JP2001183378A - Method for immobilizing dna fragment to solid phase carrier surface and dna chip - Google Patents

Method for immobilizing dna fragment to solid phase carrier surface and dna chip

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JP2001183378A
JP2001183378A JP37018499A JP37018499A JP2001183378A JP 2001183378 A JP2001183378 A JP 2001183378A JP 37018499 A JP37018499 A JP 37018499A JP 37018499 A JP37018499 A JP 37018499A JP 2001183378 A JP2001183378 A JP 2001183378A
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JP
Japan
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dna
fragment
dna chip
nucleic acid
dna fragment
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JP37018499A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Adachi
慶一 安達
Takemare Nakamura
剛希 中村
Hiroshi Shinoki
浩 篠木
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Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To develop a fixation method whereby a preliminarily separately prepared DNA fragment can be bound to a solid phase carrier surface by a quick reaction and a reaction product can stably maintain the binding. SOLUTION: According to the method for immobilizing the DNA fragment to the solid phase carrier surface, the DNA fragment is brought in contact in a liquid phase to the surface of a fixed bed of the solid phase carrier which has the fixed bed of inorganic fine particles dispersed in a hardening film of a water soluble resin bridged by a crosslinking agent, whereby the DNA fragment is immobilized at one terminal part to the surface of the fixed bed. A DNA chip is obtained by the method, and a complementary nucleic acid fragment to the DNA fragment on the DNA chip is detected in a method using the DNA chip.

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、遺伝子の発現、変
異、多型等の同時解析に非常に有用である、多数のDN
A断片やオリゴヌクレオチドを固相表面に整列させた高
密度アレイ(DNAチップ)の作製に必要な、DNA断
片の固相担体表面への固定方法に関する。本発明はま
た、そのDNA断片の固相担体表面への固定方法により
製造されたDNAチップ、そしてDNAチップ上のDN
A断片に対して相補性を有する核酸断片の検出方法にも
関する。
The present invention relates to a large number of DNs which are very useful for simultaneous analysis of gene expression, mutation, polymorphism, etc.
The present invention relates to a method for immobilizing DNA fragments on a solid-phase carrier surface, which is necessary for producing a high-density array (DNA chip) in which A fragments and oligonucleotides are arranged on a solid-phase surface. The present invention also provides a DNA chip produced by a method for immobilizing the DNA fragment on the surface of a solid support, and DN on the DNA chip.
The present invention also relates to a method for detecting a nucleic acid fragment having complementarity to the A fragment.

【0002】[0002]

【従来の技術】多彩な生物の全遺伝子機能を効率的に解
析するための技術開発が進んでおり、その解析手段とし
て、DNAチップが利用されている。DNAチップは通
常、スライドガラス等の固相担体に多数のDNA断片を
整列固定させたマイクロアレイの形態にあり、DNAチ
ップに固定されているDNA断片と相補性を持つDNA
断片試料をハイブリダイゼーションによってDNAチッ
プ上に固定し、検出する方法に利用される。形成された
ハイブリッドの検出手段としては、DNA断片試料に予
め結合させた蛍光標識あるいは放射性標識を利用する方
法、そしてハイブリッドに取り込まれる蛍光発生基もし
くは導電性基を持つインターカレータを利用する方法な
どが知られている。
2. Description of the Related Art Technology development for efficiently analyzing the functions of all genes of various organisms has been progressing, and a DNA chip has been used as an analysis means. A DNA chip is usually in the form of a microarray in which a large number of DNA fragments are aligned and fixed on a solid support such as a slide glass, and has a DNA complementary to the DNA fragments fixed to the DNA chip.
The fragment sample is immobilized on a DNA chip by hybridization and used for detection. As a means for detecting the formed hybrid, there are a method using a fluorescent label or a radioactive label previously bound to the DNA fragment sample, and a method using an intercalator having a fluorescent group or a conductive group incorporated into the hybrid. Are known.

【0003】DNAチップを用いるDNAチップ技術
は、DNA以外の生体分子にも適用可能であり、創薬研
究、疾病の診断や予防法の開発、エネルギーや環境問題
対策等の研究開発に新しい手段を提供するものとして期
待されている。
[0003] DNA chip technology using a DNA chip can be applied to biomolecules other than DNA, and provides new means for research and development of drug discovery research, diagnosis and prevention of diseases, and measures against energy and environmental problems. It is expected to provide.

【0004】DNAの解析手段としてのDNAチップの
利用が具体化してきたのは、DNAの塩基配列をオリゴ
ヌクレオチドとのハイブリダイゼーションによって決定
する方法(SBH,sequencing by hyb
ridization)が考案されたことに始まる(D
rmanac,R.et al.,Genomics,
4,page 114(1989))。SBHは、ゲル
電気泳動を用いる塩基配列決定法の限界を克服できる方
法ではあったが、実用化には至らなかった。
[0004] The use of a DNA chip as a DNA analysis means has been embodied in a method of determining the base sequence of DNA by hybridization with an oligonucleotide (SBH, sequencing by hyb).
(D. Ridation) is devised (D
rmanac, R .; et al. , Genomics,
4, page 114 (1989)). Although SBH was a method capable of overcoming the limitations of base sequencing using gel electrophoresis, it did not reach practical use.

【0005】その後、DNAチップ作製技術が開発さ
れ、遺伝子の発現、変異、多型等を短時間で効率よく調
べる、いわゆるHTS(high throughpu
t screening)が可能となった(Fodo
r,S.P.A.,Science,251,page
767(1991)およびSchena,M.,Sc
ience,270,page 467(199
5))。
[0005] Subsequently, a DNA chip fabrication technique was developed, and so-called HTS (high throughppu), which efficiently and efficiently examines gene expression, mutation, polymorphism and the like in a short time.
t screening) (Fodo
r, S. P. A. , Science, 251, page
767 (1991) and Schena, M .; , Sc
issue, 270, page 467 (199
5)).

【0006】しかし、DNAチップ利用技術を実用化す
るためには、多数のDNA断片やオリゴヌクレオチドを
固相担体表面に整列固定させるためのDNAチップの作
製技術が必要とされる。
However, in order to put the DNA chip utilization technology into practical use, a DNA chip production technology for aligning and immobilizing a large number of DNA fragments and oligonucleotides on the surface of a solid support is required.

【0007】DNAチップの作製方法としては、固相担
体表面で直接DNA断片を合成する方法(「オン・チッ
プ法」という。)と、予め別に調製したDNA断片を固
相担体表面に固定する方法とが知られている。オン・チ
ップ法としては、光照射で選択的に除去される保護基の
使用と、半導体製造に利用されるフォトリソグラフィー
技術および固相合成技術とを組み合わせて、微小なマト
リックスの所定の領域での選択的合成を行う方法(「マ
スキング技術」という。)が代表的である。
As a method for preparing a DNA chip, a method of directly synthesizing a DNA fragment on the surface of a solid support (referred to as an “on-chip method”) and a method of fixing a separately prepared DNA fragment on the surface of a solid support are used. And is known. The on-chip method combines the use of protecting groups that are selectively removed by light irradiation with the photolithography and solid-phase synthesis techniques used in semiconductor manufacturing to define a specific area of a tiny matrix. A method of performing selective synthesis (referred to as “masking technique”) is typical.

【0008】予め調製したDNA断片を固相担体表面に
固定する方法としては、DNA断片の種類や固相担体の
種類に応じて下記の方法がある。 (1)固定するDNA断片がcDNA(mRNAを鋳型
にして合成した相補的DNA)やPCR産物(cDNA
をPCR法によって増幅させたDNA断片)の場合に
は、これらをDNAチップ作製装置に備えられたスポッ
タ装置を用いて、ポリ陽イオン(ポリリシン、ポリエチ
レンイミン等)で表面処理した固相担体表面に点着し
て、DNAの荷電を利用して固相担体に静電結合させる
方法が一般的に利用される。また、固相担体表面の処理
方法として、アミノ基、アルデヒド基、エポキシ基等を
有するシランカップリング剤を用いる方法も利用されて
いる(Geo,Z.et al.,Nucleic A
cid Research,22,5456−5465
(1994))。この場合には、アミノ基、アルデヒド
基等は、共有結合により固相担体表面に導入されるた
め、ポリ陽イオンによる場合と比較して安定に固相担体
表面に存在する。
As a method for immobilizing a DNA fragment prepared in advance on the surface of a solid support, there are the following methods depending on the type of the DNA fragment and the type of the solid support. (1) The DNA fragment to be fixed is cDNA (complementary DNA synthesized using mRNA as a template) or PCR product (cDNA
In the case of a DNA fragment obtained by amplifying the DNA fragment by a PCR method, these are applied to the surface of a solid support that has been surface-treated with a polycation (polylysine, polyethyleneimine, etc.) using a spotter device provided in a DNA chip preparation device. In general, a method of spotting and electrostatically bonding to a solid support using the charge of DNA is used. As a method for treating the surface of the solid support, a method using a silane coupling agent having an amino group, an aldehyde group, an epoxy group, or the like is also used (Geo, Z. et al., Nucleic A).
cid Research, 22, 5456-5465
(1994)). In this case, since amino groups, aldehyde groups, and the like are introduced into the surface of the solid support by covalent bonds, they are more stably present on the surface of the solid support than in the case of polycations.

【0009】DNAの荷電を利用する方法の変法とし
て、アミノ基で修飾したPCR産物をSSC(標準食塩
クエン酸緩衝液)に懸濁させ、これをシリル化したスラ
イドガラス表面に点着し、インキュベートした後、水素
化ホウ素ナトリウムによる処理および加熱処理を順に行
う方法が報告されている(Schena,M.et a
l.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA
93,10614−10619(1996))。しか
し、この固定方法では必ずしも充分な安定度が得られ難
いという問題がある。DNAチップ技術では、検出限界
が重要となる。そのため、固相担体表面に充分な量で安
定にDNA断片を固定する技術の開発は、固定DNA断
片と標識した試料核酸断片とのハイブリダイゼーション
の検出限界の向上に大きく寄与する。
As a modification of the method utilizing the charge of DNA, a PCR product modified with an amino group is suspended in SSC (standard saline citrate buffer) and spotted on a silylated slide glass surface. A method of sequentially performing a treatment with sodium borohydride and a heat treatment after incubation (Schena, M. et a) has been reported.
l. Proc. Natl. Acad. Sci. USA
93, 10614-10619 (1996)). However, this fixing method has a problem that sufficient stability is not always obtained. In DNA chip technology, the detection limit is important. Therefore, the development of a technique for stably immobilizing a DNA fragment in a sufficient amount on the surface of a solid support greatly contributes to improving the detection limit of hybridization between the immobilized DNA fragment and the labeled sample nucleic acid fragment.

【0010】(2)固定するDNA断片が合成オリゴヌ
クレオチドの場合には、反応活性基を導入したオリゴヌ
クレオチドを合成し、表面処理した固相担体表面に該オ
リゴヌクレオチドを点着し、共有結合させる(「蛋白質
・核酸・酵素」、43巻、(1998)、2004−2
011、Lamture,J.B. et al.,Nu
cl.Acids Res.,22,2121−212
5,1994、およびGuo.Z.,et al.,
Nucl.Acids Res.,22,5456−5
465,1994)。例えば、アミノ基を導入したスラ
イドガラスに、PDC(p−フェニレンジイソチオシア
ネート)存在下、アミノ基導入オリゴヌクレオチドを反
応させる方法、および該スライドガラスに、アルデヒド
基導入オリゴヌクレオチドを反応させる方法が知られて
いる。これらの二つの方法は、前記(1)のDNAの荷
電を利用する方法と比べて、オリゴヌクレオチドが固相
担体表面に安定に固定される。しかし、PDCを存在さ
せる方法は、PDCとアミノ基導入オリゴヌクレオチド
との反応が遅く、またアルデヒド基導入オリゴヌクレオ
チドを用いる方法は、反応生成物であるシッフ塩基の安
定性が低い(通常、加水分解が起こり易い)という問題
点を有していた。
(2) When the DNA fragment to be fixed is a synthetic oligonucleotide, an oligonucleotide having a reactive group introduced therein is synthesized, the oligonucleotide is spotted on the surface of the surface-treated solid support, and covalently bonded. ("Protein / Nucleic acid / Enzyme", Vol. 43, (1998), 2004-2)
011, Lamture, J.M. B. et al. , Nu
cl. Acids Res. , 22,2121-212
5, 1994, and Guo. Z. , Et al. ,
Nucl. Acids Res. , 22,5456-5
465, 1994). For example, a method of reacting an amino group-introduced oligonucleotide with a slide glass having an amino group introduced thereto in the presence of PDC (p-phenylenediisothiocyanate) and a method of reacting an aldehyde group-introduced oligonucleotide with the slide glass are known. Have been. In these two methods, the oligonucleotide is stably immobilized on the surface of the solid-phase carrier as compared with the method (1) using the charge of DNA. However, in the method in which PDC is present, the reaction between PDC and an amino group-introduced oligonucleotide is slow, and in the method using an aldehyde group-introduced oligonucleotide, the stability of the reaction product, the Schiff base, is low (usually, hydrolysis). Easily occur).

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、固相担体表
面に、予め別に調製したDNA断片を迅速な反応によっ
て結合させることが可能で、かつ、反応生成物が安定に
結合を維持することが可能な固定方法、および核酸断片
の検出方法を提供することを、その課題とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention relates to a method for binding a separately prepared DNA fragment to the surface of a solid support by a rapid reaction, and to stably maintain the binding of the reaction product. It is an object of the present invention to provide an immobilization method and a method for detecting a nucleic acid fragment.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記の課題は下記の本発
明によって解決された。
The above objects have been attained by the present invention described below.

【0013】(1)架橋剤により架橋された水溶性樹脂
の硬化膜内に無機微粒子が分散されてなる固定層を備え
た固相担体の該固定層の表面に、DNA断片を液相にて
接触させることにより、該固定層の表面にDNA断片を
固定することを特徴とするDNA断片の固相担体表面へ
の固定方法。この固定方法において、無機微粒子が平均
1次粒子径が20nm以下のシリカ微粒子であり、水溶
性樹脂がポリビニルアルコールであり、そして架橋剤が
ホウ酸化合物であることが好ましい。 (2)上記の方法により得られたDNAチップ。 (3)上記のDNAチップをpKa7以下の酸で処理す
ることを特徴とするDNAチップのブロッキング方法。
(1) A solid phase carrier having a fixed layer in which inorganic fine particles are dispersed in a cured film of a water-soluble resin cross-linked by a cross-linking agent. A method for immobilizing a DNA fragment on a surface of a solid phase carrier, wherein the DNA fragment is immobilized on the surface of the immobilization layer by contacting the DNA fragment. In this fixing method, it is preferable that the inorganic fine particles are silica fine particles having an average primary particle diameter of 20 nm or less, the water-soluble resin is polyvinyl alcohol, and the crosslinking agent is a boric acid compound. (2) A DNA chip obtained by the above method. (3) A method for blocking a DNA chip, comprising treating the DNA chip with an acid having a pKa of 7 or less.

【0014】(4)上記のDNAチップの表面に、蛍光
物質もしくは放射性物質で標識した核酸断片試料を含む
水性液を付与する工程、DNAチップに固定されている
DNA断片と相補性を有する核酸断片試料をハイブリダ
イゼーションによってDNAチップ上に固定する工程、
そしてDNAチップ上に固定された標識核酸断片試料の
蛍光標識もしくは放射性標識を検出する工程からなる、
DNAチップ上のDNA断片に対して相補性を有する核
酸断片の検出方法。 (5)上記のDNAチップの表面に、蛍光発生基もしく
は導電性基を有するインターカレータと核酸断片試料と
を含む水性液を付与する工程、DNAチップに固定され
ているDNA断片と相補性を有する核酸断片試料をハイ
ブリダーゼイションによってDNAチップ上に固定する
工程、そしてDNAチップのDNA断片と核酸断片試料
とから形成されたハイブリッド構造内に取り込まれたイ
ンターカレータの蛍光発生基から発生する蛍光もしくは
導電性基を介して流れる電流を検出する工程からなる、
DNAチップ上のDNA断片に対して相補性を有する核
酸断片の検出方法。
(4) A step of applying an aqueous liquid containing a nucleic acid fragment sample labeled with a fluorescent substance or a radioactive substance to the surface of the DNA chip, wherein the nucleic acid fragment has complementarity with the DNA fragment fixed on the DNA chip. Immobilizing the sample on a DNA chip by hybridization,
And detecting a fluorescent label or a radioactive label of the labeled nucleic acid fragment sample immobilized on the DNA chip.
A method for detecting a nucleic acid fragment having complementarity to a DNA fragment on a DNA chip. (5) a step of applying an aqueous liquid containing an intercalator having a fluorescent group or a conductive group and a nucleic acid fragment sample to the surface of the DNA chip, which has complementarity with the DNA fragment fixed to the DNA chip; Immobilizing a nucleic acid fragment sample on a DNA chip by hybridization, and fluorescence or conduction generated from a fluorescence generating group of an intercalator incorporated in a hybrid structure formed from the DNA fragment and the nucleic acid fragment sample of the DNA chip Detecting a current flowing through the functional group,
A method for detecting a nucleic acid fragment having complementarity to a DNA fragment on a DNA chip.

【0015】本発明についてさらに詳しく述べる。本発
明者らは種々の無機微粒子について、DNA断片との相
互作用について研究した。この結果、無機微粒子が水溶
性樹脂と共存した場合に強くDNA断片を固定すること
ができること見出した。本発明はこの発見をもとに完成
されたものである。
The present invention will be described in more detail. The present inventors have studied the interaction of various inorganic fine particles with DNA fragments. As a result, they have found that a DNA fragment can be strongly immobilized when inorganic fine particles coexist with a water-soluble resin. The present invention has been completed based on this finding.

【0016】本研究者らは以上の研究結果をもとに研究
を行い、無機微粒子と水溶性樹脂を固相担体上に薄膜状
に形成し、架橋剤によって架橋させて得られる固相担体
上に、DNA断片の水性液を点着することによって、D
NA断片に特別な官能基を導入することなしに、強く固
定化でき、DNAチップとして十分に機能する強固な固
定が可能になることを見出した。
The present researchers conducted research based on the above research results, and formed a thin film of inorganic fine particles and a water-soluble resin on a solid support, and cross-linked with a cross-linking agent. By spraying an aqueous solution of the DNA fragment
It has been found that immobilization can be carried out strongly without introducing a special functional group into the NA fragment, and strong immobilization that sufficiently functions as a DNA chip becomes possible.

【0017】さらに、DNA断片が点着されなかった個
所においては、本発明の金属酸化物が露出しているた
め、被検体である試料核酸断片が吸着されやすく、ハイ
ブリダイゼーションが起こった個所を検出する際のバッ
クグラウンドが上昇し、感度を低下させる場合がある。
このためDNA断片が点着されなかった個所を表面処理
により、被覆することが好ましい。以下、この表面被覆
をブロッキングと称する。本発明者らは以上の点に関し
て鋭意検討を行った結果、本発明の酸化微粒子と水溶性
樹脂を用いるDNA断片の固定方法においては、ブロッ
キング法として、pKa7以下の酸を被覆剤として用い
ることが、極めて好ましい結果を与えることを見出し
た。
Furthermore, since the metal oxide of the present invention is exposed at the portion where the DNA fragment is not spotted, the sample nucleic acid fragment as the test sample is easily adsorbed, and the portion where hybridization has occurred is detected. In some cases, the background of the measurement may increase, and the sensitivity may decrease.
For this reason, it is preferable to cover the portions where the DNA fragments are not spotted by surface treatment. Hereinafter, this surface coating is called blocking. The present inventors have conducted intensive studies on the above points. As a result, in the method for fixing a DNA fragment using the oxidized fine particles and the water-soluble resin of the present invention, an acid having a pKa of 7 or less is used as a coating agent as a blocking method. To give very favorable results.

【0018】そして、本発明においては、スルホン酸
類、スルフィン酸類、リン酸モノエステル類、リン酸ジ
エステル類、ホスホン酸類、ホスホン酸モノエステル
類、カルボン酸類、スクアリン酸類が特に有効であるこ
とを見出した。
In the present invention, sulfonic acids, sulfinic acids, phosphoric acid monoesters, phosphoric diesters, phosphonic acids, phosphonic acid monoesters, carboxylic acids, and squaric acids have been found to be particularly effective. .

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明のDNA断片の固相担体表
面への固定方法の好ましい態様は、以下の通りである。 (1)本発明の無機微粒子、水溶性樹脂を基板上に塗布
し、架橋剤を用いて薄膜として固定する。 (2)DNA断片としてその塩基配列が既知であるもの
を用いる。 (3)(1)で作成した固相担体表面に、(2)で作成
したDNA断片を含有した水性液体を点着する。 (4)(3)で作成したDNA断片を固定した固体固相
担体を被覆剤で処理し、DNA断片が点着されていない
部分を被覆する。 (5)架橋剤がホウ素化合物(特に、硼砂)である。 (6)無機微粒子が、平均一次粒子径が20nm以下
(好ましくは、10nm以下、特に3乃至10nmの範
囲)のシリカ微粒子である。 (7)水溶性樹脂がポリビニルアルコールである。 (8)無機微粒子と水溶性樹脂との重量比が1.5:1
乃至10:1(無機微粒子:水溶性樹脂)の範囲にあ
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The preferred embodiment of the method for immobilizing a DNA fragment on the surface of a solid support of the present invention is as follows. (1) The inorganic fine particles and the water-soluble resin of the present invention are applied on a substrate and fixed as a thin film using a crosslinking agent. (2) Use a DNA fragment whose base sequence is known. (3) An aqueous liquid containing the DNA fragment prepared in (2) is spotted on the surface of the solid support prepared in (1). (4) The solid phase carrier on which the DNA fragment prepared in (3) is immobilized is treated with a coating agent to cover a portion where the DNA fragment is not spotted. (5) The crosslinking agent is a boron compound (especially, borax). (6) The inorganic fine particles are silica fine particles having an average primary particle diameter of 20 nm or less (preferably 10 nm or less, particularly in the range of 3 to 10 nm). (7) The water-soluble resin is polyvinyl alcohol. (8) The weight ratio of the inorganic fine particles to the water-soluble resin is 1.5: 1.
To 10: 1 (inorganic fine particles: water-soluble resin).

【0020】本発明で用いられる無機微粒子としては、
例えば、シリカ微粒子、コロイダルシリカ、ケイ酸カル
シウム、ゼオライト、カオリナイト、ハロイサイト、白
雲母、タルク、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、ベー
マイト、擬ベーマイト等を挙げることができる。これら
の中ではシリカ微粒子が好ましい。また、無機微粒子の
平均一次粒子径は20nm以下(好ましくは10nm以
下、特に3乃至10nmの範囲)のものが好ましい。
The inorganic fine particles used in the present invention include:
For example, fine silica particles, colloidal silica, calcium silicate, zeolite, kaolinite, halloysite, muscovite, talc, calcium carbonate, calcium sulfate, boehmite, pseudo boehmite and the like can be mentioned. Among these, silica fine particles are preferred. The average primary particle diameter of the inorganic fine particles is preferably 20 nm or less (preferably 10 nm or less, particularly in the range of 3 to 10 nm).

【0021】シリカ粒子は、表面のシラノール基による
水素結合により粒子同士が付着しやすいため、上記のよ
うに平均1次粒子が特に10nm以下の場合に、特に空
隙率の大きい構造を形成することができ、DNA断片を
分散した状態で結合することができ、ハイブリダイゼー
ションの識別性を向上させることができる。
Since silica particles are liable to adhere to each other due to hydrogen bonding due to silanol groups on the surface, a structure having a particularly large porosity can be formed when the average primary particles are particularly 10 nm or less as described above. Thus, the DNA fragments can be combined in a dispersed state, and the discrimination of hybridization can be improved.

【0022】シリカ粒子は製造法により、湿式法粒子と
乾式法粒子とに大別される。湿式法では、ケイ酸塩の酸
分解により活性シリカを生成し、これを適度に重合させ
凝集沈降させて、含水シリカを得る方法が主流である。
一方の乾式法は、ハロゲン化ケイ素の高温気相加水分解
による方法(火炎加水分解)、ケイ砂とコークスを電気
炉中でアークにより加熱還元気化し、これを空気で酸化
する方法(アーク法)で無水シリカを得る方法が主流で
ある。これらの方法で得られる含水シリカ及び無水シリ
カは、表面のシラノール基の密度、空孔の有無等に相違
があり、それぞれ異なった性質を示すが、無水ケイ酸
(無水シリカ)の場合には、特に空隙率が高い三次元構
造を形成し易く好ましい。
The silica particles are roughly classified into wet process particles and dry process particles according to the production method. In the wet method, a method is generally used in which active silica is generated by acid decomposition of a silicate, which is appropriately polymerized and coagulated and settled to obtain hydrated silica.
On the other hand, the dry method is a method based on high-temperature gas phase hydrolysis of silicon halide (flame hydrolysis), a method in which silica sand and coke are heated and reduced by an arc in an electric furnace and oxidized with air (arc method). The method of obtaining anhydrous silica by the method (1) is mainly used. The hydrated silica and anhydrous silica obtained by these methods have different properties, such as the density of silanol groups on the surface and the presence or absence of vacancies, and show different properties, respectively. In the case of silicic anhydride (anhydrous silica), Particularly, a three-dimensional structure having a high porosity is easily formed, which is preferable.

【0023】水溶性樹脂の例としては、親水性構造単位
としてヒドロキシル基を有する樹脂であるポリビニルア
ルコール(PVA)、セルロース系樹脂[メチルセルロ
ース(M)、エチルセルロース(EC)、ヒドロキシエ
チルセルロース(HEC)、カルボキシメチルセルロー
ス(CMC)等]、キチン類、およびデンプン類;エー
テル結合を有する樹脂であるポリエチレンオキサイド
(PEO)、ポリプロピレンオキサイド(PPO)、ポ
リエチレングリコール(PEG)及びポリビニルエーテ
ル(PE);そしてアミド基またはアミド結合を有する
樹脂であるポリアクリルアミド(PAAM)およびポロ
ビニルピロリドン(PVP)を挙げることができる。ま
た、解離性基としてカルボキシル基を有するポリアクリ
ル酸塩、マレイン酸樹脂、アルギン酸塩及びゼラチンを
挙げることができる。水溶性樹脂としてはポリビニルア
ルコールが好ましい。
Examples of the water-soluble resin include polyvinyl alcohol (PVA) which is a resin having a hydroxyl group as a hydrophilic structural unit, a cellulose resin [methylcellulose (M), ethylcellulose (EC), hydroxyethylcellulose (HEC), and carboxy. Methylcellulose (CMC) etc.], chitins and starches; polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), polyethylene glycol (PEG) and polyvinyl ether (PE) which are resins having an ether bond; and an amide group or amide Examples thereof include polyacrylamide (PAAM) and polyvinylpyrrolidone (PVP), which are resins having a bond. Further, polyacrylates having a carboxyl group as a dissociable group, maleic acid resins, alginates, and gelatin can be mentioned. As the water-soluble resin, polyvinyl alcohol is preferable.

【0024】無機微粒子(好ましくはシリカ微粒子)と
水溶性樹脂の比率(PB比:水溶性樹脂の重量1に対す
る無機微粒子の重量)は、0.5乃至10の範囲にある
ことが好ましく、2乃至5の範囲にあることが特に好ま
しい。
The ratio of the inorganic fine particles (preferably silica fine particles) to the water-soluble resin (PB ratio: the weight of the inorganic fine particles with respect to the weight of the water-soluble resin of 1) is preferably in the range of 0.5 to 10, preferably 2 to 10. It is particularly preferred that it is in the range of 5.

【0025】本発明の固相担体においては、無機微粒子
と水溶性樹脂を主成分とする層に、架橋剤が付与され、
架橋されている。この架橋剤としてはホウ砂、ホウ酸、
ホウ酸塩(例、オルトホウ酸塩、ホウ酸インジウム、ホ
ウ酸スカンジウム、ホウ酸イットリウム、ホウ酸ランタ
ン、ホウ酸マグネシウム、ホウ酸コバルト)、二ホウ酸
塩(例、二ホウ酸マグネシウム、二ホウ酸コバルト)、
メタホウ酸塩(例、メタホウ酸リチウム、メタホウ酸カ
ルシウム、メタホウ酸ナトリウム、メタホウ酸カリウ
ム)、四ホウ酸塩(例、四ホウ酸ナトリウム10水和
物)、五ホウ酸塩(例、五ホウ酸カリウム4水和物、五
ホウ酸カルシウム7水和物、五ホウ酸セシウム)、グリ
オキザール、メラミン・ホルムアルデヒド(例、メチロ
ールメラミン、アルキル化メチロールメラミン)、メチ
ロール尿素、レゾール樹脂、ポリイソシアネート等を挙
げることができる。これらの中でホウ砂、ホウ酸あるい
はホウ酸塩が好ましい。ホウ砂、ホウ酸、ホウ酸塩は水
溶性樹脂としてポリビニルアルコールとの組合せで使用
することが速やかな架橋を起こすので好ましい。
In the solid support of the present invention, a crosslinking agent is applied to a layer mainly composed of inorganic fine particles and a water-soluble resin,
Crosslinked. Borax, boric acid,
Borates (eg, orthoborate, indium borate, scandium borate, yttrium borate, lanthanum borate, magnesium borate, cobalt borate), diborates (eg, magnesium diborate, diborate) cobalt),
Metaborate (eg, lithium metaborate, calcium metaborate, sodium metaborate, potassium metaborate), tetraborate (eg, sodium tetraborate decahydrate), pentaborate (eg, pentaborate) Potassium tetrahydrate, calcium pentaborate heptahydrate, cesium pentaborate), glyoxal, melamine / formaldehyde (eg, methylol melamine, alkylated methylol melamine), methylol urea, resole resin, polyisocyanate, etc. Can be. Of these, borax, boric acid or borate is preferred. Borax, boric acid, and borates are preferably used in combination with polyvinyl alcohol as a water-soluble resin because they cause rapid crosslinking.

【0026】架橋剤の溶液は、架橋剤を水及び/または
有機溶媒に溶解して調製される。架橋剤溶液中の架橋剤
濃度は、0.05乃至10質量%の範囲にあることが好
ましく、0.1乃至7質量%の範囲にあることが特に好
ましい。架橋剤の溶媒としては、一般に水を使用するこ
とが好ましい。有機溶媒としては、架橋剤が溶解するも
のであれば任意に使用することができ、例えば、メタノ
ール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコ
ール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、
酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル類、トルエン等の
芳香族溶剤、テトラヒドロフラン等のエーテル類、及び
ジクロロメタン等のハロゲン化炭素系溶剤等を挙げるこ
とができる。
The solution of the crosslinking agent is prepared by dissolving the crosslinking agent in water and / or an organic solvent. The concentration of the crosslinking agent in the crosslinking agent solution is preferably in the range of 0.05 to 10% by mass, particularly preferably in the range of 0.1 to 7% by mass. In general, it is preferable to use water as a solvent for the crosslinking agent. As the organic solvent, any one can be used as long as the crosslinking agent dissolves, for example, methanol, ethanol, alcohols such as isopropyl alcohol, acetone, ketones such as methyl ethyl ketone,
Examples thereof include esters such as methyl acetate and ethyl acetate, aromatic solvents such as toluene, ethers such as tetrahydrofuran, and halogenated carbon solvents such as dichloromethane.

【0027】次に、無機微粒子と水溶性樹脂とを主成分
とする塗布液により固相担体上に薄膜を形成する方法に
ついて述べる。多孔質層形成用塗布液は、例えば平均一
次粒子径10nm以下のシリカ微粒子を水中に添加して
(例、10乃至20質量%の範囲)、高速回転湿式コロ
イドミルを用いて、例えば10000rpm(好ましく
は500乃至20000rpmの範囲)の高速回転の条
件で20分間(好ましくは10乃至30分間の範囲)分
散させた後、ポリビニルアルコール水溶液(例えば、シ
リカの1/3程度の重量のPVAとなるように)加え、
さらに上記と同じ条件で分散を行うことにより得ること
ができる。このようにして得られた塗布液は、均一ゾル
であり、これを下記の塗布方法により、支持体上に形成
することにより、三次元網目構造を有する多孔質層を得
ることができる。
Next, a method for forming a thin film on a solid support by using a coating solution containing inorganic fine particles and a water-soluble resin as main components will be described. The coating liquid for forming a porous layer is prepared, for example, by adding silica fine particles having an average primary particle diameter of 10 nm or less to water (eg, in the range of 10 to 20% by mass), and using a high-speed rotating wet colloid mill, for example, at 10,000 rpm (preferably). Is dispersed for 20 minutes (preferably in the range of 10 to 30 minutes) under the condition of high-speed rotation of 500 to 20,000 rpm, and then becomes a polyvinyl alcohol aqueous solution (for example, PVA having a weight of about 1/3 of silica). )
Further, it can be obtained by performing dispersion under the same conditions as described above. The coating solution thus obtained is a uniform sol, and a porous layer having a three-dimensional network structure can be obtained by forming this on a support by the following coating method.

【0028】多孔質層形成用塗布液の塗布後、その塗布
層上に本発明の架橋剤を含む液を上記多孔質層形成用塗
布液と同様の方法で塗布し、乾燥して、本発明の固相担
体を得ることができる。なお、架橋剤を含む溶液はスプ
レー等の方法で付与してもよいし、溶液に浸漬して付与
する方法をとってもよい。架橋剤を含む溶液を付与する
タイミングは、多孔質層形成用塗布液の塗布直後から数
分の間が好ましい。多孔質層形成塗布液の塗布後の乾燥
は、50乃至180℃の温度範囲で0.5乃至10分間
の範囲(特に好ましくは0.5乃至5分間の範囲)にて
行うことが好ましい。この乾燥時間は、塗布量により異
なるが、上記範囲が妥当である。架橋剤を含む溶液の塗
布に関しては、カーテンフローコータ、エクストルージ
ョンダイコータ、エアードクターコータ、ロッドコー
タ、ナイフコータ、スクイズコータ、リバースロールコ
ータ、バーコータ等の公知の塗布方法を利用することが
できるが、エクストルージョンダイコータ、カーテンフ
ローコータ、バーコータ等を用いて塗布層にコータが直
接接触しない方法と利用することが好ましい。架橋剤を
含有する塗布液の塗布量は、0.01乃至10g/m2
の範囲にあることが好ましく、0.05乃至5g/m2
の範囲にあることが特に好ましい。架橋剤を含有する塗
布液の塗布後、塗布層は40乃至180℃の温度範囲で
0.5乃至30分間の範囲にて乾燥され、乾燥及び硬化
が行われる。上記の条件は40乃至150℃の温度範囲
で1乃至20分間の範囲にて行われることが特に好まし
い。
After the application of the coating solution for forming a porous layer, a solution containing the crosslinking agent of the present invention is applied onto the coating layer in the same manner as the coating solution for forming a porous layer, and dried. Can be obtained. The solution containing the crosslinking agent may be applied by a method such as spraying, or may be applied by dipping in the solution. The timing of applying the solution containing the crosslinking agent is preferably several minutes from immediately after the application of the coating solution for forming a porous layer. The drying after the application of the coating liquid for forming a porous layer is preferably performed at a temperature of 50 to 180 ° C. for 0.5 to 10 minutes (particularly preferably for 0.5 to 5 minutes). The drying time varies depending on the coating amount, but the above range is appropriate. For application of the solution containing the crosslinking agent, known coating methods such as a curtain flow coater, an extrusion die coater, an air doctor coater, a rod coater, a knife coater, a squeeze coater, a reverse roll coater, and a bar coater can be used. It is preferable to use a method in which the coater does not directly contact the coating layer by using a lug die coater, a curtain flow coater, a bar coater, or the like. The coating amount of the coating solution containing the crosslinking agent is 0.01 to 10 g / m 2.
In the range of 0.05 to 5 g / m 2
It is particularly preferable that the ratio is within the range. After the application of the coating solution containing the crosslinking agent, the coating layer is dried at a temperature of 40 to 180 ° C. for 0.5 to 30 minutes, and drying and curing are performed. It is particularly preferable to carry out the above conditions at a temperature of 40 to 150 ° C. for 1 to 20 minutes.

【0029】次に、本発明の固相担体の別の作製法であ
る、無機微粒子及び水溶性樹脂を主成分とする塗布液
(多孔質層形成用塗布液)の塗布と同時に架橋剤を含む
溶液を塗布する方法について説明する。この方法は、多
孔質層形成用塗布液そして架橋剤を含有する溶液を、多
孔質層形成用塗布液が支持体と接触するようにして、支
持体上に同時塗布し、硬化させることにより得ることが
できる。多孔質層形成用塗布液及び架橋剤を含有する溶
液の同時塗布は、例えばエクストルージョンダイコー
タ、カーテンフローコータを用いる塗布方法で行うこと
ができる。同時塗布(重層塗布)後の乾燥は、塗布層を
40乃至150℃の温度範囲で0.5乃至10分間の範
囲にて加熱することにより行われ、塗布層は硬化する。
硬化層をさらに40乃至100℃の温度範囲で0.5乃
至5分間の範囲にて加熱することが好ましい。例えば、
架橋剤としてホウ砂やホウ酸を使用する場合は、60乃
至100℃の温度範囲で5乃至20分間の範囲にて加熱
することが好ましい。塗布乾燥後、得られた固相担体
は、例えばスーパーカレンダ、グロスカレンダなどを用
い、加熱加圧下にロールニップ間を通すことにより、表
面平滑性及び塗膜強度を向上させることも可能である。
Next, a cross-linking agent is contained simultaneously with the application of a coating liquid (coating liquid for forming a porous layer) containing inorganic fine particles and a water-soluble resin as main components, which is another method for preparing the solid phase carrier of the present invention. A method for applying the solution will be described. This method is obtained by simultaneously applying a coating solution for forming a porous layer and a solution containing a crosslinking agent on a support so that the coating solution for forming a porous layer comes into contact with the support and curing the solution. be able to. Simultaneous application of the coating solution for forming a porous layer and a solution containing a crosslinking agent can be performed by an application method using, for example, an extrusion die coater or a curtain flow coater. Drying after simultaneous coating (multilayer coating) is performed by heating the coating layer at a temperature of 40 to 150 ° C. for a period of 0.5 to 10 minutes, and the coating layer is cured.
It is preferable to further heat the cured layer at a temperature of 40 to 100 ° C. for 0.5 to 5 minutes. For example,
When borax or boric acid is used as the crosslinking agent, it is preferable to heat at a temperature of 60 to 100 ° C. for 5 to 20 minutes. After coating and drying, the obtained solid phase carrier can be improved in surface smoothness and coating strength by passing it between roll nips under heat and pressure using, for example, a super calender or a gross calender.

【0030】固相担体としては、疎水性、あるいは親水
性の低い担体であることが好ましい。また、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。固相担体の材質としては、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、織物、編み物、不織布、濾
紙、短繊維、メンブレンフィルター等の多孔質物質、金
などの導電性材料などを拳げることができる。多孔質物
質の細孔の大きさは、2乃至1000nmの範囲にある
ことが好ましく、2乃至500nmの範囲にあることが
特に好ましい。固相担体の材質は、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。固相担体の厚さは、100乃至2000μmの範
囲にあることが好ましい。
As the solid phase carrier, a carrier having low hydrophobicity or low hydrophilicity is preferable. In addition, even if the surface has unevenness and low flatness, it can be preferably used. Materials for the solid support include ceramics or new ceramics such as glass, cement, and porcelain, polymers such as polyethylene terephthalate, cellulose acetate, bisphenol A polycarbonate, polystyrene, and polymethyl methacrylate, silicon, activated carbon, porous glass, and porous materials. Ceramics, porous silicon, porous activated carbon, woven fabric, knitted fabric, nonwoven fabric, filter paper, short fibers, porous materials such as membrane filters, conductive materials such as gold, etc. can be used. The size of the pores of the porous material is preferably in the range of 2 to 1000 nm, particularly preferably in the range of 2 to 500 nm. The material of the solid support is particularly preferably glass or silicon. This is due to the ease of surface treatment and the ease of analysis by electrochemical methods. The thickness of the solid support is preferably in the range of 100 to 2000 μm.

【0031】本発明の固相担体上の無機微粒子及び水溶
性樹脂を主成分として含む多孔質層の厚さは0.005
乃至100μmの範囲にあることが好ましく、0.01
乃至10μmの範囲にあることがより好ましく、0.0
5乃至1μmの範囲にあることが特に好ましい。
The thickness of the porous layer containing the inorganic fine particles and the water-soluble resin as the main components on the solid support of the present invention is 0.005.
To 100 μm, preferably 0.01 to 100 μm.
To 10 μm, more preferably 0.0 to 10 μm.
It is particularly preferred that it is in the range of 5 to 1 μm.

【0032】本発明のDNA断片の固定方法において
は、ブロッキング工程を行うことが好ましく、被覆剤と
してpKa7以下の酸を用いることが、検出の際のバッ
クグラウンドを低下させ、好ましい結果を与える。
In the method for immobilizing a DNA fragment of the present invention, a blocking step is preferably performed, and the use of an acid having a pKa of 7 or less as a coating agent lowers the background upon detection, and gives favorable results.

【0033】この中で、本発明で特に有効な酸としては
スルホン酸類、スルフィン酸類、リン酸モノエステル
類、リン酸ジエステル類、ホスホン酸類、ホスホン酸モ
ノエステル類、カルボン酸類、スクアリン酸類等を挙げ
ることができる。以下、それぞれについて好ましい具体
例を挙げる。スルホン酸類の例としては、オクタンスル
ホン酸、p−トルエンスルホン酸、4−ドデシルオキシ
ベンゼンスルホン酸、ヘキサデカンスルホン酸およびこ
れらの塩が挙げられる。スルフィン酸の例としてはヘキ
サデカンスルフィン酸ナトリウム、4−ヘキサノイルア
ミノベンゼンスルフィン酸などが挙げられる。リン酸モ
ノエステル類の例としてはリン酸モノオクチルエステル
ジナトリウム塩、リン酸モノドデシルエステルモノナト
リウム塩、リン酸モノオクタデシルエステルなどが挙げ
られる。リン酸ジエステル類としては、リン酸ジベンジ
ルエステル、リン酸ジブチルエステル、リン酸ジデシル
エステル、リン酸ジ−(2−エチルヘキシル)エステ
ル、リン酸ジヘキサデシルエステルなどが挙げられる。
ホスホン酸類としては4−ブトキシフェニルホスホン
酸、ヘキシルホスホン酸、ドデシルホスホン酸などが挙
げられる。ホスホン酸モノエステル類としてはベンジル
ホスホン酸モノエチルエステル、エトキシカルボニルメ
チルホスホン酸モノエチルエステルなどが挙げられる。
カルボン酸類としてはプロピオン酸、酪酸、ヘキサン
酸、ドデカン酸、2−エチルヘキサン酸、ヘキサデカン
酸、安息香酸、3−クロロ安息香酸、4−ドデシルオキ
シ安息香酸、ドデシルコハク酸、4−ブトキシフタル酸
などが挙げられる。スクアリン酸類としてはスクアリン
酸、スクアリン酸ジナトリウム塩、スクアリン酸モノシ
クロヘキシルエステルなどが挙げられる。
Among them, particularly effective acids in the present invention include sulfonic acids, sulfinic acids, phosphoric acid monoesters, phosphoric diesters, phosphonic acids, phosphonic acid monoesters, carboxylic acids, and squaric acids. be able to. Hereinafter, preferred specific examples will be described. Examples of the sulfonic acids include octanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, 4-dodecyloxybenzenesulfonic acid, hexadecanesulfonic acid, and salts thereof. Examples of the sulfinic acid include sodium hexadecanesulfinate, 4-hexanoylaminobenzenesulfinic acid and the like. Examples of the phosphoric acid monoesters include monooctyl phosphate disodium salt, monododecyl phosphate monosodium salt, monooctadecyl phosphate, and the like. Examples of the phosphate diesters include dibenzyl phosphate, dibutyl phosphate, didecyl phosphate, di- (2-ethylhexyl) phosphate, and dihexadecyl phosphate.
Examples of the phosphonic acids include 4-butoxyphenylphosphonic acid, hexylphosphonic acid, dodecylphosphonic acid and the like. Examples of the phosphonic acid monoesters include benzylphosphonic acid monoethyl ester and ethoxycarbonylmethylphosphonic acid monoethyl ester.
Examples of the carboxylic acids include propionic acid, butyric acid, hexanoic acid, dodecanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, hexadecanoic acid, benzoic acid, 3-chlorobenzoic acid, 4-dodecyloxybenzoic acid, dodecylsuccinic acid, and 4-butoxyphthalic acid. Is mentioned. Examples of the squaric acids include squaric acid, disodium squarate, and monocyclohexyl squarate.

【0034】これらの被覆剤を固相担体上に付与する場
合には、水あるいは水と混和可能な有機溶媒、またはこ
れらの混合溶媒に溶解して、固相担体上に塗布する方
法、スプレーする方法あるいは、この溶液に固相担体を
浸漬する方法などが好ましく用いられる。
When applying these coating agents on a solid support, a method of dissolving in water or an organic solvent miscible with water, or a mixed solvent thereof, and applying the solution onto the solid support, or by spraying. A method or a method of immersing a solid support in this solution is preferably used.

【0035】被覆剤の固相担体上への付与する量は、本
発明の金属酸化物の種類や量、固相担体表面の粗さによ
っても異なるが、通常1m2当たり0.01μg乃至1
gの範囲にあることが好ましく、0.1μg乃至100
mgの範囲にあることが特に好ましい。
The amount of the coating agent applied to the solid support varies depending on the type and amount of the metal oxide of the present invention and the roughness of the surface of the solid support, but is usually 0.01 μg to 1 μm per 1 m 2.
g, preferably from 0.1 μg to 100 g.
Particularly preferred is in the range of mg.

【0036】本発明の固定方法においては、DNA断片
点着時や被覆剤による被覆時に、塩基が固定化を促進す
る場合があり、本発明においても塩基を好ましく用いる
ことができる。本発明で用いることができる塩基は、無
機または有機の塩基でもよく、これらを組み合わせて用
いることも好ましい。無機塩基の例としては、炭酸カリ
ウム、炭酸ナトリウム、炭酸セシウム、水酸化リチウ
ム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウ
ム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなどが挙げ
られる。有機塩基の例としては、トリメチルアミン、ト
リエチルアミン、水酸化テトラメチルアンモニウム、ジ
メチルベンジルアミン、ジエチルアニリン、ピリジン、
4−ジメチルアミノピリジン、1,4−ジアザビシクロ
[2.2.2]オクタン、1,8−ジアザビシクロ
[5.4.0]−7−ウンデセン、ナトリウムメトキシ
ド、ナトリウムエトキシド、カリウム−t−ブトキシ
ド、n−ブチルリチウム、リチウムジイソプロピルアミ
ド、フッ化テトラブチルアンモニウム、酢酸ナトリウ
ム、酢酸カリウムなどが挙げられる。
In the fixing method of the present invention, the base may promote the immobilization at the time of spotting the DNA fragment or coating with the coating agent, and the base can be preferably used in the present invention. The base that can be used in the present invention may be an inorganic or organic base, and it is also preferable to use them in combination. Examples of the inorganic base include potassium carbonate, sodium carbonate, cesium carbonate, lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, cesium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide and the like. Examples of organic bases include trimethylamine, triethylamine, tetramethylammonium hydroxide, dimethylbenzylamine, diethylaniline, pyridine,
4-dimethylaminopyridine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene, sodium methoxide, sodium ethoxide, potassium-t-butoxide , N-butyllithium, lithium diisopropylamide, tetrabutylammonium fluoride, sodium acetate, potassium acetate and the like.

【0037】本発明の固定方法においては、DNA断片
点着時や被覆剤による被覆時に、溶媒として水の他に種
々の有機溶媒を用いることができる。有機溶媒として
は、トルエン、キシレン、n−ヘキサンのような疎水的
な溶媒を用いることもできるが、水と混和する極性の高
い溶媒が好ましい。その例としては、酢酸エチル、酢酸
メチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコ
ール、n−ブタノール、t−ブタノール、スルホラン、
1,2−ジメトキシエタン、ジメチルホルムアミド、ジ
メチルスルホキシド、ジメチルアセタミド、N−メチル
ピロリドン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ジエ
チルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコー
ル、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオー
ル、グリセリン、2−メトキシエタノール、ジエチレン
グリコール、ジエチレングリコールジメチルエーテル、
酢酸、ピリジン、ギ酸、プロピオン酸、酪酸などが挙げ
られる。
In the fixing method of the present invention, various organic solvents can be used as a solvent at the time of spotting DNA fragments or coating with a coating agent. As the organic solvent, a hydrophobic solvent such as toluene, xylene, or n-hexane can be used, but a highly polar solvent miscible with water is preferable. Examples include ethyl acetate, methyl acetate, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, n-butanol, t-butanol, sulfolane,
1,2-dimethoxyethane, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, acetonitrile, propionitrile, diethyl ether, tetrahydrofuran, ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol , Glycerin, 2-methoxyethanol, diethylene glycol, diethylene glycol dimethyl ether,
Acetic acid, pyridine, formic acid, propionic acid, butyric acid and the like can be mentioned.

【0038】本発明の固定方法においては、DNA断片
点着時や被覆剤による被覆時に、加熱することも好まし
い。加熱温度としては4乃至150℃の範囲にあること
が好ましく、50乃至130℃の温度範囲にあることが
より好ましく、50乃至100℃の範囲にあることが特
に好ましい。また、反応の際には反応溶媒の揮発、揮散
を防ぐ目的、あるいは調湿やガス状の試薬を供給するた
めにで周囲を隔壁で覆って行うことも好ましい。圧力を
かける必要がある反応についてはオートクレーブなどの
耐圧力容器中で反応を行うこともできる。
In the fixing method of the present invention, it is also preferable to heat at the time of spotting DNA fragments or coating with a coating agent. The heating temperature is preferably in the range of 4 to 150 ° C, more preferably in the range of 50 to 130 ° C, and particularly preferably in the range of 50 to 100 ° C. In addition, the reaction is preferably performed by covering the periphery with a partition wall for the purpose of preventing volatilization and volatilization of the reaction solvent, or for controlling the humidity or supplying a gaseous reagent. The reaction requiring application of pressure can be carried out in a pressure-resistant container such as an autoclave.

【0039】表面処理がされた固相担体表面上には、さ
らに、電荷を有する親水性高分子等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
によって表面処理がされた固相担体の凹凸を軽減するこ
とができる。固相担体の種類によっては、その担体中に
親水性高分子等を含有させることも可能であり、このよ
うな処理を施した固相担体も好ましく用いることができ
る。
On the surface of the solid support having been subjected to the surface treatment, a layer made of a hydrophilic polymer having a charge or a layer made of a crosslinking agent may be further provided. By providing such a layer, unevenness of the surface-treated solid support can be reduced. Depending on the type of the solid phase carrier, a hydrophilic polymer or the like can be contained in the carrier, and a solid phase carrier that has been subjected to such treatment can be preferably used.

【0040】DNA断片は、目的によって二通りに分け
ることができる。遺伝子の発現を調べるためには、cD
NA、cDNAの一部、EST等のポリヌクレオチドを
使用することが好ましい。これらのポリヌクレオチド
は、その機能が未知であってもよいが、一般的にはデー
タベースに登録された配列を基にしてcDNAのライブ
ラリー、ゲノムのライブラリーあるいは全ゲノムをテン
プレートとしてPCR法によって増幅して調製する(以
下、「PCR産物」という。)。PCR法によって増幅
しないものも好ましく使用することができる。また、遺
伝子の変異や多型を調べるには、標準となる既知の配列
をもとにして、変異や多型に対応する種々のオリゴヌク
レオチドを合成し、これを使用することが好ましい。さ
らに、塩基配列分析の場合には、4n(nは、塩基の長
さ)種のオリゴヌクレオチドを合成したものを使用する
ことが好ましい。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
とが好ましい。DNA断片は、2乃至50量体であるこ
とが好ましく、10乃至25量体であることが特に好ま
しい。
The DNA fragment can be divided into two types depending on the purpose. To examine gene expression, the cD
It is preferable to use a polynucleotide such as NA, a part of cDNA, or EST. These polynucleotides may be of unknown function, but are generally amplified by PCR using a cDNA library, genomic library or whole genome as a template based on sequences registered in a database. (Hereinafter, referred to as “PCR product”). Those not amplified by the PCR method can also be preferably used. In addition, in order to examine gene mutations and polymorphisms, it is preferable to synthesize various oligonucleotides corresponding to the mutations and polymorphisms based on a known sequence as a standard, and use them. Furthermore, in the case of nucleotide sequence analysis, it is preferable to use 4 n (n is the length of a base) synthesized oligonucleotides. The base sequence of the DNA fragment is preferably determined in advance by a general base sequence determination method. The DNA fragment is preferably a 2- to 50-mer, and particularly preferably a 10- to 25-mer.

【0041】DNA断片の点着は、DNA断片を水性媒
体に溶解あるいは分散した水性液を、96穴もしくは3
84穴プラスチックプレートに分注し、分注した水性液
をスポッター装置等を用いて固相担体表面上に滴下して
行うことが好ましい。
The DNA fragments are spotted by dissolving or dispersing the DNA fragments in an aqueous medium in 96 wells or 3 wells.
The dispensing is preferably performed by dispensing into an 84-well plastic plate and dropping the dispensed aqueous liquid onto the surface of the solid support using a spotter or the like.

【0042】点着後のDNA断片の乾燥を防ぐために、
DNA断片が溶解あるいは分散してなる水性液中に、高
沸点の物質を添加してもよい。高沸点の物質としては、
DNA断片が溶解あるいは分散してなる水性液に溶解し
得るものであって、試料核酸断片とのハイブリダイゼー
ションを妨げることがなく、かつ粘性の大きくない物質
であることが好ましい。このような物質としては、グリ
セリン、エチレングリコール、ジメチルスルホキシドお
よび低分子の親水性ポリマーを挙げることができる。親
水性ポリマーとしては、ポリアクリルアミド、ポリエチ
レングリコール、ポリアクリル酸ナトリウム等を挙げる
ことができる。ポリマーの分子量は103乃至106の範
囲にあることが好ましい。高沸点の物質としては、グリ
セリンあるいはエチレングリコールを用いることがさら
に好ましく、グリセリンを用いることが特に好ましい。
高沸点の物質の濃度は、DNA断片の水性液中、0.1
乃至2容量%の範囲にあることが好ましく、0.5乃至
1容量%の範囲にあることが特に好ましい。
In order to prevent drying of the DNA fragment after spotting,
A substance having a high boiling point may be added to the aqueous liquid in which the DNA fragment is dissolved or dispersed. As a substance with a high boiling point,
It is preferably a substance which can be dissolved in an aqueous liquid in which a DNA fragment is dissolved or dispersed, and which does not hinder hybridization with a sample nucleic acid fragment and has low viscosity. Such materials can include glycerin, ethylene glycol, dimethyl sulfoxide and low molecular weight hydrophilic polymers. Examples of the hydrophilic polymer include polyacrylamide, polyethylene glycol, and sodium polyacrylate. The molecular weight of the polymer is preferably in the range of 10 3 to 10 6. As the substance having a high boiling point, glycerin or ethylene glycol is more preferably used, and glycerin is particularly preferably used.
The concentration of the high-boiling substance is 0.1% in the aqueous solution of the DNA fragment.
Preferably, it is in the range of 0.5 to 2% by volume, particularly preferably in the range of 0.5 to 1% by volume.

【0043】また、同じ目的のために、DNA断片を点
着した後の固相担体を、90%以上の湿度および25乃
至50℃の温度範囲の環境に置くことも好ましい。
For the same purpose, it is also preferable to place the solid phase carrier after spotting the DNA fragment in an environment having a humidity of 90% or more and a temperature range of 25 to 50 ° C.

【0044】DNA断片を点着後、紫外線、水素化ホウ
素ナトリウムあるいはシッフ試薬による後処理を施して
もよい。これらの後処理は、複数の種類を組み合わせて
行ってもよく、加熱処理と紫外線処理を組み合わせて行
うことが特に好ましい。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D
NA断片を洗浄して除去することが好ましい。
After spotting the DNA fragment, post-treatment with ultraviolet light, sodium borohydride or Schiff's reagent may be performed. These post-treatments may be performed in combination of a plurality of types, and particularly preferably performed in combination of the heat treatment and the ultraviolet treatment. After spotting, it is also preferable to carry out incubation. After incubation, undotted D
Preferably, the NA fragments are removed by washing.

【0045】DNA断片の固定量は、固相担体表面に対
して、102乃至105種類/cm2の範囲にあることが
好ましい。DNA断片の量は、1乃至1015モルの範囲
にあり、重量としては数ng以下であることが好まし
い。点着によって、DNA断片の水性液は、固相担体表
面にドットの形状で固定される。ドットの形状は、ほと
んど円形である。形状に変動がないことは、遺伝子発現
の定量的解析や一塩基変異を解析するために重要であ
る。ドット間の距離は、0乃至1.5mmの範囲にある
ことが好ましく、100乃至300μmの範囲にあるこ
とが特に好ましい。1つのドットの大きさは、直径が5
0乃至300μmの範囲にあることが好ましい。点着す
る量は、100pL乃至1μLの範囲にあることが好ま
しく、1乃至100nLの範囲にあることが特に好まし
い。
The amount of DNA fragments immobilized is preferably in the range of 10 2 to 10 5 types / cm 2 on the surface of the solid support. The amount of the DNA fragment is in the range of 1 to 10 15 mol, and the weight is preferably several ng or less. By spotting, the aqueous liquid of the DNA fragment is fixed in the form of dots on the surface of the solid support. The shape of the dot is almost circular. The absence of variation in shape is important for quantitative analysis of gene expression and analysis of single nucleotide mutation. The distance between the dots is preferably in the range of 0 to 1.5 mm, particularly preferably in the range of 100 to 300 μm. The size of one dot is 5
It is preferably in the range of 0 to 300 μm. The amount of spotting is preferably in the range of 100 pL to 1 μL, and particularly preferably in the range of 1 to 100 nL.

【0046】上記の工程によって作製されたDNAチッ
プの寿命は、cDNAが固定されてなるcDNAチップ
で数週間、オリゴDNAが固定されてなるオリゴDNA
チップではさらに長期間である。これらのDNAチップ
は、遺伝子発現のモニタリング、塩基配列の決定、変異
解析、多型解析等に利用される。検出原理は、後述する
標識した試料核酸断片とのハイブリダイゼーションであ
る。
The life of the DNA chip produced by the above-described process is as follows.
Longer for chips. These DNA chips are used for gene expression monitoring, nucleotide sequence determination, mutation analysis, polymorphism analysis, and the like. The principle of detection is hybridization with a labeled sample nucleic acid fragment described below.

【0047】標織方法としては、大別してRI法と非R
I法(蛍光法、ビオチン法、電気化学的方法、化学発光
法等)とが知られているが、本発明のDNAチップは、
蛍光法を用いる際に特に有利である。蛍光物質として
は、核酸の塩基部分と結合できるものであれば何れも用
いることができるが、たとえば、シアニン色素(例え
ば、CyDyeTMシリーズのCy3、Cy5等)、ロー
ダミン6G試薬、N−アセトキシ−N2−アセチルアミ
ノフルオレン(AAF)あるいはAAIF(AAFのヨ
ウ素誘導体)を使用することができる。
The labeling method can be roughly classified into the RI method and the non-R method.
Although the I method (fluorescence method, biotin method, electrochemical method, chemiluminescence method, etc.) is known, the DNA chip of the present invention
It is particularly advantageous when using a fluorescence method. As the fluorescent substance, any substance can be used as long as it can bind to the base portion of the nucleic acid. Examples of the fluorescent substance include a cyanine dye (for example, Cy3 and Cy5 of the CyDye series), rhodamine 6G reagent, N-acetoxy-N 2 -Acetylaminofluorene (AAF) or AAIF (iodine derivative of AAF) can be used.

【0048】なお、上記の標識を利用する以外にも、導
電性基を持ち、形成されたハイブリッド構造体に取り込
まれる性質を持つインターカレータを用いる電気化学的
な検出方法を利用する方法も知られており、本発明のD
NAチップは電気化学的な検出方法に利用することもで
きる。あるいは、蛍光発生基を持ち、形成されたハイブ
リッド構造体に取り込まれる性質を持つインターカレー
タを用いて、ハイブリッドの形成を蛍光法により検出方
法を利用する方法も知られており、本発明のDNAチッ
プはこの検出方法に利用することもできる。
It is to be noted that, besides utilizing the above-mentioned label, a method utilizing an electrochemical detection method using an intercalator having a conductive group and having a property of being incorporated into the formed hybrid structure is also known. And D of the present invention
NA chips can also be used for electrochemical detection methods. Alternatively, there is also known a method of using a method for detecting the formation of a hybrid by a fluorescence method using an intercalator having a fluorescence-generating group and having a property of being incorporated into the formed hybrid structure. Can also be used for this detection method.

【0049】試料として用いる核酸断片としては、その
配列や機能が未知であるDNA断片試料あるいはRNA
断片試料を用いることが好ましい。試料核酸断片は、遺
伝子発現を調べる目的では、真核生物の細胞や組織サン
プルから単離することが好ましい。試料がゲノムなら
ば、赤血球を除く任意の組織サンプルから単離すること
が好ましい。赤血球を除く任意の組織は、末梢血液リン
パ球、皮膚、毛髪、精液等であることが好ましい。試料
がmRNAならば、mRNAが発現される組織サンプル
から抽出することが好ましい。mRNAは、逆転写反応
により標識dNTP(「dNTP」は、塩基がアデニン
(A)、シトシン(C)、グアニン(G)もしくはチミ
ン(T)であるデオキシリボヌクレオチドを意味す
る。)を取り込ませて標識cDNAとすることが好まし
い。dNTPとしては、化学的な安定性のため、dCT
Pを用いることが好ましい。1回のハイブリダイゼーシ
ョンに必要なmRNA量は、液量や標識方法によって異
なるが、数μg以下であることが好ましい。尚、DNA
チップ上のDNA断片がオリゴDNAである場合には、
試料核酸断片は低分子化しておくことが望ましい。原核
生物の細胞では、mRNAの選択的な抽出が困難なた
め、全RNAを標識することが好ましい。
Examples of the nucleic acid fragment used as a sample include a DNA fragment sample and an RNA fragment whose sequence and function are unknown.
It is preferable to use a fragment sample. The sample nucleic acid fragment is preferably isolated from eukaryotic cell or tissue samples for the purpose of examining gene expression. If the sample is a genome, it is preferably isolated from any tissue sample except red blood cells. Any tissue other than red blood cells is preferably peripheral blood lymphocytes, skin, hair, semen and the like. If the sample is mRNA, it is preferably extracted from a tissue sample in which mRNA is expressed. The mRNA is labeled by incorporating a labeled dNTP (“dNTP” means a deoxyribonucleotide whose base is adenine (A), cytosine (C), guanine (G) or thymine (T)) by a reverse transcription reaction. Preferably, it is cDNA. dNTP is dCT because of its chemical stability.
P is preferably used. The amount of mRNA required for one hybridization depends on the amount of liquid and the labeling method, but is preferably several μg or less. In addition, DNA
When the DNA fragment on the chip is an oligo DNA,
It is desirable that the sample nucleic acid fragment be reduced in molecular weight. In prokaryotic cells, since it is difficult to selectively extract mRNA, it is preferable to label total RNA.

【0050】試料核酸断片は、遺伝子の変異や多型を調
べる目的では、標識プライマーもしくは標識dNTPを
含む反応系で標的領域のPCRを行なって調製すること
が好ましい。
For the purpose of examining gene mutation or polymorphism, the sample nucleic acid fragment is preferably prepared by PCR of the target region in a reaction system containing a labeled primer or a labeled dNTP.

【0051】ハイブリダイゼーション操作は、96穴も
しくは384穴プラスチックプレートに分注しておい
た、標識した試料核酸断片が溶解あるいは分散してなる
水性液を、上記で作製したDNAチップ上に点着するこ
とによつて実施することが好ましい。点着の量は、1乃
至100nLの範囲にあることが好ましい。ハイブリダ
イゼーション操作は、室温乃至70℃の温度範囲で、そ
して6乃至20時間の範囲で実施することが好ましい。
ハイブリダイゼーション終了後、界面活性剤と緩衝液と
の混合溶液を用いて洗浄を行い、未反応の試料核酸断片
を除去することが好ましい。界面活性剤としては、ドデ
シル硫酸ナトリウム(SDS)を用いることが好まし
い。緩衝液としては、クエン酸緩衝液、リン酸緩衝液、
ホウ酸緩衝液、トリス緩衝液、グッド緩衝液等を用いる
ことができるが、クエン酸緩衝液を用いることが特に好
ましい。
In the hybridization operation, an aqueous liquid in which a labeled sample nucleic acid fragment is dissolved or dispersed, which is dispensed on a 96-well or 384-well plastic plate, is spotted on the DNA chip prepared above. It is preferable to carry out the above. The amount of spotting is preferably in the range of 1 to 100 nL. The hybridization operation is preferably performed in a temperature range from room temperature to 70 ° C., and for a time in the range from 6 to 20 hours.
After the completion of the hybridization, it is preferable to wash with a mixed solution of a surfactant and a buffer to remove unreacted sample nucleic acid fragments. It is preferable to use sodium dodecyl sulfate (SDS) as the surfactant. Buffers include citrate buffer, phosphate buffer,
A borate buffer, a Tris buffer, a Good buffer, and the like can be used, but a citrate buffer is particularly preferable.

【0052】DNAチップを用いるハイブリダイゼーシ
ョンの特徴は、標識した試料核酸断片の使用量が非常に
少ないことである。そのため、固相担体に固定するDN
A断片の鎖長や標識した試料核酸断片の種類により、ハ
イブリダイゼーションの最適条件を設定する必要があ
る。遺伝子発現の解析には、低発現の遺伝子も十分に検
出できるように、長時間のハイブリダイゼーションを行
うことが好ましい。一塩基変異の検出には、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。また、互
いに異なる蛍光物質によって標識した試料核酸断片を二
種類用意し、これらを同時にハイブリダイゼーションに
用いることにより、同一のDNAチップ上で発現量の比
較や定量ができる特徴もある。
A feature of hybridization using a DNA chip is that the amount of labeled sample nucleic acid fragments used is very small. Therefore, DN immobilized on a solid support
It is necessary to set optimal hybridization conditions depending on the length of the A fragment and the type of the labeled sample nucleic acid fragment. For gene expression analysis, it is preferable to perform hybridization for a long time so that low-expressed genes can be sufficiently detected. For detection of a single nucleotide mutation, it is preferable to perform hybridization for a short time. Another feature is that by preparing two types of sample nucleic acid fragments labeled with different fluorescent substances and simultaneously using them for hybridization, the expression level can be compared and quantified on the same DNA chip.

【0053】[0053]

【実施例】[実施例1]DNA断片固定スライドの作成
及びDNA断片の固定量の測定 (1)本発明の固相担体スライド(C)の作成 (A)多孔質層形成用塗布液の組成(以下、すべての塗布液の配合量を示す重量 部の値は、すべて固形分または不揮発分を表す。) 無水シリカ微粒子(平均一次粒子径:7nm、表面シラノール基:23個/n m2、屈折率:1.45、 商品名:アエロジル300(日本アエロジル(株) 製)) 10重量部 ポリビニルアルコール(ケン化度:81.8%、重合度:4000、商品名: PVA440(クラレ(株)製)) 3.3重量部 イオン交換水 136.0重量部
EXAMPLES Example 1 Preparation of DNA Fragment-Immobilized Slide and Measurement of DNA Fragment Amount (1) Preparation of Solid Carrier Slide (C) of the Present Invention (A) Composition of Coating Solution for Forming Porous Layer (Hereinafter, all values of parts by weight indicating the blending amounts of all coating solutions represent solid content or nonvolatile content.) Anhydrous silica fine particles (average primary particle size: 7 nm, surface silanol groups: 23 / nm 2 , Refractive index: 1.45, trade name: Aerosil 300 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.)) 10 parts by weight polyvinyl alcohol (saponification degree: 81.8%, polymerization degree: 4000, trade name: PVA440 (Kuraray Co., Ltd.) 3.3) parts by weight Deionized water 136.0 parts by weight

【0054】のシリカ微粒子を、のイオン交換水
(73.3重量部)中に添加して、高速回転湿式コロイ
ドミル(クレアミックス(エム・テクニック(株)製)
を用いて、10000rpmの条件で20分間分散させ
た後、ポリビニルアルコール水溶液(イオン交換水の残
り62.7重量部に溶解させたもの)を加えて、さらに
上記と同じ条件で分散を行って多孔質層形成用塗布液を
得た。ここで得た多孔質層形成用塗布液にスライドガラ
ス(25mm×75mm)を10分間浸した後取り出
し、熱風乾燥機により80℃(風速3m/秒)で3分間
乾燥した。この3分間の乾燥後、下記(B)のホウ砂含
有溶液にこのスライドガラスを1秒間浸漬させ、80℃
で10分間乾燥した。これにより固相担体表面にシリカ
微粒子とポリビニルアルコールとを含み、ホウ砂により
架橋された硬化膜を有するスライド(C)を作成した。
The silica fine particles were added to ion-exchanged water (73.3 parts by weight), and a high-speed rotating wet colloid mill (CLEARMIX (manufactured by M Technique Co., Ltd.)) was added.
After dispersing at 10,000 rpm for 20 minutes using an aqueous solution of polyvinyl alcohol, an aqueous solution of polyvinyl alcohol (dissolved in the remaining 62.7 parts by weight of ion-exchanged water) was added, and the mixture was further dispersed under the same conditions as described above. Thus, a coating solution for forming a porous layer was obtained. A slide glass (25 mm × 75 mm) was immersed in the coating solution for forming a porous layer obtained above for 10 minutes, taken out, and dried at 80 ° C. (wind speed 3 m / sec) for 3 minutes by a hot air drier. After drying for 3 minutes, the slide glass was immersed for 1 second in a borax-containing solution of the following (B),
For 10 minutes. Thus, a slide (C) having a cured film containing silica fine particles and polyvinyl alcohol on the surface of the solid support and crosslinked with borax was prepared.

【0055】 (B)ホウ砂含有溶液 ホウ砂 1重量部 界面活性剤 0.2重量部 (商品名:F144D、大日本インキ化学工業(株)製) イオン交換水 98.8重量部(B) Borax-containing solution Borax 1 part by weight Surfactant 0.2 part by weight (trade name: F144D, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) Ion-exchanged water 98.8 parts by weight

【0056】(2)DNA断片の点着と蛍光強度の測定 5'未端が蛍光標織試薬(FluoroLink Cy
5dCTP、アマシャム・ファルマシア・バイオテック
社製)で修飾されたDNA断片(3'CTAGTCTGTGAAGTGTC
TGATC5')をを0.1M炭酸緩衝液(pH9.3)に分
散してなる水性液(1×10-6M、1μL)とし、上記
(1)で得たスライド(C)にこれを点着した。直ち
に、それぞれの点着後のスライドを60℃、湿度90%
にて1時間放置した後、このスライドを0.1質量%S
DS(ドデシル硫酸ナトリウム)と2×SSC(2×S
SC:SSCの原液を2倍に希釈した溶液、SSC:標
準食塩クエン酸緩衝液)との混合溶液で2回、0.2×
SSC水溶液で1回順次洗浄した。次いで、上記の洗浄
後のスライドを0.1Mグリシン水溶液(pH10)中
に1時間30分浸漬した後、蒸留水で洗浄し、室温で乾
燥させ、DNA断片が固定されたスライド(D)を得
た。このスライド(D)表面の蛍光強度を蛍光スキャニ
ング装置で測定したところ、1480であった。本発明
の固定化方法により、DNA断片が効率よくスライドガ
ラスに固定されたことが分かる。
(2) Spotting of DNA Fragments and Measurement of Fluorescence Intensity The 5 ′ end was a fluorescent labeling reagent (FluoroLink Cy).
DNA fragment (3'CTAGTCTGTGAAGTGTC) modified with 5dCTP, manufactured by Amersham Pharmacia Biotech
TGATC 5 ') was dispersed in 0.1 M carbonate buffer (pH 9.3) to prepare an aqueous liquid (1 × 10 -6 M, 1 μL), which was applied to the slide (C) obtained in the above (1). I wore it. Immediately, apply each spotted slide at 60 ° C and 90% humidity
After leaving for 1 hour at 0.1%
DS (sodium dodecyl sulfate) and 2 × SSC (2 × S
SC: a solution obtained by diluting the stock solution of SSC two-fold, and a mixed solution with SSC: standard saline citrate buffer) twice, 0.2 ×
It was sequentially washed once with an aqueous SSC solution. Next, the washed slide is immersed in a 0.1 M glycine aqueous solution (pH 10) for 1 hour and 30 minutes, washed with distilled water, and dried at room temperature to obtain a slide (D) on which a DNA fragment is fixed. Was. The fluorescence intensity of the surface of the slide (D) was measured with a fluorescence scanning apparatus, and was found to be 1480. It can be seen that the DNA fragment was efficiently immobilized on the slide glass by the immobilization method of the present invention.

【0057】[実施例2]試料DNA断片の検出 (1)DNAチップの作成 末端が蛍光標識試薬で修飾されていないDNA断片を用
いる以外は実施例1と同様にして、DNA断片が固定さ
れたスライドを作成し、このスライドをさらに3質量%
のヘキサデシルコハク酸二ナトリウム水溶液に1分間浸
漬した後、0.1質量%SDS(ドデシル硫酸ナトリウ
ム)と2×SSC(2×SSC:SSCの原液を2倍に
希釈した溶液、SSC:標準食塩クエン酸緩衝液)との
混合溶液で2回、0.2×SSC水溶液で1回順次洗浄
した。次いで、上記の洗浄後のスライドを0.1Mグリ
シン水溶液(pH10)中に1時間30分浸漬した後、
蒸留水で洗浄し、室温で乾燥させ、DNA断片が固定さ
れたスライド(D)を得た。
Example 2 Detection of Sample DNA Fragment (1) Preparation of DNA Chip A DNA chip was immobilized in the same manner as in Example 1 except that a DNA fragment whose end was not modified with a fluorescent labeling reagent was used. Make a slide and add 3% by weight of this slide
Immersed in an aqueous solution of disodium hexadecylsuccinate for 1 minute, and then 0.1% by mass SDS (sodium dodecyl sulfate) and 2 × SSC (2 × SSC: a solution obtained by diluting the stock solution of SSC by 2 times, SSC: standard salt) (Citrate buffer) and once with a 0.2 × SSC aqueous solution. Then, the slide after washing was immersed in a 0.1 M glycine aqueous solution (pH 10) for 1 hour and 30 minutes.
After washing with distilled water and drying at room temperature, a slide (D) on which a DNA fragment was fixed was obtained.

【0058】(2)試料DNA断片の検出 5'末端にCy5が結合した22merの試料オリゴヌ
クレオチド(GATCAGACACTTCACAGACTAG5')をハイブリ
ダイゼーション用溶液(4×SSCおよび10質量%の
SDSの混合溶液)(20μL)に分散させたものを、
上記(1)で得たスライド(D)に付与し、表面を顕微
鏡用カバーガラスで保護した後、モイスチャンバー内に
て60℃で20時間インキュベートした。次いで、この
ものを0.1質量%SDSと2×SSCとの混合溶液、
0.1質量%SDSと0.2×SSCとの混合溶液、お
よび0.2×SSC水溶液で順次洗浄した後、600r
pmで20秒間遠心し、室温で乾燥した。スライドガラ
ス表面の蛍光強度を蛍光スキャニング装置で測定したと
ころ、490であった。
(2) Detection of Sample DNA Fragment A 22-mer sample oligonucleotide (GATCAGACACTTCACAGACTAG5 ′) with Cy5 bound to the 5 ′ end was used as a hybridization solution (a mixed solution of 4 × SSC and 10% by mass SDS) (20 μL). What was dispersed in
After applying to the slide (D) obtained in the above (1) and protecting the surface with a cover glass for a microscope, the slide was incubated at 60 ° C. for 20 hours in a Moisture chamber. Then, this was mixed with 0.1% by mass of SDS and 2 × SSC,
After sequentially washing with a mixed solution of 0.1% by mass SDS and 0.2 × SSC and a 0.2 × SSC aqueous solution, 600 r
Centrifuged at pm for 20 seconds and dried at room temperature. The fluorescence intensity on the surface of the slide glass was 490 when measured with a fluorescence scanning device.

【0059】本発明の固定化方法によって作成されたD
NAチップを用いることによって、DNAチップに固定
されているDNA断片と相補性を有する試料DNA断片
を検出できることが分かる。
The D prepared by the immobilization method of the present invention
It can be seen that the use of the NA chip allows detection of a sample DNA fragment having complementarity with the DNA fragment immobilized on the DNA chip.

【0060】[0060]

【発明の効果】本発明によって、固相担体表面にDNA
断片を安定かつ迅速に固定することができる。特に、固
相担体表面にシリカ微粒子とポリビニルアルコールを塗
布し、ホウ砂で架橋した場合には、強固にDNA断片を
固定することができる。DNA断片の安定な固定は、遺
伝子解析等に有効に利用することができる高い検出限界
を有するDNAチップの作製を可能にする。その一つの
例として、本発明によって作製されたDNAチップを用
いて、試料核酸断片とのハイブリダイゼーションを行う
ことにより、DNAチップに固定されているDNA断片
に相補性を有する試料核酸断片を感度よく検出すること
ができる。
According to the present invention, DNA can be deposited on the surface of a solid support.
The fragments can be fixed stably and quickly. In particular, when silica fine particles and polyvinyl alcohol are applied to the surface of the solid support and crosslinked with borax, the DNA fragments can be firmly fixed. The stable immobilization of DNA fragments enables the production of a DNA chip having a high detection limit that can be effectively used for gene analysis and the like. As one example, by performing hybridization with a sample nucleic acid fragment using a DNA chip prepared according to the present invention, a sample nucleic acid fragment having complementarity to a DNA fragment immobilized on a DNA chip can be detected with high sensitivity. Can be detected.

───────────────────────────────────────────────────── 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 33/53 C12N 15/00 A (72)発明者 篠木 浩 埼玉県朝霞市泉水3−11−46 富士写真フ イルム株式会社内 Fターム(参考) 2G042 AA01 BD12 BD20 CB03 DA08 FA11 FB05 HA07 4B024 AA11 AA20 BA80 CA01 HA14 HA19 4B029 AA07 AA23 BB20 CC03 CC08 CC10 FA15 4B063 QA01 QA12 QA17 QA18 QA19 QQ03 QQ08 QQ42 QQ53 QR32 QR38 QR55 QR84 QS03 QS34 QS36 QS39 QX02 QX05 QX07──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G01N 33/53 C12N 15/00 A (72) Inventor Hiroshi Shinoki 3-11-46 Fuji, Izumi, Asaka-shi, Saitama F-term in Photo Film Co., Ltd. (reference) 2G042 AA01 BD12 BD20 CB03 DA08 FA11 FB05 HA07 4B024 AA11 AA20 BA80 CA01 HA14 HA19 4B029 AA07 AA23 BB20 CC03 CC08 CC10 FA15 4B063 QA01 QA12 QA17 QA18 QA19 QQQ3 QS34 QS36 QS39 QX02 QX05 QX07

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 架橋剤により架橋された水溶性樹脂の硬
化膜内に無機微粒子が分散されてなる固定層を備えた固
相担体の該固定層の表面に、DNA断片を液相にて接触
させることにより、該固定層の表面にDNA断片を固定
することを特徴とするDNA断片の固相担体表面への固
定方法。
1. A DNA fragment is brought into contact with the surface of a solid phase carrier having a fixed layer in which inorganic fine particles are dispersed in a cured film of a water-soluble resin cross-linked by a cross-linking agent in a liquid phase. And fixing the DNA fragment to the surface of the fixing layer.
【請求項2】 無機微粒子が平均1次粒子径が20nm
以下のシリカ微粒子であり、水溶性樹脂がポリビニルア
ルコールであり、そして架橋剤がホウ酸化合物であるこ
とを特徴とする請求項1に記載のDNA断片の固相担体
表面への固定方法。
2. An inorganic fine particle having an average primary particle diameter of 20 nm.
The method for immobilizing a DNA fragment on a solid phase carrier according to claim 1, wherein the following fine silica particles are used, the water-soluble resin is polyvinyl alcohol, and the crosslinking agent is a boric acid compound.
【請求項3】 請求項1もしくは2に記載の方法により
得られたDNAチップ。
3. A DNA chip obtained by the method according to claim 1.
【請求項4】 請求項3に記載のDNAチップをpKa
7以下の酸で処理することを特徴とするDNAチップの
ブロッキング方法。
4. The DNA chip according to claim 3, wherein the DNA chip is pKa.
A method for blocking a DNA chip, wherein the method is treated with an acid of 7 or less.
【請求項5】 請求項3に記載のDNAチップの表面
に、蛍光物質もしくは放射性物質で標識した核酸断片試
料を含む水性液を付与する工程、DNAチップに固定さ
れているDNA断片と相補性を有する核酸断片試料をハ
イブリダイゼーションによってDNAチップ上に固定す
る工程、そしてDNAチップ上に固定された標識核酸断
片試料の蛍光標識もしくは放射性標識を検出する工程か
らなる、DNAチップ上のDNA断片に対して相補性を
有する核酸断片の検出方法。
5. A step of applying an aqueous liquid containing a nucleic acid fragment sample labeled with a fluorescent substance or a radioactive substance to the surface of the DNA chip according to claim 3, wherein complementarity with the DNA fragment immobilized on the DNA chip is determined. Immobilizing a nucleic acid fragment sample having on a DNA chip by hybridization, and detecting a fluorescent label or a radioactive label of the labeled nucleic acid fragment sample immobilized on the DNA chip. A method for detecting a nucleic acid fragment having complementarity.
【請求項6】 請求項3に記載のDNAチップの表面
に、蛍光発生基もしくは導電性基を有するインターカレ
ータと核酸断片試料とを含む水性液を付与する工程、D
NAチップに固定されているDNA断片と相補性を有す
る核酸断片試料をハイブリダイゼーションによってDN
Aチップ上に固定する工程、そしてDNAチップのDN
A断片と核酸断片試料とから形成されたハイブリッド構
造内に取り込まれたインターカレータの蛍光発生基から
発生する蛍光もしくは導電性基を介して流れる電流を検
出する工程からなる、DNAチップ上のDNA断片に対
して相補性を有する核酸断片の検出方法。
6. A step of applying an aqueous liquid containing an intercalator having a fluorescent group or a conductive group and a nucleic acid fragment sample to the surface of the DNA chip according to claim 3,
A nucleic acid fragment sample complementary to the DNA fragment immobilized on the NA chip is DNized by hybridization.
Step of fixing on A chip, and DN of DNA chip
A DNA fragment on a DNA chip, comprising a step of detecting a current flowing through a fluorescent or conductive group generated from a fluorescent group of the intercalator taken into a hybrid structure formed from the A fragment and the nucleic acid fragment sample. A method for detecting a nucleic acid fragment having complementarity to
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