JP3872227B2 - Novel biological chip and analytical method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規の生物学的チップ及び分析方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
シリコン、ガラス、又は各種プラスチック等の種々の不溶性支持体プレートの表面に、少量の試薬を固定化する方法が多数知られている。それらの方法によって、互いに分離した異なる反応性(官能基)を有する試薬スポットを、支持体表面上に得ることができる。例えば、多種類のDNA断片や抗体などを有する試薬スポットを、特に微細化し且つ大量に固定化したものは、いわゆるアレイ(array)と呼ばれ、近年、医学や遺伝子工学の分野等において注目されている技術である。
【0003】
例えば、不溶性支持体プレート上に多種類のDNAオリゴヌクレオチド鎖を整列させて多数のドット状に集積したものとして、DNAチップが実用化されている。DNAチップは、通常、約1cm角のチップ上に1000以上のDNA断片(DNAプローブ)を整列させて載せたものである。このDNAチップ上に、例えば、蛍光標識した被検出DNA断片を含む試料を流すと、DNAチップ上のプローブと相補的な配列を有する被検出DNA断片はそのプローブと結合し、結合した部分だけを蛍光により識別することができるので、試料中のDNA断片の配列を解析することができる。当初、この方法は、ヒトゲノム解析での応用が主であったが、現在では、例えば、医薬品の開発、農産物の管理、環境分析、又は臨床における遺伝子検査、特にガン、感染症、若しくは遺伝子疾患などの早期診断等への応用も検討されている。
【0004】
DNAチップの製造法は多数報告されている。例えば、光反応とフォトリソグラフィー技術とを応用して、支持体上でオリゴヌクレオチドを固相合成する方法が知られている。この方法では、多数の所定位置に所望の配列を有する複数種のオリゴヌクレオチドを1つずつ、あるいは、同時に形成させることができる。紫外線(UV)とフォトマスクとにより所定の位置に反応活性な水酸基を生成させ、この水酸基に、5’の位置を光分解性保護基で保護された所定のフォスフォアミダイトを反応させて1つのヌクレオチドを結合させる。反応活性な水酸基を生成させる位置、及びフォスフォアミダイトの種類を適宜選択しながら、この反応を繰り返し、順次、ヌクレオチドを結合させて、オリゴヌクレオチドを形成させる。この方法を用いると、1チップ上に数万種類のプローブが結合したチップが作成可能である。
【0005】
あるいは、DNAチップの別の製造方法としては、予め合成したオリゴヌクレオチド又はcDNAを共有結合又は非共有結合で支持体上に固定化する方法もある。例えば、ポリ−L−リジンを被覆したスライドガラス上に静電的に吸着させる方法、あるいは、基板上に生成させた官能基(例えば、−NH2、−COOH、又は−CHO等)と特定の結合試薬とにより、オリゴヌクレオチド又はcDNAを共有結合させる方法である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来法には種々の欠点がある。例えば、光反応とフォトリソグラフィー技術とを応用する前記方法では、1.28cm2の面積に約10万個のオリゴヌクレオチドを固定したアレイ(チップ)を形成することができるが、30merを越える長鎖オリゴヌクレオチドを得るのが困難である。この方法で得られたチップでは、プローブとしての塩基数が不充分なので、目的とする標的物質だけでなく、それ以外の物質とも結合してしまう可能性があり、従って、正確な分析を行なうことができず、精度の面で改良の必要性がある。
また、この方法では、フォトリソグラフィーの設備が高価なため、目的のオリゴヌクレオチドを多岐にわたって少量を作成する場合、例えば、特定のDNAプローブのみを支持体上に固定したい場合や必要とされるDNAプローブの数が少なくてよい場合には、逆に、使い勝手の自由度が制限される欠点があった。
【0007】
また、予め合成したオリゴヌクレオチド又はcDNAを支持体に固定化する前記方法では、長鎖のオリゴヌクレオチドの固定化が容易なため、目的に応じて使い勝手の自由度の高いチップを製造することができるが、予め多数のDNA鎖を別途合成して準備しておく必要がある。
しかも、それらのDNA鎖を固定化するには、支持体表面を加工処理した後に、化学的架橋剤を用いて共有結合させることにより、オリゴヌクレオチド又はcDNAを支持体に結合させるため、調製が煩雑で、また、ハイブリダイゼーション能力を損なうことは否定できない。一方、非共有結合で支持体上に直接固定化する方法では、架橋剤等の処理が施されないため、相補的核酸配列と特異的に対を形成しやすいとはいえ、反応段階での洗浄や試薬の添加による溶液の影響は避けられず、充分な固定化が維持できず、固定化したオリゴヌクレオチド又はcDNAが支持体より剥がれてしまうという問題点がある。すなわち、共有結合であるか非共有結合であるかを問わず、この方法では、反応の感度が低下する欠点があった。
更に、反応スポット(試薬スポット)は、オリゴヌクレオチド又はcDNAを含む溶液をインクジェット法や自動マイクロピペッティング装置により形成するため、高度な設備を要し、この点で、光反応とフォトリソグラフィー技術とを応用する前記方法と同様の問題点を有している。
【0008】
従って、本発明の課題は、従来技術における前記問題点を解消し、プローブを選択する自由度が高く、分析目的に応じたプローブを容易に且つ安価に選択可能であって、しかも、反応の感度を向上させることのできる生物学的チップを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、本発明による、被検試料中の標的物質の分析に用いる生物学的チップであって、
(1)少なくとも1つの平坦表面を有し、その平坦表面上に相互に分離した、開口部が0.05μm〜5mmであり、深さが0.05μm〜5mmである複数の凹部を設けたプレート状又はフィルム状の不溶性支持体、及び
(2)前記不溶性支持体の前記凹部内に挿入して非共有結合的に保持され、前記標的物質と特異的に結合することのできるパートナー物質を表面に結合して有する、粒径が0.1μm〜1mmである不溶性粒子
を含むことを特徴とする、前記生物学的チップによって解決することができる。
また、本発明は、前記の生物学的チップを用いる、被検試料中の標的物質の分析方法に関する。
【0010】
本明細書における「分析方法」には、標的物質の存在の有無を判定する「検出方法」と、標的物質の量を決定する「測定方法」とが含まれる。
また、本明細書において「標的物質」とは、分析の対象となる物質を意味する。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の生物学的チップの一態様を、図1及び図2に模式的に示す。図1は、本発明の生物学的チップの一態様を模式的に示す斜視図であり、図2は、図1に示す生物学的チップにおける凹部及びその内部に保持されている不溶性粒子の状態を模式的に示す、拡大部分断面図である。
【0012】
図1及び図2に示すように、本発明の生物学的チップ1は、不溶性支持体プレート2と、この不溶性支持体2の一方の平坦表面22上に設けられた複数の凹部21内に挿入されている不溶性粒子3とを含む。
前記不溶性支持体プレート2に設けられた複数の前記凹部21の各々は、前記不溶性支持体プレートの前記平坦表面22上に、縦方向及び横方向に整列した状態で互いに分離して配置されている。また、前記不溶性粒子3の表面には、標的物質と特異的に結合することのできるパートナー物質31が担持されている。
【0013】
本発明の生物学的チップにおける不溶性支持体に用いることのできる材料としては、核酸ハイブリダイゼーションアッセイ又は免疫学的アッセイにおいて一般的に用いられている実質的に水又は有機溶媒に不溶性である有機材料又は無機材料、例えば、シリコン、ガラス、磁性金属若しくは非磁性金属、又はプラスチック等を挙げることができる。特には、シリコン、各種プラスチック類(例えば、ポリカーボネート、ポリスチレン、又はポリプロピレン等)、石英、又はガラス等を用いることが好ましい。
また、前記材料として、多孔性材料を用いることもでき、例えば、紙、ナイロン、又はセルロース若しくはセルロース誘導体(例えば、ニトロセルロース)を挙げることができる。
本発明において、前記の不溶性支持体は、少なくとも1つの平坦表面を有する形状である限り、その形状は特に限定されるものではないが、プレート状又はフィルム状であることが好ましい。
【0014】
前記不溶性支持体の表面には、互いに分離した複数の凹部が形成されている。前記凹部は、後述する不溶性粒子が充分に安定的に保持されるように形成されている限り、その形状及び大きさは特に限定されるものではない。
例えば、前記凹部の開口部の形状としては、例えば、円形、楕円形、又は多角形を挙げることができる。
更に、前記凹部の縦断面の形状は、例えば、U字形状、V字形状(図2参照)、矩形形状、半円形状、又は半楕円形状などであることができる。
前記凹部の開口部が、例えば、円形である場合には、その径は、好ましくは0.01μm〜1cm、より好ましくは0.05μm〜5mmである。また、前記凹部の開口部が他の形状である場合には、前記の円形開口部と同程度の大きさであることができる。
前記凹部の深さは、好ましくは0.01μm〜1cm、好ましくは0.05μm〜5mmである。
【0015】
前記不溶性支持体における前記凹部の配置は、標識に由来する信号を検出する際に、各凹部の位置が確認可能である配置である限り、特に限定されるものではなく、例えば、分析目的に応じて、あるいは、標識に由来する信号を検出するのに用いる分析装置に応じて、適宜決定することができる。凹部の位置の確認が容易である点で、前記凹部は整列して配置されていることが好ましい。また、図1に示すように、前記凹部の複数個を、所定の間隔をあけて線状に一列に配置し、更に、そのような列を相互に平行に複数列配置することがより好ましい。このように前記凹部を配置すると、標識に由来する信号の検出工程を自動化することが容易である。
前記不溶性支持体の表面に設ける前記凹部の間隔は、標識に由来する信号を検出する際に、隣接する凹部の影響を受けない程度に分離している限り、特に限定されるものではなく、例えば、隣接する各凹部の縁部間の最短距離は、好ましくは0.01μm〜1cm、好ましくは0.05μm〜5mmである。
また、前記不溶性支持体における前記凹部の数も、特に限定されるものではなく、不溶性支持体の大きさにも依存するが、例えば、数個〜数万個(一般には数十〜1乃至2万個)の凹部を形成することができる。
【0016】
前記不溶性支持体上の平坦表面における前記凹部の形成手段としては、公知の技術を適宜利用することができ、その一例としては、エッチング法を挙げることができる。前記エッチング法では、例えば、表面を酸化処理したシリコン基材上に、ネガ型フォトレジスト膜をコーティングした後に、所望形状のフォトマスク[例えば、凹部の開口部の形状に相当するドット(黒い点)を複数設けたフォトマスク]を用いて露光する。続いて、露光しなかった部分のレジストを現像処理により除去した後に、レジストの除去により露出した部分の酸化膜を除去する。次に、前記露光処理において露光した部分に残留するレジストを除去すると、シリコン基板上には、酸化膜で覆われた部分と、酸化膜が除去され、シリコン表面が露出した部分とが現われる。これらの内、酸化膜で覆われていないシリコン部分をエッチング処理し、最後に、残りの酸化膜を除去することにより、シリコン基材表面に凹部を形成することができる。
あるいは、同じようにエッチング法で鋳型を作成し、その鋳型を用いて不溶性支持体を調製することもできる。
【0017】
このようにして調製した凹部を有する不溶性支持体は、そのまま、本発明の生物学的チップに適用することができるし、必要に応じて、不溶性支持体表面全体又はその一部を親水処理又は疎水処理して用いることもできる。あるいは、金属を蒸着させてから用いることもできる。例えば、シリコン基材表面に凹部を形成させた後に、前記凹部の内部に酸化膜を形成させると、凹部の内壁の親水性を高めることができ、溶液の保持性を向上させることができるので好ましい。
【0018】
前記不溶性支持体の一方の平坦表面に形成された前記凹部に保持させる不溶性粒子は、本発明による生物学的チップの使用条件下において実質的に水又は有機溶媒に不溶性の粒子であれば、その材質は特に限定されない。このような材料としては、核酸ハイブリダイゼーションアッセイ又は免疫学的アッセイにおいて一般的に用いられている実質的に不溶性である有機材料又は無機材料、例えば、シリコン、ガラス、磁性金属若しくは非磁性金属、又はプラスチック等を挙げることができる。特には、ガラス又はラテックス(例えば、ポリスチレン)が好ましく、核酸ハイブリダイゼーションアッセイ又は免疫学的アッセイにおいて一般的に用いられているラテックス粒子を、前記不溶性粒子として好適に用いることができる。
前記不溶性粒子は一般に球状であり、その粒径は特に限定されるものではなく、例えば、0.01μm〜1cm、好ましくは0.05μm〜5mm、より好ましくは0.1μm〜1mmである。
【0019】
本発明の生物学的チップにおいて、前記不溶性粒子には、その表面に、標的物質と特異的に結合することのできるパートナー物質を結合して用いる。本発明において、「標的物質」と「パートナー物質」との組み合わせとしては、特異的な結合を示す限り、特に限定されるものではなく、例えば、核酸(例えば、オリゴヌクレオチド又はポリヌクレオチド)とそれに相補的な核酸との組み合わせ、抗原と抗体(又は抗体フラグメント)との組み合わせ、受容体とそのリガンド(例えば、ホルモン、サイトカイン、神経伝達物質、又はレクチン)との組み合わせ、酵素とそのリガンド(例えば、酵素の基質アナログ、補酵素、調節因子、又は阻害剤)との組み合わせ、酵素アナログとその酵素アナログの元となる酵素の基質との組み合わせ、又はレクチンと糖との組み合わせを挙げることができる。なお、「酵素アナログ」とは、元の酵素に対する基質との特異的な親和性は高いものの、触媒活性を示さないものを意味する。また、前記の各組み合わせにおける各化合物は、それぞれ、いずれか一方が「標的物質」となり、他方が「パートナー物質」となることができる。例えば、「抗原と抗体との組み合わせ」では、抗原が「標的物質」となる場合には、抗体が「パートナー物質」となることができ、逆に、抗体が「標的物質」となる場合には、抗原が「パートナー物質」となることができる。
【0020】
例えば、本発明の生物学的チップを核酸ハイブリダイゼーションアッセイに適用する場合には、前記パートナー物質として、標的物質である核酸(例えば、オリゴヌクレオチド又はポリヌクレオチド)と相補的に結合することのできるオリゴヌクレオチド又はポリヌクレオチドを用いることができる。本明細書においては、「オリゴヌクレオチド」又は「ポリヌクレオチド」には、2’−デオキシリボ核酸(DNA)、リボ核酸(RNA)、及びペプチド核酸(PNA)が含まれる。なお、PNAとは、DNAのホスホジエステル結合をペプチド結合に変換した人工核酸である。
前記不溶性粒子に結合されるオリゴヌクレオチド又はポリヌクレオチドの鎖長は、分析目的に応じて適宜選択することができ、例えば、捕捉しようとするDNA、RNA、又はPNAの相補的配列の鎖長に基づいて決定することができる。
【0021】
前記パートナー物質として用いるオリゴヌクレオチドの合成は、自動合成装置を用いて一般的に行なうことができる。また、必要に応じて、自動合成装置を用いて、末端アミノ基又は他の基が修飾されたオリゴヌクレオチドを製造することもできる。あるいは、自動合成装置を用いて未修飾オリゴヌクレオチドを予め合成しておき、必要に応じて、前記の未修飾オリゴヌクレオチドを修飾することもできる。オリゴヌクレオチドを修飾する方法は周知であり、例えば、アミン類やフルオレセイン等を付加することができる。このように修飾されたオリゴヌクレオチドは、未修飾のオリゴヌクレオチドと比べて、不溶性粒子に対する親和性が大きい。
また、パートナー物質として用いるポリヌクレオチド(例えば、cDNA)の合成は、通常の遺伝子工学的手法、例えば、PCR(ポリメラーゼ連鎖反応)法を用いて行なうことができる。
【0022】
また、本発明の生物学的チップを免疫学的アッセイに適用する場合には、前記パートナー物質として、標的物質と特異的に結合する抗原(ハプテンを含む)又は抗体を用いることができる。この場合に、前記標的物質としては、被検試料中に一般的に含まれている成分で、しかも、免疫学的に検出することのできる物質あれば、特に制限されない。一例を挙げれば、各種タンパク質、多糖類、脂質、菌体、又は各種環境物質等を挙げることができる。より詳細には、免疫グロブリン(例えば、IgG、IgM、又はIgA)、感染症関連マーカー(例えば、HBs抗原、HBs抗体、HIV−1抗体、HIV−2抗体、HTLV−1抗体、又はトレポネーマ抗体)、腫瘍関連抗原(例えば、AFP、CRP、又はCEA)、凝固線溶マーカー(例えば、プラスミノーゲン、アンチトロンビン−III、D−ダイマー、TAT、又はPPI)、抗てんかん薬(例えば、ホルモン)、各種薬剤(例えば、ジゴキシン)、菌体(例えば、O−157又はサルモネラ)若しくはそれらの菌体内毒素若しくは菌体外毒素、微生物類、酵素類、残留農薬、又は環境ホルモン等を挙げることができる。前記パートナー物質として用いる抗体としては、周知の方法で得られるポリクローナル抗体又はモノクローナル抗体のいずれをも使用することができる。更に、前記抗体は、タンパク質[例えば、酵素(例えば、ペプシン又はパパイン)]処理したもの[例えば、抗体フラグメント(例えば、Fab、Fab’、F(ab’)2、又はFv)]でも構わない。
【0023】
前記不溶性粒子は、前記の標的物質と特異的に結合するパートナー物質を結合させて用いる。前記不溶性粒子と前記パートナー物質とを結合する手段としては、当業者において周知の結合方法を使用することができ、例えば、非共有結合(いわゆる物理吸着)による結合方法又は共有結合(いわゆる化学結合)による結合方法を使用することができる。
例えば、非共有結合による結合方法を用いる場合には、パートナー物質と不溶性粒子とを含む溶液を、両者が結合するのに充分な時間、撹拌混合した後に、前記不溶性粒子を、例えば、遠心分離又は濾過により分離することにより、パートナー物質を結合した不溶性粒子を得ることができる。得られたパートナー物質結合不溶性粒子は、使用するまでの間、パートナー物質の安定性を維持することができる緩衝液又は溶媒中で保存することができる。
【0024】
一方、共有結合(化学結合)により結合させる場合には、官能基(例えば、カルボキシル基、アミノ基、又は水酸基)を有する不溶性粒子に、パートナー物質を結合することができる。このような不溶性粒子としては、その表面にカルボキシル基又は第一級アミノ基をもつ不溶性粒子はそのまま使用することができる。また、その表面に前記官能基をもたない不溶性粒子の場合には、その不溶性粒子表面に前記官能基を公知の方法により付加することにより、使用可能である。
【0025】
前記官能基を有する不溶性粒子へのオリゴヌクレオチドの化学的結合方法としては、例えば、オリゴヌクレオチドの5’末端を不溶性粒子の官能基に共有結合で結合させるマレイミド法又はカルボジイミド法が知られている。
例えば、マレイミド法では、まず、オリゴヌクレオチドの5’末端とマレイミド化合物とを反応させ、オリゴヌクレオチドの5’末端にマレイミド基を導入する。好適なマレイミド化合物としては、スルホスクシンイミジル−4−(N−マレイミドメチル)シクロヘキサン−1−カルボキシレート等を挙げることができる。前記反応とは別に、アミノ基を有する不溶性粒子とスクシンイミジル−S−アセチルチオアセテートとを反応させた後に、ヒドロキシラミンを用いて脱アセチル化を行なうことにより、前記不溶性粒子にSH基を付与する。こうして付与した不溶性粒子上のSH基と、5’末端にマレイミド基を導入して調製した前記オリゴヌクレオチドの5’末端に導入したマレイミド基とを反応させることにより、オリゴヌクレオチドを結合させた不溶性粒子を調製することができる。
【0026】
一方、カルボジイミド法により支持体にオリゴヌクレオチドを結合させるには、予めカルボキシル基を結合させた担体を用いることが好ましい。まず、アミノ基を有するカルボジイミドとカルボキシル基を有する不溶性粒子支持体とを反応させる。カルボジイミド化合物としては、例えば、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC)等を挙げることができる。スルホ−NHSと反応させることにより活性化したEDCは、その表面にカルボキシル基を含む不溶性粒子と反応することができる。次いで、これをアミノ基を有するオリゴヌクレオチドの5’末端と反応させると、オリゴヌクレオチドを結合させた不溶性粒子を調製することができる。
【0027】
前記官能基を有する不溶性粒子へのオリゴヌクレオチドの結合方法としては、前記のマレイミド法及びカルボジイミド法の他にも、多くの結合方法、例えば、ビオチン−アビジン系を用いる方法も使用することができる。
また、オリゴヌクレオチド以外のパートナー物質、すなわち、ポリオリゴヌクレオチド、抗原(ハプテンを含む)、又は抗体(抗体フラグメントを含む)等についても、前記のオリゴヌクレオチドの場合と同様の方法で、あるいは、別の公知方法により、不溶性粒子に結合させることができる。前記パートナー物質は、必要に応じて、リンカー物質を結合してから、不溶性粒子へ化学結合することもできる。
【0028】
本発明の生物学的チップにおいては、1個の不溶性粒子に対して同一種のパートナー物質を結合させることもできるし、あるいは、1個の不溶性粒子に対して複数種のパートナー物質を結合させることもできるが、通常、1個の不溶性粒子に対して同一種のパートナー物質のみを結合させ、使用するパートナー物質毎に、各パートナー物質を結合させた不溶性粒子をそれぞれ作製することが好ましい。
【0029】
本発明の生物学的チップでは、前記のようにして調製した、標的物質と特異的に結合するパートナー物質を結合した不溶性粒子を、それ単独で、あるいは、適当な緩衝液と共に、不溶性支持体表面上の複数の凹部に挿入させ、保持させる。本明細書において前記「保持」には、不溶性粒子全体が凹部内部に完全に収納され、粒子の一部が凹部の開口部から突出していない状態に限定されるものではなく、不溶性粒子の一部が凹部の開口部から突出している状態も含まれる。
【0030】
不溶性粒子を凹部に挿入させる方法としては、任意の手段を用いることができる。例えば、不溶性粒子としてラテックス粒子を用いる場合には、光ピンセットを用いることが好ましく、不溶性粒子としてガラス粒子を用いる場合には、マイクロマニュピレーターを用いることが好ましい。あるいは、重力法で凹部に粒子を入れることもできる。
【0031】
このようにして凹部に挿入した不溶性粒子は、特別な処理を施すことなく、好ましくは適当な緩衝液と共に、不溶性支持体の凹部内部に保持させておくことが可能である。また、必要により、例えば、水溶性高分子溶液で被覆することにより、不溶性粒子を前記凹部内部に固定することもできる。
【0032】
本発明の生物学的チップにおいては、凹部1個当たりに保持される不溶性粒子の数は特に限定されるものではない。しかし、定量法に利用する場合には、凹部1個当たりに保持される不溶性粒子数をそれぞれ同一とすることが好ましい。本発明の生物学的チップでは、凹部及び不溶性粒子の大きさを適宜調製することができるので、凹部1個に不溶性粒子1個を容易に挿入することができる。
また、凹部1個当たりに複数個の不溶性粒子を挿入する場合には、それらの不溶性粒子上に担持されているパートナー物質が同一の単独種であることもできるし、あるいは、複数種であることもできるが、通常、同一の単独種であることが好ましい。
【0033】
こうして得られた本発明の生物学的チップは、本発明による分析方法に使用することができる。本発明による分析方法によれば、被検試料中に存在するおそれのある標的物質に応じて、前記不溶性粒子に結合させるパートナー物質を適宜選択することにより、前記標的物質を分析(例えば、測定又は検出)することができる。
本発明の分析方法を適用することのできる前記被検試料は、標的物質を含有する可能性のある試料である限り、特に限定されるものではなく、例えば、生物学的試料、例えば、動物(特にはヒト)の体液(例えば、血液、血清、血漿、又は髄液)若しくは排泄物(例えば、尿、糞便、又は膿)、臓器、組織、若しくは細胞、又は非生物学的試料、例えば、水(例えば、上水、下水、河川水、湖水、又は海水)、土壌、若しくは汚泥などを挙げることができる。
【0034】
本発明による分析方法は、
(1)標的物質を含有する可能性のある被検試料と、凹部内の不溶性支持体上のパートナー物質とを接触させる工程、及び
(2)前記パートナー物質と前記標的物質との複合体を検出又は測定する工程
を含む。前記被検試料と凹部内の不溶性支持体上のパートナー物質との接触は、例えば、標的物質を含有する可能性のある被検試料を、前記凹部内に添加することにより行なうことができる。
【0035】
本発明による分析方法においては、前記のパートナー物質と標的物質との複合体を検出又は測定する手段として公知の検出手段又は測定手段を使用することができる。
例えば、本発明による分析方法における第1の態様は、
(1)被検試料中に存在する可能性のある標的物質に標識を導入する工程、
(2)得られた被検試料を、本発明による生物学的チップにおける凹部内に添加し、前記凹部内の不溶性支持体上のパートナー物質と、前記被検試料とを接触させる工程、及び
(3)前記パートナー物質と前記標的物質との複合体に含まれる前記標識に由来する信号を検出又は測定する工程
を含む。
【0036】
また、本発明による分析方法における第2の態様は、
(1)標的物質を含有する可能性のある被検試料を、本発明による生物学的チップにおける凹部内に添加し、前記凹部内の不溶性支持体上の第1のパートナー物質と、前記被検試料とを接触させる工程、
(2)前記標的物質と特異的に反応することができ、しかも、標識された別の第2のパートナー物質を、前記凹部内に更に添加する工程、及び
(3)前記の不溶性支持体上の第1のパートナー物質と、前記標的物質と、前記の標識された第2のパートナー物質との複合体に含まれる前記標識に由来する信号を検出又は測定する工程
を含む。前記の不溶性支持体上の第1のパートナー物質、及び前記の標識された第2のパートナー物質は、標的物質とそれぞれ異なる位置で結合することが必要である。
【0037】
更に、本発明による分析方法における第3の態様は、
(1)標的物質を含有する可能性のある被検試料を、本発明による生物学的チップにおける凹部内に添加し、前記凹部内の不溶性支持体上のパートナー物質と、前記被検試料とを接触させる工程、
(2)DNA合成酵素と、少なくとも1種類が標識されている4種のdATP、dTTP、dCTP、及びdGTPとを、前記凹部内に更に添加する工程、及び
(3)前記の不溶性支持体上のパートナー物質と、前記標的物質との複合体に導入された前記標識dNTPに由来する信号を検出又は測定する工程
を含む。
前記第3の態様は、標的物質が核酸(例えば、DNA、RNA、又はペプチド核酸等)であり、パートナー物質として、前記核酸と相補的に結合可能な核酸を用いる場合に適用することができる。
【0038】
本発明による分析方法において、標的物質が核酸(例えば、DNA、RNA、又はペプチド核酸等)であり、パートナー物質として、前記核酸と相補的に結合可能な核酸を用いる場合には、例えば、本発明の分析方法における前記の第1の態様により前記標的物質を分析することができる。
すなわち、本発明による生物学的チップにおける不溶性支持体の凹部に、予め標的物質である核酸を標識化しておいた被検試料を添加し、不溶性支持体上のパートナー物質と、前記被検試料とを好適な時間及び条件下で接触させると、被検試料中に標的物質が存在した場合には、前記パートナー物質と標的物質との複合体が、不溶性粒子上に形成される。標的物質である核酸が、不溶性粒子に結合されたパートナー物質である核酸とハイブリダイズするので、その存在の有無又は存在量を、核酸ハイブリダイゼーションアッセイに用いられる周知の方法により検出又は測定することができる。
【0039】
例えば、被検試料を前記凹部に添加する前に、予め、ニックトランスレーションによって標的物質である核酸に、標識されたヌクレオチドを付加しておくと、パートナー物質と標的物質との反応後、前記標識を直接、あるいはその標識に特異的な反応を発現させるための更なる試薬類の追加によって、ハイブリダイズの結果を反映するシグナルを検出又は測定することができる。
また、予めPCR法等で標的核酸を増幅させておくこともできる。更に、この際、標識となる物質をプライマーに付加しておけば、後の検出が容易となるとともに、検出の感度も高くなるので都合がよい。
【0040】
また、この場合、すなわち、標的物質が核酸であり、パートナー物質として、前記核酸と相補的に結合可能な核酸を用いる場合には、本発明の分析方法における前記の第3の態様によっても前記標的物質を分析することができる。
すなわち、本発明による生物学的チップにおける不溶性支持体の凹部に被検試料を添加し、不溶性支持体上のパートナー物質と、前記被検試料とを好適な時間及び条件下で接触させると、被検試料中に標的物質が存在した場合には、前記パートナー物質と標的物質との複合体が、不溶性粒子上に形成される。このパートナー物質と標的物質との複合体中に、二重鎖を形成していない一重鎖部分が存在する場合には、次に、DNA合成酵素と、少なくとも1種類が標識されている4種のdATP、dTTP、dCTP、及びdGTPとを添加すると、その一重鎖部分を鋳型として、DNAが合成されると同時に、前記複合体に標識が導入される。前記DNA合成終了後、前記標識を直接、あるいはその標識に特異的な反応を発現させるための更なる試薬類の追加によって、そのシグナルを検出又は測定することができる。
【0041】
前記第3の態様で使用する核酸合成酵素は、標的物質とパートナー物質との複合体における鋳型の種類に応じて適宜選択することができる。例えば、鋳型がDNAである場合には、例えば、クレノウ酵素を使用することができ、鋳型がRNAである場合には、例えば、逆転写酵素を使用することができる。
【0042】
次に、標的物質が抗原であり、パートナー物質として抗体を用いる場合には、例えば、本発明の分析方法における前記の第2の態様により前記標的物質を分析することができる。
すなわち、本発明による生物学的チップにおける不溶性支持体の凹部に被検試料を添加し、不溶性支持体上のパートナー物質と、被検試料とを好適な時間及び条件下で接触させると、被検試料中に標的物質が存在した場合には、パートナー物質である前記抗体と、標的物質である抗原との複合体が、不溶性粒子上に形成される。次に、不溶性粒子上に捕捉(結合)された前記抗原に対し、標識抗体(すなわち、標的物質である前記抗原に特異的に結合し、しかも、不溶性粒子に結合させた前記抗体とは別のエピトープを認識する抗体を標識化したもの)を添加及び反応させた後、前記標識を直接、あるいはその標識に特異的な反応を発現させるための更なる試薬類の追加によって、そのシグナルを検出又は測定することができる。
また、この場合、すなわち、標的物質が抗原であり、前記パートナー物質として抗体を用いる場合には、本発明の分析方法における第1の態様によっても前記標的物質を分析することができる。
【0043】
更に、標的物質が抗体であり、パートナー物質として抗原を用いる場合には、標的物質である前記抗体に特異的に結合する抗体を標識化した抗体を、前記標識抗体として使用すること以外は、標的物質が抗原であり、パートナー物質として抗体を用いる場合と同様にして、シグナルを検出又は測定することができる。
また、標的物質が、受容体、受容体のリガンド、酵素、酵素のリガンド、酵素アナログ、酵素アナログの元となる酵素の基質、レクチン、又は糖であり、パートナー物質として、それらに特異的に結合する物質を用いる場合には、前記標的物質に特異的に結合する抗体を標識化したものを、前記標識抗体として使用すること以外は、標的物質が抗原であり、パートナー物質として抗体を用いる場合と同様にして、シグナルを検出又は測定することができる。あるいは、被検試料を不溶性支持体の凹部に添加する前に、予め、標的物質に標識を導入しておくことにより、本発明の分析方法における前記の第1の態様によっても前記標的物質を分析することができる。
【0044】
前記標識抗体における標識、又は標的物質に予め導入することのできる標識としては、例えば、酵素的に活性な群(例えば、酵素と酵素の基質との組み合わせ、酵素と補欠分子族との組み合わせ、又は酵素と補酵素との組み合わせ)、スピンラベル、蛍光分子(例えば、蛍光発光体、発蛍光団)、発色団及び色原体、発光分子(例えば、発光物質、化学発光物質、及び生体発光物質)、燐光体分子、特異的に結合可能なリガンド(例えば、ビオチン又はアビジン)、電気活性物質、放射性同位元素、着色粒子(着色物質を含む粒子、及び着色物質からなる粒子を含む)若しくは蛍光粒子(蛍光物質を含む粒子、及び蛍光物質からなる粒子を含む)、又はコロイド粒子(例えば、セレンコロイド又は金コロイド)等を挙げることができる。
各標識に由来するシグナルの検出又は測定には、標識由来のシグナルに適した公知の手段により実施することができる。
【0045】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例1】
《オリゴヌクレオチドチップの調製》
本実施例においては、パートナー物質としてオリゴヌクレオチドを用いるオリゴヌクレオチドチップを作製した。
【0046】
(1)不溶性支持体の調製
半導体熱処理装置[管状電熱炉ARF−112−1型;(株)アサヒ理化製作所]を用いて、シリコン基板(3cm×3cm)の表面を熱酸化処理(熱源=電熱ヒーター,温度=1000℃,時間=8時間)した。次いで、スピンコーター[1H−DXII;ミカサ(株)]を用いて、ネガ型フォトレジストOMR83(東京応化)を被覆[500rpm(10秒間)及び4000rpm(20秒間)]した後に、マスクをかぶせ、マスクアライナー[SUSS MJB3;カール・ズース・ジャパン(株)]で8秒間照射(光源=水銀ランプ)し、非露光部のレジストを除去した。この露光処理では、一辺が50μmである正方形のドット(黒い点)200個を、所定の間隔(50μm)をあけて線状に一列に配置し、更に、それを平行に200列配置したマスク(ドットの総数=40000個)を使用した。
【0047】
得られたシリコン基板をフッ酸溶液(フッ化水素:フッ化アンモニウム=1:1)に浸し、レジストの除去により露出した部分の酸化膜を除去した後に、露光部に残っていた部分のレジストも除去した。続いて、水酸化テトラメトキシアンモニウムでエッチング処理(温度=80℃,時間=1時間)することにより、逆ピラミッド型の凹部を有する不溶性支持体を得た。前記凹部の開口部(正方形状)の一辺の長さは50μmであり、凹部の深さは27μmであり、一列当たりの凹部数は200個(総数40000個)であり、そして、隣接する凹部間の間隔は50μmであった。
【0048】
次に、得られた前記不溶性支持体を出発材料として、前記フォトレジストOMR83の代わりに、ポジ型フォトレジストOFPR−800(東京応化)を用いたことを除いて、前記の熱酸化処理、露光処理、感光レジスト除去処理、フッ酸処理、及び残存レジスト除去処理を繰り返すことにより、凹部内部にのみSiO2層を形成させた不溶性支持体を得た。
【0049】
(2)オリゴヌクレオチド結合ラテックス粒子の調製
カルボキシル化ラテックス粒子の懸濁液(2.5%ラテックス,フナコシ,粒径=10μm)0.1mlと、
塩基配列:5’−tttttttttt tttttttttt cccccccccc cccccccccc−3’
を有するオリゴヌクレオチド(以下、オリゴヌクレオチドt2020と称する)[国際試薬(株)]を含有する0.1Mイミダゾール緩衝液0.6mlとを混合した後に、0.1Mの1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC)0.1mlを添加し、25℃で20時間振盪した。続いて、2×SSC溶液(0.3M−NaCl及び0.1Mクエン酸ナトリウム)で洗浄することにより、前記オリゴヌクレオチドt2020を表面に結合したラテックス粒子(オリゴヌクレオチドt2020結合ラテックス粒子)を得た。
また、コントロールとして、前記オリゴヌクレオチドt2020の代わりに、
塩基配列:5’−tttttttttt tttttttttt gggggggggg gggggggggg−3’
を有するオリゴヌクレオチド(以下、オリゴヌクレオチドt2020と称する)を用いたこと以外は前記操作を繰り返すことにより、前記オリゴヌクレオチドt2020を表面に結合したラテックス粒子(オリゴヌクレオチドt2020結合ラテックス粒子)を得た。
【0050】
(3)オリゴヌクレオチドチップの調製
前項(1)で得られた不溶性支持体の凹部40000個に、前項(2)で得られたオリゴヌクレオチドt2020結合ラテックス粒子又はオリゴヌクレオチドt2020結合ラテックス粒子のいずれか一方を、各凹部当たり1個ずつ、光ピンセットを用いて挿入させることにより、本発明によるオリゴヌクレオチドチップを得た。
得られたオリゴヌクレオチドチップの走査型電子顕微鏡写真を図3に示す。図3は、前記オリゴヌクレオチドチップの表面の構造を示す図面に代わる走査型電子顕微鏡写真である。
【0051】
【実施例2】
《被検試料中のオリゴヌクレオチドの測定》
本実施例では、被検試料として、オリゴヌクレオチドt2020の5’末端に、蛍光物質であるフルオレセインイソチオシアネート(FITC)を導入した標識オリゴヌクレオチド水溶液(4.6μg/ml)を用いた。
前記実施例1で調製したオリゴヌクレオチドチップにおける不溶性支持体の凹部40000箇所に、前記の標識オリゴヌクレオチド水溶液20μlを添加し、37℃で100分間反応させた。反応終了後、2×SSC溶液で洗浄し、蛍光測定装置を用いて、各凹部の蛍光量を測定した。
その結果、オリゴヌクレオチドt2020結合ラテックス粒子を挿入した凹部において蛍光を検出することができたのに対して、コントロールであるオリゴヌクレオチドt2020結合ラテックス粒子を挿入した凹部からは蛍光は検出されなかった。従って、本発明の生物学的チップを用いることにより、被検試料中のオリゴヌクレオチドを検出可能であることが確認された。
【0052】
【発明の効果】
本発明の生物学的チップによれば、フォトリソグラフィー技術を利用する従来法では利用するのが困難であった、数十merを越える長鎖オリゴヌクレオチドであっても、プローブとして容易に取り扱うことができる。また、プローブの数が少ない場合(例えば、特定のプローブを使用する場合)であっても、容易に且つ安価に対応することができる。従って、本発明の生物学的チップによれば、プローブの選択の自由度が高く、分析目的に応じたプローブの選択が可能であるので、被検試料中に含まれる標的物質を容易に判別することができると同時に、反応の精度を向上させることができる。
【0053】
また、本発明の生物学的チップによれば、予め合成したオリゴヌクレオチド又はcDNAを支持体に固定化する従来法において必要であった高度な設備を必要としない。また、前記従来法において問題であった、化学的架橋剤によるプローブの反応性の低下や、反応段階での洗浄や試薬の添加によるプローブの脱落(剥がれ)といった現象を回避することができるので、反応の感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の生物学的チップの一態様を模式的に示す斜視図である。
【図2】図1に示す本発明の生物学的チップにおける凹部及びその内部に保持されている不溶性粒子の状態を模式的に示す、拡大部分断面図である。
【図3】実施例1で調製した本発明によるオリゴヌクレオチドチップの表面の構造を示す図面に代わる走査型電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
1・・・生物学的チップ;2・・・不溶性支持体プレート;21・・・凹部;22・・・平坦表面;3・・・不溶性粒子;31・・・パートナー物質。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a novel biological chip and analysis method.
[0002]
[Prior art]
Many methods for immobilizing a small amount of reagent on the surface of various insoluble support plates such as silicon, glass, or various plastics are known. By these methods, reagent spots having different reactivities (functional groups) separated from each other can be obtained on the support surface. For example, a reagent spot having a large variety of DNA fragments, antibodies, etc., which is particularly miniaturized and immobilized in large quantities is called a so-called array, and has recently attracted attention in the fields of medicine and genetic engineering. Technology.
[0003]
For example, a DNA chip has been put into practical use as an array of many types of DNA oligonucleotide chains arranged on an insoluble support plate and accumulated in a number of dots. A DNA chip is usually one in which 1000 or more DNA fragments (DNA probes) are aligned and placed on a chip of about 1 cm square. For example, when a sample containing a fluorescently labeled DNA fragment to be detected is allowed to flow on this DNA chip, the DNA fragment to be detected having a sequence complementary to the probe on the DNA chip binds to the probe, and only the bound portion is bound. Since it can be distinguished by fluorescence, the sequence of the DNA fragment in the sample can be analyzed. Initially, this method was mainly applied to human genome analysis, but now, for example, pharmaceutical development, agricultural product management, environmental analysis, or clinical genetic testing, especially cancer, infectious diseases, or genetic diseases, etc. Application to early diagnosis of the disease is also being studied.
[0004]
Many methods for producing DNA chips have been reported. For example, a method for solid-phase synthesis of an oligonucleotide on a support by applying photoreaction and photolithography technology is known. In this method, a plurality of types of oligonucleotides having a desired sequence at a number of predetermined positions can be formed one by one or simultaneously. A reactive hydroxyl group is generated at a predetermined position by ultraviolet rays (UV) and a photomask, and a predetermined phosphoramidite protected at the 5 ′ position with a photodegradable protecting group is reacted with this hydroxyl group. Nucleotides are attached. This reaction is repeated while appropriately selecting the position where a reactive hydroxyl group is generated and the type of phosphoramidite, and nucleotides are sequentially bound to form an oligonucleotide. When this method is used, a chip in which several tens of thousands of probes are combined on one chip can be produced.
[0005]
Alternatively, as another method for producing a DNA chip, there is a method of immobilizing a pre-synthesized oligonucleotide or cDNA on a support by covalent bonding or non-covalent bonding. For example, a method of electrostatically adsorbing onto a glass slide coated with poly-L-lysine, or a functional group (for example, —NH 2 , -COOH, or -CHO) and a specific binding reagent to covalently bind the oligonucleotide or cDNA.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional method has various drawbacks. For example, in the above-described method of applying photoreaction and photolithography technology, 1.28 cm 2 An array (chip) in which about 100,000 oligonucleotides are immobilized in the same area can be formed, but it is difficult to obtain a long-chain oligonucleotide exceeding 30 mer. Since the chip obtained by this method has insufficient number of bases as a probe, it may bind not only to the target substance but also to other substances. Therefore, accurate analysis should be performed. There is a need for improvement in terms of accuracy.
In addition, in this method, since the equipment for photolithography is expensive, when preparing a small amount of the target oligonucleotide in a wide variety, for example, when it is desired to fix only a specific DNA probe on the support, or a required DNA probe On the contrary, there is a drawback in that the degree of freedom of use is limited when the number of s is sufficient.
[0007]
Further, in the above-described method of immobilizing a pre-synthesized oligonucleotide or cDNA on a support, it is easy to immobilize a long-chain oligonucleotide, so that a chip with a high degree of flexibility can be produced according to the purpose. However, it is necessary to separately synthesize and prepare a large number of DNA strands in advance.
Moreover, in order to immobilize these DNA strands, the surface of the support is processed and then covalently bonded using a chemical cross-linking agent so that the oligonucleotide or cDNA is bound to the support. Moreover, it cannot be denied that the hybridization ability is impaired. On the other hand, in the method of directly immobilizing on a support by non-covalent bond, since a treatment with a crosslinking agent or the like is not performed, it is easy to form a specific pair with a complementary nucleic acid sequence. The influence of the solution due to the addition of the reagent is unavoidable, and there is a problem that sufficient immobilization cannot be maintained and the immobilized oligonucleotide or cDNA is peeled off from the support. That is, regardless of whether the bond is a covalent bond or a non-covalent bond, this method has a drawback that the sensitivity of the reaction is lowered.
Furthermore, since the reaction spot (reagent spot) forms a solution containing an oligonucleotide or cDNA by an inkjet method or an automatic micropipetting apparatus, it requires advanced equipment. In this respect, photoreaction and photolithography technology are required. It has the same problems as the above-mentioned method to be applied.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art, to have a high degree of freedom in selecting a probe, to select a probe according to the purpose of analysis easily and inexpensively, and to achieve sensitivity of the reaction. It is an object of the present invention to provide a biological chip capable of improving the efficiency.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The subject is a biological chip used for analysis of a target substance in a test sample according to the present invention,
(1) having at least one flat surface and having openings separated from each other on the flat surface; 0.05 μm to 5 mm And the depth is 0.05 μm to 5 mm A plate-like or film-like insoluble support provided with a plurality of recesses, and
(2) A particle size having a partner substance that is inserted into the concave portion of the insoluble support and is held non-covalently, and capable of specifically binding to the target substance, bound to the surface. 0.1 μm to 1 mm Insoluble particles that are
By means of the biological chip. Answer You can decide.
The present invention also relates to a method for analyzing a target substance in a test sample using the biological chip.
[0010]
The “analysis method” in this specification includes a “detection method” for determining the presence or absence of the target substance and a “measurement method” for determining the amount of the target substance.
In this specification, “target substance” means a substance to be analyzed.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
One embodiment of the biological chip of the present invention is schematically shown in FIGS. FIG. 1 is a perspective view schematically showing one embodiment of the biological chip of the present invention, and FIG. 2 is a state of a recess in the biological chip shown in FIG. 1 and insoluble particles held therein. It is an enlarged partial sectional view showing typically.
[0012]
As shown in FIGS. 1 and 2, the biological chip 1 of the present invention is inserted into an insoluble support plate 2 and a plurality of recesses 21 provided on one flat surface 22 of the insoluble support 2. Insoluble particles 3.
Each of the plurality of concave portions 21 provided in the insoluble support plate 2 has the insoluble support Body rate 2 On the flat surface 22, they are arranged separately from each other in a state of being aligned in the vertical direction and the horizontal direction. The surface of the insoluble particles 3 carries a partner substance 31 that can specifically bind to the target substance.
[0013]
Materials that can be used for the insoluble support in the biological chip of the present invention include organic materials that are substantially insoluble in water or organic solvents commonly used in nucleic acid hybridization assays or immunological assays. Alternatively, an inorganic material such as silicon, glass, magnetic metal or nonmagnetic metal, or plastic can be used. In particular, it is preferable to use silicon, various plastics (for example, polycarbonate, polystyrene, polypropylene, or the like), quartz, glass, or the like.
Moreover, a porous material can also be used as said material, For example, paper, nylon, or cellulose or a cellulose derivative (for example, nitrocellulose) can be mentioned.
In the present invention, the insoluble support is not particularly limited as long as it has a shape having at least one flat surface, but is preferably plate-shaped or film-shaped.
[0014]
A plurality of recesses separated from each other are formed on the surface of the insoluble support. The shape and size of the recess are not particularly limited as long as the insoluble particles described later are formed so as to be sufficiently stably held.
For example, examples of the shape of the opening of the recess include a circle, an ellipse, and a polygon.
Furthermore, the shape of the longitudinal section of the recess may be, for example, a U shape, a V shape (see FIG. 2), a rectangular shape, a semicircular shape, a semielliptical shape, or the like.
When the opening of the recess is, for example, circular, the diameter is preferably 0.01 μm to 1 cm, more preferably 0.05 μm to 5 mm. Moreover, when the opening part of the said recessed part is another shape, it can be a magnitude | size comparable as the said circular opening part.
The depth of the recess is preferably 0.01 μm to 1 cm, preferably 0.05 μm to 5 mm.
[0015]
The arrangement of the recesses in the insoluble support is not particularly limited as long as the position of each recess can be confirmed when detecting a signal derived from a label. For example, depending on the analysis purpose Alternatively, it can be determined appropriately according to the analyzer used to detect the signal derived from the label. It is preferable that the concave portions are arranged in alignment in that the confirmation of the positions of the concave portions is easy. Moreover, as shown in FIG. 1, it is more preferable to arrange a plurality of the recesses in a line with a predetermined interval, and to arrange a plurality of such lines in parallel with each other. When the concave portion is arranged in this way, it is easy to automate the process of detecting the signal derived from the sign.
The interval between the recesses provided on the surface of the insoluble support is not particularly limited as long as it is separated to the extent that it is not affected by the adjacent recesses when detecting a signal derived from a label, for example, The shortest distance between the edges of adjacent recesses is preferably 0.01 μm to 1 cm, preferably 0.05 μm to 5 mm.
Further, the number of the concave portions in the insoluble support is not particularly limited, and depends on the size of the insoluble support, for example, several to tens of thousands (generally several tens to one to two). 10,000) recesses can be formed.
[0016]
As a means for forming the concave portion on the flat surface on the insoluble support, a known technique can be appropriately used, and an example thereof is an etching method. In the etching method, for example, a negative photoresist film is coated on a silicon substrate whose surface is oxidized, and then a photomask having a desired shape [for example, dots (black dots) corresponding to the shape of the opening of the recess] Using a photomask provided with a plurality of photomasks]. Subsequently, after removing the unexposed portion of the resist by development processing, the exposed oxide film is removed by removing the resist. Next, when the resist remaining in the exposed portion in the exposure process is removed, a portion covered with the oxide film and a portion where the oxide surface is removed and the silicon surface is exposed appear on the silicon substrate. Of these, the silicon portion not covered with the oxide film is etched, and finally, the remaining oxide film is removed, whereby a recess can be formed on the surface of the silicon substrate.
Alternatively, in the same manner, a template can be prepared by an etching method, and an insoluble support can be prepared using the template.
[0017]
The insoluble support having a recess prepared in this way can be applied to the biological chip of the present invention as it is, and the entire surface of the insoluble support or a part thereof is subjected to a hydrophilic treatment or a hydrophobic treatment as necessary. It can also be used after processing. Or it can also use, after vapor-depositing a metal. For example, it is preferable to form an oxide film inside the concave portion after forming the concave portion on the surface of the silicon substrate because the hydrophilicity of the inner wall of the concave portion can be increased and the retention of the solution can be improved. .
[0018]
If the insoluble particles to be held in the recess formed on one flat surface of the insoluble support are particles that are substantially insoluble in water or an organic solvent under the use conditions of the biological chip according to the present invention, The material is not particularly limited. Such materials include substantially insoluble organic or inorganic materials commonly used in nucleic acid hybridization assays or immunological assays, such as silicon, glass, magnetic or non-magnetic metals, or A plastic etc. can be mentioned. In particular, glass or latex (for example, polystyrene) is preferable, and latex particles generally used in nucleic acid hybridization assays or immunological assays can be suitably used as the insoluble particles.
The insoluble particles are generally spherical, and the particle size is not particularly limited, and is, for example, 0.01 μm to 1 cm, preferably 0.05 μm to 5 mm, more preferably 0.1 μm to 1 mm.
[0019]
In the biological chip of the present invention, a partner substance that can specifically bind to the target substance is bound to the surface of the insoluble particles. In the present invention, the combination of the “target substance” and the “partner substance” is not particularly limited as long as it shows specific binding. For example, the nucleic acid (eg, oligonucleotide or polynucleotide) and its complement Combinations of nucleic acids, antigens and antibodies (or antibody fragments), receptors and their ligands (eg, hormones, cytokines, neurotransmitters, or lectins), enzymes and their ligands (eg, enzymes) A combination of the enzyme analog and a substrate of the enzyme from which the enzyme analog is derived, or a combination of a lectin and a sugar. The “enzyme analog” means a substance that has high specific affinity with a substrate for the original enzyme but does not exhibit catalytic activity. In addition, each of the compounds in each of the above combinations can be a “target substance” and the other can be a “partner substance”. For example, in the “combination of antigen and antibody”, when the antigen becomes “target substance”, the antibody can become “partner substance”, and conversely, when the antibody becomes “target substance” The antigen can be a “partner substance”.
[0020]
For example, when the biological chip of the present invention is applied to a nucleic acid hybridization assay, the partner substance is an oligo that can be complementarily bound to a target substance, such as a nucleic acid (for example, an oligonucleotide or a polynucleotide). Nucleotides or polynucleotides can be used. As used herein, “oligonucleotide” or “polynucleotide” includes 2′-deoxyribonucleic acid (DNA), ribonucleic acid (RNA), and peptide nucleic acid (PNA). PNA is an artificial nucleic acid obtained by converting a DNA phosphodiester bond into a peptide bond.
The chain length of the oligonucleotide or polynucleotide bound to the insoluble particles can be appropriately selected depending on the purpose of analysis, for example, based on the chain length of the complementary sequence of DNA, RNA, or PNA to be captured. Can be determined.
[0021]
The oligonucleotide used as the partner substance can be generally synthesized using an automatic synthesizer. In addition, if necessary, an oligonucleotide having a modified terminal amino group or other group can be produced using an automatic synthesizer. Alternatively, an unmodified oligonucleotide can be synthesized in advance using an automatic synthesizer, and the unmodified oligonucleotide can be modified as necessary. Methods for modifying oligonucleotides are well known, and for example, amines and fluorescein can be added. Oligonucleotides modified in this way have a greater affinity for insoluble particles than unmodified oligonucleotides.
In addition, a polynucleotide (eg, cDNA) used as a partner substance can be synthesized using a normal genetic engineering technique such as a PCR (polymerase chain reaction) method.
[0022]
In addition, when the biological chip of the present invention is applied to an immunological assay, an antigen (including a hapten) or an antibody that specifically binds to a target substance can be used as the partner substance. In this case, the target substance is a component that is generally contained in a test sample and that can be detected immunologically. so If there is, there is no particular limitation. For example, various proteins, polysaccharides, lipids, fungal bodies, various environmental substances, and the like can be given. More specifically, an immunoglobulin (eg, IgG, IgM, or IgA), an infection-related marker (eg, HBs antigen, HBs antibody, HIV-1 antibody, HIV-2 antibody, HTLV-1 antibody, or treponema antibody) Tumor associated antigens (eg, AFP, CRP, or CEA), coagulation fibrinolytic markers (eg, plasminogen, antithrombin-III, D-dimer, TAT, or PPI), antiepileptic drugs (eg, hormones), Examples include various drugs (for example, digoxin), bacterial cells (for example, O-157 or Salmonella) or their endotoxins or exotoxins, microorganisms, enzymes, residual agricultural chemicals, environmental hormones, and the like. As the antibody used as the partner substance, either a polyclonal antibody or a monoclonal antibody obtained by a known method can be used. Further, the antibody may be a protein [eg, enzyme (eg, pepsin or papain)] treated [eg, antibody fragment (eg, Fab, Fab ′, F (ab ′) 2 Or Fv)].
[0023]
The insoluble particles are used by binding a partner substance that specifically binds to the target substance. As a means for binding the insoluble particles and the partner substance, a well-known binding method can be used, for example, a non-covalent bond (so-called physical adsorption) or a covalent bond (so-called chemical bond). The coupling method by can be used.
For example, when a non-covalent binding method is used, a solution containing a partner substance and insoluble particles is stirred and mixed for a time sufficient for the two to bind, and then the insoluble particles are separated, for example, by centrifugation or By separating by filtration, insoluble particles bound with the partner substance can be obtained. The resulting partner substance-bound insoluble particles can be stored in a buffer or solvent that can maintain the stability of the partner substance until use.
[0024]
On the other hand, in the case of bonding by a covalent bond (chemical bond), the partner substance can be bonded to insoluble particles having a functional group (for example, a carboxyl group, an amino group, or a hydroxyl group). As such an insoluble particle, an insoluble particle having a carboxyl group or a primary amino group on its surface can be used as it is. In addition, in the case of insoluble particles having no functional group on the surface thereof, they can be used by adding the functional group to the surface of the insoluble particles by a known method.
[0025]
As a method for chemically bonding an oligonucleotide to an insoluble particle having a functional group, for example, a maleimide method or a carbodiimide method in which the 5 ′ end of the oligonucleotide is covalently bonded to a functional group of the insoluble particle is known.
For example, in the maleimide method, first, the 5 ′ end of the oligonucleotide is reacted with a maleimide compound to introduce a maleimide group at the 5 ′ end of the oligonucleotide. Suitable maleimide compounds include sulfosuccinimidyl-4- (N-maleimidomethyl) cyclohexane-1-carboxylate and the like. Separately from the reaction, an insoluble particle having an amino group and succinimidyl-S-acetylthioacetate are reacted, and then deacetylation is performed using hydroxyramine to give an SH group to the insoluble particle. Insoluble particles to which oligonucleotides are bound by reacting SH groups on the insoluble particles thus imparted with maleimide groups introduced at the 5 ′ end of the oligonucleotide prepared by introducing a maleimide group at the 5 ′ end. Can be prepared.
[0026]
On the other hand, in order to bind the oligonucleotide to the support by the carbodiimide method, it is preferable to use a carrier having a carboxyl group bonded thereto in advance. First, a carbodiimide having an amino group is reacted with an insoluble particle support having a carboxyl group. Examples of the carbodiimide compound include 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC). EDC activated by reacting with sulfo-NHS can react with insoluble particles containing carboxyl groups on the surface. Next, when this is reacted with the 5 ′ end of an oligonucleotide having an amino group, insoluble particles to which the oligonucleotide is bound can be prepared.
[0027]
In addition to the maleimide method and the carbodiimide method, many binding methods, for example, a method using a biotin-avidin system can be used as a method for binding the oligonucleotide to the insoluble particles having a functional group.
In addition, partner substances other than oligonucleotides, that is, polyoligonucleotides, antigens (including haptens), antibodies (including antibody fragments), etc. may be used in the same manner as in the case of the oligonucleotides described above, It can be bound to insoluble particles by known methods. If necessary, the partner substance can be chemically bonded to the insoluble particles after binding the linker substance.
[0028]
In the biological chip of the present invention, the same kind of partner substance can be bound to one insoluble particle, or plural kinds of partner substances can be bound to one insoluble particle. However, it is usually preferable to bind only one type of partner substance to one insoluble particle and to produce insoluble particles with each partner substance for each partner substance to be used.
[0029]
In the biological chip of the present invention, the insoluble particles bound with the partner substance that specifically binds to the target substance, prepared as described above, alone or in combination with an appropriate buffer solution are used. Insert and hold in the plurality of recesses above. In the present specification, the “holding” is not limited to a state in which the entire insoluble particles are completely accommodated in the recesses, and a part of the particles does not protrude from the opening of the recess. The state which protrudes from the opening part of a recessed part is also contained.
[0030]
Arbitrary means can be used as a method of inserting the insoluble particles into the recesses. For example, when latex particles are used as insoluble particles, it is preferable to use optical tweezers, and when glass particles are used as insoluble particles, it is preferable to use a micromanipulator. Alternatively, particles can be put into the recesses by the gravitational method.
[0031]
The insoluble particles inserted into the recesses in this way can be held inside the recesses of the insoluble support, preferably together with an appropriate buffer, without any special treatment. If necessary, for example, the insoluble particles can be fixed inside the recesses by coating with a water-soluble polymer solution.
[0032]
In the biological chip of the present invention, the number of insoluble particles held per recess is not particularly limited. However, when used in a quantitative method, it is preferable that the number of insoluble particles retained per recess is the same. In the biological chip of the present invention, the size of the recess and the insoluble particles can be appropriately adjusted, so that one insoluble particle can be easily inserted into one recess.
In addition, when a plurality of insoluble particles are inserted per recess, the partner substances supported on these insoluble particles can be the same single species or can be a plurality of types. Usually, it is preferable that they are the same single species.
[0033]
The biological chip of the present invention thus obtained can be used for the analysis method according to the present invention. According to the analysis method of the present invention, the target substance is analyzed (for example, measured or measured) by appropriately selecting a partner substance that binds to the insoluble particles according to the target substance that may be present in the test sample. Detection).
The test sample to which the analysis method of the present invention can be applied is not particularly limited as long as it is a sample that may contain a target substance. For example, a biological sample such as an animal ( Especially human) body fluids (eg blood, serum, plasma or cerebrospinal fluid) or excreta (eg urine, feces or pus), organs, tissues or cells, or non-biological samples, eg water (For example, water, sewage, river water, lake water, or seawater), soil, or sludge.
[0034]
The analysis method according to the present invention comprises:
(1) contacting a test sample that may contain a target substance with a partner substance on an insoluble support in a recess; and
(2) A step of detecting or measuring a complex of the partner substance and the target substance
including. The contact between the test sample and the partner substance on the insoluble support in the recess can be performed, for example, by adding a test sample that may contain a target substance into the recess.
[0035]
In the analysis method according to the present invention, known detection means or measurement means can be used as means for detecting or measuring the complex of the partner substance and the target substance.
For example, the first aspect of the analysis method according to the present invention includes:
(1) a step of introducing a label into a target substance that may be present in a test sample;
(2) adding the obtained test sample into the recess in the biological chip according to the present invention, and bringing the partner material on the insoluble support in the recess into contact with the test sample; and
(3) A step of detecting or measuring a signal derived from the label contained in the complex of the partner substance and the target substance
including.
[0036]
The second aspect of the analysis method according to the present invention is as follows.
(1) A test sample that may contain a target substance is added into a recess in the biological chip according to the present invention, the first partner substance on the insoluble support in the recess, and the test Contacting the sample;
(2) a step of further adding another labeled second partner substance that can specifically react with the target substance into the recess; and
(3) Detect or measure a signal derived from the label contained in a complex of the first partner substance on the insoluble support, the target substance, and the labeled second partner substance Process
including. The first partner substance on the insoluble support and the labeled second partner substance need to bind to the target substance at different positions.
[0037]
Furthermore, the third aspect of the analysis method according to the present invention is as follows.
(1) A test sample that may contain a target substance is added to a recess in the biological chip according to the present invention, and the partner substance on the insoluble support in the recess is combined with the test sample. Contacting,
(2) a step of further adding a DNA synthase and four types of dATP, dTTP, dCTP, and dGTP labeled with at least one type into the recess;
(3) A step of detecting or measuring a signal derived from the labeled dNTP introduced into a complex of the partner substance on the insoluble support and the target substance
including.
The third aspect can be applied when the target substance is a nucleic acid (for example, DNA, RNA, peptide nucleic acid, etc.) and a nucleic acid that can be complementarily bound to the nucleic acid is used as the partner substance.
[0038]
In the analysis method according to the present invention, when the target substance is a nucleic acid (for example, DNA, RNA, peptide nucleic acid or the like), and a nucleic acid capable of complementary binding to the nucleic acid is used as the partner substance, The target substance can be analyzed by the first aspect of the analysis method.
That is, a test sample in which a nucleic acid that is a target substance is previously labeled is added to the recess of the insoluble support in the biological chip according to the present invention, and the partner substance on the insoluble support, the test sample, and When the target substance is present in the test sample, a complex of the partner substance and the target substance is formed on the insoluble particles. Since the nucleic acid that is the target substance hybridizes with the nucleic acid that is the partner substance bound to the insoluble particles, the presence or absence or amount of the nucleic acid can be detected or measured by a well-known method used in nucleic acid hybridization assays. it can.
[0039]
For example, before adding a test sample to the recess, a labeled nucleotide is added to a nucleic acid that is a target substance by nick translation in advance, and after the reaction between the partner substance and the target substance, the label The signal reflecting the hybridization result can be detected or measured directly or by adding additional reagents for expressing a reaction specific to the label.
Alternatively, the target nucleic acid can be amplified in advance by a PCR method or the like. Further, at this time, if a substance to be a label is added to the primer, it is convenient because later detection is facilitated and sensitivity of detection is increased.
[0040]
In this case, that is, when the target substance is a nucleic acid and a nucleic acid that can be complementarily bound to the nucleic acid is used as a partner substance, the target is also obtained by the third aspect of the analysis method of the present invention. The substance can be analyzed.
That is, when a test sample is added to the recess of the insoluble support in the biological chip according to the present invention and the partner substance on the insoluble support is brought into contact with the test sample under a suitable time and condition, When the target substance is present in the test sample, a complex of the partner substance and the target substance is formed on the insoluble particles. When a single-stranded portion that does not form a double strand is present in the complex of the partner substance and the target substance, next, DNA synthase and four kinds of at least one kind labeled When dATP, dTTP, dCTP, and dGTP are added, DNA is synthesized using the single-stranded portion as a template, and at the same time, a label is introduced into the complex. After completion of the DNA synthesis, the signal can be detected or measured directly by the label or by the addition of further reagents for expressing a reaction specific to the label.
[0041]
The nucleic acid synthase used in the third aspect can be appropriately selected according to the type of template in the complex of the target substance and the partner substance. For example, when the template is DNA, for example, Klenow enzyme can be used, and when the template is RNA, for example, reverse transcriptase can be used.
[0042]
Next, when the target substance is an antigen and an antibody is used as the partner substance, for example, the target substance can be analyzed by the second aspect in the analysis method of the present invention.
That is, when a test sample is added to the recess of the insoluble support in the biological chip according to the present invention and the partner substance on the insoluble support is brought into contact with the test sample under a suitable time and condition, the test is performed. When the target substance is present in the sample, a complex of the antibody that is the partner substance and the antigen that is the target substance is formed on the insoluble particles. Next, with respect to the antigen captured (bound) on the insoluble particles, a labeled antibody (that is, the antigen that specifically binds to the antigen that is a target substance, and is different from the antibody bound to the insoluble particles). And then detecting the signal directly or by adding additional reagents for expressing a reaction specific to the label. Can be measured.
In this case, that is, when the target substance is an antigen and an antibody is used as the partner substance, the target substance can also be analyzed by the first aspect of the analysis method of the present invention.
[0043]
Further, when the target substance is an antibody and an antigen is used as the partner substance, an antibody labeled with an antibody that specifically binds to the antibody that is the target substance is used as the target antibody except that the labeled antibody is used. The signal can be detected or measured in the same manner as when the substance is an antigen and an antibody is used as the partner substance.
The target substance is a receptor, a receptor ligand, an enzyme, an enzyme ligand, an enzyme analog, an enzyme substrate that is the source of the enzyme analog, a lectin, or a sugar, and specifically binds to them as a partner substance The target substance is an antigen and the antibody is used as a partner substance, except that an antibody that specifically binds to the target substance is used as the labeled antibody. Similarly, the signal can be detected or measured. Alternatively, by adding a label to the target substance in advance before adding the test sample to the recess of the insoluble support, the target substance is also analyzed according to the first aspect of the analysis method of the present invention. can do.
[0044]
Examples of the label in the labeled antibody or the label that can be introduced into the target substance in advance include an enzymatically active group (for example, a combination of an enzyme and an enzyme substrate, a combination of an enzyme and a prosthetic group, or Combinations of enzymes and coenzymes), spin labels, fluorescent molecules (eg, fluorescent emitters, fluorophores), chromophores and chromogens, luminescent molecules (eg, luminescent, chemiluminescent, and bioluminescent) Phosphor molecules, ligands that can specifically bind (eg, biotin or avidin), electroactive substances, radioisotopes, colored particles (including particles comprising colored substances, and particles comprising colored substances) or fluorescent particles ( And particles including a fluorescent substance and particles made of the fluorescent substance), colloidal particles (for example, selenium colloid or gold colloid), and the like.
Detection or measurement of the signal derived from each label can be carried out by a known means suitable for the signal derived from the label.
[0045]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but these do not limit the scope of the present invention.
[Example 1]
<< Preparation of oligonucleotide chip >>
In this example, an oligonucleotide chip using an oligonucleotide as a partner substance was produced.
[0046]
(1) Preparation of insoluble support
Using a semiconductor heat treatment apparatus [tubular electric furnace ARF-112-1 type; Asahi Rika Seisakusho Co., Ltd.], the surface of the silicon substrate (3 cm × 3 cm) is subjected to thermal oxidation treatment (heat source = electric heater, temperature = 1000 ° C., time) = 8 hours). Next, using a spin coater [1H-DXII; Mikasa Co., Ltd.], a negative photoresist OMR83 (Tokyo Ohka) was coated [500 rpm (10 seconds) and 4000 rpm (20 seconds)], and then a mask was applied. Irradiation was performed for 8 seconds with an aligner [SUSS MJB3; Carl Zoos Japan Co., Ltd.] (light source = mercury lamp) to remove the resist in the non-exposed area. In this exposure process, 200 square dots (black dots) each having a side of 50 μm are arranged in a line in a line at a predetermined interval (50 μm), and further a mask (200 lines arranged in parallel) is arranged. The total number of dots = 40000) was used.
[0047]
The obtained silicon substrate is dipped in a hydrofluoric acid solution (hydrogen fluoride: ammonium fluoride = 1: 1), and the exposed portion of the oxide film is removed by removing the resist. Removed. Subsequently, an insoluble support having an inverted pyramid-shaped recess was obtained by etching with tetramethoxyammonium hydroxide (temperature = 80 ° C., time = 1 hour). The length of one side of the opening (square shape) of the recess is 50 μm, the depth of the recess is 27 μm, the number of recesses per row is 200 (total of 40000), and between adjacent recesses Was 50 μm.
[0048]
Next, using the obtained insoluble support as a starting material, the above-described thermal oxidation treatment and exposure treatment except that a positive photoresist OFPR-800 (Tokyo Ohka) was used instead of the photoresist OMR83. , By repeating the photosensitive resist removal process, the hydrofluoric acid process, and the residual resist removal process, only the inside of the recess is made of SiO. 2 A layered insoluble support was obtained.
[0049]
(2) Preparation of oligonucleotide-bound latex particles
0.1 ml of a suspension of carboxylated latex particles (2.5% latex, funakoshi, particle size = 10 μm),
Base sequence: 5'-tttttttttt tttttttttt cccccccccc cccccccccc-3 '
(Hereinafter referred to as oligonucleotide t) 20 c 20 After mixing with 0.6 ml of 0.1M imidazole buffer containing [International Reagents], 0.1M 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC) ) 0.1 ml was added and shaken at 25 ° C. for 20 hours. Subsequently, the oligonucleotide t is washed by washing with 2 × SSC solution (0.3 M NaCl and 0.1 M sodium citrate). 20 c 20 Particles bound to the surface (oligonucleotide t 20 c 20 Bonded latex particles) were obtained.
As a control, the oligonucleotide t 20 c 20 Instead of,
Base sequence: 5'-tttttttttt tttttttttt gggggggggg gggggggggg-3 '
(Hereinafter referred to as oligonucleotide t) 20 g 20 The oligonucleotide t is repeated by repeating the above operation except that 20 g 20 Particles bound to the surface (oligonucleotide t 20 g 20 Bonded latex particles) were obtained.
[0050]
(3) Preparation of oligonucleotide chip
The oligonucleotide t obtained in the preceding item (2) is formed in 40000 concave portions of the insoluble support obtained in the preceding item (1). 20 c 20 Bound latex particles or oligonucleotide t 20 g 20 An oligonucleotide chip according to the present invention was obtained by inserting one of the bound latex particles, one for each recess, using optical tweezers.
A scanning electron micrograph of the obtained oligonucleotide chip is shown in FIG. FIG. 3 is a scanning electron micrograph in place of a drawing showing the structure of the surface of the oligonucleotide chip.
[0051]
[Example 2]
<Measurement of oligonucleotide in test sample>
In this example, the oligonucleotide t 20 g 20 A labeled oligonucleotide aqueous solution (4.6 μg / ml) into which fluorescein isothiocyanate (FITC), which is a fluorescent substance, was introduced at the 5 ′ end of was used.
20 μl of the labeled oligonucleotide aqueous solution was added to 40000 concave portions of the insoluble support in the oligonucleotide chip prepared in Example 1, and reacted at 37 ° C. for 100 minutes. After completion of the reaction, it was washed with 2 × SSC solution, and the amount of fluorescence in each recess was measured using a fluorescence measuring device.
As a result, oligonucleotide t 20 c 20 Fluorescence could be detected in the recess where the bound latex particles were inserted, whereas the control oligonucleotide t 20 g 20 Fluorescence was not detected from the recess where the bound latex particles were inserted. Therefore, it was confirmed that the oligonucleotide in the test sample can be detected by using the biological chip of the present invention.
[0052]
【The invention's effect】
According to the biological chip of the present invention, even long-chain oligonucleotides exceeding several tens of mer, which are difficult to use in the conventional method using photolithography technology, can be easily handled as probes. it can. Even when the number of probes is small (for example, when a specific probe is used), it can be easily and inexpensively dealt with. Therefore, according to the biological chip of the present invention, the degree of freedom in selecting a probe is high, and it is possible to select a probe according to the purpose of analysis, so that a target substance contained in a test sample can be easily discriminated. At the same time, the accuracy of the reaction can be improved.
[0053]
Further, according to the biological chip of the present invention, it is not necessary to use advanced equipment required in the conventional method for immobilizing oligonucleotides or cDNA synthesized in advance on a support. In addition, since it is possible to avoid problems such as a decrease in the reactivity of the probe due to a chemical cross-linking agent and a dropout (peeling) of the probe due to washing in the reaction stage or addition of a reagent, which was a problem in the conventional method, The sensitivity of the reaction can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing one embodiment of a biological chip of the present invention.
2 is an enlarged partial cross-sectional view schematically showing a state of a concave portion and insoluble particles held therein in the biological chip of the present invention shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a scanning electron micrograph showing the structure of the surface of the oligonucleotide chip according to the present invention prepared in Example 1, instead of the drawing.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Biological chip; 2 ... Insoluble support plate; 21 ... Recessed part; 22 ... Flat surface; 3 ... Insoluble particle;

Claims (2)

被検試料中の標的物質の分析に用いる生物学的チップであって、
(1)少なくとも1つの平坦表面を有し、その平坦表面上に相互に分離した、開口部が0.05μm〜5mmであり、深さが0.05μm〜5mmである複数の凹部を設けたプレート状又はフィルム状の不溶性支持体、及び
(2)前記不溶性支持体の前記凹部内に挿入して非共有結合的に保持され、前記標的物質と特異的に結合することのできるパートナー物質を表面に結合して有する、粒径が0.1μm〜1mmである不溶性粒子
を含むことを特徴とする、前記生物学的チップ。
A biological chip used for analysis of a target substance in a test sample,
(1) A plate having at least one flat surface and provided with a plurality of recesses having an opening of 0.05 μm to 5 mm and a depth of 0.05 μm to 5 mm separated from each other on the flat surface An insoluble support in the form of a film or film, and (2) a partner substance that is inserted into the recess of the insoluble support and held non-covalently and can specifically bind to the target substance. The biological chip comprising insoluble particles having a particle size of 0.1 μm to 1 mm , which are bound to each other.
請求項1に記載の生物学的チップを用いる、被検試料中の標的物質の分析方法。  A method for analyzing a target substance in a test sample using the biological chip according to claim 1.
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