JP2000162179A - キャピラリー電気泳動装置及びその試料注入方法 - Google Patents

キャピラリー電気泳動装置及びその試料注入方法

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JP2000162179A
JP2000162179A JP10338896A JP33889698A JP2000162179A JP 2000162179 A JP2000162179 A JP 2000162179A JP 10338896 A JP10338896 A JP 10338896A JP 33889698 A JP33889698 A JP 33889698A JP 2000162179 A JP2000162179 A JP 2000162179A
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sample
capillary
separation
gel
capillary column
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Yoshihide Hayashizaki
良英 林崎
Hideji Fujiwake
秀司 藤分
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Shimadzu Corp
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
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Shimadzu Corp
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロッキングによる分離パターンの劣化を防
止する。 【解決手段】 ウエル102に、試料注入時にキャピラ
リーカラム2と試料105との間にゲル103が介在す
るように、ゲル103及び試料105を入れる。高圧電
源134により、ウエル102,リザーバ120間に高
電圧を印加する。試料105中の分析対象物はゲル10
3を通ってキャピラリーカラム2に注入されるが、巨大
分子はゲル103に入れずにクロッキングを起こし、ゲ
ル103と試料105との境界面に止まる(A)。分析
対象物注入後、高電圧印加をいったん止めて、試料側の
キャピラリー端2aをリザーバ110のバッファ液11
2中に移す。その後、両リザーバ110,120間に高
電圧を印加して電気泳動分離を行なう(B)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、たんぱく質や核酸
などの生体高分子の分離・分析を行なうゲル電気泳動装
置に関し、特に細管を用いたキャピラリー電気泳動装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ヒトゲノムのような長大な塩基配列をも
つDNAの塩基配列決定には、高感度で、高速で、かつ
大処理能力をもったDNAシーケンサが必要となる。そ
の1つの方法として、平板状のゲルを用いたスラブゲル
電気泳動がある。分離担体であるゲルとしては、アクリ
ルアミドゲルが最もよく利用されている。アクリルアミ
ドゲル電気泳動では、アクリルアミドで形成されたゲル
マトリックスの中を生体高分子が電界をドライビングフ
ォースとして移動する時、それぞれの分子の大きさによ
り移動度が異なる点を利用して分離・分析を行なってい
る。
【0003】また、スラブゲル電気泳動に代わって、分
離担体としてゲルを充填したキャピラリーを使用するキ
ャピラリー電気泳動が行なわれている。キャピラリーカ
ラムは、スラブゲルに比べて、試料の取扱いや注入が容
易であるだけでなく、高速に泳動させて高感度で検出で
きる。つまり、スラブゲルで高電圧を印加すれば、ジュ
ール熱の影響によりバンドが広がったり、温度勾配が生
じるなどの問題が生じるが、キャピラリーカラムではそ
のような問題は少なく、高電圧を印加して高速泳動をさ
せても、バンドの広がりが少なく高感度検出ができるの
である。キャピラリーカラムを複数本配列したマルチキ
ャピラリーDNAシーケンサも提案されている。
【0004】キャピラリー電気泳動におけるキャピラリ
ーカラムへの試料注入は、圧力を用いる方法や、電圧を
印加する電気泳動的方法が行われている。そのうち、電
気泳動的に試料を注入する方法は、装置構成の簡便さ、
操作の容易さ、パラメータの制御性の良さの点から広く
一般的に採用されている。電気泳動的に試料注入を行う
場合、調製した試料中にキャピラリーカラムの一端部を
浸し、他端部をバッファ液中に浸して、キャピラリーカ
ラムの両端に電圧を印加して行なう。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】スラブゲル電気泳動に
おいて、鋳型DNAなど、ゲルマトリックス中に入りき
れない大きさの分子(巨大分子という)があると、その
巨大分子はゲルマトリックス部には入らず、ゲルマトリ
ックス部入り口に止まる。スラブゲル電気泳動では、巨
大分子が電界のドライビングフォースにより移動しよう
とする力が分離部に加わっても、分離部の体積が十分に
大きいので、その力に対して十分な抵抗力があり、あま
り問題とならない。
【0006】一方、キャピラリー電気泳動においても、
巨大分子があると、ゲルマトリックス部には入らず、ゲ
ルマトリックス部入り口に止まる(クロッキングとい
う)。キャピラリー電気泳動は、1)分離担体の体積が
非常に小さい、2)分離担体の材質がアクリルアミドゲ
ルのような強固なものではなく、粘稠な高分子溶液であ
る、3)単位長さあたりの電界強度が大きい、という特
徴があり、巨大分子が電界のドライビングフォースによ
り移動しようとする力が大きく、またその力に対する抵
抗力が小さくなるので、クロッキングが発生した場合
に、分離パターンの劣化につながる。
【0007】DNA塩基配列の決定の試料中の巨大分子
は鋳型DNAであるので、クロッキングによるこのよう
な問題を解消しようとすれば、試料をキャピラリーカラ
ムに注入する前に鋳型DNAを除去する必要がある。化
学的な前処理により鋳型DNAを除去することは可能で
ある。例えば、サンガー法によりDNA断片試料を調製
する際、プライマーに酵素又は抗原もしくは抗体を結合
させておき、試料調製後に酵素反応又は抗原抗体反応に
よってDNA断片試料を鋳型から分離する。しかし、こ
のような化学的前処理は面倒な処理が増えて、手間と時
間がかかるものである。そこで本発明は、面倒な化学的
前処理を行なわなくても、キャピラリー電気泳動装置に
おいて、クロッキングによる分離パターンの劣化を防止
することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の試料注入方法
は、分離担体が充填されたキャピラリーカラムの一端に
注入された試料が電気泳動されるキャピラリー電気泳動
部と、そのキャピラリーカラムの適当な位置でキャピラ
リー内で分離された各成分を検出する検出手段とを備え
たキャピラリー電気泳動装置の試料注入方法であって、
試料とキャピラリーカラムの一端との間に予備分離用分
離担体を設け、その予備分離用分離担体を通してキャピ
ラリーカラムに試料を注入し、電気泳動の開始前に予備
分離用分離担体を除去する方法である。
【0009】本発明のキャピラリー電気泳動装置は、分
離担体が充填されたキャピラリーカラムの一端に注入さ
れた試料が電気泳動されるキャピラリー電気泳動部と、
そのキャピラリーカラムの適当な位置でキャピラリー内
で分離された各成分を検出する検出手段とを備えたもの
であって、挿入されるキャピラリーカラムの一端と試料
との間に予備分離用分離担体が位置するように、予備分
離用分離担体及び試料を蓄えた予備分離部を備えたもの
である。
【0010】本発明では、キャピラリーカラムの一端に
試料を注入する前に、キャピラリーカラムの一端と試料
との間に予備分離用分離担体を設けて予備分離を行な
う。予備分離において、電圧を印加すると、試料はキャ
ピラリーカラムの一端に向かって移動を開始する。この
とき、試料中の巨大分子もキャピラリーカラムの一端に
向かって移動を開始するが、巨大分子は予備分離用分離
担体でクロッキングを起こす。一方、試料中の巨大分子
以外の分析対象物は、予備分離用分離担体を通って、キ
ャピラリーカラムの一端に移動する。分析対象物がキャ
ピラリーカラムに入った時点で、予備分離用分離担体を
除去し、分析対象物の分離を行なう。このようにして、
予備分離の段階で、キャピラリーカラムに充填された分
離担体に入らない巨大分子を除去する。
【0011】
【実施例】図1は、本発明をマルチキャピラリー電気泳
動装置に適用した一実施例を表す概略斜視図である。図
2は、この実施例の試料注入時の動作を1本のキャピラ
リーカラムについて概念的に表したものである。一対の
リザーバ110と120にそれぞれ泳動用バッファ液1
12と122が収容されており、両バッファ液中にそれ
ぞれ電極130と132が設けられている。
【0012】試料導入部を兼ねる予備分離部100の各
ウエル102に、流動性ゲル(予備分離用分離担体)1
03及びろ紙に吸着させた試料105が、キャピラリー
カラム2と試料105との間にゲル103が介在するよ
うに入れられている。予備分離部100には配線パター
ンが形成されて各ウエル102にそれぞれ電極107が
挿入されており、コネクタ部106を介して、各電極1
07は高圧配線ケーブルに接続されている。電極107
は図2ではワイヤの如く示されているが、予備分離部1
00の表面からウエル102に延びる薄膜パターンとし
て形成されたものである。リザーバ110と予備分離部
100とは配線が切り換えられるように高圧切換え部1
36で切換え可能に接続され、電気泳動用高圧電源13
4がその高圧切換え部136と他方のリザーバ120に
設けられた電極132との間に接続され、試料注入用と
泳動用の電圧が切り換えて印加されるようになってい
る。
【0013】キャピラリーアレイを構成するキャピラリ
ーカラム2には、ゲル103と同じ流動性ゲル(分離担
体)101が充填されている。試料注入時には、キャピ
ラリーカラム2の一端部2aは予備分離部100の各ウ
エル102に一本ずつ挿入され、試料注入後はリザーバ
110に切り換えられて一端部2aがバッファ液112
に浸される。キャピラリーカラム2の他端部2bが他方
のリザーバ120のバッファ液122に浸され、その他
端側には吸光度や蛍光により試料を検出する光学的測定
部10から測定光や励起光が照射され、吸光度や蛍光が
測定される被検出部2cが設けられている。
【0014】キャピラリーアレイは一端側2aでは予備
分離部100のウエル102の配列に対応した二次元的
な配列を持ち、被検出部2cではキャピラリーカラム2
が一列に配列され、そのキャピラリーカラム2の配列面
に垂直な方向から測定光や励起光が照射される。予備分
離部100とリザーバ110は移動機構(図1では図示
略)によっていずれかが選択的にキャピラリー端2aと
接触するように切り換えて配置される。ゲル101,1
03として、2% HEC(ハイドロキシエチルセルロ
ース;ポリサイエンス社(米国)の製品)、7M尿素、
及び×1TBE(トリス硼酸緩衝液)からなる流動性ゲ
ルなどを利用することができる。この実施例では、ゲル
101とゲル103に同じものを用いているが、同じで
なくてもよい。
【0015】次に、この実施例の動作を図1及び図2を
参照して説明する。試料注入時には、ウエル102内の
ゲル103にキャピラリーカラム端2aが1本ずつ浸さ
れ、リザーバ120のバッファ液122にキャピラリー
カラム2の他端がまとめて浸される。そして、高圧切換
え部136を予備分離部100側に接続し、電気泳動用
高圧電源134により、ウエル102,リザーバ120
間に高電圧を印加する(図2(A))。
【0016】試料105中のDNAなどの分析対象物は
キャピラリーカラム2に向かって移動を開始する。この
時、鋳型DNAなどの巨大分子も同時に移動を開始する
が、ゲル103のマトリックス中に入れずにクロッキン
グを起こし、ゲル103と試料105との境界面に止ま
る。一方、分析対象物はゲル103を通ってキャピラリ
ーカラム2内のゲル101に移動し、試料が注入され
る。
【0017】分析対象物注入後、高電圧印加をいったん
止めて、移動機構により予備分離部100とリザーバ1
10を動かすことにより、試料側のキャピラリー端2a
をリザーバ110のバッファ液112中に浸す。その
後、両リザーバ110,120間に高電圧を印加して電
気泳動分離を行なう(図2(B))。この時、注入され
た試料中には巨大分子は存在しないので、クロッキング
による分離パターンの劣化は発生しない。キャピラリー
カラム2内への試料注入用の電圧及び泳動用の電源電圧
は例えば30kVで、電流容量は10〜30mAであ
る。
【0018】図3は、この実施例における試料の他の入
れ方を表す概略図である。試料は水溶液のものが多い。
そこで、ウエル102に、試料の入った水溶液109と
ゲル103とを重層させてもよい。ゲル103の方が水
溶液109よりも密度が高いで、水溶液109を上層に
して重層することができる。キャピラリーカラム2の一
端2aをゲル103に挿入し、試料注入用の電圧を印加
すると、水溶液109中の試料のうち、巨大分子はクロ
ッキングを起こして水溶液109とゲル103の界面に
止まり、分析対象物はゲル103を通ってキャピラリー
カラム2に注入される。
【0019】予備分離部100のウエルの数はキャピラ
リーアレイの本数に合わせて任意に設定することができ
る。また、上記のような動作を自動で行なえるようにす
ることが好ましい。また、この実施例では本発明をマル
チキャピラリー電気泳動装置に適用しているが、本発明
は単一のキャピラリーカラムを用いるキャピラリー電気
泳動装置においても適用することができる。
【0020】
【発明の効果】本発明では、試料とキャピラリーカラム
の一端との間に予備分離用分離担体を設けた予備分離部
を備えて、試料注入時に予備分離を行ない、巨大分子を
予備分離用分離担体により除去するようにしたので、分
離・分析時に巨大分子は存在せず、クロッキングによる
分離パターンの劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明をマルチキャピラリー電気泳動装置に
適用した一実施例を表す概略斜視図である。
【図2】 同実施例の試料注入時の動作を1本のキャピ
ラリーカラムについて概念的に表したものである。
【図3】 同実施例における試料の他の入れ方を表す概
略図である。
【符号の説明】
2 キャピラリーカラム 2a 試料側のキャピラリーカラム端 2b キャピラリーカラムの他端部 100 予備分離部 101,103 流動性ゲル 102 ウエル 105 試料 110,120 リザーバ 112,122 泳動用バッファ液 107,130,132 電極 134 電気泳動用高圧電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤分 秀司 京都府京都市中京区西ノ京桑原町1番地 株式会社島津製作所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 分離担体が充填されたキャピラリーカラ
    ムの一端に注入された試料が電気泳動されるキャピラリ
    ー電気泳動部と、そのキャピラリーカラムの適当な位置
    でキャピラリー内で分離された各成分を検出する検出手
    段とを備えたキャピラリー電気泳動装置の試料注入方法
    において、 試料とキャピラリーカラムの一端との間に予備分離用分
    離担体を設け、前記予備分離用分離担体を通してキャピ
    ラリーカラムに試料を注入し、前記電気泳動の開始前に
    前記予備分離用分離担体を除去することを特徴とするキ
    ャピラリー電気泳動装置の試料注入方法。
  2. 【請求項2】 分離担体が充填されたキャピラリーカラ
    ムの一端に注入された試料が電気泳動されるキャピラリ
    ー電気泳動部と、そのキャピラリーカラムの適当な位置
    でキャピラリー内で分離された各成分を検出する検出手
    段とを備えたキャピラリー電気泳動装置において、 挿入されるキャピラリーカラムの一端と試料との間に予
    備分離用分離担体が位置するように、前記予備分離用分
    離担体及び試料を蓄えた予備分離部を備えたことを特徴
    とするキャピラリー電気泳動装置。
JP10338896A 1998-11-02 1998-11-30 キャピラリー電気泳動装置及びその試料注入方法 Pending JP2000162179A (ja)

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US09/426,760 US6517696B1 (en) 1998-11-02 1999-10-26 Capillary electrophoretic apparatus, sample plate and sample injection method
CA002287709A CA2287709A1 (en) 1998-11-02 1999-10-26 Capillary electrophoretic apparatus, sample plate and sample injection method
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US10/318,124 US7195698B2 (en) 1998-11-02 2002-12-13 Capillary electrophoretic apparatus, sample plate and sample injection method
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005526969A (ja) * 2002-04-12 2005-09-08 アマシャム・バイオサイエンス・(エスブイ)・コーポレイション 多重キャピラリー電気泳動システム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005526969A (ja) * 2002-04-12 2005-09-08 アマシャム・バイオサイエンス・(エスブイ)・コーポレイション 多重キャピラリー電気泳動システム

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