JP2001116721A - Method for detecting partial complementary nucleic acid fragment - Google Patents

Method for detecting partial complementary nucleic acid fragment

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JP2001116721A
JP2001116721A JP2000166384A JP2000166384A JP2001116721A JP 2001116721 A JP2001116721 A JP 2001116721A JP 2000166384 A JP2000166384 A JP 2000166384A JP 2000166384 A JP2000166384 A JP 2000166384A JP 2001116721 A JP2001116721 A JP 2001116721A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for detecting a partial complementary nucleic acid which is useful to detect a genetic polymorphism formed of a single-strand normal gene fragment and a single-strand abnormal gene fragment. SOLUTION: The method for detecting whether or not a sample nucleic acid fragment is partially identical to a complementary nucleic acid fragment in terms of a base sequence includes a process 1 in which a sample solution having the sample nucleic acid fragment dissolved or dispersed is brought in contact with a DNA analysis element having a DNA fragment immobilized at its one end to a surface of a conductive substrate, a potential is impressed to the analysis element in the presence of an electrochemical activity-embedded intercalater and a value of a current flowing between the intercalater and the analysis element is measured, and a process 2 in which the current value measured in the process 1 is compared with a standard current value of the complementary nucleic acid fragment obtained in the same operation as in the operation of the process 1 with the use of a nucleic acid fragment complementary to the DNA fragment immobilized to the DNA analysis element.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、遺伝子診断の手段
の一つとして重要な、遺伝子多型の検出方法、および異
常遺伝子断片の変異を解析する方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for detecting a gene polymorphism and a method for analyzing a mutation in an abnormal gene fragment, which are important as one of means for genetic diagnosis.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的に病気は、遺伝性素因に環境因子
が作用して発症すると考えられているが、遺伝子技術の
進展に伴って多くの疾患が遺伝性あるいは外因性の遺伝
子異常を伴うことが解明されている。遺伝子診断とは、
これらの遺伝子内に生じた異常(塩基置換、塩基欠損、
塩基挿入、塩基点変異、塩基転位等)を診断することで
あり、その対象は、生殖細胞の遺伝子に異常がある遺伝
性疾患のみではなく、外界からの作用によって体細胞の
遺伝子内に生じた異常により引き起こされる疾患も含
む。
2. Description of the Related Art In general, diseases are thought to be caused by environmental factors acting on hereditary predisposition. However, with the development of genetic technology, many diseases are accompanied by hereditary or exogenous genetic abnormalities. It has been elucidated. What is genetic diagnosis?
Abnormalities (base substitution, base deletion,
Base insertions, base point mutations, translocations, etc.), not only for hereditary diseases in which germline genes are abnormal, but also in somatic cell genes caused by external action Also includes diseases caused by abnormalities.

【0003】遺伝子診断の分野の研究の方向としては、
一つには、未知の異常遺伝子の探究・同定がある。ポジ
ショナルクローニング(患者の家族のDNAを抽出して
異常の程度を連鎖解析によって調べることで変異遺伝子
の染色体上の座位を決定する方法)が確立されたため、
現在では、病因遺伝子の確実な同定が可能となり、家族
歴の明らかな遺伝性疾患のみでなく、これまで遺伝より
も環境因子の作用する割合が多いと思われていた疾患
(糖尿病、高血圧症等)の遺伝子診断が可能となってい
る。もう一つは、既知となった異常遺伝子を有する多数
の患者を対象とした迅速・正確な診断法の開発である。
遺伝病としては、現在2000種類以上が知られている
が、その中でも、小児高尿酸血症、鎌状赤血球貧血症、
フェニルケトン尿症等は代表的な疾患である。この種の
疾患に対して、新生児や胎児を対象とするマススクリー
ニング法が確立され、早期発見の実が上がっているが、
将来的な遺伝子治療に向かって有効な診断法の開発は重
要である。
The direction of research in the field of genetic diagnosis is as follows.
One is the search and identification of unknown abnormal genes. Positional cloning (a method of extracting the DNA of a patient's family and determining the degree of abnormality by linkage analysis to determine the chromosomal locus of the mutated gene) was established,
At present, reliable identification of etiological genes has become possible, and not only hereditary diseases with a clear family history, but also diseases (environmental factors such as diabetes, hypertension, etc.) that have been thought to act more on environmental factors than on heredity. ) Genetic diagnosis is possible. Another is the development of a rapid and accurate diagnostic method for a large number of patients having a known abnormal gene.
Currently, more than 2000 types of genetic diseases are known, among them, childhood hyperuricemia, sickle cell anemia,
Phenylketonuria is a typical disease. For this type of disease, mass screening methods for newborns and fetuses have been established, and early detection has increased,
The development of effective diagnostic methods for future gene therapy is important.

【0004】遺伝子診断法として、遺伝子断片の変異を
検出するSSCP(single-stranded conformation pol
ymorphism:一本鎖DNA高次構造多型)法をはじめと
した種々の変異解析法が知られている。図1に、従来法
であるSSCP法を示す。二本鎖の正常遺伝子断片(1
1a)および二本鎖の異常遺伝子断片(11b)を変性
処理(31)すると、何れの遺伝子断片も解離して、そ
れぞれ一本鎖の正常遺伝子断片(21a)、一本鎖の異
常遺伝子断片(21b)となる(図1の(A))。図中
の「×」印は、変異した塩基の位置を示す。異常遺伝子
断片(11b)は、特定の遺伝子異常の患者から得られ
たDNA断片を意味する。これらの遺伝子断片(21a
および21b)をポリアクリルアミドゲル中で電気泳動
に付すると、それぞれの遺伝子断片はその塩基配列に依
存した独自の高次構造をとっているために、高次構造の
違いに応じてそれぞれ異なる移動度を示す(図1の
(B))。従って、この移動度を検出することによって
遺伝子の微妙な変異を確認することができる。
[0004] As a genetic diagnosis method, SSCP (single-stranded conformation pol) for detecting a mutation in a gene fragment is used.
Various mutation analysis methods are known, including the ymorphism (single-stranded DNA higher-order structural polymorphism) method. FIG. 1 shows a conventional SSCP method. Double-stranded normal gene fragment (1
When 1a) and the double-stranded abnormal gene fragment (11b) are denatured (31), both gene fragments are dissociated, and the single-stranded normal gene fragment (21a) and the single-stranded abnormal gene fragment ( 21b) (FIG. 1A). The mark “x” in the figure indicates the position of the mutated base. Abnormal gene fragment (11b) means a DNA fragment obtained from a patient with a specific genetic abnormality. These gene fragments (21a
And 21b) were subjected to electrophoresis in a polyacrylamide gel. Since each gene fragment had a unique higher-order structure depending on its base sequence, different mobilities depending on the difference in the higher-order structure. (FIG. 1 (B)). Therefore, by detecting this mobility, a subtle mutation of the gene can be confirmed.

【0005】しかし、SSCP法では、一本鎖DNA断
片の塩基の変化が必ずしもその移動度の変化と結びつか
ないことがある。特に塩基の変化がDNA断片の末端付
近で起きている場合には、その高次構造の変化が少ない
ため、塩基の変化を伴わないDNA断片の移動度と何れ
かの塩基の変化を伴うDNA断片の移動度との差が極め
て小さくなる結果、これら二つのDNA断片の識別が困
難であるという問題点を有する。
However, in the SSCP method, a change in the base of a single-stranded DNA fragment may not always be linked to a change in the mobility. Particularly, when the base change occurs near the end of the DNA fragment, the change in the higher order structure is small, and thus the mobility of the DNA fragment without base change and the DNA fragment with any base change As a result, there is a problem that it is difficult to distinguish between these two DNA fragments.

【0006】SSCP法以外の方法として、遺伝子の変
化を、一本鎖の正常遺伝子断片と一本鎖の異常遺伝子断
片とのハイブリダイゼーションによって得られる特殊D
NA構造を持つ二本鎖DNA断片を検出することによっ
て確認する方法がいくつか知られている。特表平9−5
01561号公報には、特殊DNA構造を有する二本鎖
DNA断片を蛍光外顕微鏡によって検出する方法が開示
されている。また、該二本鎖DNA断片を温度勾配ゲル
電気泳動によって二本鎖の安定性の違いによる移動度の
差異を利用して検出する方法も知られている。ここで、
特殊DNA構造とは、正常DNA構造が「フルマッチ構
造」(完全な二本鎖を形成している構造)をいうのに対
して、「ミスマッチ構造」(正常遺伝子断片と異常遺伝
子断片とが二本鎖を形成してはいるが、その二本鎖が非
塩基対形成部分を一つ有している構造)、「バルジ構
造」(これらの遺伝子断片が二本鎖を形成してはいる
が、その二本鎖が非塩基対形成部分を複数有している構
造)等を意味する。完全な二本鎖を形成していない構造
を、広く、ミスマッチ構造と呼ぶこともできるが、本明
細書においては、上記のように分けることとする。
[0006] As a method other than the SSCP method, a gene change is determined by hybridization of a single-stranded normal gene fragment with a single-stranded abnormal gene fragment.
Several methods are known for confirmation by detecting a double-stranded DNA fragment having an NA structure. Tokiohei 9-5
No. 01561 discloses a method for detecting a double-stranded DNA fragment having a special DNA structure by using an external fluorescence microscope. A method is also known in which the double-stranded DNA fragment is detected by temperature gradient gel electrophoresis using a difference in mobility due to a difference in stability of the double-stranded DNA. here,
The term “special DNA structure” means that a normal DNA structure is a “full match structure” (a structure forming a complete double strand), whereas a “mismatch structure” (a normal gene fragment and an abnormal gene fragment are two). Structure, but the double strand has one non-base pairing portion), "bulge structure" (these gene fragments form a double strand, A structure in which the double strand has a plurality of non-base pair-forming portions). A structure that does not form a complete double strand can be broadly referred to as a mismatch structure, but will be divided as described above in this specification.

【0007】しかし、上記の蛍光外顕微鏡を用いる方法
では、標識として用いるフルオレセイン等の蛍光物質の
褪色が起こり易いという問題点を有する。電気泳動を利
用する方法では、測定ごとに条件設定を行わなければな
らず、迅速性に欠けるという問題点を有する。ラジオア
イソトープ法も利用されてはいるが、安全性の点で問題
が残る。従って、遺伝子のあらゆる変化を簡便に、かつ
高感度に検出するには、特殊DNA構造を持つ二本鎖D
NA断片を迅速、かつ高感度に検出できる方法の開発が
求められる。
However, the above-mentioned method using an extra-fluorescence microscope has a problem that a fluorescent substance such as fluorescein used as a label is easily discolored. In the method using electrophoresis, conditions must be set for each measurement, and there is a problem that the method lacks in speed. The radioisotope method has been used, but it still has problems in terms of safety. Therefore, in order to easily and highly sensitively detect any change in a gene, a double-stranded DNA having a special DNA structure is required.
There is a need to develop a method that can rapidly and highly sensitively detect NA fragments.

【0008】特開平9−288080号公報には、電気
化学的な方法を用いる「フルマッチ構造」を有する二本
鎖DNA断片を検出する方法が開示されている。この方
法では、固相担体に既知のDNA断片が固定されてなる
DNAプローブおよび電気化学活性縫い込み型インター
カレータを用いることによって、既知のDNA断片に完
全な相補性を有する試料DNA断片を検出することがで
きる。この方法は、蛍光法に見られる褪色がなく、ラジ
オアイソトープ法における安全性の問題を解消できるこ
とに加え、試料DNA断片の標識が不要である点で非常
に優れた方法である。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-288080 discloses a method for detecting a double-stranded DNA fragment having a “full match structure” using an electrochemical method. In this method, a sample DNA fragment having perfect complementarity to a known DNA fragment is detected by using a DNA probe in which a known DNA fragment is immobilized on a solid support and an electrochemically active sewn intercalator. be able to. This method is excellent in that it does not have the fading seen in the fluorescence method, can eliminate the safety problem in the radioisotope method, and does not require labeling of the sample DNA fragment.

【0009】特開平11−236396号公報には、D
NAは負電荷を持つ分子であるが、そのDNAの代わり
に、負電荷を持たず、かつDNA(もしくはRNA)を
模倣した分子であるPNA(peptide nucleic acid)が
開示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 11-236396 describes that D
Although NA is a molecule having a negative charge, PNA (peptide nucleic acid), which is a molecule having no negative charge and imitating DNA (or RNA), is disclosed in place of the DNA.

【0010】PNAは、いわゆるアンチセンス分子の一
つとして知られているものである。アンチセンス分子
は、遺伝子が発現する際に、一本鎖になるDNAの塩基
配列の転写領域もしくはRNAの塩基配列の翻訳領域に
高選択的に結合して、その領域の機能を制限するように
働く分子であり、遺伝子治療の分野ではアンチセンス医
薬品として知られている。PNAは、核酸と同様にその
分子中に核酸塩基を有し、相補的な塩基配列を有する核
酸に特異的にハイブリダイズして二本鎖を形成する(P.
E.Nielsen et al., Science, 254, 1497-1500(199
1))。PNAは、機能的には核酸とほとんど変わりない
が、その構造は全く異なり、N−(2−アミノエチル)
グリシンを単位とするポリアミドを基本骨格としてお
り、その分子中に糖およびリン酸を含まない。核酸塩基
は、ポリアミド骨格に、通常、メチレンカルボニル基を
介して結合している。下記に、PNAの代表的な構造を
DNAの構造と共に示す。
[0010] PNA is known as one of so-called antisense molecules. Antisense molecules bind to a single-stranded DNA base sequence transcription region or RNA base sequence translation region in a single-stranded manner when a gene is expressed, so as to restrict the function of the region. It is a working molecule and is known as an antisense drug in the field of gene therapy. PNA has a nucleobase in its molecule like a nucleic acid, and specifically hybridizes to a nucleic acid having a complementary base sequence to form a double strand (P.
E. Nielsen et al., Science, 254, 1497-1500 (199
1)). PNA is functionally similar to nucleic acid, but its structure is quite different, and N- (2-aminoethyl)
The basic skeleton is a polyamide containing glycine as a unit, and the molecule does not contain sugar and phosphoric acid. The nucleobase is attached to the polyamide backbone, usually via a methylene carbonyl group. The typical structure of PNA is shown below together with the structure of DNA.

【0011】[0011]

【化1】 Embedded image

【0012】PNAは、電気的には中性であり、塩の存
在しない条件下でも荷電することがない。PNAの有す
る機能は核酸のそれとほとんど同じと言っても、PNA
と核酸とで形成される二本鎖は、DNAと核酸とで形成
される二本鎖よりも安定であり、核酸の塩基配列をより
厳密に認識できるという特徴を持つ(杉本直巳、日本化
学会第74回春季大会要旨集、1287頁)。そのた
め、PNAは、アンチセンス医薬以外にも各種診断薬へ
の応用が期待されている分子である(特表平6−509
063号の明細書)。
PNA is electrically neutral and does not charge even under salt-free conditions. Although the functions of PNA are almost the same as those of nucleic acids,
The double strand formed by DNA and nucleic acid is more stable than the double strand formed by DNA and nucleic acid, and has the feature of being able to recognize the nucleotide sequence of nucleic acid more strictly (Naomi Sugimoto, The Chemical Society of Japan) 74th Spring Meeting Abstracts, p. 1287). Therefore, PNA is a molecule that is expected to be applied to various diagnostic agents other than antisense drugs (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-509).
063).

【0013】特開平11−332595号公報には、固
相担体表面にPNA断片をその一端で固定してなるPN
Aプローブ、およびPNAプローブを用いるDNA断片
の検出方法が開示されている。このPNAプローブは、
アビジン−ビオチン法によって、表面プラズモン共鳴バ
イオセンサー用の測定チップにPNA断片を固定させた
ものである。PNAプローブを用いたDNA断片の検出
は、表面プラズモン共鳴シグナルを測定することによっ
て行なわれている。また、PNAプローブ、およびラジ
オアイソトープで標識した試料DNA断片を用いて、相
補性を有する試料DNA断片を検出する方法も知られて
いる(P.E.Nielsen et al., Science, 254, 1497-1500
(1991))。上記のアビジン−ビオチン法および上記のラ
ジオアイソトープ法では、何れも、PNA断片と試料D
NA断片との間に生じる電気的反発が少なくなるため、
検出感度を向上させることができる。
Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-332595 discloses a PN having a PNA fragment immobilized at one end thereof on the surface of a solid support.
A method for detecting a DNA fragment using the A probe and the PNA probe is disclosed. This PNA probe is
A PNA fragment is immobilized on a measurement chip for a surface plasmon resonance biosensor by the avidin-biotin method. Detection of a DNA fragment using a PNA probe is performed by measuring a surface plasmon resonance signal. A method of detecting a sample DNA fragment having complementarity using a PNA probe and a sample DNA fragment labeled with a radioisotope is also known (PENielsen et al., Science, 254, 1497-1500).
(1991)). In the avidin-biotin method and the radioisotope method, both the PNA fragment and the sample D were used.
Because the electric repulsion generated between the NA fragments is reduced,
Detection sensitivity can be improved.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、一本鎖の正
常遺伝子断片と一本鎖の異常遺伝子断片とで形成される
遺伝子多型を検出するために有用な部分相補性核酸断片
を検出する方法を提供することにある。また、本発明
は、PNA特有の性質を利用して、上記部分相補性核酸
断片を検出する方法を提供することにもある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a method for detecting a partially complementary nucleic acid fragment useful for detecting a gene polymorphism formed between a single-stranded normal gene fragment and a single-stranded abnormal gene fragment. It is to provide a way to do it. Another object of the present invention is to provide a method for detecting the above-described partially complementary nucleic acid fragment by utilizing a property unique to PNA.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は、(1)導電性
基板の表面にDNA断片がその一端で固定されてなるD
NA分析素子に、試料核酸断片が溶解あるいは分散して
なる試料液を接触させ、電気化学活性縫い込み型インタ
ーカレータの存在下にて、該分析素子に電位を印加する
ことにより、該インターカレータと該分析素子との間を
流れる電流値を測定する操作を含む工程、そして(2)
上記の工程(1)で測定された電流値を、上記のDNA
分析素子に固定されているDNA断片に相補性を有する
核酸断片を用い、上記(1)の操作と同じ操作によって
得られる相補性核酸断片の標準電流値と照合する工程を
含むことを特徴とする、工程(1)で用いた試料核酸断
片が、上記相補性核酸断片と塩基配列に関して部分的に
同一なものであるか否かを検出する方法にある。
According to the present invention, there is provided (1) a DNA substrate comprising a conductive substrate and a DNA fragment fixed at one end to the surface thereof.
The sample solution obtained by dissolving or dispersing the sample nucleic acid fragment is brought into contact with the NA analysis element, and a potential is applied to the analysis element in the presence of the electrochemically active sewn-in intercalator, whereby the intercalator is A step including an operation of measuring a value of a current flowing between the analytical element and (2)
The current value measured in the above step (1) is converted to the above DNA
Using a nucleic acid fragment having complementarity to the DNA fragment fixed to the analysis element, and collating with a standard current value of the complementary nucleic acid fragment obtained by the same operation as the above (1). And a method for detecting whether or not the sample nucleic acid fragment used in the step (1) is partially identical to the complementary nucleic acid fragment with respect to the base sequence.

【0016】本発明はまた、(1)導電性基板の表面に
DNA断片がその一端で固定されてなるDNA分析素子
に、試料核酸断片が溶解あるいは分散してなる試料液を
接触させ、電気化学活性縫い込み型インターカレータの
存在下にて、該分析素子に電位を印加することにより、
該インターカレータと該分析素子との間を流れる電流値
を測定する操作を含む工程、(2)上記と同一の構成の
DNA分析素子に、試料核酸断片を含まない水性液を接
触させ、電気化学活性縫い込み型インターカレータの存
在下にて、該分析素子に電位を印加することにより、該
インターカレータと該分析素子との間を流れるバックグ
ラウンド電流値を測定する操作を含む工程、そして
(3)上記の工程(1)で測定された電流値を、前記の
DNA分析素子に固定されているDNA断片に相補性を
有する核酸断片を用い、上記(1)の操作と同じ操作に
よって得られる相補性核酸断片の標準電流値と照合し、
かつ工程(2)で測定された電流値と比較する工程を含
むことを特徴とする、工程(1)で用いた試料核酸断片
が、上記相補性核酸断片と塩基配列に関して部分的に同
一なものであるか否かを検出する方法にもある。
According to the present invention, there is also provided (1) a method in which a sample solution obtained by dissolving or dispersing a sample nucleic acid fragment is brought into contact with a DNA analysis element having a DNA fragment fixed to one end of the surface of a conductive substrate. By applying a potential to the analytical element in the presence of an active sewn intercalator,
(2) contacting an aqueous liquid not containing a sample nucleic acid fragment with a DNA analysis element having the same configuration as described above, (3) a step of measuring a background current value flowing between the intercalator and the analysis element by applying a potential to the analysis element in the presence of the active threaded intercalator; ) The current value measured in the above step (1) is compared with the complementation obtained by the same operation as the above (1) using a nucleic acid fragment having complementarity to the DNA fragment fixed to the DNA analysis element. Against the standard current value of the nucleic acid fragment,
And a step in which the sample nucleic acid fragment used in step (1) is partially identical to the complementary nucleic acid fragment with respect to the nucleotide sequence, including a step of comparing the current value measured in step (2). There is also a method of detecting whether or not.

【0017】本発明の、DNA分析素子を用いる検出方
法の好ましい態様は以下の通りである。 (イ)DNA分析素子として、DNA断片の固定部位以
外の表面に電気化学活性縫い込み型インターカレータの
導電性基板の表面への接触を妨げるマスク処理が施され
ているDNA分析素子を用いる。 (ロ)マスク処理が、導電性基板の表面にDNA断片を
その一端で固定させた後、2−メルカプトエタノールに
て表面処理をする方法によって行われた。 (ハ)DNA分析素子として、既知の塩基配列を有する
DNA断片がその一端で結合しているDNA分析素子を
用いる。 (ニ)電気化学活性縫い込み型インターカレータとし
て、酸化還元活性を有するフェロセン修飾電気化学活性
縫い込み型インターカレータを用いる。 (ホ)各工程における電流値の測定をデファレンシャル
パルスボルタモグラフィによって行う。
Preferred embodiments of the detection method using a DNA analysis element of the present invention are as follows. (A) As the DNA analysis element, a DNA analysis element is used which has been subjected to a masking treatment on the surface other than the fixing site of the DNA fragment to prevent the electrochemically active sewn intercalator from contacting the surface of the conductive substrate. (B) The mask treatment was performed by a method in which a DNA fragment was fixed to the surface of a conductive substrate at one end, and then surface-treated with 2-mercaptoethanol. (C) As the DNA analysis element, a DNA analysis element having a DNA fragment having a known base sequence bonded at one end is used. (D) A ferrocene-modified electrochemically active stitched intercalator having redox activity is used as the electrochemically active stitched intercalator. (E) The current value in each step is measured by differential pulse voltammography.

【0018】本発明はさらに、(1)導電性基板の表面
にPNA断片がその一端で固定されてなるPNA分析素
子に、試料核酸断片が溶解あるいは分散してなる試料液
を接触させ、電気化学活性縫い込み型インターカレータ
の存在下にて、該分析素子に電位を印加することによ
り、該インターカレータと該分析素子との間を流れる電
流値を測定する操作を含む工程、そして(2)上記の工
程(1)で測定された電流値を、上記のPNA分析素子
に固定されているPNA断片に相補性を有する核酸断片
を用い、上記(1)の操作と同じ操作によって得られる
相補性核酸断片の標準電流値と照合する工程を含むこと
を特徴とする、工程(1)で用いた試料核酸断片が、上
記相補性核酸断片と塩基配列に関して部分的に同一なも
のであるか否かを検出する方法にある。
The present invention further provides (1) a method in which a sample solution obtained by dissolving or dispersing a sample nucleic acid fragment is brought into contact with a PNA analysis element in which a PNA fragment is fixed to one end of the surface of a conductive substrate; A step including an operation of measuring a current value flowing between the intercalator and the analysis element by applying a potential to the analysis element in the presence of the active stitching type intercalator; Using the nucleic acid fragment having complementarity to the PNA fragment immobilized on the PNA analysis element, the current value measured in step (1) of step (1) is used to obtain a complementary nucleic acid obtained by the same operation as (1) above. Checking whether or not the sample nucleic acid fragment used in step (1) is partially identical to the complementary nucleic acid fragment with respect to the base sequence. Inspection To a method for certain.

【0019】本発明はさらにまた、(1)導電性基板の
表面にPNA断片がその一端で固定されてなるPNA分
析素子に、試料核酸断片が溶解あるいは分散してなる試
料液を接触させ、電気化学活性縫い込み型インターカレ
ータの存在下にて、該分析素子に電位を印加することに
より、該インターカレータと該分析素子との間を流れる
電流値を測定する操作を含む工程、(2)上記と同一の
構成のPNA分析素子に、試料核酸断片を含まない水性
液を接触させ、電気化学活性縫い込み型インターカレー
タの存在下にて、該分析素子に電位を印加することによ
り、該インターカレータと該分析素子との間を流れるバ
ックグラウンド電流値を測定する操作を含む工程、そし
て(3)上記の工程(1)で測定された電流値を、前記
のPNA分析素子に固定されているPNA断片に相補性
を有する核酸断片を用い、上記(1)の操作と同じ操作
によって得られる相補性核酸断片の標準電流値と照合
し、かつ工程(2)で測定された電流値と比較する工程
を含むことを特徴とする、工程(1)で用いた試料核酸
断片が、上記相補性核酸断片と塩基配列に関して部分的
に同一なものであるか否かを検出する方法にもある。
According to the present invention, there is further provided (1) a method in which a sample solution in which a sample nucleic acid fragment is dissolved or dispersed is brought into contact with a PNA analysis element in which a PNA fragment is fixed at one end to the surface of a conductive substrate; A step including applying a potential to the analysis element in the presence of the chemically active embroidery intercalator to measure a current value flowing between the intercalator and the analysis element; An aqueous liquid not containing a sample nucleic acid fragment is brought into contact with a PNA analytical element having the same configuration as that described above, and a potential is applied to the analytical element in the presence of an electrochemically active sewn-in intercalator. A step of measuring a background current value flowing between the PNA analysis element and the analysis element; and (3) converting the current value measured in the step (1) into the PNA analysis element. Using a nucleic acid fragment having complementarity to the immobilized PNA fragment, comparing with the standard current value of the complementary nucleic acid fragment obtained by the same operation as the above (1), and measuring the current measured in the step (2) A method for detecting whether or not the sample nucleic acid fragment used in step (1) is partially identical to the complementary nucleic acid fragment with respect to the base sequence, comprising a step of comparing the value with the complementary nucleic acid fragment. There is also.

【0020】本発明の、PNA分析素子を用いる検出方
法の好ましい態様は以下の通りである。 (イ)PNA分析素子として、PNA断片の固定部位以
外の表面に電気化学活性縫い込み型インターカレータの
導電性基板の表面への接触を妨げるマスク処理が施され
ているPNA分析素子を用いる。 (ロ)マスク処理が、導電性基板の表面にPNA断片を
その一端で固定させた後、2−メルカプトエタノールに
て表面処理をする方法によって行われた。 (ハ)PNA分析素子として、既知の塩基配列を有する
PNA断片がその一端で結合しているPNA分析素子を
用いる。 (ニ)電気化学活性縫い込み型インターカレータとし
て、酸化還元活性を有するフェロセン修飾電気化学活性
縫い込み型インターカレータを用いる。 (ホ)各工程における電流値の測定をデファレンシャル
パルスボルタモグラフィによって行う。
Preferred embodiments of the detection method using a PNA analysis element of the present invention are as follows. (A) As the PNA analysis element, a PNA analysis element whose surface other than the PNA fragment fixing site is subjected to a mask treatment for preventing the electrochemically active sewn intercalator from contacting the surface of the conductive substrate is used. (B) The mask treatment was performed by a method in which a PNA fragment was fixed to the surface of a conductive substrate at one end, and then the surface treatment was performed with 2-mercaptoethanol. (C) As the PNA analysis element, a PNA analysis element having a PNA fragment having a known base sequence bound at one end is used. (D) A ferrocene-modified electrochemically active stitched intercalator having redox activity is used as the electrochemically active stitched intercalator. (E) The current value in each step is measured by differential pulse voltammography.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】本発明の部分相補性核酸断片の検
出方法では、一本鎖の正常遺伝子断片と一本鎖の異常遺
伝子断片とのハイブリダイゼーションによって得られる
ハイブリッドDNAの検出に、電極型センサ法(特開平
9−288080号公報および第57回分析化学討論会
予稿集、p137−138(1996年))を利用す
る。この電極型センサ法は、出力端子を備えかつDNA
断片が固定された電極に、試料核酸断片を電気化学活性
縫い込み型インターカレータの存在下にて接触させ、電
流値を測定することによって、相補性を有する試料核酸
断片を検出する方法である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the method for detecting a partially complementary nucleic acid fragment of the present invention, an electrode type is used for detecting a hybrid DNA obtained by hybridization between a single-stranded normal gene fragment and a single-stranded abnormal gene fragment. The sensor method (Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-288080 and the 57th Analytical Chemistry Symposium Proceedings, pp. 137-138 (1996)) is used. This electrode type sensor method has an output terminal and a DNA
In this method, a sample nucleic acid fragment is brought into contact with an electrode to which the fragment is immobilized in the presence of an electrochemically active sewn intercalator, and a current value is measured to detect a complementary sample nucleic acid fragment.

【0022】以下、DNA分析素子を用いる検出方法を
中心に説明するが、特に断らない限りPNA分析素子を
用いる場合についても同様とする。本明細書において、
次のように定義する。「PNA断片」には、合成によっ
て得られたPNAを切断等の操作により断片化したもの
を含まない。「DNA分析素子」とは、導電性基板の表
面に多数のDNA断片がその一端部にて固定された分析
素子をいう。「マスク処理」とは、マスク処理用化合物
を含む溶液を未処理のDNA分析素子表面の全体に滴下
し、必要であれば乾燥させ、そして固定することをい
う。「ハイブリッドDNA」とは、DNA分析素子上に
固定されたDNA断片と試料核酸断片とで形成される二
本鎖断片を、「ハイブリッドPNA」とは、PNA分析
素子上に固定されたPNA断片と試料核酸断片とで形成
される二本鎖断片をいう。「結合」とは、ハイブリッド
DNA結合性電気化学活性分子がハイブリッドDNA構
造内に挿入された状態、あるいはハイブリッドDNA構
造外でハイブリッドDNAに静電的に相互作用している
状態をいう。「部分相補性核酸断片」とは、DNA分析
素子に固定されているDNA断片にの塩基配列に対して
部分的に相補性を示す核酸断片であって、部分的に非相
補性を示すものをいう。従って、完全に相補性を示す核
酸断片および完全に相補性を示さない核酸断片は、部分
相補性核酸断片の対象とはならない。
Hereinafter, a detection method using a DNA analysis element will be mainly described, but the same applies to a case using a PNA analysis element unless otherwise specified. In this specification,
It is defined as follows. The “PNA fragment” does not include a fragment of PNA obtained by synthesis such as cleavage. "DNA analysis element" refers to an analysis element in which a large number of DNA fragments are fixed at one end to the surface of a conductive substrate. “Mask treatment” means that a solution containing a compound for mask treatment is dropped on the entire surface of an untreated DNA analysis element, dried if necessary, and fixed. “Hybrid DNA” refers to a double-stranded fragment formed from a DNA fragment fixed on a DNA analysis element and a sample nucleic acid fragment, and “hybrid PNA” refers to a PNA fragment fixed on a PNA analysis element. A double-stranded fragment formed with a sample nucleic acid fragment. “Binding” refers to a state in which the hybrid DNA-binding electrochemically active molecule is inserted into the hybrid DNA structure, or a state in which the electrochemically active molecule is electrostatically interacting with the hybrid DNA outside the hybrid DNA structure. A "partially complementary nucleic acid fragment" is a nucleic acid fragment that exhibits partial complementarity to a base sequence of a DNA fragment immobilized on a DNA analysis element and that exhibits partial non-complementarity. Say. Therefore, a nucleic acid fragment that shows perfect complementarity and a nucleic acid fragment that does not show perfect complementarity are not targets of partially complementary nucleic acid fragments.

【0023】図2に、本発明の部分相補性核酸断片の検
出方法の代表例を模式的に示す。以下、本発明の検出方
法についてDNA分析素子を用いる場合を中心に詳述す
るが、特に断らない限り、PNA分析素子を用いる場合
も同様とする。本発明の検出方法は、次の三工程よりな
る。 工程A;導電性基板(41)の表面に一本鎖のDNA断
片(一本鎖の正常遺伝子断片)(51)を固定し、DN
A分析素子(61)とする。ここに、試料核酸断片とし
て、正常遺伝子断片(71a)の特定の一塩基に対して
非塩基対を形成する塩基を含む塩基配列を有する異常遺
伝子断片(71b)、あるいは正常遺伝子断片(71
a)の特定の二つの塩基に対してそれぞれ非塩基対を形
成する塩基を含む塩基配列を有する異常遺伝子断片(7
1cあるいは71d)が溶解あるいは分散してなる試料
液をそれぞれ接触させ、そして(61)に(71b)、
(71c)および(71d)(「×」印は、変異した塩
基の位置を示す)をそれぞれ結合させると、ミスマッチ
構造を有するハイブリッドDNA(91b)、バルジ構
造を有するハイブリッドDNA(91cあるいは91
d)がそれぞれ得られる。(91c)および(91d)
は、何れも二個の非塩基対形成部分を持つ。これらに、
電気化学活性縫い込み型インターカレータ(100)を
接触させ、そして結合させると、(91b)、(91
c)あるいは(91d)に、(100)がそれぞれ結合
した複合体(101b)、(101c)、(101d)
が得られる。次いで、これらに電位を印加し、該インタ
ーカレータと導電性基板との間に流れる電流量を測定す
る。 工程(B);試料核酸断片として正常遺伝子断片(71
a)を用いて、工程(A)と同様の操作を行うことによ
り、フルマッチ構造を有するハイブリッドDNA(91
a)が得られる。ここに、該インターカレータ(10
0)を接触させ、そして結合させると、複合体(101
a)が得られる。工程(A)と同様にして、その電流値
を測定する。 工程(C);工程(A)で測定された電流値と、工程
(B)で測定された電流値を比較する。従って、工程
(A)、(B)あるいは(C)によって、異常遺伝子断
片(71b)(あるいは(71c)、(71d))が、
正常遺伝子断片(71a)と塩基配列に関して部分的に
同一なものであるか否かを検出することができる。図2
には、異常遺伝子断片が塩基置換を有する場合を示す
が、塩基欠損、塩基挿入等の塩基変化の場合について
も、同様の検出方法が利用できる。
FIG. 2 schematically shows a typical example of the method for detecting a partially complementary nucleic acid fragment of the present invention. Hereinafter, the detection method of the present invention will be described in detail focusing on the case where a DNA analysis element is used, but the same applies to the case where a PNA analysis element is used, unless otherwise specified. The detection method of the present invention comprises the following three steps. Step A: A single-stranded DNA fragment (single-stranded normal gene fragment) (51) is immobilized on the surface of a conductive substrate (41), and DN
A analysis element (61). Here, as a sample nucleic acid fragment, an abnormal gene fragment (71b) having a base sequence containing a base that forms a non-base pair with a specific base of the normal gene fragment (71a), or a normal gene fragment (71a).
An abnormal gene fragment (7) having a base sequence containing bases forming non-base pairs with respect to the specific two bases of (a), respectively.
1c or 71d) is brought into contact with a sample solution prepared by dissolving or dispersing, and
When (71c) and (71d) (the mark “x” indicates the position of the mutated base) were respectively bound, the hybrid DNA (91b) having a mismatch structure and the hybrid DNA (91c or 91c) having a bulge structure were combined.
d) is obtained respectively. (91c) and (91d)
Have two non-base pairing moieties. In these,
When the electrochemically active stitched intercalator (100) is contacted and bonded, (91b), (91)
Complexes (101b), (101c), and (101d) in which (100) is bonded to c) or (91d), respectively.
Is obtained. Next, a potential is applied to these, and the amount of current flowing between the intercalator and the conductive substrate is measured. Step (B): A normal gene fragment (71
By performing the same operation as in step (A) using a), a hybrid DNA (91
a) is obtained. Here, the intercalator (10
0) is contacted and bound, and the complex (101
a) is obtained. The current value is measured in the same manner as in the step (A). Step (C): The current value measured in the step (A) is compared with the current value measured in the step (B). Therefore, by the steps (A), (B) or (C), the abnormal gene fragment (71b) (or (71c) or (71d))
Whether the nucleotide sequence is partially identical to the normal gene fragment (71a) can be detected. FIG.
Shows the case where the abnormal gene fragment has a base substitution, but the same detection method can be used also in the case of a base change such as base deletion or base insertion.

【0024】また、本発明の検出方法は、上記の工程
(A)乃至(C)に加えて、工程(D)を含む検出方法
にもある。工程(D)は、試料核酸断片は接触させず
に、DNA分析素子に該インターカレータのみを接触さ
せることによって、バックグラウンド電流値が得る工程
である。即ち、上記の工程(A)および(B)で得られ
る電流値は、それぞれバックグラウンド電流値に対して
変化した電流値である。
Further, the detection method of the present invention includes a detection method including a step (D) in addition to the above steps (A) to (C). Step (D) is a step of obtaining a background current value by contacting only the intercalator with the DNA analysis element without contacting the sample nucleic acid fragment. That is, the current values obtained in the steps (A) and (B) are current values that have changed with respect to the background current value, respectively.

【0025】[導電性基板]導電性基板は、疎水性(あ
るいは低親水性)の導電性基板、または疎水性(あるい
は低親水性)の電気絶縁性の担体上に複数の疎水性(あ
るいは低親水性)の導電性基板が設けられてなる基板で
あることが好ましい。導電性の疎水性基板および電気絶
縁性の疎水性担体は、何れも、その表面が凹凸を有する
平面性の低いものであっても好ましく用いることができ
る。電気絶縁性の担体の材質としては、何れも、ガラ
ス、セメント、陶磁器等のセラミックスもしくはニュー
セラミックス、ポリエチレンテレフタレート、酢酸セル
ロース、ビスフェノールAのポリカーボネート、ポリス
チレン、ポリメチルメタクリレート等のポリマー、シリ
コン、活性炭、多孔質ガラス、多孔質セラミックス、多
孔質シリコン、多孔質活性炭、織編物、不織布、濾紙、
短繊維、メンブレンフィルタ等の多孔質物質などを挙げ
ることができるが、各種ポリマー、ガラスもしくはシリ
コンであることが特に好ましい。これは、表面処理の容
易さや電気化学的方法による解析の容易さによるもので
ある。電気絶縁性の担体の厚さは、特に限定されない
が、板状である場合には、100乃至10000μmの
範囲にあることが好ましい。疎水性の導電性基板として
は、電極、光ファイバ、フォトダイオード、サーミス
タ、ピエゾ素子、表面弾性波素子なども好ましく用いる
ことができるが、電極を用いることが特に好ましい。電
極の材料としては、グラファイト、グラシーカーボン等
の炭素電極、白金、金、パラジウム、ロジウム等の貴金
属電極、酸化チタン、酸化スズ、酸化マンガン、酸化鉛
等の酸化物電極、Si、Ge、ZnO、CdS等の半導
体電極、チタンなどの電子伝導体を挙げることができる
が、金もしくはグラシーカーボンを用いることがが特に
好ましい。これらの電子伝導体は、導電性高分子によっ
て被覆されていても、単分子膜によって被覆されていて
もよい。
[Conductive Substrate] A conductive substrate is formed of a hydrophobic (or low hydrophilic) conductive substrate or a plurality of hydrophobic (or low hydrophilic) electrically insulating carriers on a hydrophobic (or low hydrophilic) electrically insulating carrier. It is preferable that the substrate is provided with a (hydrophilic) conductive substrate. Both the conductive hydrophobic substrate and the electrically insulating hydrophobic carrier can be preferably used even if their surfaces have irregularities and low flatness. As the material of the electrically insulating carrier, glass, cement, ceramics such as ceramics or new ceramics, polyethylene terephthalate, cellulose acetate, bisphenol A polycarbonate, polystyrene, polymethyl methacrylate and other polymers, silicon, activated carbon, porous Glass, porous ceramics, porous silicon, porous activated carbon, woven / knitted fabric, nonwoven fabric, filter paper,
Examples of the material include a porous material such as a short fiber and a membrane filter, and it is particularly preferable to use various polymers, glass, or silicon. This is due to the ease of surface treatment and the ease of analysis by electrochemical methods. The thickness of the electrically insulating carrier is not particularly limited, but is preferably in the range of 100 to 10000 μm in the case of a plate shape. As the hydrophobic conductive substrate, an electrode, an optical fiber, a photodiode, a thermistor, a piezo element, a surface acoustic wave element, and the like can be preferably used, but the use of an electrode is particularly preferable. Examples of the material of the electrode include a carbon electrode such as graphite and glassy carbon, a noble metal electrode such as platinum, gold, palladium, and rhodium; an oxide electrode such as titanium oxide, tin oxide, manganese oxide, and lead oxide; Si, Ge, and ZnO. And a semiconductor electrode such as CdS, and an electron conductor such as titanium. It is particularly preferable to use gold or glassy carbon. These electron conductors may be covered with a conductive polymer or may be covered with a monomolecular film.

【0026】導電性基板としては、疎水性の電気絶縁性
の担体上に、複数の疎水性の導電性基板が設けられてな
る基板を用いることが特に好ましい。このとき、導電性
基板は、互いに接しないように、かつ規則的に電気絶縁
性の担体上に配置されていることが好ましい。電気絶縁
性の担体上に導電性基板を設ける前に、電気絶縁性の担
体上に、電荷を有する親水性の高分子物質からなる層や
架橋剤からなる層を設けてもよい。このような層を設け
ることによって該担体の凹凸を軽減することができる。
また、担体の種類によっては、その担体中に電荷を有す
る親水性の高分子物質を含ませることも可能であり、こ
のような処理を施した担体も好ましく用いることができ
る。
As the conductive substrate, it is particularly preferable to use a substrate in which a plurality of hydrophobic conductive substrates are provided on a hydrophobic electrically insulating carrier. At this time, it is preferable that the conductive substrates are regularly arranged on an electrically insulating carrier so as not to contact each other. Before providing the conductive substrate on the electrically insulating carrier, a layer made of a charged hydrophilic polymer substance or a layer made of a crosslinking agent may be provided on the electrically insulating carrier. By providing such a layer, unevenness of the carrier can be reduced.
In addition, depending on the type of the carrier, it is possible to include a hydrophilic polymer substance having a charge in the carrier, and a carrier that has been subjected to such a treatment can also be preferably used.

【0027】電気絶縁性の担体上に複数の電極が配置さ
れたものとしては、文献(Sosnowski,R.G. et al., Pro
c.Natl.Acad.Sci.USA, 94, 1119-1123(1997))に記載
の、核酸が未固定のシリコンチップも好ましく用いるこ
とができる。また、プリント配線導電性基板のように、
電極が導電性基板上に印刷されてなるものであってもよ
い。
[0027] As an example in which a plurality of electrodes are arranged on an electrically insulating carrier, reference is made to a document (Sosnowski, RG et al., Pro.
Acad. Sci. USA, 94, 1119-1123 (1997)), a silicon chip on which nucleic acids are not immobilized can also be preferably used. Also, like printed wiring conductive substrates,
The electrodes may be printed on a conductive substrate.

【0028】[DNA断片]本発明の検出方法は、DN
A断片と試料核酸断片とで形成されるハイブリッドDN
A(遺伝子多型)を検出し、さらに試料核酸断片の変異
の態様を解析することを本来の目的とする一次スクリー
ニング法である。従って、DNA分析素子に固定された
DNA断片および試料核酸断片としては、それらの内の
何れか一方が正常遺伝子断片であって、他方が異常遺伝
子断片であることが好ましい。DNA分析素子に固定さ
れたDNA断片および試料核酸断片の何れが正常遺伝子
断片であってもよいが、DNA断片としては正常遺伝子
断片を用いることが好ましい。
[DNA Fragment] The detection method of the present invention
Hybrid DN formed by fragment A and sample nucleic acid fragment
This is a primary screening method whose primary purpose is to detect A (gene polymorphism) and further analyze the mode of mutation of a sample nucleic acid fragment. Therefore, it is preferable that one of the DNA fragment and the sample nucleic acid fragment immobilized on the DNA analysis element is a normal gene fragment and the other is an abnormal gene fragment. Either the DNA fragment fixed to the DNA analysis element or the sample nucleic acid fragment may be a normal gene fragment, but it is preferable to use a normal gene fragment as the DNA fragment.

【0029】正常遺伝子断片としては、生物の試料から
抽出した塩基変異の認められないDNA、遺伝子操作等
によって作製した塩基変異の伴わないDNA等を制限酵
素で切断し、次いで電気泳動による分離操作等で精製し
たDNA断片を用いることが好ましい。これらのDNA
断片は、熱処理、アルカリ処理等によって、上記分離操
作の前もしくは後に一本鎖のDNA断片に解離させる。
また、生物の試料から抽出した塩基変異の認められない
DNAから得られる一本鎖のDNA断片と同一の塩基配
列を有する一本鎖のオリゴヌクレオチドを化学合成し、
これを用いることもできる。
As the normal gene fragment, DNA having no base mutation extracted from a biological sample, DNA having no base mutation produced by genetic manipulation or the like is cut with a restriction enzyme and then separated by electrophoresis. It is preferable to use a DNA fragment purified in the above. These DNA
The fragments are dissociated into single-stranded DNA fragments before or after the above separation operation by heat treatment, alkali treatment, or the like.
In addition, a single-stranded oligonucleotide having the same base sequence as a single-stranded DNA fragment obtained from DNA having no base mutation extracted from a biological sample is chemically synthesized,
This can also be used.

【0030】DNA断片の塩基配列は、一般的な塩基配
列決定法によって予めその配列が決定されていることが
好ましく、その塩基種も既知であることが好ましい。D
NA断片は、3乃至50量体であることが好ましく、1
0乃至25量体であることが特に好ましい。DNA断片
として、電気絶縁性の担体上に一定の間隔で配置された
複数の導電性基板のそれぞれに、互いに異なる塩基配列
を有するDNA断片を固定させるため、そのような複数
の種類のDNA断片を用いることも好ましい。
The base sequence of the DNA fragment is preferably determined in advance by a general base sequence determination method, and its base type is also preferably known. D
The NA fragment is preferably a 3- to 50-mer,
It is particularly preferred that it is a 0 to 25 mer. As a DNA fragment, in order to immobilize DNA fragments having different base sequences on each of a plurality of conductive substrates arranged at regular intervals on an electrically insulating carrier, such a plurality of types of DNA fragments are used. It is also preferable to use them.

【0031】DNA断片の固定方法としては、公知の方
法を用いることができる。DNA断片の導電性基板への
固定方法は、DNA断片の種類および導電性基板の種類
に応じて適当な方法を選択することができる(蛋白質・
核酸・酵素, Vol. 43, No.13, 2004-2011(1998))。合
成ヌクレオチドを固定する場合には、導電性基板上で直
接合成する方法、あるいは予め末端に共有結合のための
反応性基を導入したオリゴマーを合成し、表面処理した
導電性基板に共有結合させる方法を用いることができ
る。例えば、導電性基板の表面が金で蒸着処理されてい
る場合には、DNA断片の5’もしくは3’末端にメル
カプト基を導入し、金とイオウとの配位結合を介して、
DNA断片を導電性基板に固定する。該DNA断片にメ
ルカプト基を導入する方法は、文献(M.Maeda et al.,
Chem.Lett., 1805-1808(1994)およびB.A.Connolly, Nuc
leic Acids Res., 13, 4484(1985))に記載されてい
る。導電性基板の表面がグラシーカーボンで塗布処理さ
れている場合には、そのグラシーカーボンを過マンガン
酸カリウムで酸化することによって、導電性基板の表面
にカルボン酸基を導入し、DNA断片をアミド結合によ
り導電性基板表面に固定することができる。実際の固定
化方法については、文献(K.M.Millan et al., Analyti
cal Chemistry, 65, 2317-2323(1993))に詳細が記載さ
れている。DNA断片は、予め調製されたハイブリッド
DNAであってもよい。ハイブリッドDNAを金で蒸着
処理された導電性基板に固定する場合には、ハイブリッ
ドDNAの片方の鎖の5’もしくは3’末端(好ましく
は、5’末端)にメルカプト基を導入しておく。そし
て、ハイブリッドDNAを固定後に二本鎖を解離させ、
一本鎖を固定することもできる。共有結合のための反応
性基としては、アミノ基、アルデヒド基、メルカプト
基、ビオチン等を挙げることができる。導電性基板とし
てガラスやシリコンを用いる場合には、その表面処理に
は、公知のシランカップリング剤を用いることが好まし
い。
As a method for immobilizing a DNA fragment, a known method can be used. An appropriate method for fixing the DNA fragment to the conductive substrate can be selected according to the type of the DNA fragment and the type of the conductive substrate (protein / protein).
Nucleic acid / enzyme, Vol. 43, No. 13, 2004-2011 (1998)). When immobilizing a synthetic nucleotide, a method of directly synthesizing on a conductive substrate, or a method of synthesizing an oligomer in which a reactive group for covalent bonding has been introduced into a terminal in advance and covalently bonding to a surface-treated conductive substrate Can be used. For example, when the surface of the conductive substrate is subjected to vapor deposition treatment with gold, a mercapto group is introduced into the 5 ′ or 3 ′ end of the DNA fragment,
The DNA fragment is fixed on a conductive substrate. A method for introducing a mercapto group into the DNA fragment is described in the literature (M. Maeda et al.,
Chem. Lett., 1805-1808 (1994) and BA Connolly, Nuc
leic Acids Res., 13, 4484 (1985)). When the surface of the conductive substrate is coated with glassy carbon, the glassy carbon is oxidized with potassium permanganate to introduce a carboxylic acid group on the surface of the conductive substrate, and the DNA fragment is removed. It can be fixed to the surface of the conductive substrate by an amide bond. The actual immobilization method is described in the literature (KMMillan et al., Analyti
cal Chemistry, 65, 2317-2323 (1993)). The DNA fragment may be a hybrid DNA prepared in advance. When the hybrid DNA is immobilized on a conductive substrate that has been vapor-deposited with gold, a mercapto group is introduced into the 5 'or 3' end (preferably, the 5 'end) of one strand of the hybrid DNA. Then, after fixing the hybrid DNA, the double strand is dissociated,
Single strands can also be immobilized. Examples of the reactive group for the covalent bond include an amino group, an aldehyde group, a mercapto group, and biotin. When glass or silicon is used as the conductive substrate, a known silane coupling agent is preferably used for the surface treatment.

【0032】DNA断片の固定は、電気絶縁性の担体上
に一定の間隔で配置された複数の導電性基板のそれぞれ
の上に、DNA断片が溶解あるいは分散されてなる水性
液を点着することによって実施することが好ましい。点
着するDNA断片の濃度は、数pM乃至数mMの範囲に
あることが好ましく、数pM乃至数nMの範囲にあるこ
とが特に好ましい。点着量は、1乃至100nLの範囲
にあることが好ましく、1乃至10nLの範囲にあるこ
とが特に好ましい。DNA断片を含む水性液中には、そ
の水性液の粘性を高める添加剤を含有させてもよい。こ
のような添加剤としては、ショ糖、ポリエチレングリコ
ール、グリセロール等を挙げることができる。点着は、
マニュアル操作によっても行うことができるが、汎用さ
れているDNAチップ作製装置に装備されたスポッタを
用いて行うことも好ましい。点着後、所定の温度でその
まま数時間放置するとDNA断片が複数の導電性基板上
に固定される。点着後は、インキュベーションを行うこ
とも好ましい。インキュベート後、未点着のDNA断片
を洗浄して除去することが好ましい。点着によって固定
されたDNA断片の量は、導電性基板表面1mm2当た
り10-20乃至10-12モルの量の範囲にあることが好ま
しい。DNA断片の固定量は、HPLC(高速液体クロ
マトグラフィ)等の機器分析の手段により決定すること
ができる。
The DNA fragments are fixed by spotting an aqueous liquid obtained by dissolving or dispersing the DNA fragments on each of a plurality of conductive substrates arranged at regular intervals on an electrically insulating carrier. It is preferable to carry out. The concentration of the DNA fragment to be spotted is preferably in the range of several pM to several mM, and particularly preferably in the range of several pM to several nM. The spotted amount is preferably in the range of 1 to 100 nL, particularly preferably in the range of 1 to 10 nL. The aqueous liquid containing the DNA fragment may contain an additive for increasing the viscosity of the aqueous liquid. Such additives include sucrose, polyethylene glycol, glycerol and the like. Dots are
Although it can be performed by manual operation, it is also preferable to use a spotter provided in a commonly used DNA chip manufacturing apparatus. After the spotting, the DNA fragments are left at a predetermined temperature for several hours to fix the DNA fragments on a plurality of conductive substrates. After spotting, it is also preferable to carry out incubation. After the incubation, it is preferable to wash and remove unspotted DNA fragments. The amount of the DNA fragment fixed by spotting is preferably in the range of 10 -20 to 10 -12 mol per 1 mm 2 of the surface of the conductive substrate. The fixed amount of the DNA fragment can be determined by instrumental analysis such as HPLC (high performance liquid chromatography).

【0033】[PNA断片]本発明で好ましく用いられ
るPNA断片は、下記一般式(I)で表される化合物で
ある。
[PNA Fragment] The PNA fragment preferably used in the present invention is a compound represented by the following formula (I).

【0034】[0034]

【化2】 Embedded image

【0035】上記式中、B11は、リガンドであって、天
然の核酸塩基(A、T、C、G、IもしくはU)あるい
は塩基類似体を表す。B11は、天然に見出される位置、
即ち、アデニン、グアニンもしくはイノシンを含むプリ
ンについては、9位において、チミン、ウラシルもしく
はシトシンを含むピリミジンについては、1位において
結合している。塩基類似体とは、天然に存在しない核酸
塩基に類似の有機塩基をいい、プリン環やピリミジン環
の一部がCからNへ、もしくはNからCへ置換された化
合物、またはプリン環やピリミジン環の一部に新たな修
飾を施された化合物(スルフヒドリル基やハロゲン原子
が導入された化合物)をいう。また、B 11は、核酸塩基
を含まない芳香族部分、炭素原子数が1乃至4のアルカ
ノイル基、水酸基あるいは水素原子であってもよい。塩
基類似体としては、7−デアザアデニン、6−アザウラ
シルおよび5−アザシトシンを挙げることができる。典
型的な核酸塩基リガンドおよび例示的合成リガンドにつ
いては、WO92/20702に図示されており、5−
プロピルチミンおよび3−デアザウラシルは、DNA断
片への結合親和性を増加させることが知られている(特
開平11−236396号公報)。他の有用な天然にな
い核酸塩基としては、6−チオグアニンやピラゾロ
[4,3d]−ピリミジンが有用である(国際出願PC
T/US92/04795)。さらに、B11は、DNA
インターカレータ、レポーターリガンド(例えば、フル
オロフォア)、ハプテンやビオチンのタンパク質標識、
スピン標識、あるいは放射性標識であってもよい。B11
は、核酸塩基(A、T、C、GもしくはU)であること
が特に好ましい。
In the above formula, B11Is a ligand,
Natural nucleobases (A, T, C, G, I or U) or
Represents a base analog. B11Is a position found in nature,
That is, a preform containing adenine, guanine or inosine
Nin, thymine, uracil or
For pyrimidines including cytosine
Are combined. Base analogs are non-naturally occurring nucleic acids
An organic base similar to a base, such as a purine or pyrimidine ring
Where part of is replaced by C to N or N to C
Compound or a part of the purine or pyrimidine ring.
Decorated compounds (sulfhydryl groups and halogen atoms
Is a compound into which is introduced). Also, B 11Is the nucleic acid base
Aromatic moieties containing no carbon atoms, alka having 1 to 4 carbon atoms
It may be a noyl group, a hydroxyl group or a hydrogen atom. salt
Group analogs include 7-deazaadenine, 6-azaura
Sil and 5-azacytosine can be mentioned. Scripture
Type nucleobase ligands and exemplary synthetic ligands
Are shown in WO92 / 20702,
Propylthymine and 3-deazauracil are used for DNA cleavage.
It is known to increase the binding affinity to
Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 11-236396). Other useful naturally occurring
6-thioguanine and pyrazolo
[4,3d] -pyrimidines are useful (International Application PC
T / US92 / 04795). Further, B11Is DNA
Intercalators, reporter ligands (eg, full
Orophore), hapten and biotin protein labeling,
It may be a spin label or a radioactive label. B11
Is a nucleic acid base (A, T, C, G or U)
Is particularly preferred.

【0036】R11は、水素原子、もしくは天然のα−ア
ミノ酸の側鎖を表す基を示す。天然のα−アミノ酸の側
鎖を表す基としては、炭素原子数が1乃至6のアルキル
基、炭素原子数が6乃至20のアリール基、炭素原子数
が1乃至6のアルキル基を含む炭素原子数が7乃至26
のアラルキル基、炭素原子数が6乃至20のヘテロアリ
ール基、水酸基、炭素原子数が1乃至6のアルコキシ
基、炭素原子数が1乃至6のアルキルチオ基、−NR13
14基、メルカプト基、および炭素原子数が1乃至6の
アルキル基からなる群より選ばれる基であることが好ま
しい。炭素原子数が1乃至6のアルキル基は、さらに、
水酸基、炭素原子数が1乃至6のアルコキシ基もしくは
炭素原子数が1乃至6のアルキルチオ基で置換されてい
てもよい。R13およびR14は、互いに独立に、水素原
子、炭素原子数が1乃至3のアルキル基、炭素原子数が
1乃至3のアルコキシ基、炭素原子数が1乃至3のアル
キルチオ基および水酸基からなる群より選ばれる原子も
しくは水酸基を表す。天然のα−アミノ酸の側鎖を表す
基は、R11が結合している炭素原子の水素原子と一緒に
なって脂環あるいは複素環を形成していてもよい。
R 11 represents a hydrogen atom or a group representing a side chain of a natural α-amino acid. Examples of the group representing the side chain of the natural α-amino acid include an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and a carbon atom containing an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Number 7 to 26
An aralkyl group, a heteroaryl group having 6 to 20 carbon atoms, a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 6 carbon atoms, -NR 13
It is preferably a group selected from the group consisting of R 14 groups, mercapto groups, and alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms. An alkyl group having 1 to 6 carbon atoms further includes
It may be substituted with a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms or an alkylthio group having 1 to 6 carbon atoms. R 13 and R 14 each independently comprise a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 3 carbon atoms, and a hydroxyl group. Represents an atom or a hydroxyl group selected from the group. The group representing the side chain of the natural α-amino acid may form an alicyclic ring or a heterocyclic ring together with the hydrogen atom of the carbon atom to which R 11 is bonded.

【0037】L11は、連結基を表し、−CO−基もしく
は−CO−NR12−基であることが好ましく、−CO−
基であることが特に好ましい。R12は、水素原子、炭素
原子数が1乃至4のアルキレン基、水酸基、炭素原子数
が1乃至4のアルコキシ基およびアミノ基からなる群よ
り選ばれる原子もしくは基を表す。炭素原子数が1乃至
4のアルキレン基、炭素原子数が1乃至4のアルコキシ
基およびアミノ基は、何れも炭素原子数が1乃至4のア
ルキル基、炭素原子数が1乃至4のアルコキシ基もしく
は水酸基で置換されていてもよい。
L 11 represents a linking group, preferably a —CO— group or a —CO—NR 12 — group,
Particularly preferred is a group. R 12 represents an atom or a group selected from the group consisting of a hydrogen atom, an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms and an amino group. The alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, the alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms and the amino group are all an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms or It may be substituted with a hydroxyl group.

【0038】dは、1乃至60の整数を表す。dは、1
乃至40の整数であることが好ましい。a、bおよびc
は、それぞれ独立に0乃至5の整数を表す。a、bおよ
びcは、何れも1であることが好ましい。
D represents an integer of 1 to 60. d is 1
It is preferably an integer of from 40 to 40. a, b and c
Represents an integer of 0 to 5 each independently. It is preferable that a, b and c are all 1.

【0039】本発明で用いるPNA断片は、下記一般式
(II)で表される化合物であることが特に好ましい。式
中、B11およびdは、それぞれ、上記一般式(I)のB
11、dを表す。
The PNA fragment used in the present invention has the following general formula:
The compound represented by the formula (II) is particularly preferred. In the formula, B 11 and d each represent B
11 and d.

【0040】[0040]

【化3】 Embedded image

【0041】PNA断片は、ペプチドと同様に液相法や
固相法によって合成することができ、合成されたものは
市販もされている。PNAの合成法については、特表平
6−509063号の明細書、米国特許2758988
号の明細書、P.E.Nielsen etal., Journal of American
Chemical Society, 114, 1895-1987(1992)、P.E.Niels
en et al., Journal of American Chemical Society, 1
14, 9677-9678(1992)などに詳細が記載されている。
The PNA fragment can be synthesized by a liquid phase method or a solid phase method similarly to the peptide, and the synthesized one is also commercially available. The method of synthesizing PNA is described in JP-T-6-509063, US Pat. No. 2,758,988.
Issue specification, PENielsen etal., Journal of American
Chemical Society, 114, 1895-1987 (1992), PENiels
en et al., Journal of American Chemical Society, 1
14, 9677-9678 (1992) and the like.

【0042】DNA分析素子に固定されているDNA断
片の量は、導電性基板1mm2当たり10-15乃至10
-10モルの量の範囲にあることが好ましい。導電性基板
の表面にDNA断片が溶解あるいは分散してなる水性液
を点着させても、通常、その点着量と実際に固定される
量とでは異なるためである。
The amount of the DNA fragments fixed to the DNA analysis element ranges from 10 -15 to 10 per 1 mm 2 of the conductive substrate.
Preferably, it is in the range of -10 moles. This is because, even when an aqueous liquid formed by dissolving or dispersing a DNA fragment is spotted on the surface of the conductive substrate, the spotted amount usually differs from the actually fixed amount.

【0043】DNA断片が10-10モル以上の量で導電
性基板に固定されている場合には、DNA断片は、導電
性基板上で密集状態にあり、10-12モルより少ない場
合には、導電性基板の表面にDNA断片が結合していな
い部分、即ち、すき間部分が生じていると推定される。
このすき間部分の発生によって、DNA断片の多くは、
導電性基板の表面上に倒れた状態で結合しているものと
考えられる。DNA断片と試料核酸断片との効率よいハ
イブリダイゼーションのためには、DNA断片が導電性
基板の表面に対して、可能な限り垂直方向に伸張した状
態で固定されていることが望ましい。また、電気化学活
性縫い込み型インターカレータは、このすき間部分に接
触し、非特異的に吸着する結果、バックグラウンド電流
値を上げるとものと推定される。従って、本発明で用い
るDNA分析素子は、下記のマスク処理が施されている
ことが好ましい。
When the DNA fragments are immobilized on the conductive substrate in an amount of 10 -10 mol or more, the DNA fragments are densely packed on the conductive substrate, and when less than 10 -12 mol, It is presumed that a portion where the DNA fragment is not bonded to the surface of the conductive substrate, that is, a gap portion is formed.
Due to the formation of this gap, many of the DNA fragments
It is considered that they are bonded on the surface of the conductive substrate in a falling state. For efficient hybridization between the DNA fragment and the sample nucleic acid fragment, it is desirable that the DNA fragment be fixed in a state of being extended in the vertical direction as much as possible with respect to the surface of the conductive substrate. In addition, it is presumed that the electrochemically active stitched intercalator comes into contact with the gap portion and non-specifically adsorbs, thereby increasing the background current value. Therefore, the DNA analysis element used in the present invention is preferably subjected to the following mask treatment.

【0044】[マスク処理]マスク処理は、マスク処理
用化合物を含む溶液をDNA分析素子の表面に点着する
ことによって実施することができる。マスク処理用化合
物は、0.5乃至2mMの範囲で用いることが好まし
く、0.8乃至1.5mMの範囲で用いることが特に好
ましい。マスク処理用化合物を点着後、所定の温度(好
ましくは、室温)で数時間放置することが好ましい。点
着後、必要であればインキュベーションを行ってもよ
い。マスク処理がなされたDNA分析素子は、数日間保
存することが可能で、また数回であれば繰り返し使用す
ることもできる。
[Mask Treatment] The mask treatment can be carried out by spotting a solution containing the compound for mask treatment on the surface of the DNA analysis element. The masking compound is preferably used in the range of 0.5 to 2 mM, particularly preferably in the range of 0.8 to 1.5 mM. After spotting the compound for mask treatment, it is preferable to leave the compound at a predetermined temperature (preferably room temperature) for several hours. After spotting, incubation may be performed if necessary. The masked DNA analysis element can be stored for several days, and can be used repeatedly several times.

【0045】マスク処理用化合物は、一方の端部もしく
はその近傍に親水性基を有する、途中に環状基を有して
いてもよい鎖状分子に、該鎖状分子の親水性基側端部と
は逆側の端部もしくはその近傍に、導電性基板の表面に
結合可能な反応性基が結合している化合物である。該鎖
状分子は、導電性基板の表面に結合可能な反応性基を介
して、導電性基板の表面に固定される。一方の端部もし
くはその近傍に親水性基を有するとは、親水性基が必ず
しも鎖状分子の末端に位置していなくてもよいことを示
すが、端部に親水性基を有することが好ましい。親水性
基は、一個であっても、複数個であってもよい。導電性
基板の表面に結合可能な反応性基は、該鎖状分子の親水
性基側端部とは逆側の端部に結合していることが好まし
い。途中に環状基を有していてもよい鎖状分子は、マス
ク処理用化合物から誘導された分子である。マスク処理
用化合物としては、先に導電性基板に固定されているD
NA断片よりも直鎖の長さが短い化合物であって、直鎖
の炭素原子数が1乃至6のアルキレン基の一方の末端に
親水性基を有しかつ他方の末端に導電性基板と結合する
反応性基を有する化合物であることが好ましい。
The masking compound is added to a chain molecule having a hydrophilic group at one end or in the vicinity thereof, which may have a cyclic group in the middle, and a hydrophilic group side end of the chain molecule. Is a compound in which a reactive group capable of bonding to the surface of the conductive substrate is bonded to the opposite end or its vicinity. The chain molecule is immobilized on the surface of the conductive substrate via a reactive group capable of binding to the surface of the conductive substrate. Having a hydrophilic group at one end or in the vicinity thereof indicates that the hydrophilic group does not necessarily have to be located at the end of the chain molecule, but preferably has a hydrophilic group at the end. . The number of hydrophilic groups may be one or plural. It is preferable that the reactive group capable of binding to the surface of the conductive substrate be bound to the end of the chain molecule opposite to the end on the side of the hydrophilic group. The chain molecule which may have a cyclic group in the middle is a molecule derived from the masking compound. As the masking compound, D is first fixed to a conductive substrate.
A compound having a linear length shorter than that of an NA fragment and having a hydrophilic group at one end of a linear alkylene group having 1 to 6 carbon atoms and bonding to a conductive substrate at the other end. Preferably, the compound has a reactive group.

【0046】導電性基板の表面に結合可能な反応性基と
しては、メルカプト基、スルフィド基、ジスルフィド
基、チオカルボニル基およびチオカルボン酸基からなる
群より選ばれる基を挙げることができる。導電性基板の
表面にアミノ基、アルデヒド基、カルボン酸基等の反応
性基を導入する処理を予め施している場合には、該反応
性基としては、アミノ基、イミノ基、ヒドラジン基、ヒ
ドラジド基、アミド基、カルボン酸基、アルデヒド基、
エポキシ基および過オキシ酸基からなる群より選ばれる
基を挙げることもできる。上記の該反応性基としては、
メルカプト基、チオカルボニル基もしくはスルフィド基
であることがさらに好ましく、メルカプト基であること
が特に好ましい。
Examples of the reactive group that can be bonded to the surface of the conductive substrate include a group selected from the group consisting of a mercapto group, a sulfide group, a disulfide group, a thiocarbonyl group and a thiocarboxylic acid group. When a treatment for introducing a reactive group such as an amino group, an aldehyde group, or a carboxylic acid group has been previously performed on the surface of the conductive substrate, the reactive group may be an amino group, an imino group, a hydrazine group, or a hydrazide. Group, amide group, carboxylic acid group, aldehyde group,
A group selected from the group consisting of an epoxy group and a peroxyacid group can also be mentioned. As the above reactive group,
It is more preferably a mercapto group, a thiocarbonyl group or a sulfide group, and particularly preferably a mercapto group.

【0047】親水性基は、水酸基、カルボン酸基、アミ
ド基、リン酸基もしくはスルホン酸基であることが好ま
しく、水酸基であることが特に好ましい。但し、導電性
基板の表面に結合可能な反応性基とは、互いに異なるも
のであることが好ましい。環状基は、環構成炭素原子数
が6乃至12のアリール基、炭素原子数が3乃至6のシ
クロアルキル基、あるいはN、S、OおよびPからなる
群より選ばれるヘテロ原子を1乃至4個含む炭素原子数
が2乃至10の複素環基であることが好ましい。環状基
は、導電性基板の表面に結合可能な反応性基が共同して
環状基を形成している基であってもよい。後者の好まし
い例として、イミダゾール−2−チオン基を挙げること
ができる。
The hydrophilic group is preferably a hydroxyl group, a carboxylic acid group, an amide group, a phosphoric acid group or a sulfonic acid group, and particularly preferably a hydroxyl group. However, the reactive groups that can be bonded to the surface of the conductive substrate are preferably different from each other. The cyclic group is an aryl group having 6 to 12 ring carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or 1 to 4 heteroatoms selected from the group consisting of N, S, O and P. It is preferably a heterocyclic group containing 2 to 10 carbon atoms. The cyclic group may be a group in which reactive groups capable of binding to the surface of the conductive substrate cooperate to form a cyclic group. Preferred examples of the latter include an imidazole-2-thione group.

【0048】よって、マスク処理用化合物としては、メ
ルカプトメタノール、2−メルカプトエタノール、3−
メルカプトプロパノール、4−メルカプトブタノール、
5−メルカプトペンタノール、6−メルカプトヘキサノ
ール、N,N’−ジ(3−ヒドロキシ−n−プロピル)
−イミダゾール−2−チオンもしくは文献に記載のイミ
ダゾール−2−チオン誘導体(A.J.Arduengo et al.,
J.Am.Chem.Soc., 1990,112, 6153-6154)であることが
好ましく、2−メルカプトエタノール、3−メルカプト
プロパノール、4−メルカプトブタノール、5−メルカ
プトペンタノール、6−メルカプトヘキサノールである
ことがさらに好ましく、2−メルカプトエタノールであ
ることが特に好ましい。上記のマスク処理用化合物は、
そのナトリウム、カリウム等の塩であってもよく、ま
た、そのアルキレン鎖が特定の置換基によって置換され
ていてもよい。その特定の置換基としては、炭素原子数
が1乃至6の炭化水素基(好ましくは、メチル基、エチ
ル基、フェニル基等)であることが好ましい。DNA断
片の固定方法に応じて、マスク処理用化合物を選択する
ことが望ましい。二種類以上のマスク処理用化合物を組
み合わせて使用してもよい。
Therefore, as the masking compound, mercaptomethanol, 2-mercaptoethanol,
Mercaptopropanol, 4-mercaptobutanol,
5-mercaptopentanol, 6-mercaptohexanol, N, N'-di (3-hydroxy-n-propyl)
-Imidazole-2-thione or imidazole-2-thione derivatives described in the literature (AJArduengo et al.,
J. Am. Chem. Soc., 1990, 112, 6153-6154), preferably 2-mercaptoethanol, 3-mercaptopropanol, 4-mercaptobutanol, 5-mercaptopentanol, and 6-mercaptohexanol. Is more preferable, and 2-mercaptoethanol is particularly preferable. The masking compound is
Salts such as sodium and potassium may be used, and the alkylene chain may be substituted by a specific substituent. The specific substituent is preferably a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms (preferably a methyl group, an ethyl group, a phenyl group, etc.). It is desirable to select a masking compound according to the method of fixing the DNA fragment. Two or more kinds of masking compounds may be used in combination.

【0049】[ハイブリダイゼーション]ハイブリダイ
ゼーションは、電気化学活性縫い込み型インターカレー
タの存在下にて、DNA分析素子に、試料核酸断片を接
触させることによって実施する。DNA分析素子への試
料核酸断片の接触は、DNA分析素子上に試料核酸断片
を含む水性液を滴下する方法、あるいは試料核酸断片を
含む水性液中にDNA分析素子を浸漬する方法の何れに
よっても実施できる。このとき、試料核酸断片を含む水
性液中にインターカレータを含めてもよい。または、ハ
イブリダイゼーションの終了後に形成されたハイブリッ
ドDNAにインターカレータを接触させてもよい。この
場合には、未反応の試料核酸断片を除去しておくことが
好ましい。一本鎖の試料核酸断片あるいは試料中に含ま
れる二本鎖の試料核酸断片に、インターカレータが非特
異的に結合するのを避けるため、ハイブリダイゼーショ
ン終了後に未反応の試料核酸断片を除去してから、イン
ターカレータを接触させることが望ましい。洗浄は、界
面活性剤(好ましくは、ドデシル硫酸ナトリウム)と緩
衝液(好ましくは、クエン酸緩衝液)との混合溶液を用
いて行うことが好ましい。インターカレータは、10n
M乃至10mMの濃度範囲にて用いることが好ましい。
[Hybridization] Hybridization is carried out by bringing a sample nucleic acid fragment into contact with a DNA analysis element in the presence of an electrochemically active sewn intercalator. The contact of the sample nucleic acid fragment with the DNA analysis element can be performed by either a method of dropping an aqueous liquid containing the sample nucleic acid fragment on the DNA analysis element, or a method of immersing the DNA analysis element in the aqueous liquid containing the sample nucleic acid fragment. Can be implemented. At this time, an intercalator may be included in the aqueous liquid containing the sample nucleic acid fragment. Alternatively, an intercalator may be brought into contact with the hybrid DNA formed after completion of the hybridization. In this case, it is preferable to remove unreacted sample nucleic acid fragments. In order to avoid non-specific binding of the intercalator to the single-stranded sample nucleic acid fragment or the double-stranded sample nucleic acid fragment contained in the sample, remove the unreacted sample nucleic acid fragment after the completion of hybridization. Therefore, it is desirable to make the intercalator contact. Washing is preferably performed using a mixed solution of a surfactant (preferably sodium dodecyl sulfate) and a buffer (preferably a citrate buffer). Intercalator is 10n
Preferably, it is used in a concentration range of M to 10 mM.

【0050】ハイブリダイゼーションは、室温乃至70
℃の温度範囲で、そして0.5乃至20時間の範囲で実
施することが好ましいが、導電性基板に固定するDNA
断片の鎖長、試料核酸断片の種類などに応じて、ハイブ
リダイゼーションの最適条件を設定することが望まし
い。例えば、遺伝子発現の解析を目的とする場合には、
低発現の遺伝子も充分に検出できるように、長時間のハ
イブリダイゼーションを行うことが好ましく、一塩基変
異の検出を目的とする場合には、短時間のハイブリダイ
ゼーションを行うことが好ましい。
Hybridization is carried out at room temperature to 70
C. and preferably in the range of 0.5 to 20 hours, but DNA immobilized on a conductive substrate
It is desirable to set optimal hybridization conditions according to the fragment chain length, the type of the sample nucleic acid fragment, and the like. For example, when analyzing gene expression,
It is preferable to perform hybridization for a long time so that low-expressed genes can be sufficiently detected, and it is preferable to perform hybridization for a short time for the purpose of detecting a single nucleotide mutation.

【0051】ハイブリッドDNAに結合する該インター
カレータの量は、図2に示すように、特殊DNA構造に
依存して異なる。この結合量は、二本鎖形成において非
塩基対形成部分が増加するに伴い減少する。
The amount of the intercalator that binds to the hybrid DNA varies depending on the specific DNA structure, as shown in FIG. The amount of this binding decreases as the number of non-base-pairing moieties increases in duplex formation.

【0052】[試料核酸断片]試料核酸断片は、DNA
分析素子に固定されたDNA断片の少なくとも一個の塩
基に対して非塩基対を形成する塩基配列を有する断片で
ある。試料核酸断片としては、DNA分析素子に固定す
る好ましいDNA断片が正常遺伝子断片であることに対
応して、異常遺伝子断片を用いることが好ましい。異常
遺伝子断片は、その対象となる正常遺伝子断片の少なく
とも一個の塩基に対して非塩基対を形成する塩基配列を
有する断片である。このような塩基配列を有するもので
あれば、如何なる種類の塩基変異(塩基置換、塩基欠
損、塩基挿入等)を伴うものであってもよい。異常遺伝
子断片としては、遺伝子異常の生物の試料から抽出した
DNA、遺伝子操作等によって作製した下記の異常遺伝
子と同一の塩基配列を有するDNA等を制限酵素で切断
し、次いで電気泳動による分離操作等で精製したDNA
断片を用いることが好ましい。これらのDNA断片は、
熱処理、アルカリ処理等によって、上記分離操作の前も
しくは後に一本鎖のDNA断片に解離させる。また、下
記の異常遺伝子と同一の塩基配列を有する一本鎖のオリ
ゴヌクレオチドを化学合成し、これを用いることもでき
る。
[Sample Nucleic Acid Fragment] The sample nucleic acid fragment
This is a fragment having a base sequence that forms a non-base pair with at least one base of the DNA fragment fixed to the analysis element. As the sample nucleic acid fragment, it is preferable to use an abnormal gene fragment corresponding to a preferable DNA fragment fixed to the DNA analysis element being a normal gene fragment. An abnormal gene fragment is a fragment having a base sequence that forms a non-base pair with at least one base of the target normal gene fragment. As long as it has such a base sequence, it may involve any type of base mutation (base substitution, base deletion, base insertion, etc.). Examples of the abnormal gene fragment include DNA extracted from a sample of a genetically abnormal organism, DNA having the same base sequence as the abnormal gene described below prepared by genetic manipulation and the like, cut with a restriction enzyme, and then separated by electrophoresis. DNA purified by
Preferably, fragments are used. These DNA fragments are
Before or after the above separation operation, the DNA is dissociated into single-stranded DNA fragments by heat treatment or alkali treatment. Alternatively, a single-stranded oligonucleotide having the same base sequence as the following abnormal gene can be chemically synthesized and used.

【0053】異常遺伝子としては、遺伝性疾患、外因性
の遺伝子異常による疾患あるいは遺伝性素因に環境因子
が作用した疾患に由来するものの何れであってもよい。
例えば、遺伝性疾患よりも環境因子の作用する割合が多
いと思われていた疾患(糖尿病、高血圧症等)、既知の
遺伝病(小児高尿酸血症、鎌状赤血球貧血症、フェニル
ケトン尿症等)等を挙げることができる。
The abnormal gene may be any of a hereditary disease, a disease caused by an exogenous genetic abnormality, and a disease derived from a disease in which an environmental factor acts on a hereditary predisposition.
For example, diseases for which environmental factors seemed to act more frequently than hereditary diseases (diabetes, hypertension, etc.), and known genetic diseases (pediatric hyperuricemia, sickle cell anemia, phenylketonuria) Etc.).

【0054】試料核酸断片の接触量については、導電性
基板1mm2当たり10-18乃至10 -10モルの量の範囲
にあることが好ましく、10-18乃至10-12モルの量の
範囲にあることが特に好ましい。対照として用いる試料
核酸断片の接触量は、上記試料核酸断片と同一であるこ
とが好ましい。
For the contact amount of the sample nucleic acid fragment,
Substrate 1mmTwo10 per-18To 10 -TenMolar amount range
Preferably 10-18To 10-12Molar amount
It is particularly preferred that it is in the range. Sample used as control
The contact amount of the nucleic acid fragment should be the same as that of the sample nucleic acid fragment.
Is preferred.

【0055】[電気化学活性縫い込み型インターカレー
タ]電気化学活性縫い込み型インターカレータは、ハイ
ブリッドDNAにインターカレートし、かつ電気化学活
性を有する分子であれば何れのものも使用することがで
きる。但し、ハイブリッドDNAの塩基対形成部分を定
量的に認識できることが要求されるため、DNAの溝結
合性型のものは好ましくない。
[Electrochemically active sewn intercalator] As the electrochemically active sewn intercalator, any molecule can be used as long as it intercalates with hybrid DNA and has electrochemical activity. . However, since it is required that the base pair-forming portion of the hybrid DNA can be quantitatively recognized, a groove-binding type of DNA is not preferable.

【0056】導電性基で標識された縫い込み型インター
カレータは、酸化還元活性を有する物質であることが好
ましい。酸化還元活性部分としては、フェロセン化合
物、カテコールアミン化合物、金属ビピリジン錯体、金
属フェナントロリン錯体、ビオローゲン化合物等である
ことが好ましく、フェロセン化合物であることが特に好
ましい。インターカレータ部分としては、ナフタレンジ
イミド、アントラセン、アントラキノン等であることが
好ましく、ナフタレンジイミドであることが特に好まし
い。よって、該インターカレータとしては、フェロセン
カルボン酸N−ヒドロキシスクシンイミドエステルと対
応するアミン体との反応により合成される下記式で表さ
れるフェロセン化ナフタレンジイミド誘導体(S.Takena
ka et al.,J.Chem.Soc.,Commun., 1111(1998))である
ことが特に好ましい。
The sewn intercalator labeled with a conductive group is preferably a substance having a redox activity. The redox-active moiety is preferably a ferrocene compound, a catecholamine compound, a metal bipyridine complex, a metal phenanthroline complex, a viologen compound, or the like, and particularly preferably a ferrocene compound. The intercalator portion is preferably naphthalenediimide, anthracene, anthraquinone, or the like, and particularly preferably naphthalenediimide. Therefore, as the intercalator, a ferrocene naphthalenediimide derivative (S. Takena) represented by the following formula, which is synthesized by reacting ferrocenecarboxylic acid N-hydroxysuccinimide ester with a corresponding amine compound,
Ka et al., J. Chem. Soc., Commun., 1111 (1998)) is particularly preferred.

【0057】[0057]

【化4】 Embedded image

【0058】また、下記式で表されるフェロセン化ナフ
タレンジイミド誘導体も好ましく用いられる。
Further, a ferrocene naphthalenediimide derivative represented by the following formula is also preferably used.

【0059】[0059]

【化5】 Embedded image

【0060】但し、Xは下記式で表されるフェロセン誘
導体である。
However, X is a ferrocene derivative represented by the following formula.

【0061】[0061]

【化6】 Embedded image

【0062】[0062]

【化7】 Embedded image

【0063】[0063]

【化8】 Embedded image

【0064】[0064]

【化9】 Embedded image

【0065】導電性基で標識された縫い込み型インター
カレータには、酸化還元活性部分とインターカレータ部
分とを繋ぐリンカー部分がある。前記式で表される1,
4−ジプロピルピペラジニル基がこのリンカー部分に相
当する。このピペラジニル基の代わりに、四級化された
イミノ基を導入することもできる。四級化されたイミノ
基を導入した下記式で表されるインターカレータは、反
応系のpHに関わらすカチオン性となるために、ハイブ
リッドDNAあるいはハイブリッドPNAの結合がより
強くなる。四級化されたイミノ基を導入したインターカ
レータは、PNA分析素子を用いる場合に特に有効であ
る。リンカー部分に相当する基としては上記記載のもの
に限定されない。例えば、ピペラジニル基の代わりに、
N−アルキル基(アルキル基としては、炭素原子数が1
乃至6のアルキル基であることが好ましく、メチル基、
エチル基もしくはn−プロピル基であることが特に好ま
しい)を導入することも好ましい。リンカー部分に相当
する基の構造の違いより、フェロセン分子の酸化還元電
位が異なる。
The sewn intercalator labeled with a conductive group has a linker portion connecting the redox-active portion and the intercalator portion. 1, represented by the above equation
The 4-dipropylpiperazinyl group corresponds to this linker moiety. Instead of this piperazinyl group, a quaternized imino group can also be introduced. The intercalator represented by the following formula into which a quaternized imino group has been introduced becomes cationic regardless of the pH of the reaction system, so that the binding of the hybrid DNA or hybrid PNA becomes stronger. An intercalator in which a quaternized imino group is introduced is particularly effective when a PNA analytical element is used. The group corresponding to the linker moiety is not limited to those described above. For example, instead of a piperazinyl group,
N-alkyl group (an alkyl group having 1 carbon atom
And preferably an alkyl group of 6 to 6, a methyl group,
It is also preferable to introduce an ethyl group or an n-propyl group). The oxidation-reduction potential of the ferrocene molecule differs due to the difference in the structure of the group corresponding to the linker portion.

【0066】[0066]

【化10】 Embedded image

【0067】縫い込み型インターカレータとして上記の
ナフタレンジイミド誘導体を用いた場合、そのナフタレ
ンジイミド誘導体は、ハイブリッドDNAに高い特異性
で結合し、二塩基おきに配列してハイブリッドDNAに
飽和している。このことは、ナフタレンジイミド誘導体
の二つのフェロセン分子が、それぞれハイブリッドDN
Aの主溝と副溝とに密に並んだ状態を意味している。こ
のため、ナフタレンジイミド誘導体は、ハイブリッドD
NAからの解離速度が極めて遅くなり、ハイブリッドD
NAとナフタレンジイミド誘導体との安定な複合体を形
成することができる。また、ナフタレンジイミド誘導体
のハイブリッドDNAへの結合がインターカレーション
モードであることは、一般的にハイブリッドDNAにイ
ンターカレータを接触させたときに、粘度の変化が認め
られることにより確認される。例えば、ウイルスSV4
0に代表される閉環状プラスミドは、インターカレーシ
ョンが起こると、超らせんの変化に伴って粘度も変化す
ることが知られている。一方、インターカレータは、一
本鎖DNA断片に対しては結合しないか、あるいは一旦
結合してもすぐに解離して遊離のインターカレータとな
る。
When the above-described naphthalenediimide derivative is used as the sewn-in intercalator, the naphthalenediimide derivative binds to the hybrid DNA with high specificity, and is arranged every two bases to be saturated with the hybrid DNA. This means that the two ferrocene molecules of the naphthalenediimide derivative each have a hybrid DN
A means a state in which the main groove and the sub groove of A are closely arranged. Therefore, the naphthalenediimide derivative is a hybrid D
The dissociation rate from NA becomes extremely slow, and hybrid D
A stable complex of NA and a naphthalenediimide derivative can be formed. In addition, the fact that the binding of the naphthalenediimide derivative to the hybrid DNA is in the intercalation mode is generally confirmed by a change in viscosity observed when the intercalator is brought into contact with the hybrid DNA. For example, the virus SV4
It is known that the viscosity of the closed circular plasmid represented by 0 changes with the change of the supercoil when intercalation occurs. On the other hand, the intercalator does not bind to the single-stranded DNA fragment, or once bound, dissociates immediately to become a free intercalator.

【0068】[応答電流の測定]電流量の測定は、ハイ
ブリッドDNAが固定されている導電性基板と電気化学
活性縫い込み型インターカレータの導電性基との間を流
れる電流量が測定できる方法であれば如何なる方法であ
ってもよい。サイクリックボルタモグラフィ(CV)、
デファレンシャルパルスボルタモグラフィ(DPV)、
リニアスィープボルタモグラフィ、ポテンショスタット
等を用いること好ましく、デファレンシャルパルスボル
タモグラフィを用いることが特に好ましい。カウンタ電
極とハイブリッドDNAが固定された導電性基板とを電
解質溶液に浸漬し、一対の電解系を形成させて、デファ
レンシャルパルスボルタモグラフィを測定することが好
ましい。
[Measurement of Response Current] The amount of current is measured by a method capable of measuring the amount of current flowing between the conductive substrate on which the hybrid DNA is fixed and the conductive group of the electrochemically active sewn intercalator. Any method may be used as long as it is provided. Cyclic voltammography (CV),
Differential pulse voltammography (DPV),
It is preferable to use linear sweep voltammography, potentiostat and the like, and it is particularly preferable to use differential pulse voltammography. It is preferable to immerse the counter electrode and the conductive substrate on which the hybrid DNA is fixed in an electrolyte solution to form a pair of electrolytic systems, and measure differential pulse voltammography.

【0069】本発明の検出方法は、前述したように、D
NA断片と試料核酸断片とで形成されるハイブリッドD
NA(遺伝子多型)を検出し、試料核酸断片の変異の態
様を解析することを本来の目的とする一次スクリーニン
グ法である。そこで、DNA断片として特定の正常遺伝
子断片、試料核酸断片として異常遺伝子断片を使用すれ
ば、本発明の検出方法によって異常遺伝子断片の塩基変
異の定量も可能である。例えば、正常遺伝子断片につい
て既知の数の塩基置換を伴う塩基配列を有する異常遺伝
子断片であって、置換数が互いに異なる三点以上の異常
遺伝子断片をスクリーニングすることによって、塩基置
換度と電流値との関係が定められるので、未知の数の塩
基置換を伴う異常遺伝子断片を試料とすれば、その電流
値から塩基置換度を求めることができる。その塩基置換
度から遺伝子多型の予測をすることも可能である。遺伝
子多型の検出は、遺伝的リスク診断の可能性を示す。例
えば、原発性IV型高脂血症(高グリセリド血症)の異
常遺伝子を保有する患者の染色体DNAを試料核酸断片
として用いれば、その多型から、発病の有無を診断する
ことも可能である。
As described above, the detection method of the present invention
Hybrid D formed by NA fragment and sample nucleic acid fragment
This is a primary screening method whose primary purpose is to detect NA (gene polymorphism) and analyze the mode of mutation of a sample nucleic acid fragment. Therefore, if a specific normal gene fragment is used as a DNA fragment and an abnormal gene fragment is used as a sample nucleic acid fragment, the detection method of the present invention can also be used to quantify the base mutation of the abnormal gene fragment. For example, by screening abnormal gene fragments having a known number of base substitutions with a known number of base substitutions for normal gene fragments, the number of substitutions of which is different from three or more abnormal gene fragments, the base substitution degree and the current value Therefore, if an unknown number of abnormal gene fragments having a base substitution are used as a sample, the base substitution degree can be obtained from the current value. It is also possible to predict a gene polymorphism from the degree of base substitution. Detection of a genetic polymorphism indicates the possibility of a genetic risk diagnosis. For example, if chromosomal DNA of a patient having an abnormal gene of primary type IV hyperlipidemia (hyperglyceridemia) is used as a sample nucleic acid fragment, it is possible to diagnose the presence or absence of the disease from the polymorphism. .

【0070】本発明の検出方法において、電流値の変化
の割合がハイブリッドDNAに結合した電気化学活性縫
い込み型インターカレータの量のみに依存し、導電性基
板上のハイブリッドDNAの形成量に依存するものでは
ないことは、後述する実施例5で確認することができ
る。
In the detection method of the present invention, the rate of change of the current value depends only on the amount of the electrochemically active thread-intercalator bound to the hybrid DNA, and depends on the amount of the hybrid DNA formed on the conductive substrate. That is not the case, it can be confirmed in Example 5 described later.

【0071】[0071]

【実施例】〈実施例系1〉実施例2乃至4において使用
する、正常リポタンパクリパーゼ(LPL)遺伝子のセ
ンス鎖であるd(GTCGGACTGAAGA)をオリ
ゴヌクレオチド「WT+」、そのアンチセンス鎖である
d(CAGCCTGACTTCT)をオリゴヌクレオチ
ド「WT−」、正常LPL遺伝子の447番目のセリン
(TCA)が終止コドン(TGA)に変化したために異
常をきたした患者の遺伝子のセンス鎖であるd(GTC
GGAG*TGAAGA)をオリゴヌクレオチド「S4
47X+」、およびそのアンチセンス鎖であるd(CA
GCCTC*ACTTCT)をオリゴヌクレオチド「S
447X−」と略する。但し、右上に*印を有する塩基
は、変異遺伝子が有する、正常遺伝子とは異なる塩基を
意味する。
<Example 1> The d (GTCGGGACTGAAGA), which is the sense strand of the normal lipoprotein lipase (LPL) gene used in Examples 2 to 4, is replaced with the oligonucleotide "WT +" and its antisense strand, d. (CAGCCTGACTTCT) was replaced with oligonucleotide "WT-" and d (GTC
GGAG * TGAAGA) to oligonucleotide “S4
47X + ”and its antisense strand, d (CA
GCTCC * ACTTCT) with oligonucleotide "S
447X- ". However, a base having an asterisk at the upper right means a base that is different from a normal gene in a mutant gene.

【0072】[実施例1]部分相補性DNA断片の検出 [試料DNA断片としてモデル化合物を用いる部分相補
性DNA断片の検出(1A)] (1)DNA分析素子の作製 面積が2mm2の金電極を2N水酸化ナトリウム水溶液
中に1時間浸積し、超純水で洗浄後、濃硝酸に浸し、1
5分間攪拌した。この金電極を超純水で洗浄後、金電極
表面に、アデニンの20量体である試料DNA断片のそ
の5’末端にメルカプトヘキシル基を結合させたオリゴ
ヌクレオチド(HS−dA20)(10ピコモル/μL)
の水溶液1.0μLを点着し、2時間放置後、超純水で
洗浄したdA20およびHS−dA20の合成については、
特開平9−288080号公報およびB.A.Connolly,Nuc
leic Acids Res., 13, 4484(1985)の記載の方法に従っ
て行った。点着前のHS−dA20の水溶液および点着後
に回収されたHS−dA20の水溶液を、高速液体クロマ
トグラフィ(HPLC)に付し、クロマトグラフィのピ
ークの変化量から金電極への固定量を決定した。HS−
dA20は、ほぼ定量的に金電極に修飾された。 (2)電極のマスク処理 上記(1)で得たDNA分析素子表面に、2−メルカプ
トエタノール(1mM)の水溶液1μLを滴下し、該電
極にキャップをして2時間放置した。次いで、超純水で
洗浄した。 (3)試料DNA断片の調製 下記式(III): 5’−TTTTTTTTTTATTTTTTTTT−3’ で表される試料DNA断片dT9dAdT10は、上記公
報に記載の方法に従って合成した。 (4)フェロセン縫い込み型インターカレータの合成 下記式で表されるフェロセン化ナフタレンジイミドにつ
いても、上記公報に記載の方法に従って合成した。
Example 1 Detection of Partially Complementary DNA Fragment [Detection of Partially Complementary DNA Fragment Using Model Compound as Sample DNA Fragment (1A)] (1) Preparation of DNA Analysis Element A gold electrode having an area of 2 mm 2 Immersed in a 2N aqueous sodium hydroxide solution for 1 hour, washed with ultrapure water, immersed in concentrated nitric acid,
Stir for 5 minutes. After washing the gold electrode with ultrapure water, the gold electrode surface, oligonucleotides (HS-dA 20) that the 5 'end mercaptohexyl group of the sample DNA fragments were bound 20-mer of adenine (10 pmol / ΜL)
Of dA 20 and HS-dA 20 washed with ultrapure water after spotting 1.0 μL of an aqueous solution of
JP-A-9-288080 and BAConnolly, Nuc
Leic Acids Res., 13, 4484 (1985). An aqueous solution of spotting previous HS-dA 20 for aqueous solutions and spotted HS-dA 20 recovered after subjected to high performance liquid chromatography (HPLC), determines a fixed amount of the gold electrode from the variation of the peak chromatographic did. HS-
dA 20 was almost quantitatively modified on the gold electrode. (2) Electrode mask treatment 1 μL of an aqueous solution of 2-mercaptoethanol (1 mM) was dropped on the surface of the DNA analysis element obtained in (1), and the electrode was capped and left for 2 hours. Then, it was washed with ultrapure water. (3) Preparation of Sample DNA Fragment The sample DNA fragment dT 9 dAdT 10 represented by the following formula (III): 5′-TTTTTTTTTTATTTTTTTTTT-3 ′ was synthesized according to the method described in the above publication. (4) Synthesis of ferrocene-stitched intercalator Ferrocene-naphthalenediimide represented by the following formula was also synthesized according to the method described in the above publication.

【0073】[0073]

【化11】 Embedded image

【0074】(5)DNA分析素子と試料DNA断片と
のハイブリダイゼーション 上記(3)の試料DNA断片dT9dAdT10(20ピ
コモル/μL)の水溶液1μLをDNA分析素子に滴下
し、20℃で30分間放置した。 (6)電流量の測定 恒温セルを用いて、20℃に保ち、前記(4)のフェロ
セン化ナフタレンジイミド(50μM)を含む電解質溶
液(0.1M酢酸/酢酸カリウム水溶液(pH5.6)
−0.1M塩化カリウム水溶液の混合液)中に、上記
(5)で得られたハイブリダイゼーション電極(作用
極)、白金(対極)および銀/塩化銀参照電極を浸して
三電極を形成させ、42℃にてデファレンシャルパルス
ボルタモグラフィー(DPV2)を測定した(図3の−
□−)。また、試料DNA断片を存在させない以外は上
記と同様にして、そのDPV1を測定した(図3の−○
−)。その結果、460mVにおけるDPV2のピーク
電流値は、同電位におけるDPV1のピーク電流値と比
べて高い値を示し、その変化量は22.2%であった。
(5) Hybridization between DNA analysis element and sample DNA fragment 1 μL of the aqueous solution of the sample DNA fragment dT 9 dAdT 10 (20 pmol / μL) of the above (3) was dropped on the DNA analysis element, Let stand for minutes. (6) Measurement of the amount of electric current An electrolytic solution (0.1 M acetic acid / potassium acetate aqueous solution (pH 5.6)) containing the ferrocene naphthalenediimide (50 μM) of the above (4) was maintained at 20 ° C. using a thermostatic cell.
(A mixture of −0.1 M aqueous potassium chloride solution) in the hybridization electrode (working electrode), platinum (counter electrode) and silver / silver chloride reference electrode obtained in (5) above to form three electrodes. At 42 ° C., differential pulse voltammography (DPV2) was measured (− in FIG. 3).
□-). The DPV1 was measured in the same manner as described above except that no sample DNA fragment was present (-O in FIG. 3).
−). As a result, the peak current value of DPV2 at 460 mV was higher than the peak current value of DPV1 at the same potential, and the amount of change was 22.2%.

【0075】[試料DNA断片としてモデル化合物を用
いる部分相補性DNA断片の検出(1B)]試料DNA
断片を、下記式(IV): 5’−TTTTTTTTAAAATTTTTTTT−3’ で表されるdT8dA4dT8に変えた以外は、実施例1
と同様にして、DNA分析素子と当該DNA断片とのハ
イブリダイゼーションを行い、そのDPV4を測定した
(図4の−□−)。dT8dA4dT8は前記公報に記載
の方法に従って合成した。また、試料DNA断片を存在
させない以外は上記と同様にして、そのDPV3を測定
した(図4の−○−)。その結果、460mVにおける
DPV4のピーク電流値は、同電位におけるDPV3の
ピーク電流値と比べて、15.1%変化した。
[Detection of Partially Complementary DNA Fragment Using Model Compound as Sample DNA Fragment (1B)] Sample DNA
Example 1 except that the fragment was changed to dT 8 dA 4 dT 8 represented by the following formula (IV): 5′-TTTTTTTTAAAAATTTTTTTT-3 ′
Hybridization of the DNA analysis element and the DNA fragment was carried out in the same manner as described above, and its DPV4 was measured (-□-in FIG. 4). dT 8 dA 4 dT 8 was synthesized according to the method described in the above publication. DPV3 was measured in the same manner as above except that no sample DNA fragment was present (-O- in FIG. 4). As a result, the peak current value of DPV4 at 460 mV was changed by 15.1% as compared with the peak current value of DPV3 at the same potential.

【0076】[試料DNA断片としてモデル化合物を用
いる部分相補性DNA断片の検出(1C)]試料DNA
断片を、チミンの20量体(dT20)に変えた以外は、
部分相補性DNA断片の検出(1A)と同様にして、D
NA分析素子と当該DNA断片とのハイブリダイゼーシ
ョンを行い、そのDPV6を測定した(図5の−□
−)。但し、dT20は前記公報に記載の方法に従って合
成した。また、試料DNA断片を存在させない以外は上
記と同様にして、そのDPV5を測定した(図5の−○
−)。その結果、460mVにおけるDPV6のピーク
電流値は、同電位におけるDPV5のピーク電流値と比
べて37.3%変化した。部分相補性DNA断片の検出
(1C)(フルマッチ構造の検出)の電流値の変化の割
合は、前記記載の検出(1A)(ミスマッチ構造の検
出)および(1B)(バルジ構造の検出)の電流値の変
化の割合に対するコントロール値となる。
[Detection of Partially Complementary DNA Fragment Using Model Compound as Sample DNA Fragment (1C)] Sample DNA
Except that the fragment was changed to a thymine 20-mer (dT 20 )
As in the detection of the partially complementary DNA fragment (1A),
Hybridization between the NA analysis element and the DNA fragment was performed, and the DPV6 was measured (-□ in FIG. 5).
-). However, dT 20 was synthesized according to the method described in the publication. The DPV5 was measured in the same manner as above except that no sample DNA fragment was present (-O in FIG. 5).
-). As a result, the peak current value of DPV6 at 460 mV changed by 37.3% compared to the peak current value of DPV5 at the same potential. The rate of change of the current value in the detection of the partially complementary DNA fragment (1C) (detection of the full-match structure) is the same as that in the above-described detection (1A) (detection of the mismatch structure) and (1B) (detection of the bulge structure). It is a control value for the rate of value change.

【0077】本実施例より、試料DNA断片として、上
記式(III、(IV)で表される化合物およびdT20
を用いる限りにおいては、非塩基対形成部分の増加(塩
基置換度の増加)に従い、電流値の変化の割合が減少す
ることが分かる。
According to this example, as the sample DNA fragment, the compounds represented by the above formulas (III, (IV)) and dT 20
It can be seen that as long as is used, the rate of change in the current value decreases with an increase in the non-base pairing portion (increase in the degree of base substitution).

【0078】[実施例2]部分相補性DNA断片の検出 [試料DNA断片として、LPL異常遺伝子のモデル化
合物を用いる部分相補性DNA断片の検出(2A)] (1)DNA分析素子の作製 DNA断片として、オリゴヌクレオチド「WT−」の
5’末端にメルカプトヘキシル基を有するHS−d(C
AGCCTGACTTCT)(10ピコモル)の水溶液
を用いた外は実施例1と同様にして、DNA分析素子を
作製した。オリゴヌクレオチド「WT−」は、前記の公
報に記載の方法に従って合成した。 (2)試料DNA断片の調製 LPL異常遺伝子を有する患者のモデル遺伝子として、
「S447X+」を前記の公報に記載の方法に従って合
成した。 (3)ハイブリダイゼーションおよび電流量の測定 上記(1)で得られたDNA分析素子、および上記
(2)の試料DNA断片を用いた以外は、実施例1と同
様の操作を行い、20℃にてそのDPVを測定した(D
PV8)。また、試料DNA断片を存在させない以外は
上記と同様にして、そのDPVを測定した(DPV
7)。その結果、460mVにおけるDPV8のピーク
電流値は、同電位におけるDPV7のピーク電流値と比
べて6.3%変化した。
Example 2 Detection of Partial Complementary DNA Fragment [Detection of Partial Complementary DNA Fragment Using Model Compound of LPL Abnormal Gene as Sample DNA Fragment (2A)] (1) Preparation of DNA Analysis Element DNA Fragment As HS-d (C) having a mercaptohexyl group at the 5 ′ end of the oligonucleotide “WT-”
A DNA analysis element was prepared in the same manner as in Example 1, except that an aqueous solution of AGCCTGACTTCT (10 picomoles) was used. Oligonucleotide "WT-" was synthesized according to the method described in the above publication. (2) Preparation of sample DNA fragment As a model gene of a patient having an LPL abnormal gene,
"S447X +" was synthesized according to the method described in the above publication. (3) Hybridization and measurement of current amount The same operation as in Example 1 was carried out except that the DNA analysis element obtained in the above (1) and the sample DNA fragment of the above (2) were used. The DPV was measured (D
PV8). The DPV was measured in the same manner as above except that no sample DNA fragment was present (DPV
7). As a result, the peak current value of DPV8 at 460 mV was changed by 6.3% compared to the peak current value of DPV7 at the same potential.

【0079】[試料DNA断片として、正常LPL遺伝
子のモデル化合物を用いる部分相補性DNA断片の検出
(2C)]試料DNA断片として、オリゴヌクレオチド
「WT+」を用いる以外は、実施例4と同様にしてその
DPVを測定した(DPV10)。オリゴヌクレオチド
「WT+」は、前記の公報に記載の方法に従って合成し
た。また、試料DNA断片を存在させない以外は上記と
同様にして、そのDPVを測定した(DPV9)。その
結果、460mVにおけるDPV10のピーク電流値
は、同電位におけるDPV9のピーク電流値と比べて6
5.4%変化した。この変化の割合が、上記記載の検出
(2A)のコントロール値に相当する。
[Detection of Partially Complementary DNA Fragment Using Model Compound of Normal LPL Gene as Sample DNA Fragment (2C)] Except for using oligonucleotide “WT +” as a sample DNA fragment, the same procedure as in Example 4 was carried out. The DPV was measured (DPV10). Oligonucleotide "WT +" was synthesized according to the method described in the above publication. The DPV was measured in the same manner as above except that no sample DNA fragment was present (DPV9). As a result, the peak current value of DPV10 at 460 mV is 6 times smaller than the peak current value of DPV9 at the same potential.
It changed by 5.4%. The rate of this change corresponds to the control value for detection (2A) described above.

【0080】実施例2より、二本鎖DNA断片がミスマ
ッチ構造を有する場合には、電流値の変化の割合がかな
り減少することが分かる。
From Example 2, it can be seen that when the double-stranded DNA fragment has a mismatch structure, the rate of change in the current value is significantly reduced.

【0081】[実施例3]部分相補性DNA断片の検出 [試料DNA断片として、LPL異常遺伝子のモデル化
合物を用いる部分相補性DNA断片の検出(3A)] (1)DNA分析素子の作製 オリゴヌクレオチド「S447X−」の5’末端にメル
カプトヘキシル基を有するHS−d(CAGCCTCA
CTTCT)(10ピコモル/μL)を用いた以外は実
施例1と同様にして、DNA分析素子を作製した。オリ
ゴヌクレオチド「S447X−」は、前記の公報に記載
の方法に従って合成した。 (2)ハイブリダイゼーションおよび電流量の測定 DNA分析素子として上記(1)のDNA分析素子、お
よび試料DNA断片として「WT+」を用いる以外は実
施例1と同様にして、そのDPVを測定した(DPV1
2)。また、試料DNA断片を存在させない以外は上記
と同様にして、そのDPVを測定した(DPV11)。
その結果、460mVにおけるDPV12のピーク電流
値は、同電位におけるDPV11のピーク電流値と比べ
て9.7%変化した。
Example 3 Detection of Partial Complementary DNA Fragment [Detection of Partial Complementary DNA Fragment Using Model Compound of LPL Abnormal Gene as Sample DNA Fragment (3A)] (1) Preparation of DNA Analysis Element Oligonucleotide HS-d (CAGCCTCA) having a mercaptohexyl group at the 5 ′ end of “S447X-”
A DNA analysis element was prepared in the same manner as in Example 1 except that (CTTCT) (10 picomoles / μL) was used. Oligonucleotide "S447X-" was synthesized according to the method described in the above publication. (2) Hybridization and Measurement of Current Amount The DPV was measured in the same manner as in Example 1 except that the DNA analysis element described in (1) above was used as the DNA analysis element and “WT +” was used as the sample DNA fragment (DPV1).
2). The DPV was measured in the same manner as above except that no sample DNA fragment was present (DPV11).
As a result, the peak current value of DPV12 at 460 mV was changed by 9.7% as compared with the peak current value of DPV11 at the same potential.

【0082】[試料DNA断片として、LPL異常遺伝
子のモデル化合物を用いる部分相補性DNA断片の検出
(3C)]オリゴヌクレオチド「S447X+」を用い
た以外は上記検出(3A)と同様にして、DNA分析素
子を作製し、そのDPVを測定した(DPV14)。ま
た、試料DNA断片を存在させない以外は上記と同様に
して、そのDPVを測定した(DPV13)。その結
果、460mVにおけるDPV14のピーク電流値は、
同電位におけるDPV13のピーク電流値と比べて2
9.4%変化した。この変化の割合が上記検出(3A)
のコントロール値である。実施例3においても、実施例
1および2と同様な結果が認められた。
[Detection of Partial Complementary DNA Fragment Using Model Compound of LPL Abnormal Gene as Sample DNA Fragment (3C)] DNA analysis was performed in the same manner as the above detection (3A) except that oligonucleotide “S447X +” was used. An element was manufactured, and its DPV was measured (DPV14). The DPV was measured in the same manner as above except that no sample DNA fragment was present (DPV13). As a result, the peak current value of DPV14 at 460 mV is
2 compared to the DPV13 peak current value at the same potential
It changed by 9.4%. The rate of this change is the above detection (3A)
Is the control value. In Example 3, the same results as in Examples 1 and 2 were observed.

【0083】[実施例4]部分相補性DNA断片の検出 [試料DNA断片として、LPL遺伝子異常の患者のD
NA断片を用いる部分相補性DNA断片の検出(4
A)] (1)DNA分析素子の作製 オリゴヌクレオチド「WT−」(2ピコモル/μL)を
用いた以外は実施例1と同様にして、DNA分析素子を
作製した。 (2)試料DNA断片の調製 LPL遺伝子異常の患者の白血球(1mL)より精製し
た染色体DNAを用い、PLP遺伝子部をPCR増幅
(40サイクル)して、オリゴヌクレオチド「S447
X+/S447X+」を得た。この試料DNA断片は、
透析によって精製を行い、下記のハイブリダイゼーショ
ンに使用した。 (3)ハイブリダイゼーションおよび電流量の測定 上記(1)のDNA分析素子および上記(2)の試料D
NA断片(5ピコモル)を用いた以外は実施例1と同様
にして、そのDPVを測定した(DPV16)。また、
試料DNA断片を存在させない以外は上記と同様にし
て、そのDPVを測定した(DPV15)。その結果、
460mVにおけるDPV16のピーク電流値は、同電
位におけるDPV15のピーク電流値と比べて1.4%
減少したが、実際にはほとんど変化が認められなかっ
た。
Example 4 Detection of Partially Complementary DNA Fragment [Sample D fragment of LPL gene abnormal patient
Detection of partially complementary DNA fragment using NA fragment (4
A)] (1) Preparation of DNA analysis element A DNA analysis element was prepared in the same manner as in Example 1 except that oligonucleotide "WT-" (2 picomoles / μL) was used. (2) Preparation of sample DNA fragment Using chromosomal DNA purified from leukocytes (1 mL) of a patient with LPL gene abnormality, the PLP gene part was subjected to PCR amplification (40 cycles) to obtain oligonucleotide "S447".
X + / S447X + "was obtained. This sample DNA fragment
Purification was performed by dialysis and used for the following hybridization. (3) Hybridization and Measurement of Current Amount The DNA analysis device of (1) and the sample D of (2)
The DPV was measured in the same manner as in Example 1 except that the NA fragment (5 picomoles) was used (DPV16). Also,
The DPV was measured in the same manner as above except that no sample DNA fragment was present (DPV15). as a result,
The peak current value of DPV16 at 460 mV is 1.4% of the peak current value of DPV15 at the same potential.
Although reduced, in fact little change was observed.

【0084】[試料DNA断片として、LPL遺伝子異
常の患者のDNA断片を用いる部分相補性DNA断片の
検出(4B)] (1)試料DNA断片の調製 正常LPL遺伝子を有するヒト白血球(1mL)より精
製した染色体DNAを用い、LPL遺伝子部(「WT
+」に相当する部分)をPCR増幅(40サイクル)し
て、オリゴヌクレオチド「WT+/WT+」を得た。試
料DNA断片として、このオリゴヌクレオチド「WT+
/WT+」、および上記の実施例8で得られたオリゴヌ
クレオチド「S447X+/S447X+」を1対1の
割合で混合したもの(「WT+/S447X+」)を調
製した。この試料DNA断片は、透析によって精製を行
い、下記のハイブリダイゼーションに使用した。 (2)ハイブリダイゼーションおよび電流量の測定 上記(1)で得られた試料DNA断片(5ピコモル)用
いた以外は実施例8と同様の操作を行い、そのDPVを
測定した(DPV18)。また、試料DNA断片を存在
させない以外は上記と同様にして、そのDPVを測定し
た(DPV17)。その結果、460mVにおけるDP
V18のピーク電流値は、同電位におけるDPV17の
ピーク電流値と比べて16.4%変化した。
[Detection of Partial Complementary DNA Fragment Using DNA Fragment of LPL Gene Abnormal Patient as Sample DNA Fragment (4B)] (1) Preparation of Sample DNA Fragment Purification from human leukocytes (1 mL) having a normal LPL gene Using the chromosomal DNA obtained, the LPL gene portion (“WT
The portion corresponding to "+") was subjected to PCR amplification (40 cycles) to obtain oligonucleotide "WT + / WT +". As a sample DNA fragment, this oligonucleotide “WT +
/ WT + ”and the oligonucleotide“ S447X + / S447X + ”obtained in Example 8 above were mixed at a ratio of 1: 1 (“ WT + / S447X + ”). This sample DNA fragment was purified by dialysis and used for the following hybridization. (2) Hybridization and measurement of electric current The same operation as in Example 8 was performed except that the sample DNA fragment (5 picomoles) obtained in (1) above was used, and the DPV was measured (DPV18). The DPV was measured in the same manner as above except that no sample DNA fragment was present (DPV17). As a result, DP at 460 mV
The peak current value of V18 changed by 16.4% compared to the peak current value of DPV17 at the same potential.

【0085】[試料DNA断片として、正常LPL遺伝
子のDNA断片を用いる部分相補性DNA断片の検出
(4C)]試料DNA断片として、実施例9で得られた
オリゴヌクレオチド「WT+/WT+」(5.0ピコモ
ル)を用いた以外は実施例3と同様の操作を行い、その
DPVを測定した(DPV20)。この試料DNA断片
は、予め透析によって精製を行った。また、試料DNA
断片を存在させない以外は上記と同様にして、そのDP
Vを測定した(DPV19)。その結果、460mVに
おけるDPV20のピーク電流値は、同電位におけるD
PV19のピーク電流値と比べて38.4%変化した。
この変化の割合が、前記の検出(4A)および上記の検
出(4B)のコントロール値に相当する。
[Detection of partially complementary DNA fragment using normal LPL gene DNA fragment as sample DNA fragment (4C)] The oligonucleotide “WT + / WT +” obtained in Example 9 (5. The same operation as in Example 3 was performed except that 0 picomole was used, and the DPV was measured (DPV20). This sample DNA fragment was previously purified by dialysis. Also, sample DNA
In the same manner as above except that no fragment is present, the DP
V was measured (DPV19). As a result, the peak current value of DPV20 at 460 mV is
The change was 38.4% compared to the peak current value of PV19.
The rate of this change corresponds to the control value of the detection (4A) and the detection (4B).

【0086】上記実施例1〜4の結果を下記第1表にま
とめて示す。
The results of Examples 1 to 4 are summarized in Table 1 below.

【0087】[0087]

【表1】 第1表 ──────────────────────────────────── DNA断片 試料DNA断片 電流値の変化 の割合(%) ──────────────────────────────────── 実施例1 dA20 dT9dAdT10 22.2 dA20 dT8dA4dT8 15.1 dA20 dT20 37.3 ──────────────────────────────────── 実施例2 WT− S447X+ 6.3 WT− WT+ 65.4 ──────────────────────────────────── 実施例3 S447X− WT+ 9.7 S447X− S447X+ 29.4 ──────────────────────────────────── 実施例4 WT− S447X+ /S447X+ −1.4 WT− WT+/S447X+ 16.4 WT− WT+/ WT+ 38.4 ────────────────────────────────────Table 1 Table 1 DNA fragment Sample DNA fragment Current value Example 1 dA 20 dT 9 dAdT 10 22.2 dA 20 dT 8 dA 4 dT 8 15.1 dA 20 dT 20 37.3 ─────────────────────────── {Example 2 WT-S447X + 6.3 WT- WT + 65.4} {Example 3 S447X- WT + 9.7 S447X- S447X + 29.4} ─────────── Example 4 WT- 447X + / S447X + -1.4 WT- WT + / S447X + 16.4 WT- WT + / WT + 38.4 ─────────

【0088】実施例1〜4の結果より、ミスマッチ構造
もしくはバルジ構造のような特殊DNA構造を有する二
本鎖DNA断片は、試料DNA断片の一例として、LP
L異常遺伝子のモデル化合物を使用しても充分に検出で
きることが確認された。また、試料DNA断片として、
LPL遺伝子異常の患者の実際のDNAを用いても、上
記の検出が可能であることが分かる。即ち、LPL遺伝
子正常体では、電流値が約38%増加したのに対して、
LPL遺伝子異常体(ヘテロ接合体:染色体上に二つの
LPL遺伝子が存在し、その一方に変異が生じているも
の)では約16%増加し、LPL遺伝子異常体(ホモ接
合体:染色体上に二つのLPL遺伝子が存在し、その両
方に変異が生じているもの)では増加が認められなかっ
た。このことは、LPL遺伝子の多型を調べることによ
って、LPL遺伝子に関わる遺伝病の遺伝子診断が可能
であることを示している。
From the results of Examples 1 to 4, the double-stranded DNA fragment having a special DNA structure such as a mismatch structure or a bulge structure was identified as an example of a sample DNA fragment by LP
It was confirmed that sufficient detection was possible even when a model compound of the L abnormal gene was used. Also, as a sample DNA fragment,
It can be seen that the above detection is possible even using actual DNA of a patient with LPL gene abnormality. That is, in the normal LPL gene, the current value increased by about 38%,
LPL gene abnormalities (heterozygotes: those in which two LPL genes are present on the chromosome and one of them has a mutation) increase by about 16%, and LPL gene abnormalities (homozygotes: two (In which two LPL genes are present and in which both are mutated), no increase was observed. This indicates that a genetic diagnosis of a genetic disease relating to the LPL gene is possible by examining the polymorphism of the LPL gene.

【0089】[実施例5]電流値の変化の割合が、二本
鎖DNA断片に結合したインターカレータの量に依存す
ることの確認 ハイブリダイゼーションおよび電流値の測定は、同一の
温度(20℃)で実施したが、その温度を15、25、
35および45℃のそれぞれに変えた以外は実施例1と
同様にして、それらのDPVを測定し、450mVにお
ける各ピーク電流値を求めた(図6の−△−)。20℃
の場合のピーク電流値(実施例1)についても併せて示
す。
Example 5 Confirmation that the Rate of Change in Current Value Depends on the Amount of Intercalator Bound to Double-Stranded DNA Fragment Hybridization and measurement of current value were performed at the same temperature (20 ° C.). The temperature was 15, 25,
DPVs were measured in the same manner as in Example 1 except that the temperature was changed to 35 and 45 ° C., respectively, and each peak current value at 450 mV was obtained (− △ − in FIG. 6). 20 ° C
The peak current value (Example 1) in the case of (1) is also shown.

【0090】試料DNA断片をdT8dA4dT8に変え
た以外は上記と同様にして、各ピーク電流値を求めた
(図6の−○−)。但し、30℃における電流値も測定
した。
Each peak current value was determined in the same manner as described above except that the sample DNA fragment was changed to dT 8 dA 4 dT 8 (-−- in FIG. 6). However, the current value at 30 ° C. was also measured.

【0091】図6より、試料DNA断片としてdT20
用いた場合には、温度が30℃より高くなるとピーク電
流値の減少が認められ、dT8dA4dT8を用いた場合
には、20℃付近よりピーク電流値の減少が認められ
た。dA20とdT20との二本鎖DNA断片の溶液中での
融解温度は42℃であることが知られているが、前者の
結果は、この事実と良い一致を示す。前者では、形成さ
れる二本鎖DNA断片はフルマッチ構造となることか
ら、二本鎖構造が安定であり、30℃付近までは、この
二本鎖DNA断片にフェロセン化ナフタレンジイミドが
安定に結合するのに対し、後者では、二本鎖DNA断片
がバルジ構造をとり、フルマッチ構造よりは安定性が低
下することから、該ナフタレンジイミドが安定に結合で
きるのは二本鎖の解離が少ない20℃付近までであると
考えられる。従って、ピーク電流値は、二本鎖DNA断
片への該ナフタレンジイミドの結合量に対応し、電極上
の二本鎖DNA断片の形成量に対応するものではないこ
とが分かる。また、上記と同様の関係は、温度の変化に
対する吸光度の変化の様子を測定した実験においても認
められた(データ非表示)。よって、低温(20℃前
後)下でハイブリダイゼーションおよび電気化学測定を
行う限りにおいて、二本鎖の形成量に依存した電流値の
変化は認められないため、正確に二本鎖DNA断片を検
出することができる。
FIG. 6 shows that when dT 20 was used as the sample DNA fragment, the peak current decreased when the temperature was higher than 30 ° C., and when dT 8 dA 4 dT 8 was used, the peak current decreased. A decrease in the peak current value was observed from around ℃. It is known that the melting temperature of dA 20 and dT 20 in a solution of a double-stranded DNA fragment is 42 ° C., but the former result shows good agreement with this fact. In the former, since the formed double-stranded DNA fragment has a full-match structure, the double-stranded structure is stable. Up to about 30 ° C., ferrocene-naphthalenediimide is stably bonded to the double-stranded DNA fragment. On the other hand, in the latter, the double-stranded DNA fragment has a bulge structure, and the stability is lower than that of the full-match structure. It is thought that until. Therefore, it can be seen that the peak current value corresponds to the amount of the naphthalenediimide bound to the double-stranded DNA fragment, and does not correspond to the amount of the double-stranded DNA fragment formed on the electrode. The same relationship as described above was also observed in an experiment in which the state of change in absorbance with respect to change in temperature was measured (data not shown). Therefore, as long as the hybridization and the electrochemical measurement are performed at a low temperature (around 20 ° C.), a change in the current value depending on the amount of the formed double strand is not observed, so that the double-stranded DNA fragment can be accurately detected. be able to.

【0092】〈実施例系2〉 [実施例6] [試料DNA断片としてDNA−(A)4GTAGAG
を用いる検出−1−] (1)PNA断片の合成 下記式で表されるPNA断片:PNA−CTCT(C)
2(T)4を、文献(P.E.Nielsen et al., Journal of A
merican Chemical Society,114,1895-1897(1992)および
114,9677-9678(1992))に記載の方法に従って合成し
た。Tはチミンを、Cはチトシンを表す。PNA断片を
DNA断片と区別するために、以下、PNA−、DNA
−を付して示す。
<Example system 2> [Example 6] [DNA- (A) 4 GTAGAG as sample DNA fragment]
(1) Synthesis of PNA fragment: PNA fragment represented by the following formula: PNA-CTCT (C)
2 (T) 4 in the literature (PENielsen et al., Journal of A
American Chemical Society, 114, 1895-1897 (1992) and
114, 9677-9678 (1992)). T represents thymine and C represents cytosine. In order to distinguish PNA fragments from DNA fragments, PNA-, DNA
-Is shown.

【0093】[0093]

【化12】 Embedded image

【0094】(2)PNA分析素子の作製 表面にメルカプト基を有する面積が2.25mm2の金
電極に、1,2−ビス(ビニルスルホニルアセトアミ
ド)エタンのリン酸緩衝液を滴下して得られる、一方の
端部のビニルスルホニル基が遊離な金電極に、100ピ
コモル/1μLのPNA−CTCT(C)2(T)4の水
溶液(2μL)を滴下し、室温で1時間放置してPNA
分析素子を作製した。 (3)試料DNA断片の調製 試料DNA断片として、DNA−(A)4GTAGAG
を特開平10−288080号公報に記載の方法に従っ
て調製した。 (4)ハイブリダイゼーションおよび電流量の測定 4−1 バックグラウンド値の測定 実施例1で合成したフェロセン修飾電気化学活性縫い込
み型インターカレータ(50μMを含む0.1M塩化カ
リウム−0.1M酢酸緩衝液(pH5.6)溶液に、3
8℃にて、前記(2)で作製したPNA分析素子を浸漬
し、100乃至700mVの範囲で電圧を印加し、デフ
ァレンシャル・パルス・ボルタンメトリ(DPV)を測
定した。次いで、印加電圧460mVでの応答電流値
(バックグラウンド値)測定したところ、−1.3μA
であった。測定は、パルス振幅50mV、パルス幅50
mSおよびスキャン速度100mV/秒にて行った。
(2) Preparation of PNA Analytical Element A phosphoric acid buffer of 1,2-bis (vinylsulfonylacetamide) ethane is dropped on a gold electrode having a mercapto group on the surface and having an area of 2.25 mm 2. An aqueous solution (2 μL) of 100 pmol / 1 μL of PNA-CTCT (C) 2 (T) 4 was dropped onto a gold electrode having a vinylsulfonyl group at one end where the vinyl sulfonyl group was free, and left at room temperature for 1 hour to leave PNA.
An analytical element was produced. (3) Preparation of sample DNA fragment DNA- (A) 4 GTAGAG was used as the sample DNA fragment.
Was prepared according to the method described in JP-A-10-288080. (4) Measurement of Hybridization and Current Amount 4-1 Measurement of Background Value Ferrocene-modified electrochemically active embroidery intercalator synthesized in Example 1 (0.1 M potassium chloride-0.1 M acetate buffer containing 50 μM) (PH 5.6) solution to 3
At 8 ° C., the PNA analytical element produced in the above (2) was immersed, and a voltage in the range of 100 to 700 mV was applied to measure differential pulse voltammetry (DPV). Next, when a response current value (background value) at an applied voltage of 460 mV was measured, it was -1.3 μA.
Met. The measurement was performed with a pulse amplitude of 50 mV and a pulse width of 50
The measurement was performed at an mS and a scan speed of 100 mV / sec.

【0095】4−2 相補性DNA断片の検出 前記(2)で作製したPNA分析素子の上に、前記
(3)で得たDNA−(A)4GTAGAG(70ピコ
モル)を含む10mMトリス緩衝液(pH7.5)溶液
2μLを滴下し、25℃にて30分間インキュベートし
た。次いで、インキュベート後のPNA修飾電極の表面
を0.1Mリン酸二水素ナトリウム−リン酸水素二ナト
リウム水溶液(pH7.0)にて洗浄し、未反応のDN
A−(A)4GTAGAGを除去した。そして、上記の
バックグラウンド値の測定と同様の操作を行って、応答
電流値(PNAと試料DNA断片との複合体の電流値)
を測定したところ、−1.7μAであった。また、バッ
クグランド値に対する応答電流値の変化の割合は、31
%であった。
4-2 Detection of Complementary DNA Fragment A 10 mM Tris buffer containing the DNA- (A) 4 GTAGAG (70 pmol) obtained in (3) above the PNA analytical element prepared in (2). (PH 7.5) 2 μL of the solution was added dropwise and incubated at 25 ° C. for 30 minutes. Next, the surface of the PNA-modified electrode after the incubation was washed with a 0.1 M sodium dihydrogen phosphate-disodium hydrogen phosphate aqueous solution (pH 7.0), and unreacted DN was added.
A- (A) 4 GTAGAG was removed. Then, the same operation as the above-described measurement of the background value is performed to obtain a response current value (current value of the complex of PNA and the sample DNA fragment).
Was -1.7 [mu] A. The ratio of the change in the response current value to the background value is 31
%Met.

【0096】前記(2)で作製したPNA分析素子を用
いる代わりに、DNA−CTCT(C)2(T)4を含む
水溶液を滴下して作製したDNA分析素子を用いる以外
は、上記と同様にして、バックグラウンド値および応答
電流値を測定したところ、それぞれ、−2.5μA、−
3.0μAであった。また、バックグランド値に対する
応答電流値の変化の割合は、20%であった。
In the same manner as described above except that the DNA analysis element prepared by dropping an aqueous solution containing DNA-CTCT (C) 2 (T) 4 was used instead of using the PNA analysis element prepared in the above (2). Then, when the background value and the response current value were measured, the values were −2.5 μA and −2.5 μA, respectively.
3.0 μA. The ratio of the change in the response current value to the background value was 20%.

【0097】[試料DNA断片としてDNA−(A)4
(G)2AGAGを用いる検出−2−]前記(2)で作
製したPNA分析素子の上に、試料DNA断片:DNA
−(A)4GTAGAGの代わりに、特開平10−28
8080号公報に記載の方法に従って調製した試料DN
A断片:DNA−(A)4(G)2AGAGを用いる以外
は上記(4)と同様にしてハイブリダイゼーションおよ
び電流量の測定を行ったところ、バックグラウンド値
は、−1.3μA、応答電流値は、−2.7μA、バッ
クグランド値に対する応答電流値の変化の割合は、10
8%であった。
[DNA- (A) 4 as a sample DNA fragment]
(G) on the PNA chip prepared in 2 AGAG the use detection 2-] wherein (2), the sample DNA fragments: DNA
- (A) 4 instead of GTAGAG, JP-10-28
Sample DN prepared according to the method described in No. 8080
A fragment: DNA- (A) 4 (G) 2 Hybridization and current amount were measured in the same manner as in (4) except that AGAG was used. The background value was -1.3 μA, the response current was The value was −2.7 μA, and the rate of change of the response current value relative to the background value was 10 μA.
8%.

【0098】前記(2)で作製したPNA分析素子を用
いる代わりに、DNA−CTCT(C)2(T)4を含む
水溶液を滴下して作製したDNA分析素子を用いる以外
は、上記と同様にして、バックグラウンド値および応答
電流値を測定したところ、それぞれ、−2.5μA、−
3.5μAであった。また、バックグランド値に対する
応答電流値の変化の割合は、40%であった。
In the same manner as described above, except that the DNA analysis element prepared by dropping the aqueous solution containing DNA-CTCT (C) 2 (T) 4 was used instead of using the PNA analysis element prepared in the above (2). Then, when the background value and the response current value were measured, the values were −2.5 μA and −2.5 μA, respectively.
It was 3.5 μA. The ratio of the change in the response current value to the background value was 40%.

【0099】実施例6の検出−1−より、PNA−CT
CT(C)2(T)4とDNA−(A)4GTAGAGと
で形成されるミスマッチ構造を有する二本鎖断片の確認
が可能であり、PNA分析素子を用いてもDNA分析素
子を用いる場合(検出−2−)と同様に、部分相補性を
有する試料DNA断片を検出できることが分かる。ま
た、検出の感度については、PNA分析素子を用いる場
合にはバックグラウンド値をより低下させることができ
るため、DNA分析素子を用いる場合に比べてより高く
なることが分かる。
From the detection-1 of Example 6, PNA-CT
When a double-stranded fragment having a mismatch structure formed by CT (C) 2 (T) 4 and DNA- (A) 4 GTAGAG can be confirmed, and a DNA analysis element is used even if a PNA analysis element is used. As in (Detection-2-), it can be seen that a sample DNA fragment having partial complementarity can be detected. Further, it can be seen that the background sensitivity can be further reduced when the PNA analysis element is used, and the detection sensitivity is higher than when the DNA analysis element is used.

【0100】[0100]

【発明の効果】本発明の検出方法では、DNA断片と試
料核酸断片とのハイブリダイゼーションによって形成さ
れたハイブリッドDNAの構造に依存して、ハイブリッ
ドDNAへの電気化学活性縫い込み型インターカレータ
の結合量が異なることより、試料核酸断片が、DNA断
片に部分相補性を有する核酸断片であることを検出でき
る。DNA断片をPNA断片に代えても、PNA断片に
部分相補性を有する核酸断片を検出することが可能であ
る。PNA断片は、DNA断片に比べると試料核酸断片
に対する結合力がより強いため、試料核酸断片との相補
性をより厳密に認識できる。また、本発明の検出方法
は、低温下で行われる迅速かつ簡便な方法であり、正常
遺伝子断片を固定した導電性基板を使用すれば、対応す
る異常遺伝子断片の如何なる遺伝子変異の検出にも使用
することができる。従来法であるSSCP法では、特に
非塩基対形成部分がハイブリッドDNAの末端部に存在
する場合にはその検出が困難であったが、本発明の方法
では充分に可能である。従って、本発明は、医学、生物
学等での遺伝子変異の解析に有力な手法を提供できるも
のであり、遺伝病のリスク診断にその利用が期待され
る。
According to the detection method of the present invention, the binding amount of the electrochemically active embroidery intercalator to the hybrid DNA depends on the structure of the hybrid DNA formed by hybridization of the DNA fragment and the sample nucleic acid fragment. Thus, it can be detected that the sample nucleic acid fragment is a nucleic acid fragment having partial complementarity with the DNA fragment. Even if the DNA fragment is replaced with a PNA fragment, a nucleic acid fragment having partial complementarity with the PNA fragment can be detected. Since the PNA fragment has a stronger binding force to the sample nucleic acid fragment than the DNA fragment, the complementarity with the sample nucleic acid fragment can be more strictly recognized. In addition, the detection method of the present invention is a quick and simple method performed at a low temperature, and can be used for detecting any gene mutation of a corresponding abnormal gene fragment if a conductive substrate on which a normal gene fragment is immobilized is used. can do. In the conventional SSCP method, it has been difficult to detect the non-base pair-forming portion particularly at the end of the hybrid DNA, but the method of the present invention is sufficiently possible. Therefore, the present invention can provide a powerful technique for analyzing gene mutations in medicine, biology, and the like, and is expected to be used for risk diagnosis of genetic diseases.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来技術であるSSCP法を模式的に示した図
である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a conventional SSCP method.

【図2】本発明の部分相補性DNA断片の検出方法の代
表的な模式図である。
FIG. 2 is a typical schematic diagram of the method for detecting a partially complementary DNA fragment of the present invention.

【図3】HS−dA20とdT9dAdT10とをハイブリ
ダイゼーションした場合のデファレンシャルパルスボル
タモグラフィおよびHS−dA20のデファレンシャルパ
ルスボルタモグラフィである。
FIG. 3 shows differential pulse voltammography when HS-dA 20 and dT 9 dAdT 10 are hybridized and differential pulse voltammography of HS-dA 20 .

【図4】HS−dA20とdT8dA4dT8とをハイブリ
ダイゼーションした場合のデファレンシャルパルスボル
タモグラフィおよびHS−dA20のデファレンシャルパ
ルスボルタモグラフィである。
FIG. 4 shows differential pulse voltammography when HS-dA 20 and dT 8 dA 4 dT 8 are hybridized and differential pulse voltammography of HS-dA 20 .

【図5】HS−dA20 とdT20とをハイブリダイゼー
ションした場合のデファレンシャルパルスボルタモグラ
フィおよびHS−dA20のデファレンシャルパルスボル
タモグラフィである。
FIG. 5 shows differential pulse voltammography when HS-dA 20 and dT 20 are hybridized and differential pulse voltammography of HS-dA 20 .

【図6】HS−dA20とdT20とのハイブリダイゼーシ
ョンおよび電気量の測定における温度の変化に対するピ
ーク電流値の変化の様子を示したグラフ、およびHS−
dA20とdT8dA4dT8とのハイブリダイゼーション
および電気量の測定における温度の変化に対するピーク
電流値の変化の様子を示したグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a state of a change in a peak current value with respect to a change in temperature in hybridization between HS-dA 20 and dT 20 and measurement of an amount of electricity;
FIG. 9 is a graph showing a state of a change in a peak current value with respect to a change in temperature in hybridization between dA 20 and dT 8 and dA 4 dT 8 and in measurement of the amount of electricity.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11a 正常遺伝子断片 11b 異常遺伝子断片 21a 一本鎖の正常遺伝子断片 21b 一本鎖の異常遺伝子断片 31 変性処理 41 導電性基板 51 DNA断片 61 DNA分析素子 71a DNA断片に相補性を示す試料核酸断片 71b、71c、71d DNA断片と一個以上の非塩
基対形成部分を形成する試料核酸断片 81 ハイブリダイゼーション 91a フルマッチ構造のハイブリッドDNA 91b ミスマッチ構造のハイブリッドDNA 91c、91d バルジ構造のハイブリッドDNA 100 電気化学活性縫い込み型インターカレータ 101a、101b、101c、101d ハイブリッ
ドDNAと電気化学活性縫い込み型インターカレータと
で形成される複合体
11a normal gene fragment 11b abnormal gene fragment 21a single-stranded normal gene fragment 21b single-stranded abnormal gene fragment 31 denaturation treatment 41 conductive substrate 51 DNA fragment 61 DNA analysis element 71a sample nucleic acid fragment 71b complementary to DNA fragment 71b , 71c, 71d A sample nucleic acid fragment that forms one or more non-base pairing portions with a DNA fragment 81 Hybridization 91a Hybrid DNA with a full match structure 91b Hybrid DNA with a mismatch structure 91c, 91d Hybrid DNA with a bulge structure 100 -Type intercalator 101a, 101b, 101c, 101d Complex formed by hybrid DNA and electrochemically active embroidery intercalator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 33/566 C12M 1/34 Z 33/58 G01N 27/46 336M // C12M 1/00 C12N 15/00 ZNAA 1/34 G01N 27/30 351 (72)発明者 小川 雅司 東京都港区西麻布2丁目26番30号 富士写 真フイルム株式会社内 (72)発明者 高木 誠 福岡県福岡市博多区昭南町3−4−29 (72)発明者 竹中 繁織 福岡県古賀市舞の里4−23−21 (72)発明者 山下 健一 福岡県福岡市城南区堤団地17−104 Fターム(参考) 2G045 AA35 AA40 DA12 DA13 FB02 FB05 GC20 4B024 AA11 AA20 CA01 HA11 4B029 AA07 AA08 AA23 BB20 CC01 CC03 CC08 FA03 GA03 4B063 QA01 QA12 QA17 QQ42 QR32 QR55 QR84 QS20 QS34 QX05──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G01N 33/566 C12M 1/34 Z 33/58 G01N 27/46 336M // C12M 1/00 C12N 15/00 ZNAA 1/34 G01N 27/30 351 (72) Inventor Masaji Ogawa 2-26-30 Nishiazabu, Minato-ku, Tokyo Inside Fujisha Shin Film Co., Ltd. (72) Inventor Makoto Takagi 3 Shonan-cho, Hakata-ku, Fukuoka City, Fukuoka Prefecture -4-29 (72) Inventor Shigeori Takenaka 4-23-21 Mai no Sato, Koga City, Fukuoka Prefecture (72) Inventor Kenichi Yamashita 17-104 Tsutsumi Danchi, Jonan-ku, Fukuoka City, Fukuoka F-term (reference) 2G045 AA35 AA40 DA12 DA13 FB02 FB05 GC20 4B024 AA11 AA20 CA01 HA11 4B029 AA07 AA08 AA23 BB20 CC01 CC03 CC08 FA03 GA03 4B063 QA01 QA12 QA17 QQ42 QR32 QR55 QR84 QS20 QS34 QX05

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (1)導電性基板の表面にDNA断片が
その一端で固定されてなるDNA分析素子に、試料核酸
断片が溶解あるいは分散してなる試料液を接触させ、電
気化学活性縫い込み型インターカレータの存在下にて、
該分析素子に電位を印加することにより、該インターカ
レータと該分析素子との間を流れる電流値を測定する操
作を含む工程、そして(2)上記の工程(1)で測定さ
れた電流値を、上記のDNA分析素子に固定されている
DNA断片に相補性を有する核酸断片を用い、上記
(1)の操作と同じ操作によって得られる相補性核酸断
片の標準電流値と照合する工程を含むことを特徴とす
る、工程(1)で用いた試料核酸断片が、上記相補性核
酸断片と塩基配列に関して部分的に同一なものであるか
否かを検出する方法。
(1) A sample solution obtained by dissolving or dispersing a sample nucleic acid fragment is brought into contact with a DNA analysis element in which a DNA fragment is fixed at one end to the surface of a conductive substrate, and the electrochemically active sewing is performed. In the presence of a type intercalator,
A step including an operation of measuring a current value flowing between the intercalator and the analysis element by applying a potential to the analysis element; and Using a nucleic acid fragment having complementarity to the DNA fragment fixed to the DNA analysis element, and collating with a standard current value of the complementary nucleic acid fragment obtained by the same operation as the above (1). A method for detecting whether or not a sample nucleic acid fragment used in step (1) is partially identical to the complementary nucleic acid fragment with respect to a base sequence.
【請求項2】 (1)導電性基板の表面にDNA断片が
その一端で固定されてなるDNA分析素子に、試料核酸
断片が溶解あるいは分散してなる試料液を接触させ、電
気化学活性縫い込み型インターカレータの存在下にて、
該分析素子に電位を印加することにより、該インターカ
レータと該分析素子との間を流れる電流値を測定する操
作を含む工程、(2)上記と同一の構成のDNA分析素
子に、試料核酸断片を含まない水性液を接触させ、電気
化学活性縫い込み型インターカレータの存在下にて、該
分析素子に電位を印加することにより、該インターカレ
ータと該分析素子との間を流れるバックグラウンド電流
値を測定する操作を含む工程、そして(3)上記の工程
(1)で測定された電流値を、前記のDNA分析素子に
固定されているDNA断片に相補性を有する核酸断片を
用い、上記(1)の操作と同じ操作によって得られる相
補性核酸断片の標準電流値と照合し、かつ工程(2)で
測定された電流値と比較する工程を含むことを特徴とす
る、工程(1)で用いた試料核酸断片が、上記相補性核
酸断片と塩基配列に関して部分的に同一なものであるか
否かを検出する方法。
(1) A sample solution obtained by dissolving or dispersing a sample nucleic acid fragment is brought into contact with a DNA analysis element in which a DNA fragment is fixed at one end to the surface of a conductive substrate, and the electrochemically active sewing is performed. In the presence of a type intercalator,
A step of measuring the value of a current flowing between the intercalator and the analysis element by applying a potential to the analysis element; (2) a sample nucleic acid fragment is applied to the DNA analysis element having the same configuration as described above; By contacting an aqueous liquid containing no, and applying a potential to the analytical element in the presence of the electrochemically active sewn intercalator, the background current value flowing between the intercalator and the analytical element And (3) using the nucleic acid fragment having complementarity to the DNA fragment fixed to the DNA analysis element with the current value measured in the above step (1), Step (1), which comprises a step of checking with a standard current value of a complementary nucleic acid fragment obtained by the same operation as 1) and comparing with a current value measured in Step (2). There sample nucleic acid fragment, a method for detecting whether or not partially identical with respect to the complementary nucleic acid fragment and sequencing.
【請求項3】 DNA分析素子として、DNA断片の固
定部位以外の表面に電気化学活性縫い込み型インターカ
レータの導電性基板の表面への接触を妨げるマスク処理
が施されているDNA分析素子を用いることを特徴とす
る請求項1もしくは2に記載の検出方法。
3. A DNA analysis element having a surface other than the DNA fragment fixing site, which has been subjected to a mask treatment for preventing the electrochemically active sewn intercalator from contacting the surface of the conductive substrate. The detection method according to claim 1 or 2, wherein:
【請求項4】 マスク処理が、導電性基板の表面にDN
A断片をその一端で固定させた後、2−メルカプトエタ
ノールにて表面処理をする方法によって行われたことを
特徴とする請求項3に記載の検出方法。
4. The method according to claim 1, wherein the masking is performed by applying DN to the surface of the conductive substrate.
The method according to claim 3, wherein the fragment A is fixed at one end thereof, and then subjected to a surface treatment with 2-mercaptoethanol.
【請求項5】 DNA分析素子として、既知の塩基配列
を有するDNA断片がその一端で結合しているDNA分
析素子を用いることを特徴とする請求項1乃至3の内の
何れかの項に記載の検出方法。
5. The DNA analysis device according to claim 1, wherein a DNA analysis device having a DNA fragment having a known base sequence bonded at one end thereof is used as the DNA analysis device. Detection method.
【請求項6】 電気化学活性縫い込み型インターカレー
タとして、酸化還元活性を有するフェロセン修飾電気化
学活性縫い込み型インターカレータを用いることを特徴
とする請求項1乃至3の内の何れかの項に記載の検出方
法。
6. The method according to claim 1, wherein a ferrocene-modified electrochemically active stitched intercalator having a redox activity is used as the electrochemically active stitched intercalator. Detection method as described.
【請求項7】 各工程における電流値の測定をデファレ
ンシャルパルスボルタモグラフィによって行うことを特
徴とする請求項1もしくは2に記載の検出方法。
7. The detection method according to claim 1, wherein the measurement of the current value in each step is performed by differential pulse voltammography.
【請求項8】 (1)導電性基板の表面にPNA断片が
その一端で固定されてなるPNA分析素子に、試料核酸
断片が溶解あるいは分散してなる試料液を接触させ、電
気化学活性縫い込み型インターカレータの存在下にて、
該分析素子に電位を印加することにより、該インターカ
レータと該分析素子との間を流れる電流値を測定する操
作を含む工程、そして(2)上記の工程(1)で測定さ
れた電流値を、上記のPNA分析素子に固定されている
PNA断片に相補性を有する核酸断片を用い、上記
(1)の操作と同じ操作によって得られる相補性核酸断
片の標準電流値と照合する工程を含むことを特徴とす
る、工程(1)で用いた試料核酸断片が、上記相補性核
酸断片と塩基配列に関して部分的に同一なものであるか
否かを検出する方法。
8. (1) A sample solution obtained by dissolving or dispersing a sample nucleic acid fragment is brought into contact with a PNA analysis element in which a PNA fragment is fixed to one end of the surface of a conductive substrate, and the electrochemically active sewing is performed. In the presence of a type intercalator,
A step including an operation of measuring a current value flowing between the intercalator and the analysis element by applying a potential to the analysis element; and Using a nucleic acid fragment having complementarity to the PNA fragment immobilized on the PNA analysis element, and comparing it with a standard current value of the complementary nucleic acid fragment obtained by the same operation as the above (1). A method for detecting whether or not a sample nucleic acid fragment used in step (1) is partially identical to the complementary nucleic acid fragment with respect to a base sequence.
【請求項9】 (1)導電性基板の表面にPNA断片が
その一端で固定されてなるPNA分析素子に、試料核酸
断片が溶解あるいは分散してなる試料液を接触させ、電
気化学活性縫い込み型インターカレータの存在下にて、
該分析素子に電位を印加することにより、該インターカ
レータと該分析素子との間を流れる電流値を測定する操
作を含む工程、(2)上記と同一の構成のPNA分析素
子に、試料核酸断片を含まない水性液を接触させ、電気
化学活性縫い込み型インターカレータの存在下にて、該
分析素子に電位を印加することにより、該インターカレ
ータと該分析素子との間を流れるバックグラウンド電流
値を測定する操作を含む工程、そして(3)上記の工程
(1)で測定された電流値を、前記のPNA分析素子に
固定されているPNA断片に相補性を有する核酸断片を
用い、上記(1)の操作と同じ操作によって得られる相
補性核酸断片の標準電流値と照合し、かつ工程(2)で
測定された電流値と比較する工程を含むことを特徴とす
る、工程(1)で用いた試料核酸断片が、上記相補性核
酸断片と塩基配列に関して部分的に同一なものであるか
否かを検出する方法。
9. A sample solution obtained by dissolving or dispersing a sample nucleic acid fragment is brought into contact with a PNA analysis element in which a PNA fragment is fixed to one end of the surface of a conductive substrate, and sewn electrochemically. In the presence of a type intercalator,
A step including an operation of measuring a current value flowing between the intercalator and the analysis element by applying a potential to the analysis element, (2) a sample nucleic acid fragment is applied to the PNA analysis element having the same configuration as above. By contacting an aqueous liquid containing no, and applying a potential to the analytical element in the presence of the electrochemically active sewn intercalator, the background current value flowing between the intercalator and the analytical element (3) using the nucleic acid fragment having complementarity with the PNA fragment fixed to the PNA analysis element using the nucleic acid fragment, Step (1), which comprises a step of checking with a standard current value of a complementary nucleic acid fragment obtained by the same operation as 1) and comparing with a current value measured in Step (2). There sample nucleic acid fragment, a method for detecting whether or not partially identical with respect to the complementary nucleic acid fragment and sequencing.
【請求項10】 PNA分析素子として、PNA断片の
固定部位以外の表面に電気化学活性縫い込み型インター
カレータの導電性基板の表面への接触を妨げるマスク処
理が施されているPNA分析素子を用いることを特徴と
する請求項8もしくは9に記載の検出方法。
10. A PNA analysis element in which a surface other than a PNA fragment fixing site is subjected to a mask treatment for preventing the electrochemically active sewn intercalator from contacting the surface of the conductive substrate is used. The detection method according to claim 8 or 9, wherein:
【請求項11】 マスク処理が、導電性基板の表面にP
NA断片をその一端で固定させた後、2−メルカプトエ
タノールにて表面処理をする方法によって行われたこと
を特徴とする請求項10に記載の検出方法。
11. A mask process comprising: forming a P on the surface of the conductive substrate;
The method according to claim 10, wherein the NA fragment is immobilized at one end thereof and then subjected to a surface treatment with 2-mercaptoethanol.
【請求項12】 PNA分析素子として、既知の塩基配
列を有するPNA断片がその一端で結合しているPNA
分析素子を用いることを特徴とする請求項8乃至10の
内の何れかの項に記載の検出方法。
12. A PNA to which a PNA fragment having a known base sequence is bound at one end as a PNA analysis element.
The detection method according to any one of claims 8 to 10, wherein an analysis element is used.
【請求項13】 電気化学活性縫い込み型インターカレ
ータとして、酸化還元活性を有するフェロセン修飾電気
化学活性縫い込み型インターカレータを用いることを特
徴とする請求項8乃至10の内の何れかの項に記載の検
出方法。
13. The method according to claim 8, wherein a ferrocene-modified electrochemically active stitching intercalator having a redox activity is used as the electrochemically active stitching intercalator. Detection method as described.
【請求項14】 各工程における電流値の測定をデファ
レンシャルパルスボルタモグラフィによって行うことを
特徴とする請求項8もしくは9に記載の検出方法。
14. The detection method according to claim 8, wherein the measurement of the current value in each step is performed by differential pulse voltammography.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003527579A (en) * 1999-11-23 2003-09-16 エポック・バイオサイエンシーズ・インコーポレイテッド Non-aggregating, non-quenching oligomers having nucleotide analogs and methods for their synthesis and use
WO2003079022A1 (en) * 2002-03-18 2003-09-25 Kyushu Tlo Company, Limited Ffluorescent reagent for selectively detecting double-stranded nucleic acid contianing fluorescent dye group and intercalate group
KR100423021B1 (en) * 2001-02-06 2004-03-12 (주)미토콘 Mixed intercalators, electrochemical detection method of dna using same and detection kit therefor
WO2004051272A1 (en) * 2002-12-02 2004-06-17 Toyo Kohan Co., Ltd. Method of immobilizing polynucleotide on solid support, solid immobilization support thus obtained, method of detecting target polynucleotide from the solid support and solution for immobilizing polynucleotide

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003527579A (en) * 1999-11-23 2003-09-16 エポック・バイオサイエンシーズ・インコーポレイテッド Non-aggregating, non-quenching oligomers having nucleotide analogs and methods for their synthesis and use
KR100423021B1 (en) * 2001-02-06 2004-03-12 (주)미토콘 Mixed intercalators, electrochemical detection method of dna using same and detection kit therefor
WO2003079022A1 (en) * 2002-03-18 2003-09-25 Kyushu Tlo Company, Limited Ffluorescent reagent for selectively detecting double-stranded nucleic acid contianing fluorescent dye group and intercalate group
WO2004051272A1 (en) * 2002-12-02 2004-06-17 Toyo Kohan Co., Ltd. Method of immobilizing polynucleotide on solid support, solid immobilization support thus obtained, method of detecting target polynucleotide from the solid support and solution for immobilizing polynucleotide

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