JP2001108676A - Dna chip manufacturing method - Google Patents
Dna chip manufacturing methodInfo
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- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
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- C12Q1/6813—Hybridisation assays
- C12Q1/6834—Enzymatic or biochemical coupling of nucleic acids to a solid phase
- C12Q1/6837—Enzymatic or biochemical coupling of nucleic acids to a solid phase using probe arrays or probe chips
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、多数のオリゴヌク
レオチドが固相表面に整列して固定化されたDNAチッ
プの製造方法に関するものである。[0001] The present invention relates to a method for producing a DNA chip in which a large number of oligonucleotides are aligned and immobilized on a solid phase surface.
【0002】[0002]
【従来の技術】遺伝子の発現の様子をモニタする方法と
して、DNAチップを用いる方法がある。DNAチップ
は、種々遺伝子に対応した多数のオリゴヌクレオチド
(DNAプローブともいう)が固相表面に整列して固定
化されてオリゴヌクレオチドマトリックスが形成された
素子である。DNAチップを用いる方法では、PCR反応
(Polymerase Chain Reaction)を用いて、試料としての
mRNA(メッセンジャーRNA)のcDNA(相補的
なDNA)を合成し、断片化した後に各断片に蛍光標識
をつけて標識断片とする。これらの標識断片をDNAチ
ップに接触させ、DNAチップに固定化されたオリゴヌ
クレオチドにハイブリダイゼーションさせる。標識断片
は配列が相補的なオリゴヌクレオチドに保持され、過剰
量の標識断片は洗浄操作で除去される。その後、蛍光顕
微鏡を用いて保持された標識断片の量及び位置を検出
し、対応するオリゴヌクレオチドの種類を調べる。この
方法は配列既知の遺伝子の発現をモニタするのに適して
いる。2. Description of the Related Art As a method for monitoring the state of gene expression, there is a method using a DNA chip. A DNA chip is a device in which a large number of oligonucleotides (also referred to as DNA probes) corresponding to various genes are aligned and immobilized on a solid phase surface to form an oligonucleotide matrix. In the method using a DNA chip, cDNA (complementary DNA) of mRNA (messenger RNA) as a sample is synthesized using a PCR reaction (Polymerase Chain Reaction), and after fragmentation, each fragment is labeled with a fluorescent label. Label the fragment. These labeled fragments are brought into contact with a DNA chip, and hybridized to oligonucleotides immobilized on the DNA chip. The labeled fragment is retained on the oligonucleotide whose sequence is complementary, and the excess labeled fragment is removed by a washing operation. Thereafter, the amount and position of the retained labeled fragment are detected using a fluorescence microscope, and the type of the corresponding oligonucleotide is examined. This method is suitable for monitoring the expression of a gene whose sequence is known.
【0003】DNAチップの製造方法は、大別して次の
3種類がある。第1の方法では、光化学的に除去できる
保護基で修飾した複数のリンカーを、アミノ基を介し
て、固相表面に結合させて配列しておく。半導体製造技
術で使用されているフォトリソグラフィー技術を応用し
て、所望のリンカー固定位置のみを照射できるマスクを
介して光照射し、保護基を除去する。次に、光化学的に
除去できる保護基をもつ単量体を導入して最初のカップ
リング反応を行なう。これによって、その部分だけオリ
ゴヌクレオチドが伸長される。フォトリソグラフィー及
び単量体の導入を繰り返すことにより、所望のオリゴヌ
クレオチドマトリックスを形成する。[0003] DNA chip manufacturing methods are roughly classified into the following three types. In the first method, a plurality of linkers modified with a protecting group that can be removed photochemically are arranged to be bound to the surface of a solid phase via an amino group. By applying photolithography technology used in semiconductor manufacturing technology, light is irradiated through a mask capable of irradiating only a desired linker fixing position to remove a protective group. Next, a monomer having a protecting group that can be removed photochemically is introduced, and the first coupling reaction is performed. As a result, the oligonucleotide is extended by that portion. By repeating photolithography and monomer introduction, a desired oligonucleotide matrix is formed.
【0004】第2の方法では、固定化するオリゴヌクレ
オチドを予め準備し、そのオリゴヌクレオチドをガラス
やポリマー膜などの固相表面に微量滴下し、その位置に
共有結合によって固定化する。例えば、固相表面にイソ
チオシアネート基を導入しておき、オリゴヌクレオチド
の末端をアミノ基にしておけば、イソチオシアネート基
固定位置にオリゴヌクレオチドを共有結合によって容易
に固定化することができる。第3の方法では、固定化す
るオリゴヌクレオチドを予め準備し、そのオリゴヌクレ
オチドをガラスやポリマー膜などの固相表面に微量滴下
し、その滴下位置に吸着作用によって固定化する。In the second method, an oligonucleotide to be immobilized is prepared in advance, a small amount of the oligonucleotide is dropped on a solid surface such as glass or a polymer film, and immobilized by covalent bonding at the position. For example, if an isothiocyanate group is introduced on the surface of the solid phase and the terminal of the oligonucleotide is an amino group, the oligonucleotide can be easily immobilized at the isothiocyanate group fixing position by covalent bonding. In the third method, an oligonucleotide to be immobilized is prepared in advance, a small amount of the oligonucleotide is dropped on a solid phase surface such as glass or a polymer film, and the oligonucleotide is immobilized at the dropping position by an adsorption action.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のDNA
チップの製造方法では、いずれの方法においても、1枚
のDNAチップを作製するのに長時間を要し、製造コス
トが高くなるという問題があった。同じオリゴヌクレオ
チドマトリックスをもつDNAチップを大量に製造する
場合、各DNAチップごとに同じ操作を繰り返して1枚
ずつ製造する必要があり、その製造コストが下がらない
という問題があった。そこで本発明は、同じオリゴヌク
レオチドマトリックスをもつ複数枚のDNAチップを製
造する場合において、製造時間を短縮し、かつ製造コス
トを低減することを目的とするものである。However, the above DNA
In any of the chip manufacturing methods, there is a problem that it takes a long time to manufacture one DNA chip and the manufacturing cost increases. When a large number of DNA chips having the same oligonucleotide matrix are produced, it is necessary to repeat the same operation for each DNA chip to produce one chip at a time, and there is a problem that the production cost is not reduced. Therefore, an object of the present invention is to reduce the manufacturing time and the manufacturing cost when manufacturing a plurality of DNA chips having the same oligonucleotide matrix.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明のDNAチップの
製造方法は、以下の工程を含むものである。 (A)予め作製されたDNAチップに固定化された複数
のオリゴヌクレオチドを鋳型としてPCR反応を行ない、
上記複数のオリゴヌクレオチドに相補的なオリゴヌクレ
オチドを合成する工程、(B)上記相補的なオリゴヌク
レオチドを他の固相表面側に移動させる工程、(C)上
記相補的なオリゴヌクレオチドを、上記DNAチップに
おける上記複数のオリゴヌクレオチドの固定位置に対応
して、上記他の固相表面に固定化する工程。The method for producing a DNA chip of the present invention includes the following steps. (A) performing a PCR reaction using a plurality of oligonucleotides immobilized on a previously prepared DNA chip as a template,
A step of synthesizing an oligonucleotide complementary to the plurality of oligonucleotides, (B) a step of moving the complementary oligonucleotide to another solid phase surface side, and (C) a step of synthesizing the complementary oligonucleotide with the DNA A step of immobilizing the plurality of oligonucleotides on the surface of the other solid phase corresponding to the positions of the plurality of oligonucleotides immobilized on the chip.
【0007】予め作製されたDNAチップ(以下、マス
ターDNAチップという)を準備する。マスターDNA
チップに固定化されたオリゴヌクレオチドを鋳型として
複製反応を行なう。ここで複製反応とは、オリゴヌクレ
オチドに相補的なオリゴヌクレオチドを合成することを
いう。相補的なオリゴヌクレオチドを合成した後、それ
らの相補的なオリゴヌクレオチドを他の固相表面側に移
動させる。マスターDNAチップのオリゴヌクレオチド
マトリックスの位置に対応して、他の固相表面に固定化
し、マスターDNAチップのオリゴヌクレオチドマトリ
ックスに相補的なオリゴヌクレオチドマトリックスをも
つDNAチップ(以下、レプリカDNAチップという)
を得る。マスターDNAチップとして、所望のオリゴヌ
クレオチドマトリックスに相補的なオリゴヌクレオチド
マトリックスをもつDNAチップを用いれば、所望のオ
リゴヌクレオチドマトリックスをもつレプリカDNAチ
ップを短時間、かつ低コストで大量に製造することがで
きる。A previously prepared DNA chip (hereinafter referred to as a master DNA chip) is prepared. Master DNA
A replication reaction is performed using the oligonucleotide immobilized on the chip as a template. Here, the replication reaction refers to synthesizing an oligonucleotide complementary to the oligonucleotide. After synthesizing complementary oligonucleotides, those complementary oligonucleotides are transferred to another solid phase surface side. A DNA chip having an oligonucleotide matrix immobilized on another solid phase surface corresponding to the position of the oligonucleotide matrix of the master DNA chip and complementary to the oligonucleotide matrix of the master DNA chip (hereinafter referred to as a replica DNA chip)
Get. If a DNA chip having an oligonucleotide matrix complementary to the desired oligonucleotide matrix is used as the master DNA chip, a replica DNA chip having the desired oligonucleotide matrix can be mass-produced in a short time and at low cost. .
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】工程(A)は、複製反応としてPC
R反応を用い、工程(B)で相補的なオリゴヌクレオチ
ドを他の固相表面に移動させる前に、PCR反応で使用し
たPCR反応液を除去する操作を含むことが好ましい。工
程(B)における他の固相表面への相補的なオリゴヌク
レオチドの移動は、相補的なオリゴヌクレオチドを電気
的に移動させる操作であることが好ましい。その結果、
相補的なオリゴヌクレオチドを確実に他の固相表面側に
移動させることができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the step (A), PC is used as a replication reaction.
It is preferable to include an operation of removing the PCR reaction solution used in the PCR reaction before transferring the complementary oligonucleotide to another solid phase surface in step (B) using the R reaction. The transfer of the complementary oligonucleotide to the other solid phase surface in the step (B) is preferably an operation of electrically transferring the complementary oligonucleotide. as a result,
Complementary oligonucleotides can be reliably transferred to another solid phase surface side.
【0009】[0009]
【実施例】図1は一実施例を示すフロー図である。ただ
し、この実施例は本明細書の特許請求の範囲を限定する
ものではない。 (A)所望のオリゴヌクレオチドマトリックスに相補的
なオリゴヌクレオチドマトリックスをもつマスターDN
Aチップを準備する。そのマスターDNAチップのガラ
ス基板表面2にオリゴヌクレオチド4a,4bが固定化
されている。ガラス基板表面2にはオリゴヌクレオチド
4a,4bの他にも多数のオリゴヌクレオチドが固定化
されているが、図示は省略する。FIG. 1 is a flowchart showing one embodiment. However, this example does not limit the scope of the claims of this specification. (A) Master DN with oligonucleotide matrix complementary to desired oligonucleotide matrix
Prepare A chip. Oligonucleotides 4a and 4b are immobilized on the glass substrate surface 2 of the master DNA chip. Although a large number of oligonucleotides are fixed on the glass substrate surface 2 in addition to the oligonucleotides 4a and 4b, they are not shown.
【0010】(B)マスターDNAチップを鋳型とし
て、in situ PCR反応を行なう。In situ PCR反応を行な
う装置としては、例えばTaKaRa PCR Thermal Cycler MP
(宝酒造株式会社製)を用いることができる。PCRバッ
ファー、プライマー、dNTP(デオキシヌクレオチド
・トリフォスフェート)、DNAポリメラーゼなど、in
situ PCR反応に必要な溶液を混合してPCR反応液6を調
製し、ガラス基板表面2にPCR反応液6を接触させる。
その後、PCR反応液6の蒸発を防止するために、ガラス
基板表面2をシーリング部材(図示は省略)によって密
閉する。(B) An in situ PCR reaction is performed using the master DNA chip as a template. As an apparatus for performing an in situ PCR reaction, for example, TaKaRa PCR Thermal Cycler MP
(Manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) can be used. PCR buffer, primers, dNTP (deoxynucleotide triphosphate), DNA polymerase, etc.
A solution required for the in situ PCR reaction is mixed to prepare a PCR reaction solution 6, and the glass substrate surface 2 is brought into contact with the PCR reaction solution 6.
Thereafter, in order to prevent evaporation of the PCR reaction solution 6, the glass substrate surface 2 is sealed with a sealing member (not shown).
【0011】(C)加熱及び冷却処理を施して、in sit
u PCR反応を行なわせる。ガラス基板表面2では、オリ
ゴヌクレオチド4a,4bに相補的なオリゴヌクレオチ
ド8a,8bが合成され、オリゴヌクレオチド4a,4
bにハイブリダイゼーションする。 (D)ガラス基板表面2に固定化された全てのオリゴヌ
クレオチドについて、相補的なオリゴヌクレオチドが形
成された後、ガラス基板表面2の洗浄を行なってPCR反
応液6を除去する。(C) After heating and cooling,
u Allow the PCR reaction to take place. On the glass substrate surface 2, oligonucleotides 8a and 8b complementary to the oligonucleotides 4a and 4b are synthesized, and the oligonucleotides 4a and 4b are synthesized.
Hybridize to b. (D) For all oligonucleotides immobilized on the glass substrate surface 2, after complementary oligonucleotides are formed, the glass substrate surface 2 is washed to remove the PCR reaction solution 6.
【0012】(E)ガラス基板表面2に対向してナイロ
ン膜表面10(他の固相表面)を配置する。ガラス基板
表面2側を陰極とし、ナイロン膜表面10側を陽極とし
て、ガラス基板表面2、ナイロン膜表面10間に電圧を
印加する電源装置12を配置する。尿素やホルムアミド
などの変性剤を含む解離液(図示は省略)をガラス基板
表面2、ナイロン膜表面10間に導入して、ハイブリダ
イゼーションしたオリゴヌクレオチド4aとオリゴヌク
レオチド8a、オリゴヌクレオチド4bとオリゴヌクレ
オチド8bを解離させると同時に、電源装置12をオン
にしてガラス基板表面2、ナイロン膜表面10間に電圧
を印加し、オリゴヌクレオチド8a,8bをナイロン膜
表面10側に移動させる。ここで、オリゴヌクレオチド
4aと8a、4bと8bを解離させる手段は熱変性でも
よい。 (F)ナイロン膜表面10に接触したオリゴヌクレオチ
ド8a,8bはナイロン膜表面10の吸着作用によっ
て、オリゴヌクレオチド4a,4bに対応する位置に物
理的に吸着される。(E) A nylon film surface 10 (another solid surface) is disposed so as to face the glass substrate surface 2. A power supply device 12 for applying a voltage between the glass substrate surface 2 and the nylon film surface 10 is disposed with the glass substrate surface 2 side as a cathode and the nylon film surface 10 side as an anode. A dissociation solution (not shown) containing a denaturant such as urea or formamide is introduced between the glass substrate surface 2 and the nylon membrane surface 10, and the hybridized oligonucleotides 4a and 8a, and the oligonucleotides 4b and 8b are hybridized. At the same time, the power supply device 12 is turned on to apply a voltage between the glass substrate surface 2 and the nylon film surface 10 to move the oligonucleotides 8a and 8b to the nylon film surface 10 side. Here, the means for dissociating the oligonucleotides 4a and 8a, 4b and 8b may be heat denaturation. (F) The oligonucleotides 8a and 8b that have come into contact with the nylon film surface 10 are physically adsorbed to the positions corresponding to the oligonucleotides 4a and 4b by the adsorption action of the nylon film surface 10.
【0013】(G)ナイロン膜表面10をガラス基板表
面2から離し、ナイロン膜表面10の洗浄を行なって解
離液を除去し、ナイロン膜表面10に所望のオリゴヌク
レオチドマトリックスが形成されたレプリカDNAチッ
プを得る。その後、ナイロン膜表面10に紫外線照射を
行なって、オリゴヌクレオチド8a,8bをナイロン膜
表面10に共有結合的に保持してもよい。(G) The nylon DNA surface 10 is separated from the glass substrate surface 2, the nylon film surface 10 is washed to remove the dissociation solution, and the replica DNA chip having the desired oligonucleotide matrix formed on the nylon film surface 10. Get. Thereafter, ultraviolet light may be applied to the nylon film surface 10 to covalently hold the oligonucleotides 8a and 8b on the nylon film surface 10.
【0014】この実施例では、レプリカDNAチップの
オリゴヌクレオチドマトリックス形成領域としてナイロ
ン膜を用いているが本発明はこれに限定されるものでは
なく、ガラスや他のポリマー膜など、オリゴヌクレオチ
ドを固定化できる固相であれば如何なるものであっても
よい。また、オリゴヌクレオチドを固相表面に固定化す
る方法としては、オリゴヌクレオチドの荷電を利用し
て、ポリ陽イオンで表面処理した固相に静電結合させる
方法や、オリゴヌクレオチドに官能基を導入し、その官
能基に共有結合性を有する物質で表面処理した固相に共
有結合させる方法など、他の方法を用いてもよい。ま
た、マスターDNAチップは、例えば従来技術で示した
第1の方法又は第2の方法で作製されたものであること
が好ましい。また、オリゴヌクレオチドを固定化したマ
スターDNAチップの代わりに、ペプチド核酸を固定化
したDNAチップを用いてもよい。ペプチド核酸とは、
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。In this embodiment, a nylon membrane is used as the oligonucleotide matrix forming region of the replica DNA chip. However, the present invention is not limited to this, and the oligonucleotide may be immobilized on a glass or other polymer membrane. Any solid phase can be used. In addition, as a method of immobilizing the oligonucleotide on the surface of the solid phase, there is a method of using the charge of the oligonucleotide to electrostatically bond to a solid phase surface-treated with a polycation, or introducing a functional group into the oligonucleotide. Alternatively, other methods such as a method of covalently bonding to a solid phase surface-treated with a substance having a covalent bond to the functional group may be used. Further, it is preferable that the master DNA chip is manufactured by, for example, the first method or the second method described in the related art. Instead of the master DNA chip on which oligonucleotides are immobilized, a DNA chip on which peptide nucleic acids are immobilized may be used. What is a peptide nucleic acid?
It is an artificial nucleic acid in which a phosphodiester bond of DNA is converted into a peptide bond.
【0015】[0015]
【発明の効果】本発明のDNAチップの製造方法では、
マスターDNAチップに固定化された複数のオリゴヌク
レオチドを鋳型としてPCR反応を行ない、相補的なオリ
ゴヌクレオチドを合成して、その相補的なオリゴヌクレ
オチドを、マスターDNAチップにおける複数のオリゴ
ヌクレオチドの固定位置に対応して、レプリカDNAチ
ップの固相表面に固定化するようにしたので、マスター
DNAチップのオリゴヌクレオチドマトリックスに相補
的なオリゴヌクレオチドマトリックスをもつレプリカD
NAチップを短時間かつ低コストで大量に製造すること
ができる。According to the method for producing a DNA chip of the present invention,
A PCR reaction is performed using the plurality of oligonucleotides immobilized on the master DNA chip as a template to synthesize a complementary oligonucleotide, and the complementary oligonucleotide is placed at the position where the plurality of oligonucleotides are fixed on the master DNA chip. Correspondingly, the replica DNA chip was immobilized on the solid phase surface, so that the replica DNA chip having an oligonucleotide matrix complementary to the oligonucleotide matrix of the master DNA chip was used.
NA chips can be mass-produced in a short time and at low cost.
【図1】 一実施例を示すフロー図である。FIG. 1 is a flowchart showing one embodiment.
2 ガラス基板表面 4a,4b オリゴヌクレオチド 6 PCR反応液 8a,8b 相補的なオリゴヌクレオチド 10 ナイロン膜 12 電源装置 2 Surface of glass substrate 4a, 4b Oligonucleotide 6 PCR reaction solution 8a, 8b Complementary oligonucleotide 10 Nylon membrane 12 Power supply
─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成12年10月20日(2000.10.
20)[Submission date] October 20, 2000 (2000.10.
20)
【手続補正1】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図1[Correction target item name] Fig. 1
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図1】 FIG.
Claims (3)
法。 (A)予め作製されたDNAチップに固定化された複数
のオリゴヌクレオチドを鋳型として複製反応を行ない、
前記複数のオリゴヌクレオチドに相補的なオリゴヌクレ
オチドを合成する工程、(B)前記相補的なオリゴヌク
レオチドを他の固相表面側に移動させる工程、(C)前
記相補的なオリゴヌクレオチドを、前記DNAチップに
おける前記複数のオリゴヌクレオチドの固定位置に対応
して、前記他の固相表面に固定化する工程。1. A method for producing a DNA chip comprising the following steps. (A) performing a replication reaction using a plurality of oligonucleotides immobilized on a DNA chip prepared in advance as a template,
A step of synthesizing an oligonucleotide complementary to the plurality of oligonucleotides, (B) a step of moving the complementary oligonucleotide to another solid surface, and (C) a step of synthesizing the complementary oligonucleotide with the DNA A step of immobilizing the plurality of oligonucleotides on the surface of the other solid phase corresponding to the positions of the plurality of oligonucleotides immobilized on the chip.
PCR反応を用い、前記工程(B)で相補的なオリゴヌク
レオチドを他の固相表面に移動させる前に、PCR反応で
使用したPCR反応液を除去する操作を含む請求項1に記
載のDNAチップの製造方法。2. The step (A) is performed as the replication reaction.
The DNA chip according to claim 1, further comprising an operation of removing a PCR reaction solution used in the PCR reaction by using a PCR reaction before transferring the complementary oligonucleotide to another solid phase surface in the step (B). Manufacturing method.
の相補的なオリゴヌクレオチドの移動は、相補的なオリ
ゴヌクレオチドを電気的に移動させる操作である請求項
1又は2に記載のDNAチップの製造方法。3. The DNA according to claim 1, wherein the transfer of the complementary oligonucleotide to another solid phase surface in the step (B) is an operation of electrically transferring the complementary oligonucleotide. Chip manufacturing method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28737799A JP2001108676A (en) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | Dna chip manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28737799A JP2001108676A (en) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | Dna chip manufacturing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001108676A true JP2001108676A (en) | 2001-04-20 |
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ID=17716577
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001108676A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002005947A1 (en) * | 2000-07-18 | 2002-01-24 | Karolinska Innovations Ab | Method of preparing nucleic acid microchips |
-
1999
- 1999-10-07 JP JP28737799A patent/JP2001108676A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002005947A1 (en) * | 2000-07-18 | 2002-01-24 | Karolinska Innovations Ab | Method of preparing nucleic acid microchips |
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