適合偶聯(lián)于識別元件和/或接頭的反應的構架可購買或通過已知方法制造(見，例如，Green，TW；Wuts，PGM(1999)，ProtectiveGroups in Organic Synthesis Third Edition，Wiley-Interscience，NewYork，779 pp.；Bodanszky，M.；Bodanszky，A.(1994)；The Practice ofPeptide Synthesis Second Edition，Springer-Verlag，New York，217 pp.)識別元件可以選擇識別元件以提供一個或多個結構單元的結構特性。構架和/或識別元件可以作為人工受體的一部分和配體反應。識別元件能夠提供一個或多個結構特性如正電荷、負電荷、酸、堿、電子受體、電子供體、氫鍵供體、氫鍵受體、自由電子對、π電子、電荷極化、親水性、或疏水性等。識別元件可以是一個基團或者它可以龐大的。
在一個實施例中識別元件可以是1-12、1-6或1-4碳烷基、取代烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)的、取代的雜環(huán)、芳烷基、芳基、雜芳基、雜芳烷基、或類似的基團；識別元件可以被一個基團取代，該基團包含或傳遞正電荷、負電荷、酸、堿、電子受體、電子供體、氫鍵供體、氫鍵受體、自由電子對、π電子、電荷極化、親水性、或疏水性等。
識別元件可以是或者可以包含任何多種化合物或亞結構。例如，識別元件可以是或者可以包含氨基酸(天然的或合成的)，二肽、單糖、二糖、另一種糖、它們的混合物或組合等；催化部分例如輔酶、金屬、金屬復合物等；大至2000個碳原子(例如，至48個碳原子)的聚合物，例如，聚醚、聚乙烯亞胺、聚丙烯酰胺、或類似的聚合物；α-羥酸，硫代酸；酶抑制劑(例如，蛋白酶抑制劑(如胃蛋白酶抑制劑)、抑制素等)，受體桔抗劑(例如，苯并二氮卓類)，受體激動劑，藥物，肽類激素；天然產物，代謝途徑(例如，糖酵解、檸檬酸循環(huán)、光合作用、糖生成、線粒體電子轉運、氧化磷酸化、生物合成途徑、分解代謝途徑等)的初始原料、中間產物或終端產物；它們的混合物或組合等。構架可以是天然存在的或合成的化合物；可以是外消旋的，有光學活性的，或非手性的；可以包括任何被明確描述過的結構的位置異構體；或可以包含構象限制性官能團。
在一個實施方案中，識別元件是或其包含一種單糖。任何多種天然存在或合成的單糖都可被用作識別元件。適合的單糖包括吡喃糖和呋喃糖，如葡萄糖、果糖、核酮糖、阿洛糖、阿卓糖、甘露糖、古洛糖、艾杜糖、半乳糖、塔羅糖、核糖、阿拉伯糖、木糖、來蘇糖等；赤癬糖，蘇糖等；纖維糖等；氨基糖，如鼠李糖、巖藻糖、葡糖胺、半乳糖胺等；醛糖酸和糖醛酸，如葡糖酸、葡糖醛酸、葡萄糖二酸等；包含這些單糖的糖苷；它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，識別元件是或其包含一種二糖。任何多種天然存在或合成的二糖都可被用作識別元件。適合的二糖包括含有以上所列單糖的二糖或寡糖。這些二糖包括蔗糖、棉子糖、龍膽三糖、纖維二糖、麥芽糖、乳糖、海藻糖、龍膽二糖、meliobiose等；它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，識別元件是或其包含一種糖類。任何多種天然存在或合成的糖類都可被用作識別元件。適合的糖類包括纖維素、幾丁質、淀粉、糖原、透明質酸、硫酸軟骨素、硫酸角素、肝素、糖蛋白等；它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，識別元件是或其包含一個催化部分。任何多種天然存在或合成的催化部分都可被用作識別元件或可以是識別元件上的一部分。適合的催化部分包括輔酶、金屬、金屬復合物、原親核體、原親電體、原還原劑、原氧化劑、普通酸性催化劑、普通堿性催化劑，它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，識別元件是或其包含一個與金屬結合或絡合的部分。任何多種天然存在或合成的與金屬結合或絡合的部分都可被用作識別元件或可以是識別元件上的一部分。適合的與金屬結合或絡合的部分包括合成的和天然存在的卟啉(例如，本卟啉、中卟啉、原卟啉(例如，血紅素和正鐵血紅素)、糞卟啉、四苯卟啉、八乙基卟啉等)，鈷胺輔酶(例如，輔酶B12、甲基鈷胺素等鈷胺素，或類似物質)，硒代半胱氨酸，硒蛋氨酸，鐵蛋白；天然存在或合成的鎂、鋅、銅、鉻、鐵、鈷、鋁(例如，Al3+)、鈦(例如，Ti4+)等的復合物；它們的鹽，它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，識別元件是或其包含一種輔酶(也稱為輔基或輔因子)。任何多種天然存在或合成的輔酶都可被用作識別元件或可以是識別元件上的一部分。適合的輔酶包括煙酰胺輔酶(例如，NAD、NADH、NADP等)，黃素化合物(例如，F(xiàn)AD、FADH2、FMN、FMNH2)，硫辛酸(例如，氧化的或還原的硫辛酸)，谷胱甘肽(例如，氧化的或還原的谷胱甘肽)，抗壞血酸，醌(例如，泛醌、維生素K等)，卟啉(例如，本卟啉、中卟啉、原卟啉(例如，血紅素和正鐵血紅素)、糞卟啉等)，核苷(例如，腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶等)，核苷酸(例如AMP、ADP、ATP、GMP、GDP、GTP、CMP、CDP、CTP、TMP、TDP、TTP、UMP、UDP、UTP)，磷酸甘油酯，生物素(例如，生物素或羧基生物素)，吡哆醛(例如磷酸吡哆醛、吡哆醛、吡哆胺、磷酸吡哆胺或它們的希夫堿)，酮戊二酸(例如，2-酮戊二酸)，輔酶A，肉堿，葉酸(例如，四氫葉酸、5-甲酰四氫葉酸、10-甲酰四氫葉酸、5，10-次甲基四氫葉酸、5，10-甲叉四氫葉酸、5，10-羥甲基四氫葉酸、5-亞胺甲基四氫葉酸等)，S-腺苷高半胱氨酸，鈷胺輔酶(例如，輔酶B12、甲基鈷胺素等鈷胺素，或類似物質)，3，5-二磷酸腺苷，二磷酸硫胺素，鐵蛋白，它們的鹽，它們的混合物或組合等。
在一個實施方案中，其識別元件可以是或可以包含一個親脂部分。適合的親脂部分包括一個或多個支化的或直鏈C6-36烷基、C8-24烷基、C12-24烷基、C12-18烷基等；C6-36烯基、C8-24烯基、C12-24烯基、C12-18烯基等，它們含有，例如，1到4個雙鍵；C6-36炔基，C8-24炔基，C12-24炔基，C12-18炔基等，它們含有，例如，1到4個三鍵；含1到4個雙鍵或三鍵的鏈；包含芳基或取代芳基部分的鏈(例如，在鏈末端或中間的苯基或萘基)；聚芳烴部分；環(huán)烷或取代烷部分，其所含碳原子數(shù)如鏈式中所述；它們的組合或混合物等。烷基、烯基或炔基基團可以包含支鏈；鏈內官能度如醚基；末端官能度如醇、酰胺、羧酸等；或類似物質。
適合的識別元件包括羧酸(例如，單羧酸鹽/酯和二羧酸鹽/酯)，其羧酸鹽/酯添加在親脂部分，如一個或多個支化的或直鏈C6-36烷基、C8-24烷基、C12-24烷基、C12-18烷基等；C6-36烯基、C8-24烯基、C12-24烯基、C12-18烯基等，它們含有，例如，1到4個雙鍵；C6-36炔基，C8-24炔基，C12-24炔基，C12-18炔基等，它們含有，例如，1到4個三鍵；含1到4個雙鍵或三鍵的鏈；包含芳基或取代芳基部分的鏈(例如，在鏈末端或中間的苯基或萘基)；或類似物質。這些羧酸包括花生四烯酸、亞油酸、亞麻酸、油酸等。這些羧酸可通過與支持體之間的共價鍵合或靜電相互作用而固定于支持體上。
適合的識別元件包括羧酸(例如，單羧酸鹽/酯和二羧酸鹽/酯)，其羧酸鹽/酯添加在有機基團上，如一個或多個支化的或直鏈C2-8烷基、芳烷基、烯基、炔基等。這些羧酸可包含取代的芳基部分(例如苯基或萘基部分)。這些羧酸包括乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、苯甲酸等。這些羧酸可通過羧酸與支持體或平層之間的共價鍵合或靜電相互作用而固定于支持體上。
在一個實施方案中，識別元件是或其包含一種氨基酸。適合的氨基酸包括天然或合成的氨基酸。氨基酸包括羧基和氨基官能團。在它們的側鏈上，氨基酸還可以包含一個部分，該部分具有正電荷、負電荷、酸、堿、電子受體、電子供體、氫鍵供體、氫鍵受體、自由電子對、π電子、電荷極化、親水性、或疏水性。適合的氨基酸包括側鏈上有官能團那些。側鏈官能團可包括，對天然氨基酸，胺(例如，烷基胺、雜芳胺)、羥基、苯基、羧基、硫醇基、硫醚基或脒基基團。
任何天然氨基酸都可被用作識別元件。天然氨基酸包括脂族氨基酸(例如，丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、和異亮氨酸)，羥氨酸(例如，絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸)，二羧酸(例如，谷氨酸和天冬氨酸)，酰胺(例如谷氨酰胺和天冬酰胺)，具有堿性側鏈的氨基酸(例如賴氨酸、羥賴氨酸、組氨酸、和精氨酸)，芳香族氨基酸(例如，組氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、和甲狀腺氨酸)，含硫氨基酸(例如，半胱氨酸、胱氨酸和蛋氨酸)，亞氨基酸(例如吡咯氨酸和羥吡咯氨酸)。適用作結構單元的天然氨基酸包括，例如，絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、半胱氨酸、賴氨酸、精氨酸、組氨酸。
合成的氨基酸可包括天然存在的側鏈官能團或合成的側鏈官能團，后者用烷基、取代烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)、取代雜環(huán)、芳烷基、芳基、雜芳基、雜芳烷基或類似部分和羧基、胺、羥基、苯基、羰基或硫醇官能團來修飾或延伸天然氨基酸。適合的合成氨基酸包括N-取代的甘氨酸和N-取代甘氨酸的寡聚物。適合的合成氨基酸包括β-氨基酸和天然氨基酸的同質物或β相似物。
在一個實施方案中，識別元件是或其包含一種二肽。任何以任意順序含有20種天然氨基酸的400個二肽都可用作結構單元。適合的二肽包括胞壁酰二肽等。
在一個實施方案中識別元件可以是或可以包含一種治療性或藥理學活性劑。適合的治療性或藥理學活性劑包括硝酸鹽、笑氣、笑氣啟動子、笑氣供體、雙哌嘧胺醇、或另一種血管舒張劑；HYTRIN或另一種抗高血壓劑；糖蛋白IIb/IIIa抑制劑(阿昔單抗)或另一種表面糖蛋白受體抑制劑；阿斯匹林，噻氯匹啶，氯吡格雷或另一種抗血小板劑；秋水仙素或另一種抗有絲分裂劑或另一種微管抑制劑；類維生素A或另一種分泌抑制劑；松胞菌素或另一種肌動蛋白抑制劑；甲氨喋呤或另一種抗代謝或抗增殖劑；枸櫞酸他莫昔芬，TAXOL，紫杉醇，或其衍生物，雷伯霉素，長春堿，長春新堿，長春瑞濱，鬼臼乙叉甙，tenopiside，更生霉素(放線菌素D)，柔紅霉素，阿霉素，去甲基正定霉素，一種蒽環(huán)類抗生素，鹽酸米托蒽醌，博來霉素，光輝霉素(光神霉素)，絲裂霉素，雙氯乙基甲胺，環(huán)磷酰胺及其相似物，苯丁酸氮芥，一種氮丙啶，安乃近，烷基磺酸鹽(例如，白消安)，亞硝脲(卡莫司汀等)，鏈唑霉素，甲氨喋呤(用于許多適應癥)，氟尿嘧啶，氟尿嘧啶脫氧核苷，阿糖胞苷，巰嘌呤，硫鳥嘌呤，噴司他丁，2-氯脫氧腺苷，順氯氨鉑，碳鉑，甲基芐肼，羥基尿，或其它抗癌化療劑；環(huán)孢菌素，他克莫司(FK-506)，硫唑嘌呤，霉酚酸酯，mTOR抑制劑，或其它免疫抑制劑；氫化可的松，可松，地塞米松，地塞米松磷酸鈉，醋酸地塞米松，地塞米松衍生物，倍分米松，氟氫可松，潑尼松，潑尼松龍，6U-甲潑尼龍，曲安西龍(例如曲安奈德)，或另一種甾體試劑；曲匹地爾(一種PDGF拮抗劑)；多巴胺，甲磺酸溴隱亭，甲磺酸硫丙麥角林，或另一種多巴胺激動藥；卡普托利，依那普利或另一種血管緊張素轉化酶(ACE)抑制劑；血管緊張素受體阻斷劑；抗壞血酸，α生育酚，去鐵胺，21-氨基類固醇或另一種自由基清除劑，鐵螯合劑或抗氧化劑；雌激素或另一種性激素；AZT或另一種抗聚合酶；阿昔洛韋，泛西洛韋，金剛乙胺，丙氧鳥苷鈉，諾韋，茚地那韋，α-甲基-1-金剛烷甲胺，羥-乙氧基甲基鳥嘌呤，金剛烷胺，5-吲哚-2’-脫氧尿苷，三氟胸腺，阿糖腺苷，或另一種抗病毒劑；δ-氨基-γ-酮戊酸，間-四氫氯苯，十六氟鋅酞菁，四甲基血卟啉，羅丹明123或另一種光動力學治療劑；PROSCAR，HYTRIN或其它治療良性前列腺增生(BHP)的試劑；米托坦，氨魯米特，breveldin，撲熱息痛，依托度酸，托美丁，酮咯酸，布洛芬及衍生物，甲芬那酸，甲氯芬那酸，吡羅昔康，替諾昔康，保泰松，羥布宗，萘丁美酮，金諾芬，金硫葡糖，硫代蘋果酸金鈉，這些中任意的混合物，或這些中任意衍生物。
在一個實施方案中，識別元件可以是或可以包含一種抗生素?？股氐睦影ūP尼西林，四環(huán)素，氯霉素，米諾環(huán)素，多西環(huán)素，萬古霉素，桿菌肽，卡那霉素，新霉素，慶大霉素，紅霉素和先鋒霉素類。先鋒霉素類的例子包括頭孢噻吩，頭孢匹林，頭孢唑啉，頭孢氨芐，頭孢霉定，頭孢羥氨芐，頭孢b孟多，頭孢西丁，頭孢克洛，頭孢呋辛，頭孢尼西，頭孢雷特，頭孢噻肟，拉氧頭孢，頭孢唑肟，頭胞曲松，和頭孢哌酮。
在一個實施方案中，識別元件可以是或可以包含一種酶抑制劑。適合的酶抑制劑包括依酚氯銨，N-甲基毒扁豆堿，溴新斯的明，硫酸毒扁豆堿，HCL他克林，他克林，1-羥基馬來酸鹽，碘代塊菌素，p-溴四咪唑，10-(α-二乙氨丙酰)-吩噻素鹽酸，卡米達佐氯，密膽堿-3，3，5二硝基鄰苯二酚-1，二酰基甘油激酶抑制劑I，二酰基甘油激酶抑制劑II，3-苯丙氧基胍，N-一甲基-L-醋酸精氨酸，卡比多巴，鹽酸3-羥基芐肼，鹽酸肼屈嗪，鹽酸氯吉蘭，L(-)鹽酸塞利吉林，D(+)鹽酸塞利吉林，鹽酸羥胺，磷酸異丙異煙肼，6-甲氧基-四氫-9H-吡啶并-吲哚，尼亞拉胺，鹽酸帕吉林，鹽酸阿的平，鹽酸氨基脲，鹽酸反苯環(huán)丙胺，鹽酸N，N-溴甲苯羥乙胺-2，2-二-苯基戊酸，3-異丁甲基黃嘌呤，鹽酸罌粟堿，indomethacind，鹽酸2-環(huán)辛基-2-羥乙胺，2，3-二氯-α-甲基芐氨(DCMB)，鹽酸8，9-二氯-2，3，4，5-四氫-1H-2-苯并氮雜卓(benzazepine)，p-氨魯米特，R(+)酒石p-酸氨魯米特，S(-)酒石酸p-氨魯米特，3-碘化酪氨酸，L(-)α-甲基酪氨酸，D(-)α-甲基酪氨酸，乙酰唑胺，二氯磺胺，6-羥基-2-苯并噻唑砜，別嘌呤醇等。
在一個實施方案中，識別元件是或其包含一種信號元件，該信號元件在試驗配體與受體結合時產生可檢測的信號。在一個實施方案中，信號元件可產生光信號或電化學信號。適合的光信號包括化學發(fā)光或熒光。該信號部分可以是熒光部分。熒光分子可以因結合了人工受體而被淬滅。例如，信號元件可以是只有當結合發(fā)生時才發(fā)熒光的分子。適合的電化學信號元件包括使電流或電壓增加的那些。適合的電化學信號元件包括酚類和苯胺類，如相互間正位或側位取代的那些，多核芳烴，硫化二硫，硫化-亞砜-砜，聚烯，聚酯等。適合電化學信號元件包括醌類和二茂鐵類。
含可逆偶聯(lián)的識別元件的結構單元識別元件可以通過多種相互作用中的任何一種被偶聯(lián)于結構單元，例如，偶聯(lián)于構架。例如，識別元件可以被可逆地偶聯(lián)于構架。將識別元件可逆地偶聯(lián)于構架所應用的機制允許識別元件從構架上解偶聯(lián)而不對識別元件、構架、結構單元的其它部分或人工受體的其它部分造成破壞或不可接受的降解。即，偶聯(lián)可被逆轉而不對識別元件、構架造成破壞或不可接受的降解。在一個實施方案中，偶聯(lián)被逆轉時識別元件或構架的降解水平僅僅是可忽略的或無效的?？赡媾悸?lián)可利用易可逆的共價鍵或非共價相互作用。適宜的非共價相互作用包括離子間相互作用、氫健、范德華相互作用等。易可逆的共價鍵是指該共價鍵可在不對識別元件或構架造成破壞或不可接受的降解的條件下形成或斷裂。
在一個實施方案中，識別元件的可逆偶聯(lián)利用了一個構架，該構架上包含能參與和識別元件可逆相互作用的部分。在一個實施方案中，構架可以包含能參與和識別元件可逆共價鍵合的部分，能參與和識別元件非共價相互作用的部分，這些部分的混合物等。
本發(fā)明可以應用任何的多種眾多已知的、用于形成可逆共價鍵的官能團、試劑和反應。適合的形成可逆共價鍵的試劑包括描述于Green，TW；Wuts，PGM(1999)，Protective Groups in Organic Synthesis ThirdEdition，Wiley-Interscience，New York，779 pp.的那些。例如，構架可以包含官能團如羰基、羧基、硅烷基、硼酸或酯、胺基(例如伯、仲、叔胺，羥胺，肼等)，硫醇基、醇基(例如伯、仲、叔醇)、二元醇基(例如，1，2二元醇或1，3二元醇)、酚基、兒茶酚基等。這些官能團能夠形成具可逆共價鍵的基團，如醚(例如，烷醚、甲硅烷醚、硫醚等)、酯(例如，烷酯、酚酯、環(huán)酯、硫酯等)、縮醛(例如，乙縮醛)、縮酮(如例，環(huán)縮酮)、甲硅烷基衍生物(例如，甲硅烷醚)、硼酸鹽(例如，環(huán)硼酸鹽)、酰胺、酰肼、亞胺、氨基甲酸酯等。這樣的官能團可被稱為共價鍵合部，例如，第一共價鍵合部分。
構架上的羰基和識別元件上的胺基可以形成亞胺或希夫堿。這對構架上的胺基和識別元件上的羰基也同樣正確。亞胺和希夫堿可在不對構架或識別元件造成破壞或不可接受的降解的條件下形成或分開。
構架上的羰基和識別元件上的醇基可以形成乙縮醛或縮酮。這對構架上的醇基和識別元件上的羰基也同樣正確。乙縮醛或縮酮可在不對構架或識別元件造成破壞或不可接受的降解的條件下形成或分開。
構架上的硫醇(例如，第一硫醇)和識別元件上的硫醇(例如，第二硫醇)可以形成二硫化物。二硫鍵可在不對構架或識別元件造成破壞或不可接受的降解的條件下形成或分開。
構架上的羧基和識別元件上的醇基可以形成酯。這對構架上的醇基和識別元件上的羧基同樣正確。多種醇類和羧酸中的任何一種能形成提供本發(fā)明內容中可逆共價鍵的酯。例如，易可逆酯鏈可形成于醇類，如芳環(huán)上有吸電子基團的酚類，其它有在羥基碳上起作用的吸電子基團的醇類，其它醇類等；和/或羧基基團如有在?；忌掀鹱饔玫奈娮踊鶊F的那些(例如，硝基芐酸，R-CF2-COOH，R-CCl2-COOH等)，其它羧酸等。可逆酯鏈可在不對構架或識別元件造成破壞或不可接受的降解的條件下形成或分開。
在一個實施方案中，構架和識別元件可用能參與非共價相互作用的部分進行官能化。例如，構架可以包含官能團如離子基團、可以形成氫鍵的基團、或能參與范德華或其它疏水相互作用的基團。識別元件可以包含一個與這樣的相互作用互補的基團。這樣的官能團可以包括陽離子基團、陰離子基團、親脂基團、兩性基團等。構架上的陽離子基團和識別元件上的陰離子基團可以在不對構架或識別元件造成破壞或不可接受的降解的條件下形成離子鍵。這對于構架上的陰離子基團識別元件上的陽離子基團同樣正確。作為進一步的例子，構架上18碳的烷基基團和識別元件上互補的親脂基團可以在不對構架或識別元件造成破壞或不可接受的降解的條件下參與疏水相互作用。
在一個實施方案中，本發(fā)明的方法和組合物可應用含帶電荷部分(例如，第一帶電部)的構架和含帶相反電荷部分(例如，第二帶電部)的識別元件。適合的帶電部分包括帶正電的部分和帶負電的部分。適合的帶正電部分(例如，在中性pH下的水性組合物中)包括胺、季胺部分，锍，磷，二茂鐵等。帶正電的部分，如季胺，還可以包括一個或多個親脂部分。適合的帶負電的部分(例如，在中性pH下的水性組合物中)包括羧酸鹽/酯類，烷氧基化物，被強吸電子基團取代的酚類(例如，四氯酚)，磷酸鹽/酯類，膦酸鹽/酯類，亞膦酸鹽/酯類，硫酸鹽/酯類，磺酸鹽/酯類，硫羧酸鹽/酯類和氧肟酸鹽/酯類等。
在一個實施方案中，本發(fā)明的方法和組合物可應用含能形成氫鍵的基團(例如，第一氫鍵基團)的構架，該基團作為供體或是受體皆可。例如，構架可以包含氫鍵供體而識別元件包含氫鍵受體(或反之亦然)。適合的氫鍵形成基團包括羧基、胺基、羥基、羰基等。離子基團也可參與氫鍵。
在一個實施方案中，本發(fā)明的方法和組合物可以應用各自獨立地包含一個親脂部分(例如，第一親脂部分和第二親脂部分)的構架和識別元件。適合的親脂部分包括支化的或直鏈C6-36烷基、C8-24烷基、C12-24烷基、C12-18烷基等；C6-36烯基、C8-24烯基、C12-24烯基、C12-18烯基等，它們含有，例如，1到4個雙鍵；C6-36炔基，C8-24炔基，C12-24炔基，C12-18炔基等，它們含有，例如，1到4個三鍵；含1到4個雙鍵或三鍵的鏈；包含芳基或取代芳基部分的鏈(例如，在鏈末端或中間的苯基或萘基)；聚芳烴部分；環(huán)烷或取代烷部分，其所含碳原子數(shù)如鏈式中所述；它們的組合或混合物等。烷基、烯基或炔基基團可以包含支鏈；鏈內官能度如醚基；末端官能度如醇、酰胺、羧酸等；或類似物質。這些脂類部分如季胺脂類部分也可以包含正電荷。
在一個實施方案中，其結構單元或結構單元的混合物包含可逆或不可逆偶聯(lián)的識別元件。在一個實施方案中，這樣的不可逆偶聯(lián)的識別元件可通過共價鍵偶聯(lián)，該共價鍵不能在不對識別元件或構架造成破壞或不可接受的降解的條件下鍵合或斷裂。在一個實施方案中，不可逆偶聯(lián)應用的共價鍵在用于逆轉可逆共價鍵的條件下是穩(wěn)定的。在一個實施方案中，酰胺鍵不可逆地將識別元件偶聯(lián)于構架。
在一個實施方案中，可逆偶聯(lián)于構架上的識別元件可以被不可逆地偶聯(lián)于構架上。例如，本方法可以包括將一個連接識別元件和平層或構架的可逆共價鍵轉化為一個不可逆共價鍵。這樣的轉化包括將一個二硫鍵轉化為一個不可逆鍵，通過例如，包括將該二硫鍵還原和/或氧化成一個不可逆鍵。這樣的轉化可以包括將亞胺還原為胺。
識別元件的實施方案帶正電荷的識別元件(例如，在中性pH下的水性組合物中)包括胺、季胺部分，锍，磷，二茂鐵等。適合的胺類包括烷基胺，烷基二胺，芳基胺，雜芳胺，芳烷胺，吡啶，雜環(huán)胺(飽和的或不飽和的，環(huán)上有或沒有氮)，脒類，肼類等。烷基胺通常有1-12個碳原子，例如1-8個，環(huán)類可以有3-12個碳原子，例如3-8個。適合的烷基胺包括式B9的那些。適合的雜環(huán)或烷基雜環(huán)胺包括式A9的那些。適合的吡啶包括式A5和B5中的那些。任何一種胺都作為季胺化合物而被應用。另外適合的季胺部分包括三甲基烷基季胺部分，二甲基乙基烷基季胺部分，二甲基烷基季胺部分，芳基烷基季胺部分，吡啶季胺部分等。
基本的識別元件包括胺類。適合的基本胺類包括烷基胺，芳基胺，芳烷胺，吡啶，雜環(huán)胺(飽和的或不飽和的，環(huán)上有或沒有氮)，脒類和任何以上所列的其它胺類。適合的烷基胺包括式B9中的那些。適合的雜環(huán)或烷基雜環(huán)胺包括式A9的那些。適合的吡啶包括式A5和B5中的那些。
包含氫鍵供體的識別元件包括胺類，酰胺類，羧基類，質子化磷酸，質子化膦酸，質子化亞膦酸，質子化硫酸，質子化亞硫酸，醇類，和硫醇。適合的胺類包括烷基胺，芳基胺，芳烷胺，吡啶，雜環(huán)胺(飽和的或不飽和的，環(huán)上有或沒有氮)，脒類，尿素，和以上所列任何其它胺類。適合的烷基胺包括式B9中的那些。適合的雜環(huán)或烷基雜環(huán)胺包括式A9的那些。適合的吡啶包括式A5和B5中的那些。適合的質子化羧酸、質子化磷酸包括以上所列的那些。適合的酰胺包括式A8和B8中的那些。適合的醇類包括伯醇、仲醇、叔醇，和芳香醇(例如，酚類)。適合的醇類包括式A7(伯醇)和B7(仲醇)中的那些。
包含氫鍵受體或一個或多個自由電子對的識別元件包括胺類，酰胺類，羧酸，羧基，磷酸，膦酸，亞膦酸，硫酸，磺酸，醇類，醚類，硫醇類和硫醚類。適合的胺類包括烷基胺，芳基胺，芳烷胺，吡啶，雜環(huán)胺(飽和的或不飽和的，環(huán)上有或沒有氮)，脒類，尿素，和以上所列任何其它胺類。適合的烷基胺包括式B9中的那些。適合的雜環(huán)或烷基雜環(huán)胺包括式A9的那些。適合的吡啶包括式A5和B5中的那些。適合的羧酸包括以上所列的那些。適合的酰胺包括式A8和B8中的那些。適合的磷酸、膦酸和亞膦酸包括以上所列的那些。適合的醇類包括伯醇、仲醇、叔醇，芳香醇和以上所列那些。適合的醇類包括式A7(伯醇)和B7(仲醇)中的那些。適合的醚類包括烷基醚類，芳烷醚類。適合的烷基醚類包括式A6中的那些。適合的芳烷醚包括式A4中的那些。適合的硫醚包括式B6中那些。
包含不帶電極性或親水基團的識別元件包括酰胺類，醇類，醚類，硫醇類，硫醚類，酯類，硫酯類，硼烷類，硼酸，和金屬復合物。適合的酰胺包括式A8和B8中的那些。適合的醇類包括伯醇、仲醇、叔醇，芳香醇和以上所列那些。適合的醇類包括式A7(伯醇)和B7(仲醇)中的那些。適合的醚類包括以上所列的那些。適合的醚類包括式A6中的那些。適合的芳烷醚包括式A4中的那些。
含不帶電疏水基團的識別元件包括烷基(取代的或未取代的)，烯烴(共軛的或非共軛的)，炔烴(共軛的或非共軛的)，芳烴。適合的烷基基團包括低級烷基，取代烷基，環(huán)烷基，芳烷基和雜芳烷基。適合的低級烷基包括式A1、A3、A3a和B1中的那些。適合的芳烷基包括式A3、A3a、A4、B3、B3a和B4中的那些。適合的烷基環(huán)烷基包括式B2中的那些。適合的烯基包括低級烯烴和芳香烯烴。適合的芳香烯基包括式B4中的那些。適合的芳族基團包括未取代芳基，雜芳基，取代芳基，芳烷基，雜芳烷基，烷基取代的芳基，和聚芳烴類。適合的芳烷基包括式A3、A3a和B4中的那些。適合的烷基雜芳基包括式A5和B5中的那些。
間隔(例如，小的)識別元件包括氫、甲基、乙基等。龐大的識別元件包含7個或更多碳原子或雜原子。
式A1-A9和B1-B9是CH2CH3A1CH2CH(CH3)2A2
CH2CH2-O-CH3A6CH2CH2-OH A7CH2CH2-NH-C(O)CH3A8 CH3B1 CH2-S-CH3B6CH2CH(OH)CH3B7
CH2CH2C(O)-NH2B8CH2CH2CH2-N-(CH3)2B9根據(jù)標準參考，這些A和B識別元件可稱作下列物質的衍生物A1，乙胺；A2，異丁胺；A3，苯乙胺；A4，4-甲氧苯乙胺；A5，2-(2-氨乙基)吡啶；A6，2-甲氧基胺；A7，乙醇胺；A8，N-乙酰乙二胺；A9，1-(2-氨乙基)吡咯烷；B1，乙酸；B2，環(huán)戊基丙酸；B3，3-氯苯乙酸；B4，肉桂酸；B5，3-吡啶丙酸；B6，(甲硫)乙酸；B7，3-羥基丁酸；B8，琥珀酸；和B9，4-(二甲基氨基)丁酸。
在一個實施方案中，識別元件包含一個或多個式A1、A2、A3、A3a、A4、A5、A6、A7、A8、和/或A9(A識別元件)和式B1、B2、B3、B3a、B4、B5、B6、B7、B8、和/或B9(B識別元件)所示結構。在一個實施方案中，每個結構單元包含一個A識別元件和B識別元件。在一個實施方案中，一組81個這樣的結構單元包括A識別元件和B識別元件的81個不同組合中的每一種。在一個實施方案中，A識別元件連接在構架下垂位置(pendant position)處。在一個實施方案中，B識別元件連接在構架的赤道位置(equatorial position)處。在一個實施方案中，A識別元件連接在構架下垂位置處而B識別元件連接在構架的赤道位置處。
形成多種識別元件的試劑可以商購。例如用于形成識別元件A1、A2、A3、A3a、A4、A5、A6、A7、A8、A9、B1、B2、B3、B3a、B4、B5、B6、B7、B8、和B9的試劑可以商購。
接頭選擇接頭以提供支持體或平層上結構單元的適合的固定。接頭可作為人工受體的一部分與配體相互作用。接頭還能為結構單元提供巨大的體積、離開支持體的距離、疏水性親水性等結構特性。在一個實施方案，接頭與構架的官能團形成共價鍵。在一個實施方案中，接頭包含一個能夠與支持體或平層可逆地相互作用的官能團，例如，通過可逆共價鍵合或非共價相互作用。
在一個實施方案中，接頭包含一個或多個能參與可逆共價鍵合的部分。適合的可逆共價鍵合基團包括以上所述的那些。人工受體可以包含可逆固定于支持體或平層上的結構單元，例如，亞胺、乙縮醛、縮酮、二硫化物、酯或類似的鍵。這些官能團能夠參與可逆的共價鍵合。這些官能團可稱作共價鍵合部，例如，第二共價鍵合部分。
在一個實施方案中，接頭在附著到支持體之前可包含一個能與或活化后能與支持體上官能團反應的官能團。例如，接頭與構架上的醇、酚、硫醇、胺、羰基等基團能形成或被視為形成共價鍵。接頭可以包括能與或活化后能與支持體反應的羧基、醇、酚、硫醇、胺、羰基、馬來酰亞胺等基團。在與構架相結合的鍵和附著到支持體上的基團之間，接頭可以包括烷基、取代烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)的、取代雜環(huán)、芳烷基、芳基、雜芳基、雜芳烷基、乙氧或丙氧寡聚物、糖苷、或類似部分。
接頭可以包含一個被鍵合到如烷基或芳基上的良好的離去基團。該離去基團“良好”得足以被構架上的醇、酚、硫醇、胺、羰基、或類似基團所置換。這樣的接頭可以包括下式表示的部分R-X，其中X是離去基團如鹵素(例如，-Cl，-Br，或-I)、甲苯磺酸鹽、甲磺酸鹽、三氟甲磺酸酯(triflate)，而R是烷基、取代的烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)基、取代的雜環(huán)基、芳烷基、芳基、雜芳基、或雜芳基烷基、乙氧或丙氧寡聚物、糖苷、或類似部分在一個實施方案中，接頭可被能參與非共價相互作用的部分官能化。例如，接頭可以包含一些官能團，這些官能團如離子基團、能形成氫鍵的基團、或能參與范德華或其它疏水相互作用的基團。這些官能團可以包括陽離子基團、陰離子基團、親脂基團、兩性基團等。
在一個實施方案中，本發(fā)明的方法和組合物可以應用一個含帶電荷部分(例如，第二帶電荷部分)的接頭。適合的帶電荷部分包括帶正電荷的部分和帶負電荷的部分。適合的帶正電荷的部分包括胺、季胺部分，锍，磷，二茂鐵等。適合的帶負電荷的部分(例如，在中性pH下的水性組合物中)包括羧酸鹽/酯類，被強吸電子基團取代的酚類(例如，四氯酚)，磷酸鹽/酯類，膦酸鹽/酯類，亞膦酸鹽/酯類，硫酸鹽/酯類，磺酸鹽/酯類，硫羧酸鹽/酯類和氧肟酸鹽/酯類等。
在一個實施方案中，本發(fā)明的方法和組合物可應用含能形成氫鍵的基團(例如，第二氫鍵基團)的接頭，該基團作為供體或是受體皆可。例如，接頭可以包含一個或多個羧基、胺基、羥基、羰基等。離子基團也可參與氫鍵。
在一個實施方案中，本發(fā)明的方法和組合物可以應用包含一個親脂部分(例如，第二親脂部分)的接頭。適合的親脂部分包括支化的或直鏈C6-36烷基、C8-24烷基、C12-24烷基、C12-18烷基等；C6-36烯基、C8-24烯基、C12-24烯基、C12-18烯基等，它們含有，例如，1到4個雙鍵；C6-36炔基，C8-24炔基，C12-24炔基，C12-18炔基等，它們含有，例如，1到4個三鍵；含1到4個雙鍵或三鍵的鏈；包含芳基或取代芳基部分的鏈(例如，在鏈末端或中間的苯基或萘基)；聚芳烴部分；環(huán)烷或取代烷部分，其所含碳原子數(shù)如鏈式中所述；它們的組合或混合物等。烷基、烯基或炔基基團可以包含支鏈；鏈內官能度如醚基；末端官能度如醇、酰胺、羧酸等；或類似物質。
在一個實施方案中，接頭包含一個親脂部分(例如，第二親脂部分)和一個共價鍵合部分(例如，第二共價鍵合部分)。在一個實施方案中，接頭包含一個親脂部分(例如，第二親脂部分)和一個帶電荷部分(例如，第二帶電荷部分)。
接頭優(yōu)選地與構架上的醇、酚、硫醇、胺、羰基等基團形成或被視為形成共價鍵。在與構架結合的鍵和參與和支持體或平層可逆相互作用的或由其形成的基團之間，接頭可以包括烷基、取代烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)的、取代雜環(huán)、芳烷基、芳基、雜芳基、雜芳烷基、乙氧或丙氧寡聚物、糖苷、或類似部分。
例如，適合的接頭可以包括參與和構架結合的鍵或由其形成的官能團，參與和支持體或平層可逆相互作用的或由其形成的官能團或基團，和接頭骨架部分。接頭骨架部分可以包含約4到約48個碳或雜原子，約8到14個碳或雜原子，約12到約24個碳或雜原子，約16到約18個碳或雜原子，約4到12個碳或雜原子，約4到約8個碳或雜原子，或類似。接頭骨架可以包含烷基、取代烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)的、取代雜環(huán)、芳烷基、芳基、雜芳基、雜芳烷基、乙氧或丙氧寡聚物、糖苷、其混合物，或類似部分。
在一個實施例中，接頭包含一個親脂部分，參與和構架結合的鍵或由其形成的官能團，以及，任選地，一個或多個形成可逆共價鍵、氫鍵、或離子相互作用的部分。在這樣的實施方案中，該親脂部分可以含有約4到約48個碳或雜原子、約8到14個碳或雜原子、約12到約24個碳或雜原子、約16到約18個碳或雜原子、或類似。在這樣的實施方案中，接頭可以包含約1到約8個可逆的鍵/相互作用部分或約2到約4個可逆的鍵/相互作用部分。適合的接頭具有如(CH2)nCOOH的結構，其中n＝12-24，n＝17-24，或n＝16-18。
在一個實施方案中，接頭基團包括下式的那些(CH2)nCOOH，其中n＝1-16，n＝2-8，n＝2-6，或n＝3。形成合適接頭的試劑有市售商品可用，包括任何具正交官能度(orthogonal functionality)的多種試劑。
結構單元的實施方案在一個實施方案中，結構單元可以被表示為式2 其中RE1是識別元件1，RE2是識別元件2，而L是一個接頭。X是缺失，C＝O，CH2，NR，NR2，NH，NHCONH，SCONH，CH＝N，或OCH2NH。優(yōu)選地，X是缺失或C＝O。Y是缺失，NH，O，CH2，或NRCO。優(yōu)選地，Y是NH或O。優(yōu)選地Y是NH。Z是CH2，O，NH，S，CO，NR，NR2，NHCONH，SCONH，CH＝N或OCH2NH。優(yōu)選地，Z是O。R2是H，CH3，或另一個能給予結構單元手性且大小與甲基相似或比其小的基團。R3是CH2；CH2-苯基；CHCH3；(CH2)n其中n＝2-3；或環(huán)烷基，其含有3-8個碳，優(yōu)選5-6個碳，苯基，萘基。優(yōu)選地R3是CH2或CH2-苯基。
在一個實施方案中，L是參與和構架結合的鍵或由其形成的官能團(本文描述了這樣的基團)，參與和構架或平層可逆相互作用的鍵或由其形成的官能團或基團(本文描述了這樣的基團)，和接頭骨架部分。在一個實施方案中，接頭骨架部分是約4到約48個碳或雜原子或雜原子的烷基、取代烷基、環(huán)烷基、雜環(huán)的、取代雜環(huán)、芳烷基、芳基、雜芳基、雜芳烷基、乙氧或丙氧寡聚物、糖苷、或其混合物；約8到14個碳或雜原子，約12到約24個碳或雜原子，約16到約18個碳或雜原子，約4到12個碳或雜原子，約4到約8個碳或雜原子。
在一個實施方案中，L是參與和構架結合的鍵或由其形成的官能團(本文描述了這樣的基團)和一個親脂部分(本文描述了這樣的基團)，該親脂部分可以含有約4到約48個碳或雜原子、約8到14個碳或雜原子、約12到約24個碳或雜原子、約16到約18個碳或雜原子、或類似。在這樣的實施方案中，接頭可以包含約1到約8個可逆的鍵/相互作用部分或約2到約4個可逆的鍵/相互作用部分。在一個實施方案中，L是(CH2)nCOOH，其中n＝12-24，n＝17-24，或n＝16-18。
在一個實施方案中，RE1和RE2可以獨立地是以上所列的任何識別元件。
應用人工受體的方法可以產生對給定試驗配體或給定試驗配體的一個特定部分有特異性的工作人工受體。異質的和固定化的結構單元分子組合形成工作人工受體。例如，相近固定于支持體上的2、3、4、或5個不同的結構單元分子提供了作為候選或工作人工受體的分子結構。一旦產生了多個候選人工受體，它們就被檢測以確定哪一個對給定配體是特異性的或有用。
然后特異性的或工作人工受體或受體復合體可以被用于多種不同的方法和系統(tǒng)。例如，該受體可被用于結合或檢測一個試驗配體的方法和/或裝置。作為進一步的例子，該受體可被用于化學合成的方法和/或裝置。用于化學合成的方法裝置可以包括區(qū)域特異性和立體特異性的化學合成。該受體還可被用于形成/開發(fā)(develop)破壞或模擬結合相互作用的化合物。開發(fā)治療性試劑的方法和系統(tǒng)可以包括用于藥物和疫苗開發(fā)的方法和系統(tǒng)。
在一個實施方案中，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可以被用于檢測特定的或所關心的配體。例如，可能通過一個特異性的配體組合來鑒定一個未知的生物樣品。這樣的方法在檢測特定病原體或疾病狀態(tài)的分析中可以是有用的。作為進一步的例子，這樣的實施方案可以被用于測定一個患者的基因譜。例如，可以檢測癌癥組織或遺傳上的癌癥傾向。
本人工受體可作為用于下列用途的產品的一部分分析基因組和/或蛋白質組(蛋白分離和鑒定)；藥物開發(fā)(如序列特異性小分子先導的鑒定，蛋白和蛋白間相互作用的鑒定)；試驗配體的檢測器；藥物濫用的診斷或治療(如可卡因或其它藥物濫用臨床或研究分析)；有害廢物分析或補救；化學品暴露警告或干涉；疾病診斷或治療；癌癥診斷或治療(如前列腺特異性抗原的臨床分析)；生物試劑警告或干涉；食物鏈污染分析或補救以及食物污染物的臨床分析等。
結合或檢測試驗配體的方法在一個實施方案中，本發(fā)明可以包括結合或檢測試驗配體的方法和/或裝置。例如，其人工受體可以用于目前使用抗體的多種檢測法。該人工受體可以特異于給定配體，如抗原或免疫原。因此，該人工受體可以被用于類似于酶免疫分析、酶聯(lián)免疫分析、免疫擴散、免疫電泳、乳膠凝集等的形式?？梢杂眠@樣的方法檢測的配體包括濫用的藥物、生物試劑(如危險試劑)、生物試劑的標記物、疾病狀態(tài)的標記物等。檢測用的方法和系統(tǒng)可以包括用于臨床化學、環(huán)境分析和所有種類的診斷檢驗中的方法和系統(tǒng)。
例如，人工受體可以與一個含有或懷疑含有至少一個試驗配體的樣品接觸。構成人工受體的結構單元對于試驗配體可以是首次用于實驗的。然后，可以檢測人工受體上一個或多個配體的結合。接下來，解釋結合的結果以提供關于樣品的信息。在一個實施方案中，本發(fā)明包括檢測樣品中配體的方法，該方法包括將對試驗配體有特異性的人工受體與懷疑含有該試驗配體的樣品接觸。該方法還包括檢測或定量試驗配體與人工受體的結合。例如，一個在適當條件下結合(例如，緊密地)分子、細胞或微生物的人工受體可被用在一種形式中，在該形式中結合本身就足以表明該分子或生物體的存在。這樣的形式還包括用陽性和對照樣品探查的人工受體。
圖4示意性地舉例說明一個用于評價候選人工受體的方法的實施方案，該人工受體用于結合于一個試驗配體，如一個分子或細胞。此方法可以包括制造一個候選人工受體的陣列?？梢酝ㄟ^將該陣列與試驗配體接觸并鑒別哪種受體與試驗配體結合而鑒定工作人工受體。構成人工受體的結構單元對于試驗配體可以是首次用于實驗的。這樣方法可應用一個被標記的試驗配體。該方法可以包括產生一個含有工作人工受體或受體復合體的陣列或裝置。在一個實施方案中，該方法可以包括使用用于檢測或鑒定樣品中試驗配體的陣列或裝置，所述樣品如生物樣品、化驗樣品或環(huán)境樣品。
圖5示意性地舉例說明本方法的一個實施方案，該方案使用候選人工受體陣列。該方法的這個實施方案可以應用一個含有效數(shù)量該人工受體的陣列以產生一個用于鑒定或檢測一試驗配體的檢測方法或系統(tǒng)。該方法可以包括評價一個含有效數(shù)量的用于結合一個試驗配體的人工受體的陣列，所述試驗配體如分子或細胞。構成人工受體的結構單元對于試驗配體可以是首次用于實驗的。所述分子或細胞可以顯示出與陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定生物樣品的方法，或鑒定或檢測該分子或細胞的方法。
如圖5中所說明的，可通過應用了單個或多個先導或工作人工受體的方法鑒定試驗配體。適于鑒定試驗配體的多個先導或工作人工受體可被用于陣列形式檢測。單個的先導或工作人工受體可以作為一條帶與陽性和/或陰性對照受體共同配置于支持體上，它也可配置成多條帶。
在一個實施方案中，其方法可以包括在一個基體上產生或應用所選的工作人工受體或受體復合體。該基體可以包含用于單個試驗配體的工作人工受體或用于多個試驗配體的工作人工受體。例如，一種方法可以包括將該人工受體與樣品接觸。包含用于單個試驗配體的工作人工受體的基體可被用于檢測該配體的方法或系統(tǒng)。與工作人工受體的結合表明該樣品含有該試驗配體。包含用于多個試驗配體的工作人工受體的基體可被用于檢測一個、幾個或所有試驗配體的方法或系統(tǒng)。與用于一個特定試驗配體或配體群的工作人工受體的結合表明該樣品含有這樣的試驗配體或配體群。
可以配置工作人工受體或受體復合體以提供一種模式，該模式能指示一種或多種試驗配體的存在。此方法包括檢測樣品的結合模式并將其與已知樣品的結合模式相比較。圖6示意性地舉例說明一個工作人工受體陣列上的某種結合模式。在一個實施方案中，所有用于一個試驗配體的人工受體可被置于貫穿基體的一條線上。根據(jù)圖6，對IL-2有特異性的受體處于工作人工受體復合體陣列10的第12線上。已經結合了試驗配體(例如，IL-2)的工作人工受體被表示成陰影24。未結合試驗配體的工作人工受體被表示為空心圓圈26。
應用了所述陣列的方法可以包括通過熒光或本文描述的另一種方法檢測人工受體第12線上的結合。在所述實施方案中，檢測人工受體第12線上的結合表明該樣品含有IL-2。進一步地，陣列10上另一個人工受體上信號的缺失表明該樣品不含有IFN-γ，IL-10，TGF-β，IL-12或TGF-α。因此，應用這樣的陣列的方法可以確定一個樣品是否是特定的一種生物樣品或含有特定的一種分子或細胞。
當被設計用于研究用檢測試劑盒時，裝置30可以含有配置的點以致于陽性結果產生一個易于識別的36號模式，如加號標識。該易于識別的模式可以因此指示一個特定的試驗配體存在于樣品之中。或者，用于特定42號靶的人工受體或點可以被隨機地置于第三個陣列40號上。在這個方式中，當使用了這種檢測裝置或陣列時，檢測結果對于觀察者可能不是直觀明顯的但會易于被一種機器閱讀，該機器可以被編程以將在不同位置上與受體或點的結合與特定生物樣品、分子或細胞的鑒定相關聯(lián)。
在一個實施方案中，本發(fā)明包括一種用于檢測或鑒定一種生物樣品、分子或細胞的方法。該方法的這個實施方案可以包括從一個人工受體陣列中選擇一個結合生物樣品、分子或細胞的人工受體，將該人工受體與試驗成分相結合，并檢測人工受體與試驗樣品的結合。在這樣的實施方案中，結合表明試驗成分中該生物樣品、分子或細胞的存在。在一個實施方案中，本發(fā)明包括一種用于檢測或鑒定一種生物樣品、分子或細胞的方法。該方法的這個實施方案可以包括檢測與人工受體的結合。結合表明試驗樣品中該生物樣品、分子或細胞的存在。
本方法可以形成或應用多個特異于特定試驗配體的工作受體，特定的試驗配體例如，生物樣品、分子或細胞。即，工作受體可以特異于一個特定的試驗配體，但不同的受體可以與該配體的不同的抗原(例如，蛋白或糖類)、配體、官能團或結構特性相互作用。這樣的方法可以提供用于試驗配體存在性的穩(wěn)定檢測(robust test)。例如，這樣的穩(wěn)定檢測與依賴單個單一的受體來檢驗給定配體的檢測方法相比可以降低假陽性或假陰性結果出現(xiàn)的機會。另外，本方法的這個實施方案可以形成或應用工作受體，該受體因為與同一試驗配體上多個抗原或配體相互作(例如，多價鍵合)而顯示出更高的結合親和力。
在一實施方案中，本方法可以應用一個包含有效數(shù)量該人工受體的陣列來產生一種檢測方法或系統(tǒng)用于鑒定或檢測一種多核苷酸，例如，DNA或RNA。方法可以包括評價這樣一個陣列，該陣列包含用于與多核苷酸，例如，DNA或RNA，相結合的有效數(shù)量候選人工受體。構成人工受體的結構單元對于該DNA或RNA可以是首次用于實驗的。所述多核苷酸，例如，DNA或RNA，可以顯示與該陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定生物樣品的方法，或鑒定或檢測該多核苷酸的方法，例如，DNA或RNA。
在一實施方案中，本方法可以應用一個包含有效數(shù)量該人工受體的陣列來產生一種檢測方法或系統(tǒng)用于鑒定或檢測多肽或肽。方法可以包括評價這樣一個陣列，該陣列包含用于與多肽或肽結合的有效數(shù)量候選人工受體。構成人工受體的結構單元對于該多肽或肽可以是首次用于實驗的。所述多肽和肽可以顯示與該陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定生物樣品的方法，或鑒定或檢測該多肽或肽。
在一實施方案中，本方法可以應用一個包含有效數(shù)量該人工受體的陣列來產生一種檢測方法或系統(tǒng)用于鑒定或檢測寡聚-或多糖。方法可以包括評價這樣一個陣列，該陣列包含用于與寡聚-或多糖結合的有效數(shù)量候選人工受體。構成人工受體的結構單元對于該寡聚-或多糖可以是首次用于實驗的。所述寡聚-或多糖可以顯示與該陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定生物樣品的方法，或鑒定或檢測該寡聚-或多糖。
在一實施方案中，本方法可以應用一個包含有效數(shù)量該人工受體的陣列來產生一種檢測方法或系統(tǒng)用于鑒定或檢測一種細胞，例如，肝細胞。方法可以包括評價這樣一個陣列，該陣列包含用于與該細胞，例如，肝細胞結合的有效數(shù)量候選人工受體。構成人工受體的結構單元對于該細胞，例如，肝細胞可以是首次用于實驗的。所述細胞，例如，肝細胞可以顯示與該陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定生物樣品的方法，或鑒定或檢測該細胞，例如，肝細胞。
濫用藥物結合或檢測的方法在一個實施方案中，本發(fā)明可以包括用于結合或檢測一種濫用藥物的方法和/或裝置。用于檢測的方法或系統(tǒng)可以包括用于臨床化學、研究分析和所有種類診斷檢測的方法和系統(tǒng)。例如，人工受體可以與含有或懷疑含有至少一種濫用藥物的樣品相接觸。然后，可以檢測人工受體上一個或多個濫用藥物的結合。接下來，解釋結合的結果以提供關于樣品的信息。在一個實施方案中，本發(fā)明包括檢測樣品中濫用藥物的方法，該方法包括將對濫用藥物有特異性的人工受體與懷疑含有該試驗配體的樣品接觸。該方法還包括檢測或定量濫用藥物與人工受體的結合。
圖4示意性地舉例說明一個用于評價候選人工受體的方法的實施方案，該人工受體用于結合于一個試驗配體。該方法的這個實施方案可以用于檢測一個試驗配體如濫用藥物。此方法可以包括制造一個候選人工受體的陣列。構成人工受體的結構單元對于試驗配體可以是首次用于實驗的?？梢酝ㄟ^將該陣列與濫用藥物接觸并鑒別哪種受體與濫用藥物結合而鑒定工作人工受體。該方法可以包括產生一個含有工作人工受體或受體復合體的陣列或裝置。在一個實施方案中，該方法可以包括使用用于檢測或鑒定樣品中濫用藥物的陣列或裝置，所述樣品如生物樣品、化驗樣品或證據(jù)樣品。
圖5示意性地舉例說明本方法的一個實施方案，該方案使用候選人工受體陣列。該方法的這個實施方案可以應用一個含有效數(shù)量該人工受體的陣列以產生一個用于鑒定或檢測一種濫用藥物的檢測方法或系統(tǒng)。該方法可以包括評價一個含有效數(shù)量的用于結合一種濫用藥物的人工受體的陣列。構成人工受體的結構單元對于該濫用藥物可以是首次用于實驗的。所述濫用藥物可以顯示出與陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定生物樣品的方法，或鑒定或檢測該濫用藥物的方法。
在一個實施方案中，其方法可以包括在一個基體上產生或應用所選的工作人工受體或受體復合體。該基體可以包含用于單個濫用藥物的工作人工受體或用于多個濫用藥物的工作人工受體。例如，一種方法可以包括將該人工受體與樣品接觸。包含用于單個濫用藥物的工作人工受體的基體可被用于檢測該濫用藥物的方法或系統(tǒng)。與工作人工受體的結合表明該樣品含有該濫用藥物。包含用于多個濫用藥物的工作人工受體的基體可被用于檢測一個、幾個或所有濫用藥物的方法或系統(tǒng)。與用于一個特定濫用藥物或濫用藥物群的工作人工受體的結合表明該樣品含有這樣的濫用藥物或濫用藥物群。
可以配置工作人工受體或受體復合體以提供一種模式，該模式能指示一種或多種濫用藥物的存在。此方法包括檢測樣品的結合模式并將其與已知樣品的結合模式相比較。圖6示意性地舉例說明一個工作人工受體陣列上的某種結合模式。這樣的模式和方案可被用于鑒定多種試驗配體，包括濫用藥物。
本方法可以形成或應用多個特異于特定濫用藥物或該濫用藥物的特性的工作受體。即，工作受體可以特異于一個特定的濫用藥物，但不同的受體可以與該濫用藥物的不同的配體、官能團或結構特性相互作用。這樣的方法可以提供用于濫用藥物存在性的穩(wěn)定檢測。例如，這樣的穩(wěn)定檢測與依賴單個單一的受體來檢驗給定濫用藥物的檢測方法相比可以降低假陽性或假陰性結果出現(xiàn)的機會。另外，本方法的這個實施方案可以形成或應用工作受體，該受體因為與同一濫用藥物上多個抗原或配體相互作(例如，多價鍵合)而顯示出更高的結合親和力。
適用的濫用藥物包括大麻素類(例如，大麻和馬力求那)，鎮(zhèn)靜劑類(例如，巴比妥類、苯并二氮卓類、γ-羥丁酸、甲喹酮)，離解(dissociative)麻醉劑類(例如，氯胺酮、PCP和PCP相似物)，致幻劑類(例如，LSD、麥斯卡林、西洛西濱)，阿片制劑或類罌粟堿(例如，可待因、芬太尼、芬太尼相似物、海洛因、嗎啡、鴉片、鹽酸羥考酮、氫可酮、酒石酸氫鹽)，興奮藥(例如，安非他明、可卡因、二氧甲叉基甲苯丙胺、甲苯丙胺、苯哌啶醋酸甲酯、尼古丁)，吸入劑(例如，溶劑)等。
適用的濫用藥物包括性能增強劑，如興奮藥和β-阻斷劑，同化激素類藥，氧支持體增強劑，掩蔽劑，和吸入劑。適用的興奮藥包括咖啡因和安非他明類。適用的β-阻斷劑包括沙丁胺醇(用于哮喘吸入器)等。適用同化激素類藥包括類固醇(例如，促蛋白合成甾類)，類固醇相似物，和生長激素。適用的氧載體增強劑包括紅細胞生成素等。
結合或檢測同分異構體的方法在一個實施方案中，本發(fā)明可以包括用于結合或檢測一個化合物的一種或者多種同分異構體的方法和/或裝置。用于檢測的方法或系統(tǒng)可以包括用于臨床化學、環(huán)境分析和所有種類診斷檢測的方法和系統(tǒng)。例如，人工受體可以與含有或懷疑含有至少一種某化合物同分異構體的樣品相接觸。然后，可以檢測人工受體上一個或多個該化合物同分異構體的結合。接下來，解釋結合的結果以提供關于該同分異構體的信息。在一個實施方案中，本發(fā)明包括檢測樣品中某化合物同分異構體的方法，該方法包括將對該同分異構體有特異性的人工受體與懷疑含有該同分異構體的樣品接觸。該方法還包括檢測或定量同分異構體與人工受體的結合。
本方法可以被用于同分異構體如立體異構體(例如，幾何異構體或旋光異構體)，旋光異構體(例如，對映異構體和非對映異構體)，幾何異構體(例如，順-和反-異構體)。本方法可以被用于形成工作或先導人工受體或工作人工受體復合體，它們能結合于一個或多個某化合物異構體(例如，對映選擇的受體環(huán)境)。例如，人工受體或復合體可以與某化合物的一種立體異構體結合，但與該化合物的另一種立體異構體只微弱結合或根本不結合。例如，人工受體或復合體可以與某化合物的一種幾何異構體結合，但與該化合物的另一種幾何異構體只微弱結合或根本不結合。例如，人工受體或復合體可以與某化合物的一種旋光異構體結合，但與該化合物的另一種旋光異構體只微弱結合或根本不結合。例如，人工受體或復合體可以與某化合物的一種對映異構體結合，但與該化合物的另一種對映異構體只微弱結合或根本不結合。例如，人工受體或復合體可以與某化合物的一種非對映異構體結合，但與該化合物的另一種非對映異構體只微弱結合或根本不結合。
圖4示意性地舉例說明一個用于評價候選人工受體的方法的實施方案，該人工受體用于結合于一個試驗配體。該方法的這個實施方案可以用于檢測一個試驗配體如化合物的異構體。此方法可以包括制造一個候選人工受體的陣列。構成人工受體的結構單元對于試驗配體可以是首次用于實驗的?？梢酝ㄟ^將該陣列一種異構體接觸并鑒別哪種受體與該異構體結合而鑒定工作人工受體。該方法可以包括產生一個含有工作人工受體或受體復合體的陣列或裝置。在一個實施方案中，該方法可以包括使用用于檢測或鑒定樣品中異構體的陣列或裝置，所述樣品如生物樣品、化驗樣品或臨床樣品。
圖5示意性地舉例說明本方法的一個實施方案，該方案使用候選人工受體陣列。該方法的這個實施方案可以應用一個含有效數(shù)量該人工受體的陣列以產生一個用于鑒定或檢測一種異構體的檢測方法或系統(tǒng)。該方法可以包括評價一個含有效數(shù)量的用于結合一種異構體的人工受體的陣列。構成人工受體的結構單元對于該異構體可以是首次用于實驗的。所述異構體可以顯示出與陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定生物樣品、臨床樣品或化驗樣品的方法，或鑒定或檢測該異構體的方法。
在一個實施方案中，其方法可以包括在一個基體上產生或應用所選的工作人工受體或受體復合體。該基體可以包含用于單個異構體的工作人工受體或用于多個異構體的工作人工受體。例如，一種方法可以包括將該人工受體與樣品接觸。包含用于單個異構體的工作人工受體的基體可被用于檢測該異構體的方法或系統(tǒng)。與工作人工受體的結合表明該樣品含有該異構體。包含用于多個異構體的工作人工受體的基體可被用于檢測一個、幾個或所有異構體的方法或系統(tǒng)。與用于一個特定異構體或異構體群的工作人工受體的結合表明該樣品含有這樣的異構體或異構體群。
可以配置工作人工受體或受體復合體以提供一種模式，該模式能指示一種或多種異構體的存在。此方法包括檢測樣品的結合模式并將其與已知樣品的結合模式相比較。圖6示意性地舉例說明一個工作人工受體陣列上的某種結合模式。這樣的模式和方案可被用于鑒定多種試驗配體，包括異構體。
在一個實施方案中，本方法可以應用一個含有效數(shù)量該人工受體的陣列以產生一個用于鑒定或檢測一種立體異構體的檢測方法或系統(tǒng)。該方法可以包括評價一個含有效數(shù)量的用于結合一種立體異構體的人工受體的陣列。構成人工受體的結構單元對于該立體異構體可以是首次用于實驗的。所述立體異構體可以顯示出與陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定化驗樣品或臨床樣品的方法，或鑒定或檢測該立體異構體的方法。
在一個實施方案中，本方法可以應用一個含有效數(shù)量該人工受體的陣列以產生一個用于鑒定或檢測一種幾何異構體(例如順-和反異構體)的檢測方法或系統(tǒng)。該方法可以包括評價一個含有效數(shù)量的用于結合一種幾何異構體的人工受體的陣列。構成人工受體的結構單元對于該幾何異構體可以是首次用于實驗的。所述幾何異構體可以顯示出與陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定化驗樣品或臨床樣品的方法，或鑒定或檢測該幾何異構體(例如順-和反異構體)的方法。
在一個實施方案中，本方法可以應用一個含有效數(shù)量該人工受體的陣列以產生一個用于鑒定或檢測一種旋光異構體的檢測方法或系統(tǒng)。該方法可以包括評價一個含有效數(shù)量的用于結合一種旋光異構體的人工受體的陣列。構成人工受體的結構單元對于該旋光異構體可以是首次用于實驗的。所述旋光異構體可以顯示出與陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定化驗樣品或臨床樣品的方法，或鑒定或檢測該旋光異構體的方法。
在一個實施方案中，本方法可以應用一個含有效數(shù)量該人工受體的陣列以產生一個用于鑒定或檢測一種對映異構體的檢測方法或系統(tǒng)。該方法可以包括評價一個含有效數(shù)量的用于結合一種對映異構體的人工受體的陣列。構成人工受體的結構單元對于該對映異構體可以是首次用于實驗的。所述對映異構體可以顯示出與陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定化驗樣品或臨床樣品的方法，或鑒定或檢測該對映異構體的方法。
在一個實施方案中，本方法可以應用一個含有效數(shù)量該人工受體的陣列以產生一個用于鑒定或檢測一種非對映異構體的檢測方法或系統(tǒng)。該方法可以包括評價一個含有效數(shù)量的用于結合一種非對映異構體的人工受體的陣列。構成人工受體的結構單元對于該非對映異構體可以是首次用于實驗的。所述非對映異構體可以顯示出與陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定化驗樣品或臨床樣品的方法，或鑒定或檢測該非對映異構體的方法。
結合或檢測肽類的方法在一個實施方案中，本發(fā)明可以包括用于結合或檢測一種肽的方法和/或裝置。用于檢測的方法或系統(tǒng)可以包括用于臨床化學、環(huán)境分析和所有種類診斷檢測的方法和系統(tǒng)。例如，人工受體可以與含有或懷疑含有至少一種肽的樣品相接觸。然后，可以檢測人工受體上一個或多個該肽的結合。接下來，解釋結合的結果以提供關于該樣品的信息。在一個實施方案中，本發(fā)明包括檢測樣品中一種肽的方法，該方法包括將對該肽有特異性的人工受體與懷疑含有該肽的樣品接觸。該方法還包括檢測或定量該肽與人工受體的結合。
圖4示意性地舉例說明一個用于評價候選人工受體的方法的實施方案，該人工受體用于結合于一個試驗配體。該方法的這個實施方案可以用于檢測一個試驗配體如肽。此方法可以包括制造一個候選人工受體的陣列。構成人工受體的結構單元對于試驗配體可以是首次用于實驗的。可以通過將該陣列與一種肽接觸并鑒別哪種受體與該肽結合而鑒定工作人工受體。該方法可以包括產生一個含有工作人工受體或受體復合體的陣列或裝置。在一個實施方案中，該方法可以包括使用用于檢測或鑒定樣品中肽的陣列或裝置，所述樣品如生物樣品、化驗樣品或臨床樣品。
圖5示意性地舉例說明本方法的一個實施方案，該方案使用候選人工受體陣列。該方法的這個實施方案可以應用一個含有效數(shù)量該人工受體的陣列以產生一個用于鑒定或檢測一種肽的檢測方法或系統(tǒng)。該方法可以包括評價一個含有效數(shù)量的用于結合一種肽的人工受體的陣列。構成人工受體的結構單元對于該肽可以是首次用于實驗的。所述肽可以顯示出與陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定生物樣品或環(huán)境樣品的方法，或鑒定或檢測該肽的方法。
圖7示意性地舉例說明一個用于形成一種方法和系統(tǒng)的方法的實施方案，該方法和系統(tǒng)用于檢測一個試驗配體，如一種肽或肽類的混合物。本方法的這個實施方案可以包括評價多種用于結合多種肽中的每一種的候選人工受體。構成人工受體的結構單元對于該肽類中的一種或多種可以是首次用于實驗的。所述肽類可以包括在細胞或生物體中發(fā)現(xiàn)的肽。本方法可以包括檢測各個肽對復式候選人工受體或其陣列的一個子集的結合。本方法可以包括檢測在細胞或生物體中發(fā)現(xiàn)的肽對復式候選人工受體或其陣列的一個子集或其全部的結合。這可被想象成為對每個肽或肽的混合物形成一個工作受體或人工受體復合體。
這樣，每個肽或肽的混合物可以提供復式或陣列上結合受體的模式。所結合受體的模式可以是該肽或肽混合物或含有該肽或肽混合物的特征。本方法包括將該結合模式的表現(xiàn)形式儲存為圖象或數(shù)據(jù)結構。結合模式的表現(xiàn)形式可由操作者或數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行評價。本方法可以包括這樣的評價。來自一個未知樣品的結合模式與一個特定肽的結合模式相匹配就將該未知樣品鑒定為含有該肽。來自一個未知樣品的結合模式與一個特定肽混合物的結合模式相匹配就將該未知樣品鑒定為含有該肽混合物或是含有該肽混合物的有機體或者細胞。多個結合模式可被存儲為數(shù)據(jù)庫。
所述方法的一個實施方案可以包括創(chuàng)建一個人工受體陣列。這個實施方案還可以包括編譯一個特定肽或肽混合物的結合模式的數(shù)據(jù)庫，例如，用發(fā)現(xiàn)于細胞或生物體內的來探察所述的陣列。將該陣列與未鑒定的肽或肽混合物接觸可以產生一個試驗結合模式。然后本方法可以將該試驗結合模式與數(shù)據(jù)庫中已知肽或肽混合物的結合模式進行比較以鑒定或分類該未知的肽、肽混合物、或細胞或生物體。在一個實施案方中，已經構建了數(shù)據(jù)庫和受體陣列，并且其方法包括用未知肽或肽混合物的探查該陣列以產生一個試驗結合模式，然后將該試驗結合模式與數(shù)據(jù)庫中已知肽或肽混合物的結合模式進行比較以鑒定或分類該未知的肽、肽混合物、或細胞或生物體。
可以將為不同肽混合物構建的陣列與來自生物體、細胞或所關心的組織的樣品相接觸。與陣列結合的肽可以鑒別或檢測該生物體、細胞或組織；可以指示由生物體導致的或影響該細胞或組織的紊亂；可以指示對由生物體導致的或影響該細胞或組織的紊亂進行的成功治療；鑒別疾病進程；鑒定治療先導或策略；或類似。
在一個實施方案中，其方法可以包括在一個基體上產生或應用所選的工作人工受體或受體復合體。該基體可以包含用于單個肽的工作人工受體或用于多個肽的工作人工受體。例如，一種方法可以包括將該人工受體與樣品接觸。包含用于單個肽的工作人工受體的基體可被用于檢測該肽的方法或系統(tǒng)。與工作人工受體的結合表明該樣品含有該肽。包含用于多個肽的工作人工受體的基體可被用于檢測一個、幾個或所有該類肽的方法或系統(tǒng)。與用于一個特定肽或肽群的工作人工受體的結合表明該樣品含有這樣的肽或肽群。
可以配置工作人工受體或受體復合體以提供一種模式，該模式能指示一種或多種肽的存在。此方法包括檢測樣品的結合模式并將其與已知樣品的結合模式相比較。圖6示意性地舉例說明一個工作人工受體陣列上的某種結合模式。這樣的模式和方案可被用于鑒定多種試驗配體，包括肽。
本方法可以形成或應用多個特異于特定肽或肽上特性的工作受體。即，工作受體可以特異于一個特定的肽，但不同的受體可以與該肽上不同的配體、官能團或結構特性相互作用。這樣的方法可以提供用于該肽存在性的穩(wěn)定檢測。例如，這樣的穩(wěn)定檢測與依賴單個單一的受體來檢驗給定肽的檢測方法相比可以降低假陽性或假陰性結果出現(xiàn)的機會。另外，本方法的這個實施方案可以形成或應用工作受體，該受體因為與同一肽上多個抗原或配體相互作(例如，多價鍵合)而顯示出更高的結合親和力。
在一實施方案中，本方法可以應用一個包含有效數(shù)量該人工受體的陣列來產生一種檢測方法或系統(tǒng)用于鑒定或檢測一種肽。方法可以包括評價這樣一個陣列，該陣列包含用于與該肽結合的有效數(shù)量候選人工受體。構成人工受體的結構單元對于該肽可以是首次用于實驗的。所述的肽可以顯示與該陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定生物樣品的方法，或鑒定或檢測該肽。
本方法可以包括選擇與特定肽結合的人工受體和/或組成這些受體的結構單元(例如，與一個腳手架(scaffold)分子結合)作為藥物開發(fā)的先導物或作為調制該肽活性的活性劑?？梢赃x擇所述人工受體或組成該人工受體的結構單元與一種肽的一個部分相結合，該部分是它與一種其它大分子(例如，糖、蛋白、或多核苷酸)相互作用所需的，這樣就破壞了這種相互作用。
結合或檢測蛋白或蛋白質組的方法在一個實施方案中，本發(fā)明可以包括用于結合或檢測一種蛋白、多種蛋白中的一種或幾種、或蛋白質組的方法和/或裝置。用于檢測的方法或系統(tǒng)可以包括用于臨床化學、環(huán)境分析、診斷檢測和蛋白質組分析的方法和系統(tǒng)。例如，人工受體可以與含有或懷疑含有至少一種蛋白或一個蛋白質組的樣品相接觸。構成人工受體的結構單元對于試驗配體可以是首次用于實驗的。然后，可以檢測人工受體上一個或多個該蛋白的結合。接下來，解釋結合的結果以提供關于該樣品，例如，蛋白質組的信息。在一個實施方案中，本發(fā)明包括檢測樣品中一種蛋白的方法，該方法包括將對該蛋白有特異性的人工受體與懷疑含有該蛋白的樣品接觸。該方法還包括檢測或定量該蛋白與人工受體的結合。
圖4示意性地舉例說明一個用于評價候選人工受體的方法的實施方案，該人工受體用于結合于一個試驗配體。該方法的這個實施方案可以用于檢測一個試驗配體如一個或多個蛋白。此方法可以包括制造一個候選人工受體的陣列。構成人工受體的結構單元對于試驗配體可以是首次用于實驗的?？梢酝ㄟ^將該陣列與一種蛋白接觸并鑒別哪種受體與該蛋白結合而鑒定工作人工受體。該方法可以包括產生一個含有工作人工受體或受體復合體的陣列或裝置。在一個實施方案中，該方法可以包括使用用于檢測或鑒定樣品中蛋白的陣列或裝置，所述樣品如生物樣品、化驗樣品或環(huán)境樣品。
在一個實施方案中，其方法可以包括在一個基體上產生或應用所選的工作人工受體或受體復合體。該基體可以包含用于單個蛋白的工作人工受體或用于一組蛋白的工作人工受體。例如，一種方法可以包括將該人工受體與樣品接觸。包含用于單個蛋白體的工作人工受體的基體可被用于檢測該蛋白的方法或系統(tǒng)。與工作人工受體的結合表明該樣品含有該蛋白。包含用于一組蛋白的工作人工受體的基體可被用于檢測一個、幾個或所有蛋白的方法或系統(tǒng)。與用于一個特定蛋白或蛋白群的工作人工受體的結合表明該樣品含有這樣的蛋白或蛋白群。
可以配置工作人工受體或受體復合體以提供一種模式，該模式能指示一種或多種蛋白的存在。此方法包括檢測樣品的結合模式并將其與已知樣品的結合模式相比較。圖6示意性地舉例說明一個工作人工受體陣列上的某種結合模式。這樣的模式和方案可被用于鑒定多種試驗配體，包括蛋白。
圖7示意性地舉例說明一個用于形成一種方法和系統(tǒng)的方法的實施方案，該方法和系統(tǒng)用于檢測一個試驗配體，如一種蛋白或蛋白質組。本方法的這個實施方案可以包括評價多個(例如，陣列)用于結合一組試驗配體中的每一種的候選人工受體。構成人工受體的結構單元對于該試驗配體可以是首次用于實驗的。所述配體組可以包括一組蛋白。所述配體組可以包括組成一個細胞或生物體的蛋白質組的蛋白。本方法可以包括檢測各個蛋白對復式候選人工受體或其陣列的一個子集的結合。本方法可以包括檢測組成蛋白質組的蛋白對復式候選人工受體或其陣列的一個子集或其全部的結合。這可被想象成為每個蛋白或為蛋白質組開發(fā)一個工作受體或人工受體復合體。
這樣，每個蛋白或蛋白質組可以提供復式或陣列上所結合受體的模式。所結合受體的模式可以是該蛋白或蛋白質組或含有該蛋白或蛋白質組的特征。本方法包括將該結合模式的表現(xiàn)形式儲存為圖象或數(shù)據(jù)結構。結合模式的表現(xiàn)形式可由操作者或數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行評價。本方法可以包括這樣的評價。來自一個未知樣品的結合模式與一個特定肽的結合模式相匹配就將該未知樣品鑒定為含有該蛋白。來自一個未知樣品的結合模式與一個特定蛋白質組的結合模式相匹配就將該未知樣品鑒定為含有該蛋白質組或就是該蛋白質組，或者含有或就是含該蛋白質組的胞細或生物體。相似地，來自未知樣品的結合模式可以與一組特定蛋白或蛋白質組的結合模式相比較，該樣品可被鑒定為含有一個或多個該蛋白或蛋白質組。多個結合模式可被存儲為數(shù)據(jù)庫。
所述方法的一個實施方案可以包括創(chuàng)建一個人工受體陣列。這個實施方案還可以包括編譯一個特定蛋白或蛋白質組的結合模式的數(shù)據(jù)庫，例如，用各種單個的蛋白或蛋白質組來探察所述的陣列。將該陣列與未鑒定的蛋白或蛋白質組接觸可以產生一個試驗結合模式。然后本方法可以將該試驗結合模式與數(shù)據(jù)庫中已知蛋白或蛋白質組的結合模式進行比較以鑒定或分類該未知的蛋白、蛋白質組、或細胞或生物體。在一個實施案方中，已經構建了數(shù)據(jù)庫和受體陣列，并且其方法包括以該陣列作為未知蛋白或蛋白質組的探針以產生一個試驗結合模式，然后將該試驗結合模式與數(shù)據(jù)庫中已知蛋白或蛋白質組的結合模式進行比較以鑒定或分類該未知的蛋白、蛋白質組、或細胞或生物體。
可以將蛋白質組陣列與來自生物體、細胞或所關心的組織的樣品相接觸。與陣列結合的蛋白可以鑒別或檢測該生物體、細胞或組織；可以指示由生物體導致的或影響該細胞或組織的紊亂；可以指示對由生物體導致的或影響該細胞或組織的紊亂進行的成功治療；鑒別疾病進程；鑒定治療先導或策略；或類似。
本方法可以形成或應用多個特異于特定蛋白或該蛋白上特性的工作受體。即，工作受體可以特異于一個特定的蛋白，但不同的受體可以與該蛋白上不同的配體、官能團或結構特性相互作用。這樣的方法可以提供用于該蛋白存在性的穩(wěn)定檢測。例如，這樣的穩(wěn)定檢測與依賴單個單一的受體來檢驗給定蛋白的檢測方法相比可以降低假陽性或假陰性結果出現(xiàn)的機會。另外，本方法的這個實施方案可以開發(fā)或應用工作受體，該受體因為與同一蛋白上多個抗原或配體相互作(例如，多價鍵合)而顯示出更高的結合親和力。
在一實施方案中，本方法可以應用一個包含有效數(shù)量該人工受體的陣列來產生一種檢測方法或系統(tǒng)用于鑒定或檢測一種蛋白。方法可以包括評價這樣一個陣列，該陣列包含用于與該蛋白結合的有效數(shù)量候選人工受體。構成人工受體的結構單元對于該試驗配體可以是首次用于實驗的。所述蛋白可以顯示與該陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定生物樣品的方法，或鑒定或檢測該蛋白。
本方法可以包括選擇與特定蛋白結合的人工受體和/或組成這些受體的結構單元(例如，與一個腳手架分子結合)作為藥物開發(fā)的先導物或作為調節(jié)該蛋白活性的活性劑?？梢赃x擇所述人工受體或組成該人工受體的結構單元與一種酶的活性位點或配體與受體的結合位點相結合或破壞其活性?？梢赃x擇所述人工受體或組成該人工受體的結構單元與蛋白的一個部分相結合，該部分是它與一種其它大分子(例如，糖、蛋白、或多核苷酸)相互作用所需的，這樣就破壞了這種相互作用?？梢赃x擇所述人工受體或組成該人工受體的結構單元與受體的結合位點相結合而作為該受體的激動藥。
本方法可以包括選擇與用于蛋白質組分析的系統(tǒng)中預選蛋白相結合的工作人工受體?？梢栽诨w和結合于受體的蛋白上提供用于預選蛋白的工作人工受體。在一個實施方案中，選擇和結合應用了一組不同的工作人工體用于預選蛋白。該組人工受體可以結合預選蛋白上的不同特性并且留下自由的預選蛋白上的不同特性。該方法的這個實施方案包括將工作受體與結合的預選蛋白接觸，該預選蛋白結合于至少一個用于該預選蛋白的候選結合伴侶。本方法可以包括檢測該候選結合伴侶對預選蛋白的結合或缺失。與預選蛋白結合的候選結合伴侶可以被當作先導結合伴侶。
在一個實施方案中，本方法包括將工作受體與結合的預選蛋白接觸，該預選蛋白具有作為候選結合伴侶來源的細胞或生物體的蛋白質組。隨后本方法可以從該蛋白質中重新獲得一個或更多先導結合伴侶。然后這可以鑒定該蛋白質組含有或不含用于預選蛋白的結合伴侶。
在一個實施方案中，其人工受體可以被應用于蛋白組學的研究。在這樣的實施方案中，可以將候選或工作人工受體的陣列與肽、多肽、和/或蛋白的混合物接觸。每種混合物可以產生一個結合于該陣列的特征性足跡。此外，鑒定用于靶點肽、多肽、和/或蛋白的特異性受體環(huán)境可以被應用于分離和分析該靶點。即，在另外一個實施方案中，可以將一個特定受體表面用于親和純化方法，例如，親和層析。
在一個實施方案中，其候選人工受體可以被應用于發(fā)現(xiàn)在優(yōu)選構型或取向下與蛋白結合的受體表面。許多蛋白(例如，抗體、酶、受體)在特定環(huán)境下是穩(wěn)定的和/或活躍的。確定的受體表面可以被用于產生選擇性保持或定向蛋白以獲得最大穩(wěn)定性和/或活性的結合環(huán)境。在一個實施方案中，其候選人工受體可以被用于形成生物活性表面。例如，受體表面可以被用于特異性結合一個抗體或酶的活性構象。
在一個實施方案中，本方法可以包括在一個蛋白仍然與人工受體結合時對其進行標記。產物蛋白將被標記于標記試劑可以接近的部分，但不是與人工受體結合的部分。本方法可包括將被標記的蛋白從人工受體上釋放。蛋白上標記分布的確定表明蛋白的哪個部分與受體結合。
在某些實施方案中，其人工受體可以被應用于區(qū)分一個蛋白的兩個構象。某些蛋白以兩種或更多穩(wěn)定的構象存在。在一個實施方案中，其工作人工受體或復合體可以結合一種蛋白的第一構象。在一個實施方案中，其工作人工受體或復合體可以結合一種蛋白的第二構象。在一個實施方案中，其工作人工受體或復合體可以結合一種蛋白的第一構象，但不與其第二構象結合。在一個實施方案中，其工作人工受體或復合體可以結合一種蛋白的第二構象，但不與其第一構象結合。
例如，在一個實施方案中，其工作人工受體或復合體可以結合一種朊病毒的第一或非傳染性構象，但不與其第二或傳染性構象結合。例如，在一個實施方案中，其工作人工受體或復合體可以結合一種朊病毒的第二或傳染性構象，但不與其第一或非傳染性構象結合。例如，在一個實施方案中，其工作人工受體或復合體可以結合β-淀粉樣蛋白的第一或非斑塊形成構象，但不與其第二或斑塊形成構象結合。例如，在一個實施方案中，其工作人工受體或復合體可以結合β-淀粉樣蛋白的第二或斑塊形成構象，但不與其第一或非斑塊形成構象結合。
在一實施方案中，本方法可以應用一個包含有效數(shù)量該人工受體的陣列來產生一種檢測方法或系統(tǒng)用于鑒定或檢測一種蛋白的所需構象。方法可以包括評價一個陣列，該陣列包含用于與該蛋白的所需構象結合的有效數(shù)量候選人工受體。構成人工受體的結構單元對于該蛋白或其所需構象可以是首次用于實驗的。所述蛋白的所需構象可以顯示與該陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定生物樣品的方法，或鑒定或檢測該蛋白的所需構象。
在一實施方案中，本方法可以應用一個包含有效數(shù)量該人工受體的陣列來產生一種檢測方法或系統(tǒng)用于鑒定或檢測一種朊病毒的第一或非傳染性構象。方法可以包括評價這樣一個陣列，該陣列包含用于與一種朊病毒的第一或非傳染性構象結合的有效數(shù)量候選人工受體。構成人工受體的結構單元對于該朊病毒可以是首次用于實驗的。所述朊病毒的第一或非傳染性構象可以顯示與該陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定生物樣品的方法，或鑒定或檢測一種朊病毒的第一或非傳染性構象。
在一實施方案中，本方法可以應用一個包含有效數(shù)量該人工受體的陣列來產生一種檢測方法或系統(tǒng)用于鑒定或檢測一種朊病毒的第二或傳染性構象。方法可以包括評價這樣一個陣列，該陣列包含用于與一種朊病毒的第二或傳染性構象結合的有效數(shù)量候選人工受體。構成人工受體的結構單元對于該試驗配體可以是首次用于實驗的。所述朊病毒的第二或傳染性構象可以顯示與該陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定生物樣品的方法，或鑒定或檢測一種朊病毒的第二或傳染性構象。
在一個實施方案中，本方法包括形成受體或一個受體系統(tǒng)，它們可以區(qū)分一種朊病毒的第一或非傳染性構象或該朊病毒的第二或傳染性構象。這樣的方法可以包括選擇一種工作人工受體或復合體，其可以結合一種朊病毒的第一或非傳染性構象，但不與其第二或傳染性構象結合。這個實施方案可以包括選擇一種工作人工受體或復合體，其可以結合一種朊病毒的第二或傳染性構象，但不與其第一或非傳染性構象結合。共同使用時，這兩套工作人工受體或系統(tǒng)可以將一個生物樣品鑒定為含有該朊病毒一種或者兩種形式。
在一實施方案中，本方法可以應用一個包含有效數(shù)量該人工受體的陣列來產生一種檢測方法或系統(tǒng)用于鑒定或檢測β-淀粉樣蛋白的第一或非斑塊形成構象。方法可以包括評價這樣一個陣列，該陣列包含用于與β-淀粉樣蛋白的第一或非斑塊形成構象結合的有效數(shù)量候選人工受體。構成人工受體的結構單元對于該β-淀粉樣蛋白可以是首次用于實驗的。所述β-淀粉樣蛋白的第一或非斑塊形成構象可以顯示與該陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定生物樣品的方法，或鑒定或檢測β-淀粉樣蛋白的第一或非斑塊形成構象。
在一實施方案中，本方法可以應用一個包含有效數(shù)量該人工受體的陣列來產生一種檢測方法或系統(tǒng)用于鑒定或檢測β-淀粉樣蛋白的第二或斑塊形成構象。方法可以包括評價這樣一個陣列，該陣列包含用于與β-淀粉樣蛋白的第二或斑塊形成構象結合的有效數(shù)量候選人工受體。構成人工受體的結構單元對于該β-淀粉樣蛋白可以是首次用于實驗的。所述β-淀粉樣蛋白的第二或斑塊形成構象可以顯示與該陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定生物樣品的方法，或鑒定或檢測β-淀粉樣蛋白的第二或斑塊形成構象。
在一個實施方案中，本方法包括形成受體或一個受體系統(tǒng)，它們可以區(qū)分β-淀粉樣蛋白的第一或非斑塊形成構象和該β-淀粉樣蛋白的第二或斑塊形成構象。這樣的方法可以包括選擇一種工作人工受體或復合體，其可以結合β-淀粉樣蛋白的第一或非斑塊形成構象，但不與其第二或斑塊形成構象結合。這個實施方案可以包括選擇一種工作人工受體或復合體，其可以結合β-淀粉樣蛋白的第二或斑塊形成構象，但不與其第一或非斑塊形成構象結合。共同使用時，這兩套工作人工受體或系統(tǒng)可以將一個生物樣品鑒定為含有該β-淀粉樣蛋白的一種或兩種形式。
在一實施方案中，本方法可以應用一個包含有效數(shù)量該人工受體的陣列來產生一種檢測方法或系統(tǒng)用于鑒定或檢測霍亂毒素。方法可以包括評價一個陣列，該陣列包含用于與該霍亂毒素結合的有效數(shù)量候選人工受體。構成人工受體的結構單元對于該試驗配體可以是首次用于實驗的。所述霍亂毒素可以顯示與該陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定生物樣品的方法，或鑒定或檢測霍亂毒素。
在一實施方案中，本方法可以應用一個包含有效數(shù)量該人工受體的陣列來產生一種檢測方法或系統(tǒng)用于鑒定或檢測癌細胞的至少一種蛋白。方法可以包括評價一個陣列，該陣列包含用于與該癌細胞蛋白結合的有效數(shù)量候選人工受體。構成人工受體的結構單元對于該試驗配體可以是首次用于實驗的。所述癌細胞蛋白可以顯示與該陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定生物樣品的方法，或鑒定或檢測該癌細胞蛋白。
在一個實施方案中，本方法可以包括將工作人工受體或陣列與樣品接觸，該樣品來自懷疑是癌化的或含有腫瘤的細胞或組織。樣品可以是血清。至少一種蛋白與工作人工受體或陣列的結合可以指示或鑒定該特定癌癥或腫瘤的存在，如通過鑒定存在蛋白的模式。
可以通過這種方法檢測或鑒定的癌癥包括，例如，膀胱癌，乳腺癌，結腸癌，腎癌，肝癌，肺癌、包括小細胞肺癌，食管癌，膽囊癌，卵巢癌，胰腺癌，胃癌，宮頸癌，甲狀腺癌，前列腺癌和皮膚癌，包括鱗狀細胞癌；淋巴譜系的造血腫瘤，包括非白血性白血病、急性淋巴細胞性白血病、急性成淋巴細胞性白血病、B細胞淋巴瘤、T細胞淋巴瘤、何杰金氏淋巴瘤、非何杰金氏淋巴瘤、毛細胞淋巴瘤和Burkett’s淋巴瘤；骨髓系的造血腫瘤，包括急性和慢性髓細胞性白血病、骨髓增生異常綜合征、前髓細胞性白血病；間充質原發(fā)性腫瘤，包括纖維肉瘤和橫紋肌肉瘤；中樞和外周神經系統(tǒng)腫瘤，包括星形細胞瘤、成神經細胞瘤、神經膠質瘤和神經鞘瘤；其它腫瘤，包括黑素瘤、精原細胞瘤、畸胎癌、骨肉瘤、著色性干皮病(xeroderoma pigmentosum)、keratoctanthoma、甲狀腺濾泡癌、卡波西肉瘤等。
結合或檢測微生物的方法在一個實施方案中，本發(fā)明可以包括用于結合或檢測一種微生物的方法和/或裝置，所述微生物例如細胞或病毒。用于檢測的方法或系統(tǒng)可以包括用于臨床化學、環(huán)境分析、所有種類的診斷檢測方法和系統(tǒng)。例如，人工受體可以與含有或懷疑含有至少一種微生物，例如細胞或病毒的樣品相接觸。構成人工受體的結構單元對于試驗配體可以是首次用于實驗的。然后，可以檢測人工受體上一個或多個微生物的結合。接下來，解釋結合的結果以提供關于該樣品的信息。在一個實施方案中，本發(fā)明包括檢測樣品中一種微生物，例如細胞或病毒的方法，該方法包括將對該微生物，例如細胞或病毒有特異性的人工受體與懷疑含有微生物，例如細胞或病毒的樣品接觸。該方法還包括檢測或定量該微生物，例如細胞或病毒與人工受體的結合。
圖4示意性地舉例說明一個用于評價候選人工受體的方法的實施方案，該人工受體用于結合于一個試驗配體。該方法的這個實施方案可以用于檢測一個試驗配體如微生物，例如細胞或病毒。此方法可以包括制造一個候選人工受體的陣列。構成人工受體的結構單元對于試驗配體可以是首次用于實驗的?？梢酝ㄟ^將該陣列與微生物，例如細胞或病毒接觸并鑒別哪種受體與該蛋白結合而鑒定工作人工受體。該方法可以包括產生一個含有工作人工受體或受體復合體的陣列或裝置。在一個實施方案中，該方法可以包括使用用于檢測或鑒定樣品中微生物，例如細胞或病毒的陣列或裝置，所述樣品如生物樣品、化驗樣品或環(huán)境樣品。
圖5示意性地舉例說明本方法的一個實施方案，該方案使用候選人工受體陣列。該方法的這個實施方案可以應用一個含有效數(shù)量該人工受體的陣列以產生一個用于鑒定或檢測一種微生物，例如細胞或病毒的檢測方法或系統(tǒng)。該方法可以包括評價一個含有效數(shù)量的用于結合微生物，例如細胞或病毒的人工受體的陣列。構成人工受體的結構單元對于該試驗配體可以是首次用于實驗的。所述微生物可以顯示出與陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定生物樣品或環(huán)境樣品的方法，或鑒定或檢測該微生物，例如細胞或病毒的方法。
圖7示意性地舉例說明一個用于形成一種方法和系統(tǒng)的方法的實施方案，該方法和系統(tǒng)用于檢測一個試驗配體，如一種致病生物體。本方法的這個實施方案可以包括評價多個(例如，陣列)用于結合一組試驗配體，例如致病生物體，中的每一種的候選人工受體。構成人工受體的結構單元對于該試驗配體可以是首次用于實驗的。本方法可以包括檢測各個配體(例如，致病生物體)對該組候選人工受體或其陣列的一個子集的結合。這可被想象成為對該多個測試配體中的每一個形成一個工作受體或人工受體復合體。
這樣，每個試驗配體(例如，致病生物體)可以提供復式或陣列上所結合受體的模式。所結合受體的模式可以是該試驗配體或含有試驗配體的樣品的鑒定。本方法包括將該結合模式的表現(xiàn)形式儲存為圖象或數(shù)據(jù)結構。結合模式的表現(xiàn)形式可由操作者或數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行評價。本方法可以包括這樣評價。來自一個未知樣品的結合模式與一個特定試驗配體(例如，致病生物體)的結合模式相匹配就將該未知樣品鑒定為含有該肽。相似地，來自未知樣品的結合模式可以與一組特定配體的結合模式相比較，該樣品可被鑒定為含有一個或多個該配體。多個結合模式可被存儲為數(shù)據(jù)庫。
所述方法的一個實施方案可以包括創(chuàng)建一個人工受體陣列。這個實施方案還可以包括編譯一個特定致病生物體的結合模式的數(shù)據(jù)庫，例如，用多個單獨的生物體來探察陣列。將該陣列與未鑒定的生物體接觸可以產生一個試驗結合模式。然后本方法可以將該試驗結合模式與數(shù)據(jù)庫中已知生物體的結合模式進行比較以鑒定或分類該未知的生物體。在一個實施案方中，已經構建了數(shù)據(jù)庫和受體陣列，并且其方法包括以該陣列作為未知生物體的探針以產生一個試驗結合模式，然后將該試驗結合模式與數(shù)據(jù)庫中已知生物體的結合模式進行比較以鑒定或分類該未知的生物體。
在一個實施方案中，其方法可以包括在一個基體上產生或應用所選的工作人工受體或受體復合體。該基體可以包含用于單個微生物如細胞或病毒的工作人工受體，或用于一組微生物如細胞或病毒的工作人工受體。例如，一種方法可以包括將該人工受體與樣品接觸。包含用于單個微生物，例如細胞或病毒的工作人工受體的基體可被用于檢測該微生物的方法或系統(tǒng)。與工作人工受體的結合表明該樣品含有該微生物。包含用于一組微生物，例如細胞或病毒的工作人工受體的基體可被用于檢測一個、幾個或所有微生物的方法或系統(tǒng)。與用于一個特定蛋白或蛋白群的工作人工受體的結合表明該樣品含有這樣的微生物或微生物群。
可以配置工作人工受體或受體復合體以提供一種模式，該模式能指示一種或多種微生物，例如細胞或病毒的存在。此方法包括檢測樣品的結合模式并將其與已知樣品的結合模式相比較。圖6示意性地舉例說明一個工作人工受體陣列上的某種結合模式。這樣的模式和方案可被用于鑒定多種試驗配體，包括微生物。
本方法可以形成或應用多個特異于特定微生物或該微生物上特性的工作受體。即，工作受體可以特異于一個特定的微生物，但不同的受體可以與該微生物上不同的配體、官能團或結構特性相互作用。這樣的方法可以提供用于該微生物存在性的穩(wěn)定檢測。例如，這樣的穩(wěn)定檢測與依賴單個單一的受體來檢驗給定微生物的檢測方法相比可以降低假陽性或假陰性結果出現(xiàn)的機會。另外，本方法的這個實施方案可以形成或應用工作受體，該受體因為與同一微生物上多個抗原或配體相互作(例如，多價鍵合)而顯示出更高的結合親和力。
在一實施方案中，本方法可以應用一個包含有效數(shù)量該人工受體的陣列來產生一種檢測方法或系統(tǒng)用于鑒定或檢測一種細菌。方法可以包括評價一個陣列，該陣列包含用于與該細菌結合的有效數(shù)量候選人工受體。構成人工受體的結構單元對于該試驗配體可以是首次用于實驗的。所述的細菌可以顯示與該陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定生物樣品的方法，或鑒定或檢測該細菌。
在一實施方案中，本方法可以應用一個包含有效數(shù)量該人工受體的陣列來產生一種檢測方法或系統(tǒng)用于鑒定或檢測一種病毒顆粒。方法可以包括評價一個陣列，該陣列包含用于與該病毒顆粒結合的有效數(shù)量候選人工受體。構成人工受體的結構單元對于該試驗配體可以是首次用于實驗的。所述的病毒顆粒可以顯示與該陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定生物樣品的方法，或鑒定或檢測該病毒顆粒。
在一實施方案中，本方法可以應用一個包含有效數(shù)量該人工受體的陣列來產生一種檢測方法或系統(tǒng)用于鑒定或檢測一種生物危害。方法可以包括評價一個陣列，該陣列包含用于與該生物危害結合的有效數(shù)量候選人工受體。構成人工受體的結構單元對于該試驗配體可以是首次用于實驗的。所述的生物危害可以顯示與該陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定生物樣品的方法，或鑒定或檢測該生物危害。
在一實施方案中，本方法可以應用一個包含有效數(shù)量該人工受體的陣列來產生一種檢測方法或系統(tǒng)用于鑒定或檢測霍亂弧菌(Vibriocholerae)。方法可以包括評價一個陣列，該陣列包含用于與霍亂弧菌(V.cholera)結合的有效數(shù)量候選人工受體。構成人工受體的結構單元對于霍亂弧菌(V.cholera)可以是首次用于實驗的。所述的霍亂弧菌(V.cholera)可以顯示與該陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定生物樣品的方法，或鑒定或檢測霍亂弧菌(V.cholera)。
在一實施方案中，本方法可以應用一個包含有效數(shù)量該人工受體的陣列來產生一種檢測方法或系統(tǒng)用于鑒定或檢測一種微生物。方法可以包括評價一個陣列，該陣列包含用于與該微生物結合的有效數(shù)量候選人工受體。構成人工受體的結構單元對于該試驗配體可以是首次用于實驗的?？梢赃x擇一個或多個在適當條件下與該微生物結合的人工受體用在能與該微生物結合的親和支持體上。可以選擇一個或多個在適當條件下與該微生物或細胞牢固結合的人工受體并將其結構單元整合到腳手架分子上。本方法的一個實施方案可以應用這樣的基體來結合或固定微生物，該基體在表面上含有一個或多個該人工受體或腳手架-受體。一個在其表面含有一組人工受體的基體可以被用于該微生物的多價捕獲或固定，所述人工受體組中的每一個都與該微生物的不同部分相結合。
本方法可以包括選擇與特定微生物結合的人工受體和/或組成這些受體的結構單元(例如，與腳手架分子結合的)作為藥物開發(fā)的先導物或作為調節(jié)該微生物活性的活性劑或作為抗該微生物的抗生素。
在一實施方案中，本方法可以應用一個包含有效數(shù)量該人工受體的陣列來產生一種檢測方法或系統(tǒng)用于鑒定或檢測一種臨床或環(huán)境相關的微生物。方法可以包括評價一個陣列，該陣列包含用于與該臨床或環(huán)境有關微生物結合的有效數(shù)量候選人工受體。構成人工受體的結構單元對于該試驗配體可以是首次用于實驗的。所述的臨床或環(huán)境有關微生物可以顯示與該陣列上一個或幾個候選人工受體的特征性結合。該一個或幾個人工受體可以被選作一種人工受體(例如，工作人工受體或工作人工受體復合體)，該人工受體能用于鑒定生物樣品的方法，或鑒定或檢測該臨床或環(huán)境有關的微生物。
適用的臨床或環(huán)境有關的微生物包括細菌，支原體，真菌，立克次氏體，或病毒。適用的臨床或環(huán)境有關的細菌或支原體包括大腸桿菌(Escherichia coli(例如，E.coli H157:O7))，霍亂弧菌(Vibriocholerae)，(Acinetobacter caicoaceticus)，流感桿菌(Haemophilusinfluenzae)，類放線桿菌(Actinobacillus actinoides)，副溶血嗜血桿菌(Haemophilus parahaemolyticus)，李氏放線桿菌(Actinobacilluslignieresii)，副流感嗜血桿菌(Haemophilus parainfluenzae)，豬放線桿菌(Actinobacillus suis)，嗜肺性軍團病桿菌(Legionellapneumophila)，牛放線菌(Actinomyces bovis)，問號鉤端螺旋體(Leptospira interrogans)，以色列放線菌(Actinomyces israelli)，多志小小菌(Mima polymorpha)，嗜水氣單胞菌(Aeromonas hydrophila)，結膜炎摩拉克氏菌(Moraxella lacunata)，丙酸蛛網(wǎng)菌(Arachniapropionica)，鼻疽伯克霍爾德氏菌(Burkholderia mallei)，類鼻疽伯克氏菌(Burkholderia pseudomallei)，(Moraxella osioensis)，亞利桑那沙門菌(Arizona hinshawii)，(Mycobacterium osioensis)，蠟樣芽胞桿菌(Bacillus cereus)，麻風分枝桿菌(Mycobacterium leprae)，擬桿菌屬(Bacteroides spp)，分枝桿菌屬(Mycobacterium spp)，桿菌狀巴爾通氏體(Bartonella bacilliformis)，類志賀氏毗鄰單胞菌(Plesiomonasshigelloides)，支氣管敗血性博德特菌(Bordetella bronchiseptica)，變形桿菌(Proteus spp)，艱難梭菌(Clostridium difficile)，綠濃假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)，污泥梭狀芽胞桿菌(Clostridiumsordellii)，豬霍亂沙門菌(Salmonella cholerasuis)，破傷風梭狀芽胞桿菌(Clostridium tetani)，腸炎沙門氏菌(Salmonella enteritidis)，白喉桿菌(Corynebacterium diphtheriae)，傷寒沙門菌(Salmonellatyphi)，遲鈍愛德華菌(Edwardsiella tarda)，粘質沙雷菌(Serratiamarcescens)，產氣腸桿菌(Enterobacter aerogenes)，志賀氏菌屬(Shigella spp)，表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)，新兇手弗朗西斯菌(Francisella novicida)，副溶血性弧菌(Vibrioparahaemolyticus)，杜克雷氏嗜血桿菌(Haemophilus ducreyi)，雞嗜血桿菌(Haemophilus gallinarum)，溶血性嗜血桿菌(Haemophilushaemolyticus)，炭疽桿菌(Bacillus anthracis)，牛分枝桿菌(Mycobacterium bovis)，百日咳桿菌(Bordetella pertussis)，結核分支桿菌(Mycobacterium tuberculosis)，(Borrella burgdorfii)，肺炎支原體(Mycoplasma pneumoniae)，(Borrella spp)，淋病雙球菌(Neisseria gonorrhoeae)，彎曲桿菌(Campylobacter)，腦膜炎萘瑟氏菌(Neisseria meningitides)，鸚鵡熱衣原體(Chlamydia psittaci)，星形諾卡菌(Nocardia asteroids)，沙眼衣原體(Chlamydiatrachomatis)，巴西諾卡菌(Nocardia brasillensis)，肉毒梭狀芽胞桿菌(Clostridium botulinum)，溶血性巴斯德氏菌(Pasteurellahaemolytica)，鳴疽梭狀芽胞桿菌(Clostridium chauvoei)，(Pasteurelia multocida)，溶血性梭菌(Clostridium haemolyticus)，侵肺巴斯德氏菌(Pasteurella pneumotropica)，溶組織梭菌(Clostridiumhistolyticum)，類鼻疽假單胞菌(Pseudomonas pseudomallei)，(Clostridium novyl)，金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)，產氣莢膜梭菌(Clostridium perfringens)，念珠狀鏈桿菌(Streptobacillusmoniliformis)，敗血梭菌(Clostridium septicum)，卡曼環(huán)孢子球蟲(Cyclospora cayatanensis)，(Streptococcus agalacetiae)，詭譎丹毒絲菌(Erysipelothrix insidiosa)，肺炎鏈球菌(Streptococcuspneumoniae)，肺炎桿菌(Klebsiella pneumoniae)，釀膿鏈球菌(Streptococcus pyogenes)，(Listeria manocytogenes)，鼠疫耶氏菌(Yersinia pestis)，假結核耶爾森氏菌(Yersinia pseudotuberculosis)，小腸結腸炎耶爾森氏菌(Yersinia enterocolitica)，流產桿菌(Brucellaabortus)，(Brucella canis)，羊流產布氏桿菌(Brucella melitensis)，豬流產布氏桿菌(Brucella suis)，和兔熱病桿菌(Francisellatularensis)。
適用的真菌包括腐化米霉菌(Absidia)，何德毛結節(jié)菌(Piedraiahortae)，曲霉(Aspergillus)，原壁菌屬(Prototheca)，念珠菌屬(Candida)，擬青霉菌屬(Paecilomyces)，新型隱球菌(Cryptococcusneoformans)，小球隱孢子蟲(Cryptosporidium parvum)，(Phialaphora)，剛果嗜皮菌(Dermatophilus congolensis)，根霉(Rhizopus)，表皮蘚菌屬(Epidermophyton)，帚霉屬(Scopulariopsis)，外瓶霉屬(Exophiala)，申克孢子絲菌(Sporothrixschenkii)，德孢菌屬(Fusarium)，發(fā)癬菌(Trichophyton)，足腫馬杜拉分支菌(Madurella mycetomi)，弓形體屬(Toxoplasma)，毛孢子菌屬(Trichosporon)，小孢子菌屬(Microsporum)，微孢子目(Microsporidia)，皮炎瓶霉菌(Wangiella dermatitidis)，毛霉(Mucor)，皮炎芽生菌(Blastomyces dermatitidis)，蘭伯賈第蟲(Giardia lamblia)，痢疾變形蟲(Entamoeba histolytica)，粗球孢子菌(Coccidioides immitis)，和夾膜組織胞漿菌(Histoplasma capsulatum.
適用的臨床或環(huán)境有關的立克次氏體或病毒包括冠形病毒，肝炎病毒，甲型肝炎病毒，粘液-副粘病毒(流感病毒，麻疹病毒，腮腺炎病毒，新城疫病毒)，微小RNA病毒(柯薩奇病毒，埃可病毒群，脊髓灰質炎病毒)，螨立克次體，五日熱立克次氏體，文氏羅卡利馬體，諾瓦克因子，腺病毒，沙粒病毒(淋巴球性脈絡叢腦膜炎病毒，內臟營養(yǎng)病毒株(Viscerotrophic strains))，皰疹病毒屬(人皰疹病毒，細胞巨化病毒，EB病毒，嵌杯樣病毒屬，伙狂犬病病毒，帶狀皰疹病毒)，人免疫缺陷病毒，副流感病毒(呼吸道合胞體病毒，硬化全腦炎病毒)，微小RNA病毒(脊髓灰質炎病毒)，天花病毒，牛痘病毒(觸染性疣病毒，猴痘病毒，羊痘病毒，副牛痘病毒，特納河痘病毒，痘苗病毒，亞巴猴痘)，乳多泡病毒(SV40病毒，B-K-病毒)，海綿狀腦病病毒(Creutzfeld-Jacob因子，庫魯因子，牛海綿樣腦病BSE)桿狀病毒(狂犬病毒)，Tobaviruses(風疹病毒)，Q熱病原體，加拿大立克次氏體，普氏立克次氏體，立克氏立克次氏體，沙螨立克次氏體，地方性斑疹傷寒立克次氏體(R.mooseri)，斑疹熱型因子，水泡性口膜炎病毒(VSV)，和Toga，Arena(例如，LCM，胡寧病毒，拉沙病毒，Marchupo，瓜納瑞托病毒等)，Bunya(例如，漢坦病毒屬，立夫特山谷熱等)，F(xiàn)laviruses(登革熱)和所有種類的纖絲病毒(例如，埃博拉病毒，馬堡病毒等)，Nipah病毒，病毒性腦炎因子，LaCrosse，基亞薩努森林病毒，黃熱病和西尼羅病毒。
適用的臨床或環(huán)境有關的微生物包括類天花病毒，剛果-克利米亞出血熱，蜱傳腦炎病毒復合體(阿布塞塔羅夫病毒(Absettarov)，漢扎洛瓦病毒(Hanzalova)，Hypr，坎姆林格病毒(Kumlinge)，基亞薩努森林病毒，鄂木斯克出血熱，和俄羅斯春夏型腦炎)，馬爾堡病毒，埃博拉病毒，胡寧病毒(Junin)，拉沙病毒(Lassa)，馬丘坡病毒(Machupo)，猿猴皰疹病毒B，藍舌病，Louping III，立夫特山谷熱(Zinga)，韋塞爾斯布朗病毒(Wesselsbron)，口蹄疫，新城病毒，非洲豬霍亂，水皰性皰疹病毒(Vesicular exanthema)，豬水泡病(Swinevesicular disease)，牛疫，非洲馬疫，禽流感，和羊痘。其它有關的組分包括蓖麻。
破壞結合相互作用的方法在一個實施方案中，本發(fā)明可以包括檢測破壞分子結合的試劑的方法和/或裝置，所述分子結合例如大分子之間或一個大分子與一個小分子之間。用于檢測這些試劑的方法或系統(tǒng)可以包括用于開發(fā)治療劑、臨床化學、環(huán)境分析、所有種類的診斷檢測中的方法和系統(tǒng)。在一個實施方案中，這樣的方法包括用一種或多種干擾物降低一個試驗配體與一個或多個工作人工受體之間的結合。在一個實施方案中，這樣的方法包括用一種或多種干擾物削弱與試驗配體結合的結合伴侶的結合，該試驗配體結合于一個或多個工作人工受體。
在一個實施方案中，本方法包括選出一個與靶分子結合的工作人工受體或受體復合體。本方法的這個實施方案包括將靶分子結合到該工作受體上。然后本方法包括將結合有靶分子的該受體和一個或多個候選干擾物接觸。接觸可以在高通量篩選的形式下發(fā)生。本方法包括選出一個或多個削弱靶分子與工作受體間結合的候選干擾物作為先導干擾物。
本文所述的任何一般種類的試驗配體都可以成為靶分子。在一個實施方案中，靶分子可以是已知參與了和另一個分子結合相互作用的一個分子。該靶分子可是在一個微生物上，而整個微生物可以被作為一個靶分子。靶分子可以是兩種或更多大分子的復合物，例如，兩個蛋白的復合物。靶分子可以是蛋白。靶分子可以是多核苷酸。靶分子可以在一個細胞上，而整個細胞可以被作為一個靶分子。靶分子可以是一個受體。
可以對先導干擾物進行進一步的評價，如作為候選治療劑、候選疫苗、或候選抗原。可選擇本發(fā)明中破壞微生物和人工受體間結合的先導干擾物用于進一步評價，作為抗該微生物的抗生素，作為抗該微生物的候選免疫原，或作為抗該微生物的候選疫苗。破壞大分子與人工受體結合的先導干擾物可以被選擇用于進一步評價，作為治療劑，作為抗該大分子或含有該大分子的生物體的候選免疫原，或作為抗該大分子或含有該大分子的生物體的候選疫苗。
圖8示意性地舉例說明一個用于檢測破壞靶分子結合相互作用的試劑的方法的實施方案。該方法的這個實施方案可以被應用于檢測破壞靶分子結合相互作用的試劑，靶分子例如大分子或微生物。此方法可以包括制造一個候選人工受體的陣列。構成人工受體的結構單元對于試驗配體可以是首次用于實驗的?？梢酝ㄟ^將該陣列與靶分子接觸并鑒別哪種受體與該該靶分子結合而鑒定工作人工受體。該方法可以包括在基體，例如載玻片上產生一個含有工作人工受體或受體復合體的陣列或裝置。該基體可以包含用于單個靶分子的工作人工受體或用于一組靶分子的工作人工受體。該方法包括將靶分子結合到人工受體。
這個舉例說明的實施方案包括將結合有靶分子的人工受體與一個或多個候選干擾物接觸。靶分子從工作人工受體上的釋放或靶分子與人工受體結合的削弱說明該候選干擾物是一個工作或先導干擾物，并可以因此而被選擇。包含用于單個靶分子的工作人工受體的基體可以被應用于檢測該靶分子結合相互作用干擾物的方法或系統(tǒng)。包含用于一組靶分子的工作人工受體的基體可以被應用于檢測一個、幾個或所有該組靶分子結合相互作用干擾物的方法或系統(tǒng)。該方法可以包括從基體上沖洗未結合或釋放的靶分子。
在一個實施方案中，其方法包括選擇與一個蛋白結合的工作人工受體或受體復合物。該方法的這個實施方案包括將該蛋白結合到工作受體上。然后該方法包括將結合有蛋白的受體與一個或多個候選干擾物接觸。接觸可以以高通量篩選的形式發(fā)生。該方法包括選出一個或多個削弱該蛋白與工作受體間結合的候選干擾物作先導干擾物。
這樣的方法可以被應用于檢測破壞一個蛋白結合相互作用的干擾物。此方法可以包括制造一個候選人工受體的陣列。構成人工受體的結構單元對于試驗配體可以是首次用于實驗的?？梢酝ㄟ^將該陣列與蛋白接觸并鑒別哪種受體與該蛋白結合而鑒定工作人工受體。該方法可以包括產生一個含有工作人工受體或受體復合體的陣列或裝置。此方法可以包括在基體上，例如載玻片上產生或應用選出的工作人工受體或受體復合體。該基體可以包含用于單個蛋白的工作人工受體或用于一組蛋白的工作人工受體。該方法包括將蛋白結合到人工受體上。該方法的這個實施方案包括將結合有蛋白的人工受體與一個或多個候選干擾物接觸。蛋白從工作人工受體上的釋放或蛋白與人工受體結合的削弱說明該候選干擾物是一個工作或先導干擾物，并可以因此而被選出。
在一個實施方案中，其干擾物破壞一種蛋白的結合相互作用。這樣的干擾物可以被視為一個仿制品，其模擬了例如一種微生物、組織、或細胞上的一個或多個該蛋白與之結合的結構特性?？梢栽u價該干擾物的這種模擬性。然后模擬性的干擾物可以被用作抗該微生物、組織或細胞上該結構特性的抗原。模擬性的干擾物可以被用作抗該微生物、組織或細胞上該結構特性的抗-個體基因型或個體基因型。
在一個實施方案中，其方法包括選擇與一種微生物結合的工作人工受體或受體復合物。該方法的這個實施方案包括將該微生物結合到工作受體上。然后該方法包括將結合有該微生物的受體與一個或多個候選干擾物接觸。接觸可以在高通量篩選的形式下發(fā)生。該方法包括選出一個或多個削弱該微生物與工作受體間結合的候選干擾物作為先導干擾物。
這樣的方法可以被應用于檢測破壞一個微生物結合相互作用的干擾物。此方法可以包括制造一個候選人工受體的陣列。構成人工受體的結構單元對于試驗配體可以是首次用于實驗的?？梢酝ㄟ^將該陣列與微生物接觸并鑒別哪種受體與該微生物結合而鑒定工作人工受體。該方法可以包括產生一個含有工作人工受體或受體復合體的陣列或裝置。此方法可以包括在基體上，例如載玻片上產生或應用選出的工作人工受體或受體復合體。該基體可以包含用于單個微生物的工作人工受體或用于一組微生物的工作人工受體。該方法包括將微生物結合到人工受體上。該方法的這個實施方案包括將結合有微生物的人工受體與一個或多個候選干擾物接觸。微生物從工作人工受體上的釋放或微生物與人工受體結合的削弱說明該候選干擾物是一個工作或先導干擾物，并可以因此而被選出。
在一個實施方案中，其干擾物破壞一種微生物的結合相互作用。這樣的干擾物可以被視為一個仿制品，其模擬了例如蛋白、另一種微生物、組織、或細胞上的一個或多個該微生物與之結合的結構特性?？梢栽u價該干擾物的這種模擬性。然后模擬性的干擾物可以被用作抗該蛋白、另一種微生物、組織或細胞上該結構特性的抗原。模擬性的干擾物可以被用作抗該蛋白、另一種微生物、組織或細胞上該結構特性的抗-個體基因型或個體基因型。
在一個實施方案中，其方法包括選擇與一種細胞結合的工作人工受體或受體復合物。該方法的這個實施方案包括將該細胞結合到工作受體上。然后該方法包括將結合有該細胞的受體與一個或多個候選干擾物接觸。接觸可以在高通量篩選的形式下發(fā)生。該方法包括選出一個或多個削弱該細胞與工作受體間結合的候選干擾物作為先導干擾物。
這樣的方法可以被應用于檢測破壞一個細胞結合相互作用的干擾物。此方法可以包括制造一個候選人工受體的陣列。構成人工受體的結構單元對于試驗配體可以是首次用于實驗的?？梢酝ㄟ^將該陣列與細胞接觸并鑒別哪種受體與該細胞結合而鑒定工作人工受體。該方法可以包括產生一個含有工作人工受體或受體復合體的陣列或裝置。此方法可以包括在基體上，例如載玻片上產生或應用選出的工作人工受體或受體復合體。該基體可以包含用于單個細胞的工作人工受體或用于一組細胞的工作人工受體。該方法包括將細胞結合到人工受體上。該方法的這個實施方案包括將結合有細胞的人工受體與一個或多個候選干擾物接觸。細胞從工作人工受體上的釋放或細胞與人工受體結合的削弱說明該候選干擾物是一個工作或先導干擾物，并可以因此而被選出。
在一個實施方案中，其干擾物破壞一種細胞的結合相互作用。這樣的干擾物可以被視為一個仿制品，模擬了例如蛋白、另一種細胞、組織、或微生物上的一個或多個該細胞與之結合的結構特性?？梢栽u價該干擾物的這種模擬性。然后模擬性的干擾物可以被用作抗該蛋白、另一種細胞、組織或微生物上該結構特性的抗原。模擬性的干擾物可以被用作抗該蛋白、另一種細胞、組織或微生物上該結構特性的抗-個體基因型或個體基因型。
多種的化合物的任何一種都可以被用作一個候選干擾物。例如，候選干擾物可以包括至少一個小分子。例如，候選干擾物可以包括一個小分子庫。例如，候選干擾物可以包括至少一種肽。例如，候選干擾物可以包括一個肽庫。
破壞復合物在一個實施方案中，本方法包括一種用于檢測結合伴侶與試驗配體(例如，靶分子)的結合干擾物的方法，該試驗配體結合于一個或多個工作人工受體。在一個實施方案中，本方法包括選出一個與一種含有靶分子的復合物結合的工作人工受體或受體復合體。這樣的選擇可以包括評價人工受體與靶分子的結合。組成人工受體的結構單元對于試驗配體可以是首次用于實驗的。從那些與靶分子結合的人工受體中，本方法選出那些能與該復合物結合的人工受體。含有靶分子的復合物還可以含有一個或多個靶分子的結合伴侶。本方法的這個實施方案包括將該復合物與選出的工作受體結合。然后本方法包括將結合有復合物的受體與一個或多個干擾物接觸。接觸可以在高通量篩選的形式下發(fā)生。本方法包括選出一個或多個干擾物作為先導干擾物，該干擾物削弱至少一個伴侶對復合物的結合。
圖9示意性地舉例說明一種方法的實施方案，該方法用于檢測一種破壞含有靶分子的復合物的結合相互作用的試劑。該方法的這個實施方案可以被應用于檢測破壞復合物結合相互作用的試劑，復合物例如蛋白小分子復合物，蛋白蛋白復合物，蛋白多核苷酸復合物，蛋白多糖復合物，蛋白微生物復合物，或蛋白細胞復合物。此方法可以包括制造一個候選人工受體的陣列。構成人工受體的結構單元對于試驗配體可以是首次用于實驗的?？梢酝ㄟ^將該陣列與靶分子接觸并鑒別哪種受體與該該靶分子結合而鑒定工作人工受體?？梢詫㈣b別出來工作人工受體與含有靶分子的復合物接觸并選出與復合物結合的受體。該方法可以包括產生一個含有選出的工作人工受體或受體復合體的陣列或裝置。該方法可以包括在基體，例如載玻片上產生或應用一個含有選出的工作人工受體或受體復合體的陣列或裝置。該方法包括將復合物結合到人工受體。
這個舉例說明的實施方案包括將結合有復合物的人工受體與一個或多個候選干擾物接觸。復合物從工作人工受體上的釋放或復合物與人工受體結合的削弱說明該候選干擾物是一個工作或先導干擾物，并可以因此而被選出。包含用于單個復合物的工作人工受體的基體可以被應用于檢測該復合物結合相互作用干擾物的方法或系統(tǒng)。包含用于一組復合物的工作人工受體的基體可以被應用于檢測一個、幾個或所有該組復合物結合相互作用干擾物的方法或系統(tǒng)。該方法可以包括從基體上沖洗未結合或釋放的復合物。
在一個實施方案中，該復合物干擾物所破壞的復合物含有至少兩個蛋白，第一蛋白和第二蛋白。圖10示意性地舉例說明一個干擾蛋白蛋白復合物的候選干擾物。在這個實施方案中，一個蛋白組分保持結合于受體而另一個解聯(lián)并離開受體。這樣的干擾物的實施方案可以想象為含于復合體內的一種蛋白的結合部分的一個或多個結構特性的仿制體?？梢栽u價該干擾物的這種模擬性。例如，該干擾物可以模擬第一蛋白上與第二蛋白相互作的結構特性。模擬性干擾物然后可被用作抗第一蛋白的該特性的抗原。該模擬性干擾物可以被用作抗第一蛋白上該結構特性的抗-個體基因型或個體基因型。
制備和使用親和支持體的方法在一個實施方案中，可以用一個工作人工受體或受體復合體來產生或作為本文所述任何配體的親和支持體。例如，本方法可以包括用于產生一種試驗配體的支持體的方法。這個方法可以包括選出一個與該試驗配體結合的工作人工受體或受體復合體。這個方法還可包括將該工作人工受體或受體復合體偶聯(lián)于一個支持體。圖11示意性地舉例說明這種方法的一實施方案。該支持體可適于被用作一個親和支持體以用于，例如，層析、膜過濾、電泳(例如，1或2維電泳)等。
本方法可以包括選出與特定配體結合的人工受體和/或構成這些受體的結構單元(例如，結合于腳手架分子)用于一種特定試驗配體的分離或分析。構成該人工受體的結構單元對該試驗配體可以是首次用于實驗的。例如，該人工受體可以被用作一個能與該試驗配體結合并將其從一種混合物或生物樣品中分離(例如，純化)出來的受體表面。
這樣的方法可以包括使一個或多個候選人工受體與目的試驗配體接觸。構成該人工受體的結構單元對該試驗配體可以是首次用于實驗的。本方法可以包括選出一個或多個與試驗配體結合的候選人工受體作為工作人工受體。然后本方法可以包括應用這個工作人工受體來制備一個受體面。制備一個受體表面可以包括將構成該工作人工受體的結構單元偶聯(lián)到一個支持體上。該支持體可以含有足夠的面積來結合有效數(shù)量的目的試驗配體。支持體可以是層析支持體或介質。支持體可以是板、管或膜。在一個實施方案中，目的試驗配體與支持體結合后可將其從支持體上洗脫。洗脫可以采用一種洗滌，該洗滌所用的pH、緩沖液、溶劑、鹽濃度或配體濃度能有效地從支持體洗脫目的試驗配體。
圖12示意性的舉例說明評價一個用于結合試驗配體的候選人工受體陣列以及選出一個或多個工作人工受體。構成該人工受體的結構單元對該試驗配體可以是首次用于實驗的。圖12說明使用了這種工作人工受體的受體表面可以被應用于結合蛋白，固定抗體，結合單個對映異構體，或保護一個結構特性(例如，一個官能團)。在一個實施方案中，受體表面可以結合蛋白上不止一個結構特性。在一個實施方案中，可以選出工作人工受體和抗體上的恒定部分結合，而不是其可變部分。在一個實施方案中，受體表面可以包含一個能催化所結合試驗配體上官能團的反應的催化部分。這樣的催化部分可以是一個結構單元，例如，一個有機金屬結構單元。
本方法可以包括選出與一種化合物的特定異構體結合的人工受體和/或構成這些受體的結構單元(例如，結合于腳手架分子)以用于一種特定異構體的分離或分析。例如，該人工受體可以被用作一個能與該異構體結合并將其從一種混合物或生物樣品中分離(例如，純化)出來的受體表面。
這樣的方法可以包括使一個或多個候選人工受體與目的異構體接觸。構成該人工受體的結構單元對該異構體可以是首次用于實驗的。本方法可以包括選出一個或多個與異構體結合的候選人工受體作為工作人工受體。然后本方法可以包括應用這個工作人工受體來制備一個受體面。制備一個受體表面可以包括將構成該工作人工受體的結構單元偶聯(lián)到一個支持體上。該支持體可以含有足夠的面積來結合有效數(shù)量的目的異構體。支持體可以是層析支持體或介質。支持體可以是板、管或膜。在一個實施方案中，目的異構體與支持體結合后可將其從支持體上洗脫。洗脫可以采用一種洗滌，該洗滌所用的pH、緩沖液、溶劑、鹽濃度或配體濃度能有效地從支持體洗脫目的異構體。
本方法可以包括選出結合或者保護一種化合物的特定結構特性的人工受體和/或構成這些受體的結構單元(例如，結合于腳手架分子)以用于含有該結構特性的化合物的分離或分析。例如，該人工受體可以被用作一個能結合并保護化合物的該結構特性受體表面。與該結構特性的結合可以通過由該結構特性的結合導致的類似化合物的結合減少而測定。結構特性的保護可通過該結構特性的無效性進行評價，例如，當該化合物結合于受體表面時無效于液相反應類。
這樣的方法可以包括使一個或多個候選人工受體與目的化合物接觸。構成該人工受體的結構單元對該異構體可以是首次用于實驗的。本方法可以包括選出一個或多個與該化合物該結構特性結合的候選人工受體作為先導人工受體?？梢詫Υ讼葘斯な荏w對該結構特性的保護性進行評價。然后本方法可以包括應用這個工作人工受體來制備一個受體面。制備一個受體表面可以包括將構成該工作人工受體的結構單元偶聯(lián)到一個支持體上。該支持體可以含有足夠的面積來結合有效數(shù)量的目的化合物。在一個實施方案中，目的化合物與支持體結合后可以使該化合物上未被結合或未被保護的部分發(fā)生反應。
本方法可以包括選出與一種特定肽或蛋白結合的人工受體和/或構成這些受體的結構單元(例如，結合于腳手架分子)以用于含有一種特定肽或蛋白的分離或分析。例如，該人工受體可以被用作一個能結合該肽或蛋白并將其從一種混合物或生物樣品中分離(例如，純化)出來的受體表面。
這樣的方法可以包括使一個或多個候選人工受體與目的肽或蛋白接觸。構成該人工受體的結構單元對該異構體可以是首次用于實驗的。本方法可以包括選出一個或多個與該肽或蛋白結合的候選人工受體作為工作人工受體。然后本方法可以包括應用這個工作人工受體來制備一個受體面。制備一個受體表面可以包括將構成該工作人工受體的結構單元偶聯(lián)到一個支持體上。該支持體可以含有足夠的面積來結合有效數(shù)量的目的肽或蛋白。支持體可以是層析支持體或介質。支持體可以是板、管或膜。在一個實施方案中，目的肽或蛋白與支持體結合后可將其從支持體上洗脫。洗脫可以采用一種洗滌，該洗滌所用的pH、緩沖液、溶劑、鹽濃度或配體濃度能有效地從支持體洗脫目的肽或蛋白。
在一個實施方案中，本人工受體可以被用于形成選擇性膜。這樣的選擇性膜可以基于包含人工受體表面的分子閘門(molecular gate)。例如，一個人工受體表面可以將孔壁排列于膜上以允許或阻斷靶分子通過這些孔。例如，一個人工受體表面可以將孔壁排列于膜上并作為例如微支架(cantilever)/分子支架上的“門衛(wèi)”以打開或關閉對靶分子的結合。選擇性膜上所用的人工受體可以通過將靶分子暴露于一組不同的人受體并測定它和哪些受體結合而得到鑒定。例如，該結合可通過本文所述的任何方法進行檢測，包括熒光。
在某些實施方案中，本方法可以包括產生一個或多個受體表面，每個受體表面包含來自用于特定試驗配體的工作受體的結構單元。這種方法可以包括在該受體表面進行該試驗配體的層析。對一組這樣的受體表面進行該試驗配體的層析可以對用于該配體的這些表面的親和性進行評級。在一組給定條件下，能最長久保層所層析試驗配體的受體表面顯示出對該配體最大的親和性。本方法可以包括選出具有適當(例如，最大的)親和性的受體表面用作該試驗配體的親和支持體。
多種支持體中的任何一種都可以被用作親和支持體。在某些實施方案中，親和支持體可是盤、管、孔、珠、層析支持體、微通道等。人工受體親和支持體可以被用于各種用途，如層析、微通道裝置、作為免疫測定支持體等。在其表面上含有人工受體的微通道可以被用作分析裝置。在一個實施方案中，本人工受體可以被用來形成生物活性表面。例如，受體表面可以被用來特異性地結合抗體或酶。
制備和使用反應支持體的方法在一個實施方案中，工作人工受體或受體復合體可以被用于產生或被用作一個本文所述的任何試驗配體的反應支持體。例如，在本方法中可以包括一種方法，該方法產生用于至少一個試驗配體的反應支持體。這個方法可以包括選出一個在適于與試驗配體發(fā)生理想反應的條件下與該試驗配體結合的工作受體或受體復合體。這個方法還可以包括將該工作人工受體或受體復合體偶聯(lián)到支持體上。圖11示意性地舉例說明這種方法的一個實施方案。該支持體作為一個反應支持體可以適用于，例如，氧化、還原、取代或置換反應。
本方法可以包括選出與一種特定試驗配體結合的人工受體和/或構成這些受體的結構單元(例如，結合于腳手架分子)用于一種特定試驗配體的反應。例如，該人工受體可以被用作一個受體表面，它能結合該試驗配體并將其定位在特定的前手性基團、官能團或取向上以發(fā)生反應。
這樣的方法可以包括使一個或多個候選人工受體與目的試驗配體接觸。構成該人工受體的結構單元對該試驗配體可以是首次用于實驗的。本方法可以包括選出一個或多個與該試驗配體結合的候選人工受體作為工作人工受體。然后本方法可以包括應用該工作人工受體來制備一個受體面。制備一個受體表面可以包括將構成該工作人工受體的結構單元偶聯(lián)到一個支持體上。該支持體可以含有足夠的面積來結合理想數(shù)量的目的試驗配體。支持體可以是層析支持體或介質。支持體可以是板、珠、管或膜。
本方法還包括將結合有試驗配體的支持體與反應物接觸以發(fā)生所需反應。適合的反應物包括還原劑、氧化劑、親核體、親電體、溶劑(例如水溶劑或有機溶劑)等。本方法可以包括接觸一個或多個反應物并選出適于參與所需反應的反應物或反應物群。本方法的這個實施方案包括使試驗配體與反應物發(fā)生反應。在一個實施方案中，反應后可以將反應物或副產物從支持體上洗下來。在一個實施方案中，反應后可以將產物(例如，反應過的試驗配體)從支持體上洗脫下來。洗脫可以采用一種洗滌，該洗滌所用的pH、緩沖液、溶劑、鹽濃度或配體濃度能有效地從支持體上洗脫產物。
圖12示意性的舉例說明評價一個用于結合試驗配體的候選人工受體陣列以及選出一個或多個工作人工受體。構成該人工受體的結構單元對該試驗配體可以是首次用于實驗的。圖12說明使用了這種工作人工受體的受體表面可以被應用于結合一個試驗配體。該試驗配體被結合的取向使其一個反應部分可用于與和受體表面接觸的反應物發(fā)生反應。在一個實施方案中，試驗配體被結合的取向封閉或保護了第二反應部分使之不與反應物反應。這個實施方案包括使試驗配體發(fā)生反應并將反應后的試驗配體從受體表面釋放出來。具體地，本說明顯示了用四氫硼酸鈉還原乙醛生成乙醇。在一個實施方案中，受體表面可以包括一個催化部分，它能催化結合于試驗配體的官能團上的反應，該催化反應也可以利用反應物。這樣的催化部分可以是一個結構單元，例如，一個有機金屬結構單元。
本方法可以包括選出與一種化合物的特定結構特性結合的人工受體和/或構成這些受體的結構單元(例如，結合于腳手架分子)用于含有該結構特性的化合物的反應。例如，該人工受體可以被用作一個受體表面，在化合物的另一個結構特性與反應物反應時，此受體表面能結合并保護化合物的該結構特性。可以通過該結構特性不與反應物反應來評價對該結構特性的保護。例如，一種底物(例如，類固醇)可以立體特異性地結合到人工受體上并呈遞一個特定的部分/亞結構/“臉”來與溶液中的反應物發(fā)生反應。
在一實施方案中，分子的第一側(或官能團)被結合于受體表面而第二側保持暴露。后然加入試劑，該試劑能和任一側(或基團)發(fā)生反應，但與分子第一側的反應因其與受體表面結合而被阻止，因此該試劑只與分子的第二側發(fā)生反應。
這樣的方法可以包括使一個或多個候選人工受體與目的化合物接觸。本方法可以包括選出一個或多個與化合物該結構特性結合的候選人工受體作為先導人工受體?？梢栽u價先導人工受體對該結構特性的保護。然后本方法可以包括應用這個工作人工受體來制備一個受體面。制備一個受體表面可以包括將構成該工作人工受體的結構單元偶聯(lián)到一個支持體上。該支持體可以含有足夠的面積來結合有效數(shù)量的目的化合物。在一個實施方案中，目的化合物與支持體的結合之后可以使化合物的一個部分發(fā)生反應，該部分不是被結合或被保護的這個部分。
手性化合物的常規(guī)合成通常需要復雜的步驟。在一個實施方案中，其候選人工受體可以被用于發(fā)現(xiàn)一類受體表面，它們提供用于立體特異性反應的空間定向結合表面。例如，一個人工受體表面可以結合一個小分子以致特定的官能團被暴露于環(huán)境中，而其它的則被受體所遮掩。在這種方式下，可以控制反應的立體特異性。因此，人工受體表面可以被用于包括手性誘導的合成中。相似地，也可以用本發(fā)明的受體控制區(qū)域專一性。
本方法可以包括選出與第一反應配體或第二反應配體結合的人工受體和/或構成這些受體的結構單元(例如，結合于腳手架分子)用于包含第一和第二反應配體的反應。例如，該人工受體可以被用作一個受體表面，該表面能以一種距離或方向結合第一反應配體和第二反應配體，在這種距離和方向上這兩個配體可以互相反應。該反應可以任選地包括一個或多個未結合于受體表面的反應物。
這樣的方法可以包括使一個或多個候選人工受體與第一反應配體和第二反應配體接觸。構成該人工受體的結構單元對這些配體可以是首次用于實驗的。本方法可以包括選出一個或多個與這兩個反應配體都結合的候選人工受體作為工作人工受體。然后本方法可以包括應用該工作人工受體來制備一個受體面。制備一個受體表面可以包括將構成該工作人工受體的結構單元偶聯(lián)到一個支持體上。該支持體可以含有足夠的面積來結合理想數(shù)量的第一和第二反應配體。支持體可以是層析支持體或介質。支持體可以是板、珠、管或膜。第一和第二反應配體可以以一或幾的摩爾比被結合于支持體上，對反應進行評價，然后選出一個摩爾比用于執(zhí)行該反應。
本方法還可以包括將結合有反應配體的支持體與反應物接觸以發(fā)生所需的反應。適合的反應物包括還原劑、氧化劑、親核體、親電體等。本方法的這個實施方案包括將試驗配體與反應物接觸。在一個實施方案中，反應后可以將反應物或副產物從支持體上洗下來。在一個實施方案中，反應后可以將產物(例如，反應過的試驗配體)從支持體上洗脫下來。洗脫可以采用一種洗滌，該洗滌所用的pH、緩沖液、溶劑、鹽濃度或配體濃度能有效地從支持體上洗脫產物。
在一個實施方案中，其候選人工受體可以被用于發(fā)現(xiàn)一類受體表面，它們提供用于立體特異性反應的空間定向結合表面。例如，一個人工受體表面可以結合一個小分子以致特定的官能團被暴露于環(huán)境中，而其它的則被受體所遮掩。這樣的人工受體表面可以被用于包括手性誘導的合成。例如，一種底物(例如，類固醇)可以被立體特異性結合于人工受體并呈遞特定的部分/亞結構/“臉”以與溶液中的反應物發(fā)生反應。相似地，該人工受體表面可以作為一個保護基團，其中分子反應性部分通過結合到受體表面而被“保護”，這樣一個具相似反應性的不同部分就可以發(fā)生轉化。
在一個實施方案中，可以在基質上產生一個或多個與一組(例如，2個)反應物結合的工作人工受體，反應物被結合。然后可以對每個結合有一組反應物的受體進行試劑或條件篩選(例如，反應物不同的摩爾比或不同的溶劑)。可以鑒定允許或促進兩個或更多反應物之間反應的人工受體。然后可以在基質上產生該人工受體以提供所目的反應的反應器。
多種支持體中的任何一種都可以被用作反應支持體。在某些實施方案中，反應支持體可是盤、管、孔、珠、層析支持體、微通道等。人工受體反應支持體可以被用于各種用途，如微通道裝置。在其表面上含有人工受體的微通道可以被用作一個反應器。
制備和使用受載催化劑的方法在一個實施方案中，工作人工受體或受體復合體可以被用于產生或被用作一個本文所述的任何試驗配體的受載催化劑。例如，在本方法中可以包括一種方法，該方法產生用于至少一個試驗配體的受載催化劑。這個方法可以包括選出一個在適于催化該試驗配體反應的條件下與該試驗配體結合的工作受體或受體復合體。這個方法還可以包括將該工作人工受體或受體復合體偶聯(lián)到支持體上。圖11示意性地舉例說明這種方法的一個實施方案。該支持體作為一個受載催化劑可以適用于任何一種催化部分或結構單元的，例如有機金屬部分，輔酶，還原-氧化活性部分，親核部分，酸性部分，堿性部分等。
本方法可以包括選出與一種特定試驗配體結合并催化其反應的人工受體和/或構成這些受體的結構單元(例如，結合于腳手架分子)用于催化一種特定試驗配體的反應。例如，該人工受體可以被用作一個受體表面，它能結合該試驗配體并將其定位在特定的前手性基團、官能團或取向上以發(fā)生包含催化部分的反應。
這樣的方法可以包括使一個或多個候選人工受體與目的試驗配體接觸。構成該人工受體的結構單元對該試驗配體可以是首次用于實驗的。本方法可以包括選出一個或多個與該試驗配體結合并催化該配體一個所需反應的候選人工受體作為工作人工受體。然后本方法可以包括應用該工作人工受體來制備一個受體面。制備一個受體表面可以包括將構成該工作人工受體的結構單元偶聯(lián)到一個支持體上。該支持體可以含有足夠的面積來結合理想數(shù)量的目的試驗配體。支持體可以是層析支持體或介質。支持體可以是板、珠、管或膜。
本方法還包括將結合有試驗配體的支持體與所需反應的反應物或輔因子接觸以發(fā)生所需反應。適合的反應物包括還原劑、氧化劑、親核體、親電體、溶劑(例如水溶劑或有機溶劑)等。本方法可以包括接觸一個或多個反應物并選出適于參與所需反應的反應物或反應物群。本方法的這個實施方案包括使試驗配體與反應物發(fā)生反應。在一個實施方案中，反應后可以將反應物或副產物從支持體上洗下來。在一個實施方案中，反應后可以將產物(例如，反應過的試驗配體)從支持體上洗脫下來。洗脫可以采用一種洗滌，該洗滌所用的pH、緩沖液、溶劑、鹽濃度或配體濃度能有效地從支持體上洗脫產物。
圖12示意性的舉例說明評價一個用于結合試驗配體并催化其反應的候選人工受體陣列以及選出一個或多個工作人工受體。構成該人工受體的結構單元對該試驗配體可以是首次用于實驗的。圖12說明使用了這種工作人工受體的受體表面可以被應用于結合一個試驗配體并催化其反應。該試驗配體被結合的取向使其一個反應部分可用于與受體的催化部分發(fā)生反應。在一個實施方案中，試驗配體被結合的取向封閉或保護了第二反應部分使之不與催化部分反應。這個實施方案包括使試驗配體發(fā)生反應并將反應后的試驗配體從受體表面釋放出來。具體地，本說明顯示了用催化支持體上的催化部分(MC)還原乙醛生成乙醇。在一個實施方案中，受體表面可以包括一個催化部分，它能催化結合于試驗配體的官能團上的反應，該催化反應也可以利用反應物。這樣的催化部分可以是一個結構單元，例如，一個有機金屬結構單元。
在一個實施方案中，本發(fā)明包括一種用于鑒定催化劑的方法，該方法包括將第一反應配體結合到人工受體陣列上，將該陣列與反應物接觸，然后鑒別出那些促進了反應的人工受體。陣列可以被用于篩選那些產生(例如，催化反應物轉化成)理想產物的人工受體。
多種支持體中的任何一種都可以被用作催化支持體。在某些實施方案中，催化支持體可是盤、管、孔、珠、層析支持體、微通道等。人工受體反應支持體可以被用于各種用途，如微通道裝置。在其表面上含有人工受體的微通道可以被用作一個反應器。
制備和檢測非結合表面或物質的方法在一個實施方案中，本發(fā)明可以包括用于不結合試驗配體的方法或裝置。不結合試驗配體的方法或裝置可以被用于對臨床化學、環(huán)境分析和所有種類的診斷檢測都有用的系統(tǒng)中。在一個實施方案中，本發(fā)明包括制備不與試驗配體結合的基質的方法。該方法包括將至少一個候選人工受體與試驗配體接觸，檢測該試驗配體與一個或多個人工受體的結合或未結合，并選出不結合試驗配體的人工受體作為工作非-結合表面。不與第一試驗配體結合的人工受體或人受體群可再接受對于另外一個或多個試驗配體的檢測。在這樣的方式下，可以從非結合人工受體中篩選出那些不與一組試驗配體中任何一個結合的人工受體。構成這種非結合人工受體的結構單元所覆蓋的表面然后可以被用來作為一個工作非結合表面。
在一個實施方案中，本方法可以應用一個候選人工受體陣列。本方法的這個實施方案可以應用一個人工受體陣列，該陣列包含有效數(shù)量的人工受體以產生用于一個或多個試驗配體的一個或多個工作人工受體或非結合表面。本方法可以包括對包含有效數(shù)量候選人工受體的陣列不結合至少一種試驗配體進行評價。可以選出那些不與一個或多個試驗配體中任何一個結合的候選受體作為那些一或多個試驗配體的非結合表面。
在一個實施方案中，本方法可以評價一個候選人工受體陣列以形成不與一個或多個蛋白(例如，血漿蛋白)結合的表面。本方法的這個實施方案可以應用一個人工受體陣列，該陣列包含有效數(shù)量的人工受體以產生用于一個或多個蛋白(例如，血漿蛋白)的一個或多個工作人工受體或非結合表面。本方法可以包括對包含有效數(shù)量候選人工受體的陣列不結合至少一種蛋白(例如，血漿蛋白)進行評價?？梢赃x出那些不與一個或多個蛋白(例如，血漿蛋白)中任何一個結合的候選受體作為那些蛋白的非結合表面。這樣的表面可被用于可植入性醫(yī)療器械。
在一個實施方案中，本方法可以評價一個候選人工受體陣列以形成不與一個或多個細胞結合的表面。本方法的這個實施方案可以應用一個人工受體陣列，該陣列包含有效數(shù)量的人工受體以產生用于一個或多個細胞的一個或多個工作人工受體或非結合表面。本方法可以包括對包含有效數(shù)量候選人工受體的陣列不結合至少一種細胞進行評價?？梢赃x出那些不與一個或多個細胞中任何一個結合的候選受體作為那些細胞的非結合表面。這樣的表面可被用于可植入性醫(yī)療器械。
在一個實施方案中，本方法可以評價一個候選人工受體陣列以形成不與一個或多個微生物結合的表面。本方法的這個實施方案可以應用一個人工受體陣列，該陣列包含有效數(shù)量的人工受體以產生用于一個或多個微生物的一個或多個工作人工受體或非結合表面。本方法可以包括對包含有效數(shù)量候選人工受體的陣列不結合至少一種微生物進行評價?？梢赃x出那些不與一個或多個細胞中任何一個結合的候選受體作為那些細胞的非結合表面。這樣的表面可被用于可植入性醫(yī)療器械。另外這樣的表面可用于生物污垢相關的系統(tǒng)，例如水管、食品處理廠的水池或水槽、冷卻塔、船底。
檢測方法將包含一組人工受體的陣列與試驗配體接觸可以鑒定一個或多個先導或工作人工受體。試驗配體與先導或工作人工受體或復合體的結合可以產生可檢測的信號?？赏ㄟ^如下機理或性能產生可檢測的信號，例如，光的散射、吸收或發(fā)射，產生或淬滅熒光或發(fā)光，產生或淬滅電信號等。分光檢測法包括使用標記物或酶來產生被光學傳感器或光學傳感器陣列檢測的光。所產生的光可以是紫外線、可見光或紅外線，它們的產生和/或檢測可通過熒光、熒光偏振、化學發(fā)光、生物發(fā)光、或化學生物發(fā)光。
檢測電導和電導變化的系統(tǒng)和方法包括橢圓光度法、表面等離子共振，電容法，電導測定法，表面聲波，石英晶體微量天平，勒夫波法，紅外衰減波，電化學檢測酶標法，納米線場效應晶體管，MOSFET-金屬氧化物半導體聲效應晶體管，CHEMFETS-有機膜金屬氧化物半導體場效應晶體管，ICP-內導聚合物，F(xiàn)RET-熒光共振能量轉移。
在一個實施方案中，工作受體或復合體可以在光纖的表面上被配置成，例如，不連續(xù)區(qū)、點、區(qū)域等?？梢詫⒃摴ぷ魇荏w或復合體與試驗配體或懷疑含有該試驗配體的樣品接觸。試驗配體樣品可以是氣流、氣溶膠、或液體(例如，溶液或懸液)?？蓹z測的比色、熒光等信號可以由被整合入光纖的標記物所產生。該比色或熒光信號可以是配體固有的或可以因為配體與工作受體間的結合而產生。
能檢測這種與工作受體或復合體的結合或來自工作受體或復合體的信號的儀器包括UV、可見的、或紅外的光譜儀，熒光或發(fā)光光譜儀，表面等離子共振，表面聲波或石英晶體微量天平，pH，電壓計或電流計，放射性同位素檢測儀等。
在這樣的儀器中，工作人工受體或復合體可以被定位在光纖上以提供可檢測的信號，例如透射光線、反射光線、熒光、發(fā)光等的增加或減少。該可檢測信號可以產自，例如，整合于工作受體或復合體中的信號發(fā)送部分或附加到工作受體上的信號發(fā)送部分。該信號還可以是工作受體或試驗配體所固有的。信號可以來自，例如，試驗配體和工作人工受體的相互作用，試驗配體和整合到工作人工受體上、光纖里、或光纖上的信號發(fā)送部分的相互作用。在一個實施方案中，本方法可以包括選出一個人工受體，結合作用會導致其上來自信號發(fā)送部分如熒光部分的信號發(fā)生改變。這種改變可作為與人工受體結合的信號。
在一個實施方案中，工作人工受體可以處于一個支持體上，如試管、微孔、毛細管、微通道等的表面?？梢酝ㄟ^加入含有試驗配體或懷疑包含試驗配體的樣品的溶液來使試驗配體或懷疑含有試驗配體的樣品與該工作人工受體或復合體接觸。試驗配體被標記的化合物或結合物可以產生一個可檢測的信號。這個被標記的部分可以與含有該試驗配體或懷疑包含該試驗配體的溶液競爭性地和工作人工受體或復合體反應。
在本系統(tǒng)的一個實施方案中，工作人工受體處于一個支持體上，如表面聲波或石英晶體微量天平或表面等離子共振檢測器的表面上?？梢酝ㄟ^將工作人工受體或復合體暴露于含有試驗配體或懷疑包含該試驗配體的樣品的氣流、氣溶膠或溶液中使該試驗配體或懷疑包含該試驗配體的樣品與工作人工受體或復合體接觸。試驗配體與工作人工受體的相互作用可以在表面聲波或石英晶體微量天平或表面等離子共振檢測器的活性表面上產生可檢測的信號。
在本系統(tǒng)的一個實施方案中，多于一個的工作人工受體可以被整合到一個或多個表面等離子共振檢測器的信號發(fā)送表面上，這些人工受體可以在陣列中、在玻璃或塑料表面等支持體上，被安排成區(qū)域或是點群。使目的試驗配體或懷疑包含該試驗配體的樣品(例如，含有DNA片段或斷片、蛋白或蛋白斷片、糖類或糖斷片等的混合物的樣品)與工作人工受體或陣列接觸。接觸可通過加入目的試驗配體或懷疑包含該試驗配體的樣品的溶液而完成。目的配體與工作人工受體的結合可以在表面等離子共振檢測器表面上產生可檢測的電信號。這種檢測器對陣列中的每個工作人工受體產生一個信號，這形成信號響應的一個模式，該模式是目的樣品的成分的特征。
本人工受體可以是用于下列用途的產品的一部分分析基因組和/或蛋白質組；藥物開發(fā)；用于該試驗配體的任何檢測器、藥物濫用的診斷或治療；有害廢物分析或補救；化學戰(zhàn)警戒或干涉；疾病診斷或治療；癌癥診斷或治療；生物戰(zhàn)警戒或干涉；食物鏈污染分析或補救等。
更明確地，本發(fā)明的受體可以用于下列用途的產品序列特異性小分子先導物的鑒定；蛋白分離和鑒定；蛋白與蛋白間作用力的鑒定；檢測食物或食物產品中的污染；食物污染的臨床分析；前列腺特異性抗原的臨床分析；可卡因的臨床和領域(field)或臨床分析；其它藥物濫用的臨床和領域或臨床分析；其它臨床分析系統(tǒng)，家庭檢測系統(tǒng)，或研究分析系統(tǒng)；生物恐怖或化學戰(zhàn)劑的監(jiān)測或警戒系統(tǒng)等。
制備人工受體的方法本發(fā)明涉及制備人工受體或候選人工受體的方法。在一個實施方案中，該方法包括在支持體上制備點或區(qū)域，該點或區(qū)域包括一組固定在支持體上的結構單元。該方法可以包括在固體支持體上形成一組點，每點包括一組結構單元，并在每個點中將一組結構單元固定(例如，可逆地)在固體支持體上。在一個實施方案中，這些點的陣列被稱為異質結構單元陣列。
該方法可以包括混合一組結構單元并將混合物用于形成點?；蛘?，該方法可以包括將各個結構單元點在支持體上。將結構單元偶聯(lián)于支持體上可以采用共價鍵合或非共價相互作用。適合的非共價相互作用包括離子間相互作用、氫鍵、范德華相互作用等。在一個實施方案，支持體可以被能參與共價鍵合或非共價相互作用的部分功能化。形成點可以產生異質結構單元組合的點的微陣列，其中的每個點都可以是一個候選人工受體。本方法可以以2、3、4、或更多結構單元的組合形式將結構單元涂或點到支持體上。
在一個實施方案中，本方法可以被用于產生一個表面上有一組區(qū)域或點的固體支持體，每個區(qū)域或點包含一組結構單元。例如，本方法可以包括用一組點來點一個玻璃載玻片，每個點包含一組結構單元。這樣的點可以被稱為包含異質結構單元。一組結構單元的點可以被稱為點的陣列。
在一個實施方案中，本發(fā)明方法包括制備受體表面。制備受體表面可以包括在固體支持體上形成區(qū)域，該區(qū)域包括一組結構單元，和在區(qū)域內將該組結構單元固定(例如，可逆地)在固體支持體上。方法可以包括混合一組結構單元并將混合物用于形成一個或多個區(qū)域?；蛘撸椒梢园▽蝹€結構單元用于支持體上的區(qū)域。例如通過用結構單元溶液浸漬支持體的一部分可以完成在支持體上形成區(qū)域。所產生的含有結構單元的涂層可被稱為含有異質結構單元。
一個包含一組結構單元的區(qū)域可以獨立于和區(qū)別于另一個包含一組結構單元的區(qū)域。在一個實施方案中，一個或多個包含一組結構單元的區(qū)域可以重疊以產生一個包含結構單元混合組的區(qū)域。在一個實施方案中，各含有單個結構單元的兩個或更多區(qū)域可以重疊以形成一個或多個區(qū)域，每個都含有一組結構單元。重疊的區(qū)域可以被視為，例如，Ven氏圖表中的重疊部分，或格子花呢(plaid)或斜紋軟呢(tweed)樣的重疊部分。
在一個實施方案中，方法產生一個具有一定密度結構單元的點或表面，該密度足以提供多于一個的結構單元和配體相互作用。即，結構單元可以是互相接近的。不同結構單元的接近可以通過測定試驗配體與含一組結構單元的點或表面相對于與只含一個結構單元的點或表面的不同(例如，更大的)結合而檢測。
在一個實施方案中，該方法包括在每點形成異質點的陣列，所述點從全部結構單元的子集和/或結構單元的更小組的組合制備。即，方法形成僅包括例如2或3個而不是4或5個結構單元的點。例如，方法可以從全組結構單元(例如81種的組中的81種)的組合中以2和/或3個的組形成點。例如，方法可以從結構單元子集(例如81種的組中的25種)的組合中以4和/或5個的組形成點。例如，方法可以從結構單元子集(例如81種的組中的25種)的組合中以2和/或3個的組形成點。該方法可以包括形成另外的整合了結構單元、先導人工受體、或結構類似的結構單元的陣列。
在一個實施方案中，該方法包括形成包含一個或多個點的陣列，這些點作為對照以確認或評估與本發(fā)明人工受體的結合。在一個實施方案中，方法包括形成一個或多個區(qū)域、管、或孔，它們作為對照以確認或評估與本發(fā)明人工受體的結合。該對照點、區(qū)域、管、或孔可以不包括結構單元，僅包括單個結構單元，僅包括官能化(functionalized)的平層，或包括其組合。
方法可以采用已知的用于固定用作結構單元的化合物的方法將結構單元固定(例如，可逆地)在支持體上。將結構單元偶聯(lián)于支持體上可以采用共價鍵合或非共價相互作用。適合的非共價相互作用包括離子間相互作用、氫鍵、范德華相互作用等。在一個實施方案，支持體可以被能參與可逆共價鍵合的部分、能參與非共價相互作用的部分、或這些部分的混合物所官能化。
在一個實施方案中，可以用能參與共價鍵合，例如可逆共價鍵合，的部分使支持體官能化。本發(fā)明可以應用多種大量已知官能團、試劑、和反應中的任何一種來形成可逆共價鍵。適用于形成可逆共價鍵的試劑包括在Green，TW；Wuts，PGM(1999)，Protective Groups in OrganicSynthesis Third Edition，Wiley-Interscience，New York，779 pp.中描述的那些。例如，支持體可以包括官能團如羰基，羧基，硅烷基，硼酸或酯，胺基(例如，伯、仲、叔胺，羥胺，肼等)，硫醇基，醇基(例如伯、仲、叔醇)，二醇基(例如，1，2二醇或1，3二醇)，酚基，鄰苯二酚基等。這些官能團可以形成含可逆共價鍵的基團，如醚(例如烷基醚，甲硅烷基醚，硫醚等)，縮醛(例如，環(huán)縮醛)，酰胺，肼，亞胺，氨基甲酸酯等。這樣的官能團可以被稱為共價鍵合部分，例如，第一共價鍵合部分。
支持體上的羰基和結構單元上的胺基可形成亞胺或希夫堿。這對支持體上的胺基和結構單元上的羰基也同樣正確。支持體上的羰基和結構單元上的醇基可形成縮醛或縮酮。這對支持體上的醇基和結構單元上的羰基也同樣正確。支持體上的硫醇基(例如，第一硫醇基)和結構單元上的硫醇基(例如，第二硫醇基)可形成二硫化物。
支持體上的羧基和結構單元上的醇基可形成酯。這對支持體上的醇基和結構單元上的羧基也同樣正確。多種醇類和羧酸中的任何一種都能形成提供本發(fā)明內容中可逆共價鍵的酯。例如，可逆酯鍵可形成于醇類，如芳環(huán)上有吸電子基團的酚類，其它有在羥基碳上起作用的吸電子基團的醇類，其它醇類等；和/或羧基基團，如有在?；忌掀鹱饔玫奈娮踊鶊F的那些(例如，硝基芐酸，R-CF2-COOH，R-CCl2-COOH等)，其它羧酸等。
在一個實施方案中，可以用能參與非共價相互作用的部分來使支持體、基質或平層官能化。例如，支持體可以包含下列官能團，如離子基團、能氫鍵鍵合的基團或能參與范德華相互作用或其它疏水相互作用的基團。這類官能團可以包括陽離子基團、陰離子基團、親脂基團、兩性基團等。
在一個實施方案中，支持體、基質或平層可以包括帶電荷部分(例如，第一帶電部)。適合的帶電部分包括帶正電的部分和帶負電的部分。適合的帶正電部分(例如，在中性pH下的水性組合物中)包括胺、季胺部分，锍，磷，二茂鐵等。適合的帶負電的部分(例如，在中性pH下的水性組合物中)包括基團如羧酸鹽/酯，被強吸電子基團取代的酚類(例如，四氯酚)，磷酸鹽/酯類，膦酸鹽/酯類，亞膦酸鹽/酯類，硫酸鹽/酯類，磺酸鹽/酯類，硫羧酸鹽/酯類和氧肟酸鹽/酯類等。
在一個實施方案中，支持體、基質或平層可包含能形成氫鍵的基團(例如，第一氫鍵基團)，該基團作為供體或是受體皆可。支持體、基質或平層可包含能形成氫鍵的基團的表面或區(qū)域。例如，支持體、基質或平層可以包括含有一個或多個羧基、胺基、羥基、羰基等的表面或區(qū)域。離子基團也可參與氫鍵。
在一個實施方案中，支持體、基質或平層包含一個親脂部分(例如，第一親脂部分)。適合的親脂部分包括支化的或直鏈C6-36烷基、C8-24烷基、C12-24烷基、C12-18烷基等；C6-36烯基、C8-24烯基、C12-24烯基、C12-18烯基等，它們含有，例如，1到4個雙鍵；C6-36炔基，C8-24炔基，C12-24炔基，C12-18炔基等，它們含有，例如，1到4個三鍵；含1到4個雙鍵或三鍵的鏈；包含芳基或取代芳基部分的鏈(例如，在鏈末端或中間的苯基或萘基)；聚芳烴部分；環(huán)烷或取代烷部分，其所含碳原子數(shù)如鏈式中所述；它們的組合或混合物等。烷基、烯基或炔基基團可以包含支鏈；鏈內官能度如醚基；末端官能度如醇、酰胺、羧酸等；或類似物質。這些脂類部分如季胺脂類部分也可以包含正電荷。
人工受體候選人工受體、先導人工受體或工作人工受體包括固定(例如，可逆地)在例如支持體上的結構單元組合。單個的人工受體可以是載玻片上的一個異質結構單元點或被點于載玻片、管或孔上的一組結構單元。可以通過多種相互作用的任何一種來固定結構單元，例如共價的、靜電的或疏水的相互作用。例如，結構單元和支持體或平層可以各包含一個或多個能形成共價的、靜電的、氫鍵鍵合、范德華等相互作用的官能團或部分。
候選人工受體陣列可以是商品化的產品賣給對使用這些人工受體感興趣的團體，作為開發(fā)目的試驗配體的受體的工具。在一個實施方案中，有用的候選人工受體陣列包括至少一個玻璃載玻片，該至少一個玻璃載玻片包含預定數(shù)量一組結構單元成員組合的點，每個組合包含預定數(shù)量的結構單元。
可以從一組候選人工受體中形成一個或多個先導人工受體。在一個實施方案中，一個先導人工受體包含結構單元的一個組合并在暴露于例如幾個皮摩爾的試驗配體下時與可檢測數(shù)量的試驗配體結合，試驗配體的濃度如1、0.1、或0.01μg/ml，或1、0.1、或0.01ng/ml試驗配體；0.01μg/ml，或1、0.1、或0.01ng/ml試驗配體；1、0.1、或0.01ng/ml試驗配體。
人工受體，特別是候選或先導人工受體，可以是人工受體陣列的形式。這樣的陣列可以包括，例如，166萬個點，每個點包含一個來自一組81個結構單元的4結構單元組合。這樣的陣列可以包括，例如，28,000個點，每個點包含一個來自一組29個結構單元的2、3或4結構單元組合。每個點是一個候選人工受體單元和一個結構單元組合。該陣列還可以被構建為包含先導人工受體。例如，人工受體陣列可以包含該結構單元組中更少的結構單元和/或其子集的組合。
在一個實施方案中，候選人工受體陣列包含通式2(如下所示)的結構單元，其中RE1是B1，B2，B3，B3a，B4，B5，B6，B7，B8，或B9(如下所示)和RE2是A1，A2，A3，A3a，A4，A5，A6，A7，A8，或A9(如下所示)。在一個實施方案中，構架是酪氨酸。
可以從一個或多個先導人受體中形成一個或多個工作受體。在一個實施方案，工作人工受體包含一個結構單元組合并在暴露于例如幾個皮摩爾的試驗配體下時與可分類或鑒定數(shù)量的試驗配體結合，試驗配體的濃度如100、10、1、0.1、0.01或0.001ng/ml，或10、1、0.1、0.01或0.001ng/ml試驗配體；1、0.1、0.01或0.001ng/ml試驗配體。
在一個實施方案中，本發(fā)明的人工受體包含一組偶聯(lián)于支持體的結構單元。在一個實施方案中，一組結構單元可以包含或本身就是式2的結構單元。包含接頭、酪氨酸構架和識別元件AxBy的結構單元的縮寫是TyrAxBy。在一個實施方案中，候選人工受體可以包含下式結構單元的組合，TyrA1B1，TyrA2B2，TyrA2B4，TyrA2B6，TyrA2B8，TyrA3B3，TyrA4B2，TyrA4B4，TyrA4B6，TyrA4B8，TyrA5B5，TyrA6B2，TyrA6B4，TyrA6B6，TyrA6B8，TyrA7B7，TyrA8B2，TyrA8B4，TyrA8B6或TyrA8B8。
本人工受體可以使用多種支持體中的任何一種，結構單元或其它陣列材料能被偶聯(lián)于該支持體上。例如，支持體可以是玻璃的或塑料的；載玻片，管或孔；光纖，納米管或濾珠(buckyball)，納米裝置；樹枝狀聚合物，或腳手架等。
使用人工受體的技術本發(fā)明包括使用人工受體的方法。本發(fā)明包括篩選候選人工受體以發(fā)現(xiàn)結合特定試驗配體的先導人工受體的方法。使用檢測與載玻片上陣列或與包被的管或孔結合的已知方法可以完成檢測與候選人工受體結合的試驗配體。例如，方法可以使用用可檢測標記標記的試驗配體，該標記如熒光團或產生可檢測產物的酶。備選地，方法可以使用對于試驗配體特異性的和包括可檢測標記的抗體(或其它結合劑)。選擇一個或多個被試驗配體標記或更加或最強烈地被試驗配體標記的點作為先導人工受體。通過評估來自標記的信號強度可以評估標記的程度。信號的量可以與標記的量和結合成正比。圖13提供該方法實施方案的示意圖。
按照本發(fā)明方法，對試驗配體篩選候選人工受體可以產生一種或多種先導人工受體。一種或多種先導人工受體可以是工作人工受體。即，一種或多種先導人工受體可以原樣用于檢測目的配體。方法于是可以使用一種或多種人工受體作為用于監(jiān)視或檢測試驗配體的工作人工受體。備選地，一種或多種先導人工受體可以用于形成工作人工受體的方法中。例如，一種或多種先導人工受體可以提供用于設計或篩選改善的先導人工受體或工作人工受體的結構或其它信息。該設計或篩選可以包括制備和檢測另外的候選人工受體，其包括結構單元子集、不同結構單元組、或不同數(shù)量結構單元的組合。
本發(fā)明包括篩選候選人工受體以發(fā)現(xiàn)與特定試驗配體結合的先導人工受體的方法。方法可以包括允許構成人工受體的結構單元運動。結構單元的運動可以包括動員結構單元沿著支持體或在支持體上移動和/或離開支持體進入與支持體或平層分離的流體(例如，液體)相。
在一個實施方案中，可以動員結構單元沿著支持體或在支持體上移動(轉換或重排)。這種轉換可用于，例如，允許已結合于試驗配體的結構單元在仍然結合于該試驗配體的情況下重整進入更低能量或更牢固結合的構型。這種轉換可被用于，例如，允許配體接近處于支持體上但未和配體結合的結構單元。這些結構單元可以轉換到接近于或結合于試驗配體。
可以通過多種機制中的任何一種來誘導結構單元沿著支持體或在支持體上移動或將其可逆地固定在支持體上。例如，誘導結構單元的機動性可以包括改變支持體或平層的條件。即，改變條件能夠逆轉結構單元的固定，從而動員它們。在結構單元移動后再對其進行可逆固定可以包括，例如，回到原來的條件。適合的條件改變包括，改變pH，改變溫度，改變極性或疏水性，改變離子強度，改變親核性或親電性(例如，溶劑的或溶質的)等。
可以通過升高溫度，通過將表面、平層或結構單元暴露于更疏水的溶劑(例如有機溶劑或表面活性劑)中，或通過降低結構單元周圍的離子強度而動員被疏水相互作用可逆固定的結構單元。在一個實施方案中，該有機溶劑包括乙腈，乙酸，一種醇，四氫呋喃(THF)，二甲基甲酰胺(DMF)，烴類如己烷或辛烷，丙酮，氯仿，亞甲基氯等，或它們的混合物。在一個實施方案中，該表面活性劑包括非離子型表面活性劑，如乙氧基壬烷酚等。可以用疏水相互作用使在支持體上運動的結構單元被可逆地固定，例如，通過降低溫度，通過將表面、平層或結構單元暴露于更親水的溶劑(例如水溶劑)或增加的離子強度中。
可以通過增加離子強度、親水溶劑的濃度或環(huán)境中與結構單元競爭的氫鍵鍵合物濃度來動員被氫鍵可逆固定的結構單元?？梢酝ㄟ^由降低親水溶劑的離子強度等導致的靜電相互作用使在支持體上運動的結構單元被可逆地固定。
可以通過增加結構單元所處環(huán)境中的離子強度來動員被靜電相互作用可逆固定的結構單元。增加離子強度可以破壞靜電相互作用。可以通過由降低離子強度等導致的靜電相互作用使在支持體上運動的結構單元被可逆地固定。
可以通過降低pH或增加結構單元所處環(huán)境中的親核催化劑濃度或來動員被胺、縮醛或縮酮鍵可逆固定的結構單元。在一個實施方案中，pH為約1到約4。亞胺、縮醛和縮酮經歷催化水解?？梢酝ㄟ^可逆共價相互作用使在支持體上運動的結構單元被可逆地固定，例如通過形成亞胺、縮醛或縮酮鍵，通過升高pH。
在一個實施方案中，可以動員結構單元離開支持體進入與支持體或平層分離的流體(例如，液體)相(交換)。例如，可以將結構單元交換上和/或交換下支持體。交換可被用于，例如，允許支持體上未與試驗配體結合的結構單元從支持體被去除。交換可被用于，例如，向支持體上加入另外的結構單元。所加入的結構單元可以具有選出的結構，該選擇基于人工受體上與試驗配體結合的結構單元的結構的知識。所加入的結構單元可以具有被選擇以提供額外結構多樣性的結構。所加入的結構單元可以包括所有結構單元。
可以從支持體上釋放被疏水相互作用可逆固定的結構單元，例如，通過升高例如支持體和/或人工受體的溫度。例如，可以選擇一種疏水相互作用(例如，支持體或平層上和結構單元上的疏水基團)以在室溫或更低溫度下提供被固定的結構單元，而在室溫以上可以完成釋放。例如，可以選擇一種疏水相互作用以在約冰箱溫度(例如，4℃)或更低溫度下提供被固定的結構單元，而在例如室溫或以上可以完成釋放。作為進一步的例子，可以通過疏水相互作用可逆固定結構單元，例如，通過將人工受體單元的表面與含有該結構單元的流體接觸，并且這處于或低于室溫。
可以從支持體上釋放被疏水相互作用可逆固定的結構單元，例如，通過將人工受體與足夠疏水的流體(例如，有機溶劑或表面活性劑)接觸。在一個實施方案中，該有機溶劑包括乙腈，乙酸，一種醇，四氫呋喃(THF)，二甲基甲酰胺(DMF)，烴類如己烷或辛烷，丙酮，氯仿，亞甲基氯等，或它們的混合物。在一個實施方案中，該表面活性劑包括非離子型表面活性劑，如乙氧基壬烷酚等。還可以通過將該表面或人工受體與親水溶劑接觸并允許某些親水結構單元隔開疏水表面或平層來影響這樣的可逆固定。
可以從支持體上釋放被胺、縮醛或縮酮鍵可逆固定的結構單元，例如，通過將人工受體與含酸性pH或含親核催化劑的流體接觸。在一個實施方案中，pH為約1到約4?？梢酝ㄟ^可逆共價相互作用可逆地固定結構單元，例如，通過形成胺、縮醛、或縮酮鍵，通過將該表面或人工受體與中性或堿性pH的流體接觸。
可以釋放被靜電作用可逆固定的結構單元，例如，通過將人工受體與足以破壞靜電相互作用的離子強度的流體接觸。通過將該表面或人工受體與能促進結構單元和支持體和/或平層間靜電相互作用的離子強度的流體接觸，可以用靜電相互作用可逆地固定結構單元。
試驗配體試驗配體可以是與陣列或表面相結合、可以被檢測的任何配體。試驗配體可以是純化合物，混合物，或包含天然產物或污染物的“臟”混合物。這些臟混合物可以是組織勻漿，生物流體，土壤樣品，水樣等。
試驗配體包括前列腺特異性抗原，其它癌癥標記，胰島素，華法林，其它抗凝劑，可卡因，其它濫用藥，大腸桿菌(E.coli)標記，沙門氏菌屬(Salmonella sp.)標記，其它食媒(food-borne)毒素標記，食媒毒素，天花病毒標記，炭疽標記，其它可能的有毒生物試劑的標記，藥物和藥品，污染物和有害廢物的化學物，有毒化學試劑，疾病標記，藥物，污染物，生物學上重要的陽離子(例如，鉀或鈣離子)，肽，碳水化合物，酶，細菌，病毒，它們的混合物等。在某些實施方案中，試驗配體可以是至少一種小有機分子、無機/有機復合物、金屬離子、蛋白混合物、蛋白、核酸、核酸混合物，它們的混合物等。
適合的試驗配體包括本文其它地方所述作為試驗配體的任何化合物或化合物類別，包括，例如，微生物、蛋白、癌細胞、濫用藥等前文所述。
參考下列實施例可以更好理解本發(fā)明。這些實施例意味著本發(fā)明具體實施方案的體現(xiàn)，但不意味著限制本發(fā)明的范圍。
實施例實施例1-結構單元的合成合成了結構單元實施方案的烷基-芳族-極性范圍的選出的結構單元代表，并顯示這些結構單元在制備候選人工受體中的效用。這些結構單元是基于能用酪氨酸代表的骨架而制備的，并包括大量識別元件對。這些識別元件對包括從烷基到芳基、到極性的足夠范圍，以代表一整組81個這樣的結構單元的相互作用和官能團的顯著程度。
合成結構單元合成采用示意圖7所概述的通用方法，其特別地舉例說明了結構單元在具有識別元件對A4B4的酪氨酸構架上的合成。該通用方法用于合成下列結構單元，分別包括TyrA1B1[1-1]，TyrA2B2，TyrA2B4，TyrA2B6，TyrA2B8，TyrA4B2，TyrA4B4，TyrA4B6，TyrA4B8，TyrA6B2，TyrA6B4，TyrA6B6，TyrA6B8，TyrA8B2，TyrA8B4，TyrA8B6，TyrA8B8，和TyrA9B9。
示意圖7
結果所需結構單元的合成證明通常是直接的。這些合成說明，一旦具有對應識別元件(例如A2B2，A4B4，等)的結構單元已經通過它們的XBOC中間體制備，制備含2個具有不同結構特性或結構(例如A4B2，A6B3等)的識別元件的結構單元相對簡單。
可以通過使活化的結構單元與例如十二烷胺反應可以實現(xiàn)這些結構單元之一向含一個親脂接頭的結構單元的轉化。
實施例2-候選人工受體微陣列的制備和評價制備候選人工受體微陣列并評價其與幾個蛋白配體的結合。所得結果表明1)候選人工受體微陣列制備的簡單性，2)結合親和力和結合模式的可重現(xiàn)性，3)與同質對照相比，異質受體結構單元環(huán)境下顯著改善的結合，和4)配體區(qū)別性結合模式(例如，工作受體復合體)。
材料與方法如實施例1所述合成并活化結構單元。本實施例所用結構單元是TyrA1B1[1-1]，TyrA2B2，TyrA2B4，TyrA2B6，TyrA4B2，TyrA4B4，TyrA4B6，TyrA6B2，TyrA6B4，和TyrA6B6。包含接頭、酪氨酸構架、和識別元件AxBy的結構單元的縮寫是TyrAxBy。
通過對已知方法的修飾，如下制備用于對130n＝2和n＝3，和273n＝2，n＝3，和n＝4候選人工受體環(huán)境進行評價的微陣列。如本文所用，“n”是受體環(huán)境中所用的不同結構單元的數(shù)目。簡單地胺修飾的(胺“平層”；超級胺微陣列析)微陣列板購自Telechem Inc.，Sunnyvale，CA(www.arrayit.com)。這些板是為微陣列制備機特別制造的，據(jù)廠方稱具有2-4個胺每平方納米的標定胺載量。CAM微陣列是用Telechem Inc.(SpotBotTMArrayer)的針式微陣列點樣儀制備的，典型地用Telechem Inc.(Stealth Micro Spotting Pins，SMP6)200μm直徑點樣針和400-420μm點樣間距。
如上所述在二甲基甲酰胺(DMF)水溶液中活化這9個結構單元。對于制備384孔板，用DMF/H2O/PEG400(90/10/10，v/v/v；PEG400是標稱400FW的聚乙二醇，Aldrich Chemical Co.，Milwaukee，WI)溶液將活化的結構單元溶液稀釋10倍。把這些貯存液分裝(10μl每份)入384孔微孔板(Telechem Inc.)的孔中。用10μl或20μ1活化的[1-1]溶液分裝10μl結構單元來制備單獨的對照系列。用鋁箔覆蓋板并將其置于旋轉搖床底部1,000RPM下15分鐘。當不使用時用鋁箔覆蓋這塊主板并儲存于-20℃。
對于制備384孔SpotBotTM板，用4μl移液器執(zhí)行從供應板向第二塊384孔板的孔到孔轉移(例如，A-1到A-1，A-2到A-2，等)。當不用時，這塊板用鋁箔牢固覆蓋保存于-20℃。SpotBotTM用于用4μl微孔板制備每批多達13個微陣列板。對SpotBotTM編程以從每個微孔中點4份樣。SpotBotTM上的清洗工作站使用EtOH/H2O(20/80，v/v)清洗液。該清洗液還被用于SpotBotTM打印過程完成后的漂洗。用去離子(DI)水最后洗滌該板，壓縮氣流干燥，存放于室溫。
通過用琥珀酸酐與殘留的胺反應以在胺層上形成一個羧酸層而對某陣列作進一步修飾。
下列試驗配體和標記物被用于這些實驗1)r-藻紅蛋白，一種可商購的和內在熒光蛋白，F(xiàn)W為2,000,000。
2)用AlexaTM熒光團(Molecular Probes Inc.，Eugene，OR)標記的卵清蛋白。
3)BSA，牛血清白蛋白，按已知的羧基活化方法用活化羅丹明(Pierce Chemical，Rockford，IL)標記。BSA具68,000的FW；用于本研究的材料每BSA含ca.1.0羅丹明。
4)用過量胺修飾的并被標記為乙酸胺衍生物的、或用2，3，7，8-四氯二苯并dixoin衍生物修飾的辣根過氧化物酶(HRP)可通過已知方法得到。這些HRP結合物的熒光檢測基于Alexa 647-酪胺試劑盒，可購自Molecular Probes，Eugene，OR。
5)用AlexaTM熒光團(Molecular Probes Inc.，Eugene，OR)標記的霍亂毒素。
如下進行微陣列的孵育和分析對于試驗配體與微陣列孵育，將典型濃度10，1.0和0.1μg/ml靶蛋白的PBS-T(PBS含20μl/L Tween-20)溶液(例如，500μ1)置于微陣列的表面上并允許反應，例如，30分鐘。用PBS-T和DI水漂洗微陣列并用壓縮氣流干燥。
用Axon Model 4200A熒光微陣列掃描儀(Axon Instruments，UnionCity，CA)掃描孵育后的微陣列。Axon掃描儀和其關聯(lián)軟件產生該板熒光密度的偽彩16位圖像。用Axon軟件整合該16位數(shù)據(jù)以給出微陣列上每個點的熒光單位值(范圍0-65,536)。該數(shù)據(jù)隨后導出到Excel文檔(微軟)作進一步分析，包括平均值、標準偏差和變異系數(shù)的計算。
結果用微陣列的形式闡述了CARATM(組合人工受體陣列TM)的概念。制備基于N＝9結構單元的CARA微陣列并評價其與幾個蛋白和被取代蛋白配體的結合。該微陣列包含144個候選人工受體(18個n＝1對照加6個空白；36個n＝2候選人受體；84個n＝3候選受體)。該微陣列表明1)CARA微陣列制備的簡單性，2)結合親和力和結合模式的可重現(xiàn)性，3)與同質對照相比，異質受體結構單元環(huán)境下顯著改善的結合，和4)配體區(qū)別性結合模式(例如，工作受體復合體)。
閱讀陣列圖14顯示了一個陣列的典型偽彩/灰度圖，該陣列與2.0μg/ml r-藻紅蛋白共同孵育。該圖表明制備微陣列并將其作為探針探測蛋白試驗配體這兩個過程均產生了預期的結合范圍，正如從暗點到亮點的相對熒光可見范圍中所見到的。
數(shù)據(jù)分析中的起始點為取這些點的陣列的整合的熒光單位數(shù)據(jù)并將其相對于[1-1]結構單元對照所觀察到的值做標準化。隨后的分析包括平均值、標準偏差和變異相關系數(shù)計算。另外，從結構單元加上[1-1]數(shù)據(jù)獲得同質結構單元的對照值。
第一組實驗評價了下列蛋白配體對陣列上候選人工受體的結合。所得熒光單位相對于候選受體環(huán)境的數(shù)據(jù)以2維形式和3維形式給出，2D形式中候選受體置于X軸而熒光單位顯示于Y軸，3D形式中候選受體被置于X-Y形式而熒光單位顯示于Z軸。形成了每個點位置的索引(key)(未顯示)。還形成了結果的每個2D和3D表示中結構單元的索引(key)。給出的數(shù)據(jù)對應1-2μg/ml蛋白濃度。
圖15和16顯示了對r-藻紅蛋白(固有熒光)的結合數(shù)據(jù)。圖17和18顯示了對卵青蛋白(帶熒光標記可商購)。圖19和20顯示了對牛血清白蛋白(羅丹明標記)的結合數(shù)據(jù)。圖21和22顯示了對HRP-NH-Ac(熒光酪胺讀出)。圖23和24顯示了對HRP-NH-TCDD(熒光酪胺讀出)的結合數(shù)據(jù)。
這些結果不僅證實了CARA微陣列對候選人工受體評價的應用，還證實了許多讀出方法中的一些(例如，固有熒光，熒光標記，原位熒光標記)能用于高通量候選受體評價的方法。
重現(xiàn)性為候選受體評價帶來好處。下列結果說明本微陣列提供了可重現(xiàn)的配體結合。
用所點四份結構單元的每個組合打印微陣列。對一個直接標繪(圖25)的目檢說明候選受體環(huán)境“點”顯示出對試驗配體可重現(xiàn)的結合，該圖是對r-藻紅蛋白取得的一個單元結合數(shù)據(jù)的原始(raw)熒光數(shù)據(jù)(來自圖14說明的實驗)。r-藻紅蛋數(shù)據(jù)(圖14)的進一步分析導致768個點中只有9個(1.2％)被作為極端值除去。對整個陣列r-藻紅蛋四份數(shù)據(jù)的分析給出每個實驗四倍組的938個熒光單位的平均標準偏差，其平均變異系數(shù)為19.8％。
盡管這些值是可接受的，更現(xiàn)實的比較應用了更強結合、更多熒光受體的標準偏差和變異系數(shù)?？偲骄鶚藴势畈徽鎸嵉胤糯罅巳踅Y合、較少熒光受體的變異系數(shù)。19個具有大于10,000結合靶熒光單位的受體的變異系數(shù)是11.1％，該數(shù)據(jù)很好地落在產生有意義的結合數(shù)據(jù)所需的范圍之內。
CARA方法的一個目的是通過結構簡單的結構單元組合實現(xiàn)有效數(shù)量候選受體的方便制備。下列結果展示單獨的結構單元和結構單元組合都對試驗配體的結合有顯著的、積極的影響。
圖23-24顯示的結合數(shù)據(jù)說明結構單元的異質組合(n＝2，n＝3)顯著好于從單個結構單元(n＝1)制備的候選受體。例如，圖16顯示對n＝2，n＝3候選受體觀測的結合多樣性其熒光單位范圍從0到約40,000。這些數(shù)據(jù)還顯示從同質(n＝1)到異質(n＝2，n＝3)受體環(huán)境，所得結合親和力改善了約10倍。
異質結構單元的效果最易通過比較所選n＝3受體環(huán)境中包含1或2個那些結構單元(它們的n＝2和＝1子集)的候選受體而觀察到。圖26和27用r-藻紅蛋白數(shù)據(jù)顯示了對于兩個不同的n＝3受體環(huán)境的這種比較。在這些例子中，很清楚從同質體系(n＝1)到異質體系(n＝2，n＝3)的發(fā)展產生了顯著增強的結合。
盡管范德華相互作用是分子識別的一個重要部分，確定所觀察到的結合不是疏水/親水分隔的簡單情況是重要的。即，所觀測到的結合是單個結構單元與靶間特異相互作用的結果。評價疏水性和親水性效果的最簡單辦法是比較結構單元logP值和所觀測到的結合。LogP是已知的和被接受的親油性測量，可通過已知方法對每個結構單元計算該值。圖28和29確定所觀測到的靶結合，通過熒光單位測測，不與結構單元的logP成正比。圖28和29中的作圖顯示了結合(熒光單位)和結構單元logP間的非線性關系。
本方法和陣列的一個優(yōu)點是篩選巨大數(shù)量候選人工環(huán)境的能力將導致有用的靶親和性的組合和顯著的靶結合多樣性。高靶親和力用于特異性靶結合、分離等，而結合的多樣性可以提供多重靶檢測系統(tǒng)。本實施例用了一個相對小量的結構單元來產生ca.120結合環(huán)境。下面對該數(shù)據(jù)的分析清楚地說明即使相對小量的結合環(huán)境也能產生多樣性和有用的人工受體。
為本研究而進行的靶結合實驗所用蛋白濃度包括0.1到10μg/ml。以BSA的數(shù)據(jù)作為代表，很清楚一些易于結合1.0ug/ml BSA濃度的受體環(huán)境接近熒光單位的飽和值(見，例如，圖20)?；谶@些數(shù)據(jù)和BSA的分子量為68,000，幾個受體環(huán)境在ca.15皮摩爾/ml或15納摩爾/ml濃度下易結合BSA。其它用較低蛋白濃度的實驗(數(shù)據(jù)未顯示)表明，即使用候選受體環(huán)境的小量選擇，也能達到法摩爾/ml或皮摩爾級的檢測限。
人工受體開發(fā)的一個目標是特定靶點的特異性識別。圖30比較所觀測到的對于r-藻紅蛋白和BSA的結合。對所有結合模式的比較表明了一些一般性的相似。然而，對每個受體環(huán)境結合的具體特性的比較說明這兩個靶點具有不同的識別特性，如圖30中(*)所示。
人工受體開發(fā)的一個目標是形成能用于特定靶的多重檢測的受體。對本研究中r-藻紅蛋白、BSA和卵清蛋白數(shù)據(jù)(圖16，18和20)的比較被用于選擇每個靶的代表性人工受體。圖31、32和33應用得自本實施例的數(shù)據(jù)以顯示通過其不同結合模式對這三種靶中的每一種進行鑒定。
結論針對特定靶點的最適受體需要大于單個親水、疏水、離子等相互作用的預期總和的分子識別。因此，從本原型研究中所用的有限候選受體庫中鑒定最適(特異的、靈敏的)人工受體，是不需要的或不可能的。相反地，目標是證實所有CARA(組合人工受體陣列)概念的關鍵成分能夠被組裝以形成功能性受體微陣列。此目標已經被成功論證。
本研究結論性地確定CARA微陣列易于制備，并且結合于候選受體環(huán)境的靶可以被用于鑒定人工受體和試驗配體。另外，這些結果證明與其同質(n＝1)對應物相比，異質(n＝2，n＝3，or n＝4)候選受體結構單元具有顯著的結合增強。當結合其結合模式識別結果和被證明了的異質受體元件或異質結構單元的重要性，這些結果清楚地證明CARA候選人工受體-＞先導人工受體-＞工作人工受體策略的有效性。
實施例3-包含可逆固定的結構單元的候選人工受體微陣列的制備和評價制備包含通過范德華相互作用可逆固定的候選人工受體陣列并評價其與蛋白配體的結合。評價在數(shù)個溫度下進行，在平層相變溫度之上和之下(參見上下文)。
材料與方法如實施例1所述制備的結構單元2-2、2-4、2-6、4-2、4-4、4-6、6-2、6-4、6-6。用前述碳化二亞胺激活羧基后加入十二烷基胺來制備C12胺。這在C18平層上產生了一個帶有用于可逆固定的12個碳烷基鏈接頭的結構單元。
采用實施例2中所通述的平層修飾方法，通過使硬酯酰氯(AldrichChemical Co.)與下列物質反應來修飾氨基平層微陣列板(Telechem)以產生C18平層，A)二甲基甲酰胺/PEG 400溶液(90∶10，v/v，PEG 400是平均分子量400的聚乙二醇(Aldrich Chemical Co.))或B)二氯甲烷/TEA溶液(100ml二氯甲烷，200μl三乙胺)。
用實施例2中所述SpotBot標準方法打印的C18平層板。結構單元處于約10mg每種結構單元溶于300μl二氯甲烷和100μl甲醇的制備的打印溶液中。向此貯存液中加入900μl二甲基甲酰胺和100μl PEG400。9個結構單元中取2個的36種組合(N9:n2，36種組合)制備于384孔微孔板中，其隨后被用于SpotBot以打印微陣列四份。隨機選取的打印點上只包含打印溶液。
所選微陣列和1.0μg/ml試驗配體溶液共同孵育，試驗配體為用AlexaTM熒光團標記的霍亂毒素亞基B(Molecular Probes Inc.，Eugene，OR)，使用下列變量1)用二氯甲烷、乙醇和水沖冼微陣列以產生對照板；和2)微陣列在4℃、23℃、或44℃下孵育。孵育之后，用水漂洗板，干燥并掃描(AXON 4100A)。數(shù)據(jù)分析述于實施例2。
結果已用有機溶劑清洗去除結構單元的對照板不與霍亂毒素結合(圖34)。圖35-37顯示了同樣打印，但分別與霍亂毒素在4℃、23℃、或44℃下孵育的微陣列的熒光信號。在每個微陣列上都可以看到熒光的點，其中在44℃下的孵育產生非常顯著的點。這三個陣列中每個點的熒光值示于圖38-40。熒光信號通常隨溫度升高，在44℃下孵育后觀測到有許多幾乎同樣大的信號。隨溫度的線性增加可以反映出所期望的隨著溫度的結合改善。非線性增加反映結構單元在表面的重排以獲得結合的改善，其發(fā)生在脂表面相變以上(參見上下文)。
可以將圖41與圖39相比較。繪于圖39的熒光信號來自23℃下與支持體上可逆固定結構單元的結合。繪于圖41的熒光信號來自23℃下與支持體上共價固定結構單元的結合。這些圖比較了在相同相關條件下的相同結構單元組合，但其以兩種不同的方式被固定。
還在4℃、23℃、或44℃下評價了與被共價固定的結構單元的結合。圖42顯示了在4℃、23℃或44℃下共價固定結構單元各個組合的熒光信號。結合隨溫度適當升高。結合的平均增加是1.3倍。對每個共價固定的人工受體在23℃下的熒光信號與其44℃下的信號(未顯示)作圖產生得到相關系數(shù)為0.75的線性相關性。此線性相關性表明平均1.3倍的結合增加是溫度效應而不是結合優(yōu)化。
圖43顯示了在4℃、23℃或44℃下可逆固定結構單元各個組合的熒光信號。此圖顯示至少一個結構單元組合(候選人工受體)顯示出當溫度增加時保持穩(wěn)定的信號。至少一個候選人工受體顯示出隨溫度升高而大致線性升高的信號。這種線性表示對結合的正常溫度影響。在4℃下結合信號最低的候選人工受體成為44℃下最好的結合者之一。這表明了此受體的結構單元在平層相變以上的重排，重排增加了結構單元的移動性，產生了增強的結合。其它在23℃和44℃之間(與4℃與23℃之間相比較)表現(xiàn)出更大結合變化的受體也經歷了動態(tài)親和力優(yōu)化。
圖44顯示了圖42所示數(shù)據(jù)(標記為A的線)和圖43所示數(shù)據(jù)(標記為B的線)。在可逆固定的結構單元中觀測到的結合增強顯著大于在共價結合的結構單元中觀測到的增強。與可逆固定的結構單元的結合在23℃和44℃平均增強了6.1倍和24倍。這證實了受體內可逆固定的結構單元增強了結合(即，受體經歷了動態(tài)親和力優(yōu)化)。
對每個可逆固定的人工受體在23℃下的熒光信號與其44℃下的信號(未顯示)的作圖未產生相關性(相關系數(shù)0.004)。對每個可逆固定的人工受體在44℃下的熒光信號與相應的共價固定受體44℃下的信號(未顯示)的作圖也未產生相關性(相關系數(shù)0.004)。該相關性的缺失提供了進一步的證據(jù)表明可逆固定的結構單元在受體內的運動增強了結合。
圖45顯示了44℃的熒光信號被23℃的熒光信號除后對含可逆固定受體的人工受體在23℃結合所得熒光信號的作圖。這個比較說明結合的增強與受體對試驗配體的初始親和力無關。
表1鑒別了組成每個人工受體單元的可逆固定結構單元，列出44℃和23℃下的熒光信號(結合強度)，以及在這個兩溫度下所觀測到的結合的比例。這些數(shù)據(jù)表明，相對于每個單獨的結構單元的作用，每個人工受體反映了每個結構單元組合的獨特屬性。
表1
結論本實驗證明包含可逆固定的結構單元的陣列與蛋白底物相結合，與含共價固定的結構單元的陣列相似。結合非線性地隨溫度的上升而上升，表明結構單元的運動增強了結合。許多候選人工受體證明了基于結構單元移動性的結合改善。
實施例4-GM1的寡聚糖部分與人工受體競爭結合于霍亂毒素。
制備候選人工受體的微陣列并評價其與霍亂毒素的結合。還評價了對該陣列結合的破壞。破壞結合使用了一種與霍亂毒素結合的化合物，來自GM1的寡聚糖部分(GM1OS)。所得結果證明一個蛋白配體特異性地干擾蛋白與微陣列的結合。
材料與方法如實施例1所述合成并活化結構單元。用于本實施例的結構單元是TyrA1B1[1-1]，TyrA2B2，TyrA2B4，TyrA2B6，TyrA2B8，TyrA3B3，TyrA3B5，TyrA3B7，TyrA4B2，TyrA4B4，TyrA4B6，TyrA4B8，TyrA5B3，TyrA5B5，TyrA5B7，TyrA6B2，TyrA6B4，TyrA6B6，TyrA6B8，TyrA7B3，TyrA7B5，TyrA7B7，TyrA8B2，TyrA8B4，TyrA8B6，和TyrA8B8。包含接頭、酪氨酸構架、和識別元件AxBy的結構單元的縮寫是TyrAxBy。
通過對已知方法的修飾，如下制備用于對171 n＝2候選人工受體環(huán)境進行評價的微陣列。一個“n＝2”受體環(huán)境包括兩個不同的結構單元。簡單地胺修飾的(胺“平層”；超級胺微陣列析)微陣列板購自Telechem Inc.，Sunnyvale，CA。這些板是為微陣列制備機特別制造的，據(jù)廠方稱具有2-4個胺每平方納米的標定胺載量。微陣列是用Telechem Inc.(SpotBotTMArrayer)的針式微陣列點樣儀制備的，典型地用Telechem Inc.(Stealth Micro Spotting Pins，SMP6)200μm直徑點樣針和400-420μm點樣間距。
如上所述將19個結構單元在二甲基甲酰胺(DMF)水溶液中活化。對于制備384孔供應板，用DMF/H2O/PEG400(90/10/10，v/v/v；PEG400是標稱分子量400的聚乙二醇，Aldrich Chemical Co.，Milwaukee，WI)溶液將活化的結構單元稀釋10倍。將這些貯存液(10μl每份)分裝入384孔微孔板(Telechem Inc.)。對照點包括結構單元[1-1]。用鋁箔覆蓋微孔板并置于旋轉搖床上在1,000RPM下15分鐘。當不用是將此主板用鋁箔覆蓋置于-20℃儲存。
對于制備384孔SpotBotTM板，用4μl移液器執(zhí)行從供應板向第二塊384孔板的孔到孔轉移(例如，A-1到A-1，A-2到A-2，等)。當不用時，這塊板用鋁箔牢固覆蓋保存于-20℃。SpotBotTM用于用4μl微孔板制備每批多達13個微陣列板。對SpotBotTM編程以從每個微孔中點4份樣。SpotBotTM上的清洗工作站使用EtOH/H2O(20/80，v/v)清洗液。該清洗液用1M鹽酸調至pH4并被用于在SpotBotTM打印過程結束后漂洗微陣列。用去離子(DI)水最后洗滌該板，壓縮氣流干燥，存放于室溫。進一步修飾微陣列，用乙酸酐與殘留的胺反應以形成一個乙酰胺平層來代替胺平層。
用于這些實驗中的試驗配體是用AlexaTM熒光團(Molecular ProbesInc.，Eugene，OR)標記的霍亂毒素。這些實驗中所用的干擾物是GM1 OS(GM1寡聚糖)，霍亂毒素的已知配體。
如下進行微陣列的孵育和分析對于對照配體與微陣列孵育，將濃度1.7pmol/ml(0.1μg/ml)的霍亂毒素的PBS-T(PBS含20μl/L Tween-20)溶液(例如，500μl)置于微陣列的表面上并允許反應30分鐘。對于干擾物與微陣列孵育，將將濃度1.7pmol/ml(0.1μg/ml)霍亂毒素和所需濃度GM1 OS的PBS-T(PBS含20μl/L Tween-20)溶液(例如，500μl)置于微陣列的表面上并允許反應30分鐘。在不同的實驗中，加入0.34和5.1μM的GM1 OS。每個孵育之后，用PBS-T和DI水漂洗微陣列并用壓縮氣流干燥。
用Axon Model 4200A熒光微陣列掃描儀(Axon Instruments，UnionCity，CA)掃描孵育后的微陣列。Axon掃描儀和其關聯(lián)軟件產生該板熒光密度的偽彩16位圖像。用Axon軟件整合該16位數(shù)據(jù)以給出微陣列上每個點的熒光單位值(范圍0-65,536)。該數(shù)據(jù)隨后導出到Excel文檔(微軟)作進一步分析，包括平均值、標準偏差和變異系數(shù)的計算。
表2鑒別了前150個受體環(huán)境中每一個的結構單元。
表2
結果低濃度的GM1 OS圖46顯示了霍亂毒素結合于候選人工受體后用緩沖液沖洗后產生的熒光信號。這些熒光信號證明霍亂毒素與某些受體環(huán)境牢固結合，與其它的結合較弱，有的檢測不到。與包括實施例2所報告那些實驗的比較表明霍亂毒素的結合從列列之間及月月之間是可重現(xiàn)的。
還在來自GM1 OS(0.34μM)的競爭下進行霍亂毒素的結合。圖47顯示了在這種競爭之后檢測到的由霍亂毒素結合產生的熒光信號。值得注意的是，示于圖47的許多信號顯著小于圖46記錄的相應信號。圖47中觀測到的小信號代表著較少的霍亂毒素結合到陣列上。GM1 OS顯著破壞了霍亂毒素與許多受體環(huán)境的結合。
可以通過沒有GM1 OS時的結合數(shù)量與和GM1 OS競爭時的結合數(shù)量的比值看出由GM1 OS導致的對霍亂毒素結合的破壞。此比值示于圖48。比值越大，與GM1 OS競爭后仍與人工受體結合的霍亂毒素就越少。該比值可以大至約30。該比值與在對照中結合的數(shù)量無關。高濃度的GM1 OS圖49顯示了霍亂毒素結合于候選人工受體后用緩沖液沖洗后產生的熒光信號。與前面相同，霍亂毒素是可重現(xiàn)的，它與某些受體環(huán)境牢固結合，與其它的結合較弱，有的檢測不到。圖50顯示了所檢測的在5.1μM GM1 OS競爭下檢測到的霍亂毒素結合所產生的熒光信號。再一次地，GM1 OS顯著破壞了霍亂毒素與許多受體環(huán)境的結合。
這種破壞表示為圖51中的沒有GM1 OS時的結合數(shù)量與和GM1OS接觸后的結合數(shù)量的比值。該比值范圍可高達約18并與在對照中結合的數(shù)量無關。
結論本實驗證明試驗配體與本發(fā)明中人工受體的結合可被候選干擾物分子削弱(例如，競爭)。在本實驗中試驗配體是霍亂毒素蛋白而候選干擾物是已知與霍亂毒素結合的蛋白，GM1 OS。試驗配體被破壞的程度與其在人工受體上結合的程度無關。
實施例5-GM1與人工受體競爭結合于霍亂毒素制備候選人工受體的微陣列并評價其與霍亂毒素的結合。還評價了對該陣列結合的破壞。破壞結合使用了一種與霍亂毒素結合的化合物，脂糖(liposaccharide)GM1。所得結果證明一個蛋白配體特異性地干擾蛋白與微陣列的結合。
材料與方法如實施例1所述合成并活化結構單元。用于本實施例的結構單元是TyrA1B1[1-1]，TyrA2B2，TyrA2B4，TyrA2B6，TyrA4B2，TyrA4B4，TyrA4B6，TyrA6B2，TyrA6B4，和TyrA6B6，分組為每個人工受體4個結構單元。包含接頭、酪氨酸構架、和識別元件AxBy的結構單元的縮寫是TyrAxBy。
如以上實施例4所述制備用于對126 n＝2候選人工受體環(huán)境進行評價的微陣列。這些實驗中所用試驗配體是用AlexaTM熒光團(MolecularProbes Inc.，Eugene，OR)標記的霍亂毒素。在對照和競爭實驗中所用的霍亂毒素均為5.3nM。這些實驗中所用候選干擾物是GM1，霍亂毒素的已知配體，其競爭濃度為0.042、0.42和8.4μM。微陣列的孵育和分析如實施例4所述。
表3鑒別了每個受體環(huán)境中的結構單元。
表3
結果圖52顯示了霍亂毒素單獨和在三種濃度GM1中的每個競爭之下與候選人工受體微陣列結合所產生的熒光信號。隨著GM1濃度升高，熒光信號強度穩(wěn)步降低。降低的數(shù)量不是所有受體都相同，但每個受體都經歷了霍亂毒素結合的減少。這些減少表明GM1與人工受體競爭與霍亂毒素結合。
這種降低顯示出與霍亂毒素結合位點相關的競爭模式。這可以通過對特定濃度GM1下所得熒光信號與沒有GM1時的熒光信號(未顯示)作圖而證實。當GM1濃度升高時某些受體顯示出在這些圖中相似的相對位置。
可以通過沒有GM1 OS時的結合數(shù)量與和GM1競爭時的結合數(shù)量的比值看出由GM1導致的對霍亂毒素結合的破壞。此比值示于圖53。比值越大，與GM1競爭后仍與人工受體結合的霍亂毒素就越少。該比值可以大到約14。該比值與在對照中結合的數(shù)量無關。
有趣的是，在一些情況下人工受體結構上微小的變化導致該比值的顯著變化。例如，包含結構單元24、26、46和66的人工受體與包含24、42、46和66的人工受體差別只是替換了一個結構單元(xy表示結構單元TyrAxBy)。將結構單元26替換成42使GM1存在下的結合增加了約14倍。
作為進一步的例子，包含結構單元22、24、46和64的人工受體與包含22、46、62、64的差別只是替換了一個結構單元。將結構單元62替換成24使GM1存在下的結合增加了約3倍。
即使是替換一個單獨的識別元件也影響結合。包含22、24、42和44的人工受體與包含22、24、42和46的人工受體差別只是替換了一個識別元件。將結構單元46替換為44(將識別元件B6換為B4)使GM1存在下的結合增加了約3倍。
結論本實驗證明試驗配體與本發(fā)明中人工受體的結合可被候選干擾物分子削弱(例如，競爭)。在本實驗中試驗配體是霍亂毒素蛋白而候選干擾物是已知與霍亂毒素結合的蛋白，GM1。組成人工受體的結構單元上微小的結構變化導致競爭時的顯著變化。
實施例6-用作結構單元的GM1改變霍亂毒素與當前人工受體的結合制備了候選人工受體微陣列，GM1結合于該陣列，評價它們對霍亂毒素的結合。所得結果證明在人工受體陣列中加入GM1作為結構單元可以增加與某些受體的結合。
材料與方法如實施例1所述制備并活化結構單元。本實驗所用結構單元是實施例4中所用那些。如以上實施例4所述制備用于評價的171 n＝2候選人工受體環(huán)境陣列。本實驗所用試驗配體是用AlexaTM熒光團(Molecular ProbesInc.，Eugene，OR)標記的霍亂毒素。在對照和競爭實驗中所用霍亂毒素的濃度均為0.01ug/ml(0.17pM)或0.1ug/ml(1.7pM)。GM1被用作人工受體的試驗配體并成為受體的用于結合霍亂毒素的結構單元。如以上對霍亂毒素所述將陣列與100μg/ml、10μg/ml或1μg/ml的GM1接觸后用去離子水漂洗。然后將陣列在上述條件下與霍亂毒素接觸。微陣列分析如實施例4中所述進行。表2鑒別了每個受體環(huán)境中的結構單元。
結果圖54顯示了霍亂毒素與未經GM1預處理的候選人工受體微陣列結合所產生的熒光信號。GM1與候選人工受體微陣列結合后再與霍亂毒素結合所產生的熒光信號示于圖55、56和57(分別為100μg/ml、10μg/ml和1μg/ml GM1)。
可以通過GM1存在下的結合數(shù)量與沒有GM1時的結合數(shù)量的比值看出GM1預處理所致霍亂毒素結合的增強。1μg/ml GM1下的此比值示于圖58。比值越大，GM1預處理后結合于人工受體的霍亂毒素越多。比值可以大到約16。
在一些情況下人工受體結構上微小的變化導致該比值的顯著變化。例如，包含結構單元46和48的人工受體與包含46和88的人工受體差別只是替換了一個結構單元上的一個識別元件(xy表示結構單元TyrAxBy)。將結構單元88替換成48(識別元件A8改變成A4)使表示GM1結構單元存在下結合增加的比值從約0.5增加到約16。相似地，包含結構單元42和77的人工受體與包含24和77的人工受體差別只是替換了一個結構單元上的一個識別元件。將結構單元24替換成42使表示GM1結構單元存在下結合增加的比值從約2增加到約14。
有趣的是，一些顯示高水平霍亂毒素結合(45,000到65,000熒光單位的信號)和包含結構單元33的結構單元沒有被作為結構單元的GM1的存在所強烈影響。
結論本實驗證明GM1與本發(fā)明中人工受體單元結合可以顯著增強霍亂毒素的結合。組成人工受體的結構單元的微小變化導致GM1增強霍亂毒素結合程度的顯著變化。
實施例4-6的討論我們之前證明工作人工受體微陣列以一種與蛋白表面拓撲結構每個區(qū)域所呈現(xiàn)的特異性環(huán)境互補的方式結合蛋白靶點。因此蛋白靶點與工作人工受體陣列的結合模式描述了蛋白表面拓撲結構；包括參與了例如蛋白-小分子、蛋白-肽、蛋白-蛋白、蛋白-糖類、蛋白-DNA等相互作用的表面結構。因此可能利用所選蛋白與工作人工受體陣列的結合來鑒別這些蛋白-小分子、蛋白-肽、蛋白-蛋白、蛋白-糖類、蛋白-DNA等相互作用。而且，可能利用蛋白與陣列的相互作用來定義破壞這些相互作用的“先導物”。
霍亂毒素B亞基與細胞表面的GM1結合。鑒別該結合事件的競爭劑的研究表明霍亂毒素GM1結合相互作用(結合位點)的競爭劑可以利用糖和烷基/芳基官能團(Pickens，等Chemistry and Biology，vol.9，pp 215-224(2002))。我們之前已經證明熒光標記的霍亂毒素B亞基與本人工受體結合以給出一個確定的結合模式，該模式反映了霍亂毒素B的表面拓撲學。對于這個研究，我們試圖證明可以用霍亂毒素的天然配體GM1破壞霍亂毒素與至少一些陣列成員的結合。
圖中所示結果清楚證明這些目標已經實現(xiàn)。特別地，GM1 OS戊多糖或GM1與人工受體陣列之間對霍亂結合的競爭清楚地給出與霍亂結合模式對照所不同的結合模式。而且，這些結果證明相比于只含苯基官能團的工作人工受體，幾種含萘基部分的工作人工受體之間的互補性。這些結果與Pickens等人研究中的活性位點競爭有關，并表明萘基和苯基衍生物代表了霍亂與GM1相互作用的良好模擬/探針。這些相互作用的特異性由下述觀測所證實，即在4結構單元系統(tǒng)組合中4個結構單元之一的變化改變了對顯著競爭性環(huán)境的非競爭性。這些結果還表明所選工作人工受體可以被用于開發(fā)用于進一步評價霍亂GM1相互作用的高通量篩選。
此外，我們試圖證明可以通過預孵育人工受體陣列和GM1來制備親和性支持體/膜模擬，預孵育的人工受體陣列可隨后以一種結合模式結合/捕獲霍亂毒素，該模式可以被用于選擇工作人工受體以用于，例如，高通量篩選能破壞“霍亂膜～GM1模擬體”的先導化合物。GM1預孵育研究清楚證明，也許是通過霍亂毒素與固定的GM1戊多糖部分和工作人工受體結構單元環(huán)境之間的相互作用，一些本是弱霍亂結合劑的工作人工受體明顯增強了它們的霍亂結合能力。
應當指出，如本說明書和所附權利要求中所用，除非在內容中被明確指出，否則單數(shù)形式“一”、“一個”和“該/所述”包括復數(shù)形式。因此，例如，所指的包含“一種化合物”的組合物包括兩種或更多化合物的混合物。還應當指出，除非內容明確指出，否則術語“或”通常用于其包括“和/或”的意義。
還應當指出，如本說明書和所附權利要求中所用，除非容明確指出，否則短語“所用的和所配置的”描述一種系統(tǒng)、儀器或其它結構，其被構建或配置以實行一個特定的任務或接受一個特定的設置。短語“所用的和所配置的”可以與其它類似短語互換使用，如所安排和所配置的，所構建和所安排的，所用的，所構建的，所制造的和所安排的等。
本說明書中所有發(fā)表文獻和專利申請都指示與本發(fā)明相關的所屬領域內的普通技術水平。
已經參考許多特異的和優(yōu)選的實施方案和技術對本發(fā)明進行了描述。然而，應當認識到在本發(fā)明的精神和范圍內仍然可以進行許多變化和修飾。
權利要求
1.制備異質結構單元陣列的方法，該方法包括在固相支持體上形成多個點，這些點包括多個結構單元；將多個結構單元偶聯(lián)到所述點中的所述固相支持體上；其中一個或多個結構單元獨立地包含一個或多個羧基，胺，羥基，酚，羰基或硫醇基；一個或多個部分具有正電荷、負電荷、酸、堿、電子受體、電子供體、氫鍵供體、氫鍵受體、自由電子對、π電子、電荷極化、親水性、或親脂部分。
2.權利要求1的方法，其中一個或多個結構單元獨立地包含氨基酸、糖類、催化部分、上至2000個碳原子的聚合物、酶抑制劑、受體激動劑、受體拮抗劑、或它們的組合。
3.權利要求2的方法，其中的二肽包括氨基酸。
4.權利要求2的方法，其中的糖類包括單糖或二糖。
5.權利要求2的方法，其中的催化部分包括輔酶或金屬。
6.權利要求2的方法，其中的聚合物包括PEG。
7.權利要求6的方法，其中PEG包括PEG 1450、PEG 3350、PEG 4500、PEG 8000或PEG 20,000。
8.權利要求1的方法，其中的親脂部分包括支化或者直鏈的、取代或者未取代的C6-36烷基、C8-24烷基、C12-24烷基、C12-18烷基、C6-36烯基、C8-24烯基、C12-24烯基、C12-18烯基、C6-36炔基，C8-24炔基，C12-24炔基，C12-18炔基。
9.制備受體表面的方法，該方法包括在固相支持體上形成一個區(qū)域，該區(qū)域包含多個結構單元；將所述多個結構單元偶聯(lián)到所述區(qū)域中的所述固相支持體上；其中一個或多個結構單元獨立地包含一個或多個羧基，胺，羥基，酚，羰基或硫醇基；一個或多個部分具有正電荷、負電荷、酸、堿、電子受體、電子供體、氫鍵供體、氫鍵受體、自由電子對、π電子、電荷極化、親水性、或親脂部分。
10.制備人工受體的方法，該方法包括在固相支持體上形成一個區(qū)域，該區(qū)域包含多個結構單元；將所述多個結構單元偶聯(lián)到區(qū)域中的所述支持體上；其中一個或多個結構單元獨立地包含一個或多個羧基，胺，羥基，酚，羰基或硫醇基；一個或多個部分具有正電荷、負電荷、酸、堿、電子受體、電子供體、氫鍵供體、氫鍵受體、自由電子對、π電子、電荷極化、親水性、或親脂部分。
11.使用人工受體的方法，其包括將第一異質分子陣列與試驗配體接觸；該陣列包含支持體；和附著于所述支持體上的多個結構單元的點；所述結構單元的點包含個結構單元；和所述結構單元被偶聯(lián)于所述支持體；其中一個或多個所述結構單元獨立地包含一個或多個羧基，胺，羥基，酚，羰基或硫醇基；一個或多個部分具有正電荷、負電荷、酸、堿、電子受體、電子供體、氫鍵供體、氫鍵受體、自由電子對、π電子、電荷極化、親水性、或親脂部分。檢測試驗配體與一個或多個點的結合；和選出一個或多個結合點作為人工受體；其中所述陣列中的結構單元確定了第一組結構單元，并且所述一個或多個結合點中的所述多個結構單元確定了一個或多個所選的結構單元的結合組合。
12.權利要求11的方法，其進一步包括在所述一個或多個結合點中確定結構單元組合；基于所確定的所述組合，形成一個或多個形成的結構單元組合區(qū)別于所述一個或多個所選的結構單元組合中的那些。將第二異質分子陣列與所述試驗配體接觸，第二異質分子陣列包括多個點，所述多個點包含形成的結構單元組合；其中一個或多個所述結構單元獨立地包含一個或多個羧基，胺，羥基，酚，羰基或硫醇基；一個或多個部分具有正電荷、負電荷、酸、堿、電子受體、電子供體、氫鍵供體、氫鍵受體、自由電子對、π電子、電荷極化、親水性、或親脂部分。檢測試驗配體與第二異質分子陣列上一個或多個點的結合；和選出第二異質分子陣列上的一個或多個點作為人工受體；其中第二異質分子陣列中的結構單元確定了第二組結構單元。
13.一種組合物，其包括支持體；和支持體的一部分包括多個結構單元；所述結構單元被偶聯(lián)到所述支持體上；一個或多個所述結構單元獨立地包含一個或多個羧基，胺，羥基，酚，羰基或硫醇基；一個或多個部分具有正電荷、負電荷、酸、堿、電子受體、電子供體、氫鍵供體、氫鍵受體、自由電子對、π電子、電荷極化、親水性、或親脂部分。
14.權利要求13的組合物，其中一個或多個所述結構單元獨立地包含氨驀酸、糖類、催化部分、上至2000個碳原子的聚合物、酶抑制劑、受體激動劑、受體拮抗劑、或它們的組合。
15.權利要求14的組合物，其中的二肽包括氨基酸。
16.權利要求14的組合物，其中的糖類包括單糖或二糖。
17.權利要求14的組合物，其中的催化部分包括輔酶或金屬。
18.權利要求14的組合物，其中的聚合物包括PEG。
19.權利要求18的組合物，其中PEG包括PEG 1450、PEG3350、PEG 4500、PEG 8000或PEG 20,000。
20.權利要求13的組合物，其中的親脂部分包括支化或者支鏈的、取代的或者未取代的C6-36烷基、C8-24烷基、C12-24烷基、C12-18烷基、C6-36烯基、C8-24烯基、C12-24烯基、C12-18烯基、C6-36炔基，C8-24炔基，C12-24炔基，C12-18炔基。
21.一種人工受體，該人工受體包括多個偶聯(lián)于支持體上的結構單元；一個或多個所述的結構單元獨立地包含一個或多個羧基，胺，羥基，酚，羰基或硫醇基；一個或多個部分具有正電荷、負電荷、酸、堿、電子受體、電子供體、氫鍵供體、氫鍵受體、自由電子對、π電子、電荷極化、親水性、或親脂部分。
22.一種異質結構單元陣列，其包括支持體；和所述支持體上的多個點；所述的點包含多個結構單元；和所述的結構單元被偶聯(lián)到所述支持體上；一個或多個所述結構單元獨立地包含一個或多個羧基，胺，羥基，酚，羰基或硫醇基；一個或多個部分具有正電荷、負電荷、酸、堿、電子受體、電子供體、氫鍵供體、氫鍵受體、自由電子對、π電子、電荷極化、親水性、或親脂部分。
23.一種組合物，其包括表面；和所述表面上的區(qū)域，其包含多個結構單元；所述結構單元被偶聯(lián)到所述支持體上；一個或多個所述結構單元獨立地包含一個或多個羧基，胺，羥基，酚，羰基或硫醇基；一個或多個部分具有正電荷、負電荷、酸、堿、電子受體、電子供體、氫鍵供體、氫鍵受體、自由電子對、π電子、電荷極化、親水性、或親脂部分。
24.一種包含多個結構單元的物質組合物；所述結構單元具有式接頭-構架-(第一識別元件)(第二識別元件)；一個或多個所述結構單元獨立地包含一個或多個羧基，胺，羥基，酚，羰基或硫醇基；一個或多個部分具有正電荷、負電荷、酸、堿、電子受體、電子供體、氫鍵供體、氫鍵受體、自由電子對、π電子、電荷極化、親水性、或親脂部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造或形成候選人工受體的結構單元。結構單元可以提供一個或多個結構特性如正電荷、負電荷、酸、堿、電子受體、電子供體、氫鍵供體、氫鍵受體、自由電子對、π電子、電荷極化、親水性、疏水性等。結構單元可以是龐大的或者它可以是小的。
文檔編號G01N33/566GK1879021SQ200480032855
公開日2006年12月13日 申請日期2004年9月3日 優(yōu)先權日2003年9月3日
發(fā)明者R·E·卡爾森 申請人:受體有限責任公司