JP2000078998A - プローブ保持体及びその製造方法 - Google Patents

プローブ保持体及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 大量生産に適し、品質の安定したプローブ保
持体及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 厚さ１００μｍ〜２ｍｍのガラス、ポリ
プロピレン、アクリル樹脂、金属、又はプラスチックか
らなるシート状部材１０に、直径１０〜１００μｍ程度
の複数の穴１３を同心円状又は螺旋状に配列して開け、
穴の内部にプローブとなる生体高分子を保持して、プロ
ーブ保持体とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリダイゼー
ション反応を利用して試料中のＤＮＡやタンパク質を検
出するためのプローブを保持するプローブ保持体及びそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】分子生物学や生化学の分野では、有用な
遺伝子の探索や病気の診断などのために生体内の核酸や
タンパク質などの生体高分子を同定・分画することが行
われ、その際の前処理として、既知の配列をもつ核酸や
タンパク質と試料中のターゲット分子とをハイブリダイ
ズさせるハイブリダイゼーション反応が多用されてい
る。このため、既知の配列をもつＤＮＡ、ＲＮＡ、タン
パク質などのプローブを所定位置に固定しておくバイオ
チップやＤＮＡディスクと呼ばれるプローブ保持体が用
いられている。
【０００３】プローブ保持体上にはフィーチャーと呼ば
れる多数の領域が画定され、各フィーチャーにはそれぞ
れ異なるプローブが固定されている。このプローブ保持
体を試料ＤＮＡと共にチャンバーと呼ばれる反応容器の
中に入れ、反応容器内でプローブ保持体の各フィーチャ
ーに結合させたプローブと蛍光標識した試料ＤＮＡとの
ハイブリダイゼーションを行う。その後、プローブ保持
体に励起光を照射し、各フィーチャーから発せられる蛍
光強度を測定することによって各プローブと試料ＤＮＡ
との結合量を知り、それを必要な情報に変換する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来用いら
れているプローブ保持体は、例えば米国特許第５，４４
５，９３４号明細書に記載されているように、プローブ
保持体上のフィーチャーと呼ばれる部分に対象となるタ
ンパク質やＤＮＡプローブを合成して、１枚ずつ作製さ
れていた。しかし、このような従来の方法では１枚のプ
ローブ保持体を製造するのに大変な手間と時間がかか
り、コストが高くなるため、病院などにおいて遺伝病の
診断などに手軽に利用するのには向いていなかった。ま
た、合成する長さには限界があり、プローブとして用い
られるＤＮＡは種類が限られてしまっていた。本発明
は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもの
で、大量生産に適し、品質の安定したプローブ保持体及
びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によるプローブ保
持体は、複数の穴を有するシート状部材を備え、前記穴
の内部にプローブとなる生体高分子を保持したことを特
徴とする。シート状部材の厚さは１００μｍ〜２ｍｍ程
度とすることができ、シート状部材はガラス、アクリル
樹脂、金属又はプラスチック等から構成することができ
る。穴の大きさは、ディスクの大きさに対するサンプル
数、ハイブリダイゼーションに必要なプローブ量の確
保、検出感度などの観点から直径１０〜１００μｍ程度
とするのが好ましく、複数の穴を同心円状又は螺旋状に
配列するのが好ましい。
【０００６】複数の穴には種々のプローブを保持する
が、保持されるプローブのうちの少なくとも１つは２０
０塩基以上の長さを有するプローブとすることができ
る。プローブはＤＮＡ、ＲＮＡ又はタンパク質とするこ
とができる。シート状部材は少なくとも一方の表面に接
着剤層を有するものとすることができる。ただし、シー
ト状部材はいずれの表面にも接着剤層を有さないものと
することもできる。
【０００７】本発明は、複数の穴を有し、穴の内部にプ
ローブとなる生体高分子を保持したシート状プローブ保
持体の製造方法であって、積層された複数のシート状部
材に対して積層方向の貫通穴を複数形成するステップ
と、貫通穴に生体高分子を注入するステップと、積層さ
れたシート状部材を分離するステップとを含むことを特
徴とする。
【０００８】また、本発明は、複数の穴を有し、穴の内
部にプローブとなる生体高分子を保持したシート状プロ
ーブ保持体の製造方法であって、ブロック状部材に複数
の貫通穴を形成するステップと、貫通穴に生体高分子を
注入するステップと、ブロック状部材を貫通穴を横断す
るように切断してシート状部材を形成するステップとを
含むことを特徴とする。
【０００９】積層された複数のシート状部材やブロック
状部材に貫通穴を形成するステップは、レーザ光照射に
よって行うことができる。また、貫通穴にプローブを注
入する前に、貫通穴にプローブの結合を促進する処理を
施すのが好ましい。この処理は、ポリ−ｌ−リジン（po
ly-l-lysine）をコーティングする処理又はカルボジイ
ミド（特開平８−２３９７５号公報参照）をコーティン
グする処理とすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１及び図２は、本発明によるプ
ローブ保持体の一例を説明する平面模式図である。図１
に示したプローブ保持体は、円形の本体部材１０に、プ
ローブとなる生体高分子を保持する多数の穴１３が同心
円状に設けられたものである。図２に示したプローブ保
持体は、円形の本体部材１１に、プローブとなる生体高
分子を保持する多数の穴１４が螺旋状に設けられたもの
である。ただし、プローブ保持体の外形は、図１や図２
に示したような円形に限られず、四角形や六角形などの
多角形であっても構わない。
【００１１】図３及び図４は、本発明によるプローブ保
持体の一例の断面形状を示す模式図である。図３に示し
たプローブ保持体は、シート状の本体部材１５に、プロ
ーブを保持する多数の穴１６が表面から裏面に貫通して
設けられている。図４に示したプローブ保持体は、表裏
に貫通した多数の穴１８を有するシート状の部材１７の
裏面に裏打ち部材１９を接着剤等による接着等の方法で
固定したものである。
【００１２】シート状部材１５，１７はガラス、ステン
レスやアルミニウム等の金属、ポリカーボネート、ポリ
エチレン、ポリプロピレン等のプラスチック、アクリル
樹脂など、温度１００℃程度、湿度ほぼ１００％の高温
多湿状態で変性しない材料から作ることができ、その厚
さは１００μｍ〜２ｍｍ程度が適当である。裏打ち部材
１９はシート状部材１７を機械的に補強し、プローブ保
持体の取り扱いを容易にするためのものであり、厚さ１
〜５ｍｍ程度のガラス板、プラスチック板、アルミニウ
ム板等を用いることができる。裏打ち部材１９は、アク
リル樹脂系接着剤、エチレン酢酸ビニル樹脂系接着剤、
エラストマー系接着剤などの接着剤を用いて接着するこ
とでシート状部材１７と一体化する。
【００１３】プローブ保持体の穴１３，１４，１６，１
８は、直径１０μｍ〜１００μｍ程度であり、その内部
（内壁）に特定の配列を持つＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク
質等の生体高分子とハイブリダイズするプローブを保持
している。従来の方法では用いるプローブＤＮＡの種類
（長さ）が限られていたが、本発明ではプローブＤＮＡ
の長さに関係なく、あらゆる種類（長さ）のＤＮＡをプ
ローブとして用いることができる。
【００１４】次に、本発明におけるプローブ保持体の製
造方法の一例を説明する。ここでは、シート状の本体部
材としてポリプロピレンを用いる場合を例にとって説明
する。まず、図５に示すように、厚さ約１００μｍのポ
リプロピレンシート２０の表面に接着剤２１を薄く塗布
して数十〜数百枚程度に重ね合せる。このとき重ね合せ
る枚数は、後述の穴開け加工に用いるレーザの種類及び
出力を考慮して適当な枚数にする。たとえば出力０．２
ｋＷのＣＯ2レーザを用いると、３ｍｍ程度の厚さの各
種樹脂を切断することができるので、この場合は一度に
最大３０枚のポリプロピレンシートを重ねて処理するこ
とができる。接着剤には、外力がかかると比較的剥がれ
やすいもの、例えばエラストマー系接着剤などを用い
る。
【００１５】次に、図６に示すように、積層されたポリ
プロピレンシート層２５にレーザ加工機２６からレーザ
ビーム２７を照射して一番上のシートから一番下のシー
トにまで貫通する貫通穴２８を開ける。レーザ加工機２
６のレーザとしては、例えばルビーレーザ、ネオジウム
ガラスレーザ、ＣＯ2レーザやＹＡＧレーザを用いるこ
とができる。レーザ加工機によって開けられる貫通穴２
８の直径は１０〜１００μｍとする。貫通穴２８は、図
１に示したように同心円状、あるいは図２に示したよう
に螺旋状に配列して形成する。
【００１６】次に、貫通穴の開けられた積層ポリプロピ
レンシート層２５に対して、貫通穴の内壁に生体高分子
との結合を促進する処理を行う。この処理は、例えば、
貫通穴の内壁にポリ−ｌ−リジン（poly-l-lysine）を
コーティングする処理あるいはカルボジイミドをコーテ
ィングする処理とすることができる。ポリ−ｌ−リジン
をコーティングする処理は、次のようにして行われる。
すなわち、積層ポリプロピレンシート層２５を１８〜２
６℃にしたポリ−ｌ−リジン溶液中に浸し、５分間しん
とうする。次に、ポリ−ｌ−リジン溶液から取り出した
積層ポリプロピレンシート層２５を６０℃のオーブンに
１時間入れ、そののち室温に戻す。また、カルボジイミ
ドをコーティングする処理は、積層ポリプロピレンシー
ト層２５をカルボジイミド溶液中に浸漬し、しんとうす
ることで行うことができる。
【００１７】その後、貫通穴の開けられた積層ポリプロ
ピレンシート層２５の各貫通穴に対してプローブとして
の生体高分子を注入する。このプローブとしての生体高
分子の注入は任意の方法で行うことができ、例えば微細
な針を有するシリンジにプローブＤＮＡを吸引し、針を
貫通穴に差し込んでプローブＤＮＡを注入する方法で行
うことができる。貫通穴への注入に際して、反対側から
負圧をかけて吸引するようにしてもよい。
【００１８】次に、図７に示すように、処理の終わった
重ね合せされたポリプロピレンシート２５をレーザ加工
機やワイヤーソー等を使って直径２ｃｍ程度の円形に切
断し、図８に示す円形のポリプロピレンシート層３０を
形成する。図７に示す切断処理は、貫通穴に生体高分子
との結合を促進する処理の前、あるいは貫通穴にプロー
ブを注入する処理の前に行っても構わない。
【００１９】そして、プローブとしての生体高分子を結
合し終わったポリプロピレン層シートを、一枚ずつに剥
がす。こうして、多数の異なるプローブが同じ位置関係
で配列された同一構造のプローブ保持体を一度に大量に
製造することができる。また、レーザの種類やレーザ強
度を変えることで、一度に穴開け処理できるシート状材
料の枚数を調整できるため、同時に数百枚以上のプロー
ブ保持体を製造することも可能である。一枚一枚に剥が
されたポリプロピレンシートは、そのままでプローブ保
持体として用いてもよいが、図４にて説明したように、
生体高分子を結合したシートを機械的に補強し、プロー
ブ保持体の取り扱いを容易にするために、裏打ち部材と
して厚さ１〜５ｍｍ程度のガラス板、プラスチック板あ
るいは金属板等を全面に接合してもよい。
【００２０】重ね合わせたポリプロピレンシートは、相
互の位置が変わらないように治具などを用いて機械的に
固定することができるならば、加工に際して各シートを
必ずしも接着剤によって接着して固定する必要はない。
図９は、接着剤を使用せずに、複数枚重ね合わせたシー
トを固定する治具の一例を示すものである。この治具４
０は、所定枚数のシートを重ね合わせた状態で収容でき
る内部空間を有する箱状体からなり、図９（ａ）に示す
ように、その上面に当たる面４１とそれに続く一つの側
面４２からなる部分を一辺でのみ箱状体と接続し、箱状
体との接続部及び２つの面４１，４２の接続部で自由に
折り曲げられるようにして分離したものである。箱状体
の上面に相当する面４１及び下面に相当する面には円形
の開口部４３，４４が設けられている。開口部４３，４
４の大きさは、図６に示したレーザ加工で貫通穴２８が
加工される領域より広いシートの領域が露出されるよう
に設定する。
【００２１】シートの加工に当たっては、上面４１及び
側面４２を展開して内部を開放した治具４０中に所定枚
数のシートを重ねて配置し、そののち上面４１及び側面
４２を図９（ｂ）に示すように箱状体をなすように組み
立て、上面４１に設けられたフラップ部４５を剥離可能
な接着剤等で本体部分に固定することで、内部に収容さ
れたシート４６同士がずれないように固定する。この状
態で、上面４１の開口部４３に露出しているシート領域
に対して、図６に示すようにレーザ加工で多数の貫通穴
を同心円状あるいは螺旋状に加工する。その後、前述の
ように、貫通穴の内壁に貫通穴の内壁にポリ−ｌ−リジ
ンやカルボジイミドをコーティングする処理を行い、各
貫通穴にプローブとなる生体高分子を注入する。
【００２２】図１０は、本発明によるプローブ保持体の
製造方法の他の例についての説明図である。プローブ保
持体の素材としては、ガラス、アクリル樹脂、金属、又
はプラスチック等からなる円柱形のブロックを用いる。
図１０に示すように、例えば円柱形のポリプロピレンの
ブロック５０にレーザ加工機５１で上下に貫通する複数
の貫通穴５２を開ける。複数の貫通穴５２は同心円状又
は螺旋状に配置する。貫通穴５２の直径は１０μｍ〜１
００μｍ程度とする。
【００２３】次に、貫通穴５２の内壁表面に、前述のよ
うにポリ−ｌ−リジンやカルボジイミドをコーティング
する処理を行う。その後、各貫通穴５２にＤＮＡやタン
パク質などからなるプローブを注入し、結合させる。プ
ローブの注入は前述した方法と同様にして行う。このよ
うにして穴５２内にそれぞれブローブを結合させた円柱
形ポリプロピレンブロック５０を、図１１に示すように
レーザ加工機からのレーザビーム５４もしくはワイヤー
ソーやバンドソ一等を用いて厚さ１００μｍ程度にスラ
イスし、スライスされた一枚一枚のポリプロピレンシー
ト５５をプローブ保持体として利用する。ポリプロピレ
ンシート５５はそのままの状態でプローブ保持体として
利用してもよいし、図４にて説明したように厚さ１〜５
ｍｍ程度のガラス板、プラスチック板、金属板などを裏
打ち剤として接合したものをプローブ保持体としてもよ
い。こうして、多数の異なるプローブが同じ位置関係で
配列された同一構造のプローブ保持体を一度に大量に製
造することができる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、プローブ支持体の作製
に要する手間及び時間を短縮することができ、低コスト
なプローブ支持体を短時間に大量に製造することが可能
になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプローブ保持体の一例を説明する
平面模式図。
【図２】本発明によるプローブ保持体の他の例を説明す
る平面模式図。
【図３】本発明によるプローブ保持体の一例の断面形状
を示す模式図。
【図４】本発明によるプローブ保持体の他の例の断面形
状を示す模式図。
【図５】本発明によるプローブ保持体の製造方法の一工
程を説明する工程図。
【図６】本発明によるプローブ保持体の製造方法の一工
程を説明する工程図。
【図７】本発明によるプローブ保持体の製造方法の一工
程を説明する工程図。
【図８】本発明によるプローブ保持体の製造方法の一工
程を説明する工程図。
【図９】シート状部材固定用治具の一例を示す図。
【図１０】本発明によるプローブ保持体の製造方法の他
の例を説明する工程図。
【図１１】本発明によるプローブ保持体の製造方法の他
の例を説明する工程図。
【符号の説明】
１０，１１…本体部材、１３，１４…穴、１５…シート
状本体部材、１６…穴、１７…シート状部材、１８…
穴、１９…裏打ち部材、２０…シート、２１…接着剤、
２５…シート層、２６…レーザ加工機、２７…レーザビ
ーム、２８…貫通穴、３０…円形シート層、４０…治
具、４３，４４…開口部、４５…フラップ、４６…シー
ト、５０…ブロック、５１…レーザ加工機、５２…貫通
穴、５４…レーザビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 百合野 以子 神奈川県横浜市中区尾上町６丁目81番地 日立ソフトウェアエンジニアリング株式会 社内 (72)発明者 奈須 永典 神奈川県横浜市泉区上飯田町313番３ Ｆターム(参考） 4B063 QA01 QA19 QQ42 QQ52 QQ79 QR32 QR35 QR48 QR55 QR84 QR90 QS34 QS39

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の穴を有するシート状部材を備え、
    前記穴の内部にプローブとなる生体高分子を保持したこ
    とを特徴とするプローブ保持体。
  2. 【請求項２】 前記シート状部材の厚さは１００μｍ〜
    ２ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のプローブ
    保持体。
  3. 【請求項３】 前記シート状部材はガラス、アクリル樹
    脂、金属、又はプラスチックからなることを特徴とする
    請求項１又は２記載のプローブ保持体。
  4. 【請求項４】 前記穴は直径が１０〜１００μｍである
    ことを特徴とする請求項１，２又は３記載のプローブ保
    持体。
  5. 【請求項５】 前記複数の穴は同心円状又は螺旋状に配
    列されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
    １項記載のプローブ保持体。
  6. 【請求項６】 前記複数の穴に保持されるプローブのう
    ちの少なくとも１つは２００塩基以上の長さを有するこ
    とを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のプロ
    ーブ保持体。
  7. 【請求項７】 前記プローブはＤＮＡ、ＲＮＡ又はタン
    パク質であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか
    １項記載のプローブ保持体。
  8. 【請求項８】 前記シート状部材は少なくとも一方の表
    面に接着剤層を有することを特徴とする請求項１〜７の
    いずれか１項記載のプローブ保持体。
  9. 【請求項９】 複数の穴を有し、前記穴の内部にプロー
    ブとなる生体高分子を保持したシート状プローブ保持体
    の製造方法であって、 積層された複数のシート状部材に対して積層方向の貫通
    穴を複数形成するステップと、 前記貫通穴に生体高分子を注入するステップと、 前記積層されたシート状部材を分離するステップとを含
    むことを特徴とするシート状プローブ保持体の製造方
    法。
  10. 【請求項１０】 複数の穴を有し、前記穴の内部にプロ
    ーブとなる生体高分子を保持したシート状プローブ保持
    体の製造方法であって、 ブロック状部材に複数の貫通穴を形成するステップと、 前記貫通穴に生体高分子を注入するステップと、 前記ブロック状部材を前記貫通穴を横断するように切断
    してシート状部材を形成するステップとを含むことを特
    徴とするシート状プローブ保持体の製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記貫通穴を形成するステップは、レ
    ーザ光照射によって行うことを特徴とする請求項９又は
    １０記載のシート状プローブ保持体の製造方法。
  12. 【請求項１２】 前記貫通穴にプローブを注入する前
    に、前記貫通穴にプローブの結合を促進する処理を施す
    ことを特徴とする請求項９，１０又は１１記載のシート
    状プローブ保持体の製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記処理は、ポリ−ｌ−リジン又はカ
    ルボジイミドをコーティングする処理であることを特徴
    とする請求項１２記載のシート状プローブ保持体の製造
    方法。
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