JP2001281251A - 反応検出チップ及びその作製方法 - Google Patents
反応検出チップ及びその作製方法Info
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- G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 フォトリソグラフィーを用いないより簡便な
ＤＮＡ Ｃｈｉｐの作製法を確立し、ＤＮＡ多型、酵
素、抗原、ＤＮＡ断片などの各種反応物質を安定化さ
せ、各種生理機能診断検査に用いることが出来る反応検
出チップを提供する。 【解決手段】 多孔質粒子細孔内部表面にそれぞれに異
なる検出対象と結合可能な反応性物質を担持した多孔質
担体粒子を、一体として担持多孔質担体粒子プローブと
して、多孔質担体粒子細孔内部表面の反応性を維持した
まま、基材に設けた複数の微小区分の１つ以上の区分に
配列結合固定させることを特徴とする反応検出チップ。
多孔質担体粒子の細孔径が１０ｎｍ〜１μｍ、粒子径が
１μｍ〜１００μｍであることが好ましい。その反応検
出チップの作製方法。
ＤＮＡ Ｃｈｉｐの作製法を確立し、ＤＮＡ多型、酵
素、抗原、ＤＮＡ断片などの各種反応物質を安定化さ
せ、各種生理機能診断検査に用いることが出来る反応検
出チップを提供する。 【解決手段】 多孔質粒子細孔内部表面にそれぞれに異
なる検出対象と結合可能な反応性物質を担持した多孔質
担体粒子を、一体として担持多孔質担体粒子プローブと
して、多孔質担体粒子細孔内部表面の反応性を維持した
まま、基材に設けた複数の微小区分の１つ以上の区分に
配列結合固定させることを特徴とする反応検出チップ。
多孔質担体粒子の細孔径が１０ｎｍ〜１μｍ、粒子径が
１μｍ〜１００μｍであることが好ましい。その反応検
出チップの作製方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、遺伝子診断及び生
理機能診断等に使用される多数の機能分子の認識を可能
にする反応検出チップ及びその作製方法に関する。
理機能診断等に使用される多数の機能分子の認識を可能
にする反応検出チップ及びその作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】遺伝子の変異、特に一塩基（配列）の変
異による多型の検出は、突然変異等に起因する疾患、例
えば、ガンの診断等に有効なだけでなく、薬剤応答性や
副作用の指針に必要であり、多因子疾患の病因関連遺伝
子の解析や予測医療にも貢献する。この検出にいわゆる
ＤＮＡチップの使用が有効であることが知られている。
従来利用されてきた、短いＤＮＡ鎖を固定化したＤＮＡ
チップ、Affymetrix社のいわゆるＧｅｎｅ Ｃｈｉｐ
は、通常約１ｃｍ角のシリコンもしくはガラス基板上に
フォトリソグラフィー技術を用いて１万以上のオリゴＤ
ＮＡ断片（ＤＮＡプローブ）を作り込んだものである。
このＤＮＡチップ上に、たとえば蛍光標識した、調べた
いＤＮＡ試料を流すと、上記ＤＮＡチップ上のプローブ
と相補的な配列を有するＤＮＡ断片はプローブと結合
し、その部分だけが蛍光により識別でき、ＤＮＡ試料中
のＤＮＡ断片の特定配列を認識・定量することができ
る。この方法により、既に、ガン遺伝子の突然変異の検
出や、遺伝子多型の検出が可能であることが示されてい
る。また、ｃＤＮＡをスライドガラス上に配列したマイ
クロアレーも用いられる。
異による多型の検出は、突然変異等に起因する疾患、例
えば、ガンの診断等に有効なだけでなく、薬剤応答性や
副作用の指針に必要であり、多因子疾患の病因関連遺伝
子の解析や予測医療にも貢献する。この検出にいわゆる
ＤＮＡチップの使用が有効であることが知られている。
従来利用されてきた、短いＤＮＡ鎖を固定化したＤＮＡ
チップ、Affymetrix社のいわゆるＧｅｎｅ Ｃｈｉｐ
は、通常約１ｃｍ角のシリコンもしくはガラス基板上に
フォトリソグラフィー技術を用いて１万以上のオリゴＤ
ＮＡ断片（ＤＮＡプローブ）を作り込んだものである。
このＤＮＡチップ上に、たとえば蛍光標識した、調べた
いＤＮＡ試料を流すと、上記ＤＮＡチップ上のプローブ
と相補的な配列を有するＤＮＡ断片はプローブと結合
し、その部分だけが蛍光により識別でき、ＤＮＡ試料中
のＤＮＡ断片の特定配列を認識・定量することができ
る。この方法により、既に、ガン遺伝子の突然変異の検
出や、遺伝子多型の検出が可能であることが示されてい
る。また、ｃＤＮＡをスライドガラス上に配列したマイ
クロアレーも用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来技術には、大きく
分けて３つの問題点があった。フォトリソグラフィーを
用いたＤＮＡ Ｃｈｉｐは、一段の合成に最低４枚のフ
ォトマスクを必要とし、かつ４回の光リソグラフィー、
カップリング、洗浄を繰り返さなければならない。これ
を、必要な鎖長分だけ繰り返すため、（問題点１）高コ
ストになることとパターンを変えるためにはそれぞれフ
ォトマスクを変える必要があり、（問題点２）フレキシ
ブルに必要に応じた各種デザインのＤＮＡ Ｃｈｉｐを
作成できなかった。また、これに変わる方法として提案
されている、合成したオリゴヌクレオチド溶液を高密度
にスポットしたＤＮＡ Ｍｉｃｒｏａｒｒａｙ型 Ｃｈ
ｉｐの場合、オリゴヌクレオチド合成に続いて修飾基を
導入し、担体からの切り出しと脱離後に精製を行って得
たオリゴヌクレオチドを固定用ガラス等に導入した官能
基との反応という複雑な操作を経なければならず、フォ
トリソグラフィーを用いたＤＮＡ Ｃｈｉｐ同様（問題
点１）高コストになる。
分けて３つの問題点があった。フォトリソグラフィーを
用いたＤＮＡ Ｃｈｉｐは、一段の合成に最低４枚のフ
ォトマスクを必要とし、かつ４回の光リソグラフィー、
カップリング、洗浄を繰り返さなければならない。これ
を、必要な鎖長分だけ繰り返すため、（問題点１）高コ
ストになることとパターンを変えるためにはそれぞれフ
ォトマスクを変える必要があり、（問題点２）フレキシ
ブルに必要に応じた各種デザインのＤＮＡ Ｃｈｉｐを
作成できなかった。また、これに変わる方法として提案
されている、合成したオリゴヌクレオチド溶液を高密度
にスポットしたＤＮＡ Ｍｉｃｒｏａｒｒａｙ型 Ｃｈ
ｉｐの場合、オリゴヌクレオチド合成に続いて修飾基を
導入し、担体からの切り出しと脱離後に精製を行って得
たオリゴヌクレオチドを固定用ガラス等に導入した官能
基との反応という複雑な操作を経なければならず、フォ
トリソグラフィーを用いたＤＮＡ Ｃｈｉｐ同様（問題
点１）高コストになる。
【０００４】また、各種の生理機能診断に利用される酵
素、抗原、ＤＮＡ断片、抗体、エピトープまたはタンパ
ク質は、それぞれ異なった性質のため、（問題点３）同
時に検出することは考えてはこられなかった。そのた
め、骨髄移植をはじめとする各種遺伝情報の検出には多
数の手間と時間がかかるばかりではなく、多額の費用も
かかっていた。これらを一挙に解決するためには、特性
の異なるこれらの反応性物質を同じ形にして、なおかつ
安定な形で固定することが望ましい。
素、抗原、ＤＮＡ断片、抗体、エピトープまたはタンパ
ク質は、それぞれ異なった性質のため、（問題点３）同
時に検出することは考えてはこられなかった。そのた
め、骨髄移植をはじめとする各種遺伝情報の検出には多
数の手間と時間がかかるばかりではなく、多額の費用も
かかっていた。これらを一挙に解決するためには、特性
の異なるこれらの反応性物質を同じ形にして、なおかつ
安定な形で固定することが望ましい。
【０００５】そこで、本発明は、フォトリソグラフィー
を用いないより簡便なＤＮＡ Ｃｈｉｐの作製法を確立
し、ＤＮＡ多型などを含め、各種の生理機能診断に利用
される酵素、抗原、ＤＮＡ断片、抗体、エピトープまた
はタンパク質などの特性の異なる各種反応物質を安定化
させ、各種診断検査に用いることが出来る反応検出チッ
プを提供することを目的とするものである。
を用いないより簡便なＤＮＡ Ｃｈｉｐの作製法を確立
し、ＤＮＡ多型などを含め、各種の生理機能診断に利用
される酵素、抗原、ＤＮＡ断片、抗体、エピトープまた
はタンパク質などの特性の異なる各種反応物質を安定化
させ、各種診断検査に用いることが出来る反応検出チッ
プを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記の手段に
より前記の課題を解決した。 （１）多孔質粒子細孔内部表面にそれぞれに異なる検出
対象と結合可能な反応性物質を担持した多孔質担体粒子
を、一体として担持多孔質担体粒子プローブとして、多
孔質担体粒子細孔内部表面の反応性を維持したまま、基
材に設けた複数の微小区分の１つ以上の区分に配列結合
固定させることを特徴とする反応検出チップ。 （２）反応性物質を担持させる多孔質担体粒子が、多孔
質ガラス、シリカゲル、イオン交換樹脂などの結合性表
面を持つ材料であることを特徴とする前記（１）記載の
反応検出チップ。 （３）多孔質担体粒子の細孔径が１０ｎｍ〜１μｍ、粒
子径が１μｍ〜１００μｍであることを特徴とする前記
（１）又は（２）記載の反応検出チップ。
より前記の課題を解決した。 （１）多孔質粒子細孔内部表面にそれぞれに異なる検出
対象と結合可能な反応性物質を担持した多孔質担体粒子
を、一体として担持多孔質担体粒子プローブとして、多
孔質担体粒子細孔内部表面の反応性を維持したまま、基
材に設けた複数の微小区分の１つ以上の区分に配列結合
固定させることを特徴とする反応検出チップ。 （２）反応性物質を担持させる多孔質担体粒子が、多孔
質ガラス、シリカゲル、イオン交換樹脂などの結合性表
面を持つ材料であることを特徴とする前記（１）記載の
反応検出チップ。 （３）多孔質担体粒子の細孔径が１０ｎｍ〜１μｍ、粒
子径が１μｍ〜１００μｍであることを特徴とする前記
（１）又は（２）記載の反応検出チップ。
【０００７】（４）担持多孔質担体粒子プローブを固定
する基材が、無機材料基板もしくは有機材料基板である
ことを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１項記
載の反応検出チップ。 （５）担持多孔質担体粒子プローブを構成する反応性物
質が、ＤＮＡ，ＲＮＡあるいはＰＮＡ（peptide nuclei
c acid）およびその断片、任意の塩基配列をもったオリ
ゴヌクレオチド、抗原、抗体あるいはエピトープ、酵
素、タンパク質あるいはその機能部位ポリペプチド鎖で
あることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれか１
項記載の反応検出チップ。
する基材が、無機材料基板もしくは有機材料基板である
ことを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１項記
載の反応検出チップ。 （５）担持多孔質担体粒子プローブを構成する反応性物
質が、ＤＮＡ，ＲＮＡあるいはＰＮＡ（peptide nuclei
c acid）およびその断片、任意の塩基配列をもったオリ
ゴヌクレオチド、抗原、抗体あるいはエピトープ、酵
素、タンパク質あるいはその機能部位ポリペプチド鎖で
あることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれか１
項記載の反応検出チップ。
【０００８】（６）多孔質担体粒子上に固相法を用いて
任意の塩基配列を持ったオリゴヌクレオチドもしくは任
意の構成を持つタンパク質などを合成し、そのまま利用
することを特徴とする担持多孔質担体粒子プローブの作
製方法。 （７）多孔質担体粒子上にＤＮＡ，ＲＮＡあるいはＰＮ
Ａ（peptide nucleicacid）およびその断片、任意の塩
基配列をもったオリゴヌクレオチド、抗原、抗体あるい
はエピトープ、酵素、タンパク質あるいはその機能部位
ポリペプチド鎖などを結合材を用いて結合させることを
特徴とする担持多孔質担体粒子プローブの作製方法。 （８）前記（５）又は（６）によって作られた担持多孔
質担体粒子プローブを個別にまたは組み合わせて、多孔
質担体粒子細孔内部表面の反応性を維持したまま、基材
に設けた複数の微小区分の１つ以上の区分に、配列結合
固定させることを特徴とする反応検出チップの作製方
法。
任意の塩基配列を持ったオリゴヌクレオチドもしくは任
意の構成を持つタンパク質などを合成し、そのまま利用
することを特徴とする担持多孔質担体粒子プローブの作
製方法。 （７）多孔質担体粒子上にＤＮＡ，ＲＮＡあるいはＰＮ
Ａ（peptide nucleicacid）およびその断片、任意の塩
基配列をもったオリゴヌクレオチド、抗原、抗体あるい
はエピトープ、酵素、タンパク質あるいはその機能部位
ポリペプチド鎖などを結合材を用いて結合させることを
特徴とする担持多孔質担体粒子プローブの作製方法。 （８）前記（５）又は（６）によって作られた担持多孔
質担体粒子プローブを個別にまたは組み合わせて、多孔
質担体粒子細孔内部表面の反応性を維持したまま、基材
に設けた複数の微小区分の１つ以上の区分に、配列結合
固定させることを特徴とする反応検出チップの作製方
法。
【０００９】本発明は、はじめに多孔質ガラス、シリカ
ゲル、イオン交換樹脂などの結合性表面を持つ多孔質担
体粒子上にいわゆる固相法を用いて、種々の、任意の塩
基配列を持ったオリゴヌクレオチドもしくは任意の構成
を持つタンパク質などを合成する、あるいは、同じく多
孔質担体粒子上にＤＮＡ、ＲＮＡあるいはＰＮＡ（pept
ide nucleic acid）およびその断片、任意の塩基配列を
もったオリゴヌクレオチド、抗原、抗体あるいはエピト
ープ、酵素、タンパク質あるいはその機能部位ポリペプ
チド鎖などを何らかの結合材を用いて結合させることに
より担持多孔質担体粒子プローブを作成する。これを個
別にまたは組み合わせて、多孔質担体粒子細孔内部表面
の反応性を維持したまま、スライドガラス・シリコーン
ウエハーなどの無機基板もしくはポリエステルフィルム
・ポリエチレンフィルムなどの有機基板に設けた複数の
微小区分の１つ以上の区分にディスペンサーもしくは何
らかの印刷法により配列結合固定する事により作成され
る。本発明では、多孔質担体粒子を基板に配列結合固定
するに際しては、固定に使用されるのは担体粒子の外形
表面に留まり、細孔内表面は水を含浸させるなどの保護
措置をとることによって、固定化するための接着成分に
よるダメージを受けずに固定される。
ゲル、イオン交換樹脂などの結合性表面を持つ多孔質担
体粒子上にいわゆる固相法を用いて、種々の、任意の塩
基配列を持ったオリゴヌクレオチドもしくは任意の構成
を持つタンパク質などを合成する、あるいは、同じく多
孔質担体粒子上にＤＮＡ、ＲＮＡあるいはＰＮＡ（pept
ide nucleic acid）およびその断片、任意の塩基配列を
もったオリゴヌクレオチド、抗原、抗体あるいはエピト
ープ、酵素、タンパク質あるいはその機能部位ポリペプ
チド鎖などを何らかの結合材を用いて結合させることに
より担持多孔質担体粒子プローブを作成する。これを個
別にまたは組み合わせて、多孔質担体粒子細孔内部表面
の反応性を維持したまま、スライドガラス・シリコーン
ウエハーなどの無機基板もしくはポリエステルフィルム
・ポリエチレンフィルムなどの有機基板に設けた複数の
微小区分の１つ以上の区分にディスペンサーもしくは何
らかの印刷法により配列結合固定する事により作成され
る。本発明では、多孔質担体粒子を基板に配列結合固定
するに際しては、固定に使用されるのは担体粒子の外形
表面に留まり、細孔内表面は水を含浸させるなどの保護
措置をとることによって、固定化するための接着成分に
よるダメージを受けずに固定される。
【００１０】
【発明の実施の形態】遺伝子上の一塩基の置換：ＳＰＮ
s を検索したりする場合、その遺伝子に対応するオリゴ
ヌクレオチドが何らかの反応性を示すＤＮＡプローブと
なるが、従来技術であるフォトリソグラフィーを用いて
作製されるＤＮＡ Ｃｈｉｐ（Ｇｅｎｅ Ｃｈｉｐ）の
場合、このＤＮＡプローブは直接シリコンもしくはガラ
ス基板上に結合している。ＤＮＡ Ｍｉｃｒｏａｒｒａ
ｙ型 Ｃｈｉｐの場合は、直接結合もしくは吸着してい
る。本発明の特徴は、ＤＮＡプローブであるオリゴヌク
レオチドは、粒子状の多孔質担体粒子の細孔内部表面上
に結合しており、多孔質担体粒子そのものが「担持多孔
質担体粒子プローブ」として働くことにある。
s を検索したりする場合、その遺伝子に対応するオリゴ
ヌクレオチドが何らかの反応性を示すＤＮＡプローブと
なるが、従来技術であるフォトリソグラフィーを用いて
作製されるＤＮＡ Ｃｈｉｐ（Ｇｅｎｅ Ｃｈｉｐ）の
場合、このＤＮＡプローブは直接シリコンもしくはガラ
ス基板上に結合している。ＤＮＡ Ｍｉｃｒｏａｒｒａ
ｙ型 Ｃｈｉｐの場合は、直接結合もしくは吸着してい
る。本発明の特徴は、ＤＮＡプローブであるオリゴヌク
レオチドは、粒子状の多孔質担体粒子の細孔内部表面上
に結合しており、多孔質担体粒子そのものが「担持多孔
質担体粒子プローブ」として働くことにある。
【００１１】多孔質粒子に担持させる反応性物質は、オ
リゴヌクレオチド、酵素、抗原、抗体、エピトープまた
はタンパク質など検出対象物と何らかの反応性を持つも
のであればよい。反応性物質を多孔質担体粒子の細孔内
部表面上に担持する方法としては、二つの方法がある。
一つは、多孔質担体粒子上にいわゆる固相法を用いて任
意の塩基配列を持ったオリゴヌクレオチドもしくは任意
の構成を持つタンパク質などを合成し、反応性物質を作
り込む方法がある。また、他方の方法は、各種の動植物
細胞から抽出精製されたもの、若しくは合成された反応
性物質を何らかの手法、例えば多孔質ガラスの場合、多
孔質ガラス表面にアミノシランを反応させアミノ基を結
合させる。このアミノ基にグルタルアルデヒドを用い各
種酵素を結合する方法を用いる事が出来る。
リゴヌクレオチド、酵素、抗原、抗体、エピトープまた
はタンパク質など検出対象物と何らかの反応性を持つも
のであればよい。反応性物質を多孔質担体粒子の細孔内
部表面上に担持する方法としては、二つの方法がある。
一つは、多孔質担体粒子上にいわゆる固相法を用いて任
意の塩基配列を持ったオリゴヌクレオチドもしくは任意
の構成を持つタンパク質などを合成し、反応性物質を作
り込む方法がある。また、他方の方法は、各種の動植物
細胞から抽出精製されたもの、若しくは合成された反応
性物質を何らかの手法、例えば多孔質ガラスの場合、多
孔質ガラス表面にアミノシランを反応させアミノ基を結
合させる。このアミノ基にグルタルアルデヒドを用い各
種酵素を結合する方法を用いる事が出来る。
【００１２】検出対象物と反応性物資との反応は、多孔
質担体粒子の細孔内で起こるが、この場合、検出対象物
は多孔質担体粒子の細孔内に入り込まなければならない
ので、多孔質担体粒子の細孔は、検出対象物が拡散によ
り充分入り込める大きさでなければならず、概ね、１０
ｎｍ〜１μｍ、好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍであ
る。反応を多孔質担体粒子の細孔中で行うことにより、
夾雑物との副反応の防止にもなり、また反応表面積が大
きくなるのでより明確な検出が出来る特徴もある。ま
た、本発明の場合、合成担体ごと、若しくは担体に固定
した状態で反応検出に使用するため、安定性の高い反応
性物質担持多孔質担体粒子として保存される。
質担体粒子の細孔内で起こるが、この場合、検出対象物
は多孔質担体粒子の細孔内に入り込まなければならない
ので、多孔質担体粒子の細孔は、検出対象物が拡散によ
り充分入り込める大きさでなければならず、概ね、１０
ｎｍ〜１μｍ、好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍであ
る。反応を多孔質担体粒子の細孔中で行うことにより、
夾雑物との副反応の防止にもなり、また反応表面積が大
きくなるのでより明確な検出が出来る特徴もある。ま
た、本発明の場合、合成担体ごと、若しくは担体に固定
した状態で反応検出に使用するため、安定性の高い反応
性物質担持多孔質担体粒子として保存される。
【００１３】もう一つの、本発明の特徴は、これら各種
の反応性を持った「担持多孔質担体粒子プローブ」をそ
の目的に応じた反応性の組み合わせで、何らかの基板の
上に配列結合固定させることにより目的の反応検出チッ
プを作成することにある。基板の上に配列結合固定する
方法に特に限定はないが、多孔質担体粒子細孔内部表面
保護のため若干の水分などの保護液を含ませた後、結合
性を持つ無機基材、例えばシリカゾルを加えスラリー状
にして、ディスペンサーを用い配列する方法がある。こ
の場合は少量の反応検出チップを作成する場合に向く
が、大量の反応検出チップを作成する場合は、印刷イン
クの形に形成して多色刷りの要領で配列することが可能
である。
の反応性を持った「担持多孔質担体粒子プローブ」をそ
の目的に応じた反応性の組み合わせで、何らかの基板の
上に配列結合固定させることにより目的の反応検出チッ
プを作成することにある。基板の上に配列結合固定する
方法に特に限定はないが、多孔質担体粒子細孔内部表面
保護のため若干の水分などの保護液を含ませた後、結合
性を持つ無機基材、例えばシリカゾルを加えスラリー状
にして、ディスペンサーを用い配列する方法がある。こ
の場合は少量の反応検出チップを作成する場合に向く
が、大量の反応検出チップを作成する場合は、印刷イン
クの形に形成して多色刷りの要領で配列することが可能
である。
【００１４】これらの手法を用いる場合、「担持多孔質
担体粒子プローブ」があまり大きな粒子であれば、スラ
リー若しくはインクの形になりにくいので、多孔質担体
粒子の大きさは１μｍ〜１００μｍの粉体が好ましい
が、特に３ミクロン〜２０ミクロンが好ましい。これ
は、反応性物質を担持させる過程の作業性からは粒子径
が大きめの方がこのましいが、反応性物質を担持した後
の多孔質担体粒子を固定化する際には、粒子径が小さめ
の方が好ましいためであるが、配列が出来るのであれ
ば、大きな粒を用いても良い。
担体粒子プローブ」があまり大きな粒子であれば、スラ
リー若しくはインクの形になりにくいので、多孔質担体
粒子の大きさは１μｍ〜１００μｍの粉体が好ましい
が、特に３ミクロン〜２０ミクロンが好ましい。これ
は、反応性物質を担持させる過程の作業性からは粒子径
が大きめの方がこのましいが、反応性物質を担持した後
の多孔質担体粒子を固定化する際には、粒子径が小さめ
の方が好ましいためであるが、配列が出来るのであれ
ば、大きな粒を用いても良い。
【００１５】これらの手法を用いる事により、安定でか
つ柔軟な生産が可能となる。基材は、検出システムに対
して変化しない安定な素材であれば良いが、多孔質担体
粒子を固定するのに適した表面特性を持つことが必要で
あり、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスなどのガラス基
板、シリコンウエハーなどの無機基板が好ましい。多孔
質担体粒子との結合方法を工夫することによりポリエス
テルフィルム・ポリエチレンフィルムなどの有機基板を
用いることもでき、場合によっては紙類を用いることも
できる。また、基板表面には担体結合材との親和性等を
調整する目的で適当な表面処理を施すこともできる。
つ柔軟な生産が可能となる。基材は、検出システムに対
して変化しない安定な素材であれば良いが、多孔質担体
粒子を固定するのに適した表面特性を持つことが必要で
あり、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスなどのガラス基
板、シリコンウエハーなどの無機基板が好ましい。多孔
質担体粒子との結合方法を工夫することによりポリエス
テルフィルム・ポリエチレンフィルムなどの有機基板を
用いることもでき、場合によっては紙類を用いることも
できる。また、基板表面には担体結合材との親和性等を
調整する目的で適当な表面処理を施すこともできる。
【００１６】多孔質担体粒子は、反応性物質である任意
の構成を持つタンパク質もしくは任意の塩基配列を持っ
たオリゴヌクレオチドなどを担持する材料であることが
必要であり、多孔質ガラス、シリカゲル、イオン交換樹
脂のような結合能力のある多孔質材料が好ましく、細孔
経の管理範囲表面反応性からは多孔質ガラスが最も好ま
しい。多孔質担体粒子表面は反応性物質との親和性等を
調整する目的で適当な表面処理を施すことが好ましい。
の構成を持つタンパク質もしくは任意の塩基配列を持っ
たオリゴヌクレオチドなどを担持する材料であることが
必要であり、多孔質ガラス、シリカゲル、イオン交換樹
脂のような結合能力のある多孔質材料が好ましく、細孔
経の管理範囲表面反応性からは多孔質ガラスが最も好ま
しい。多孔質担体粒子表面は反応性物質との親和性等を
調整する目的で適当な表面処理を施すことが好ましい。
【００１７】基材の形状には特に制限はなく、例えばフ
ィルムまたはシートのような平板状のものであることが
でき、それ以外に立法体、棒状、紐状、球状のものであ
っても良い。板状の場合、基板の厚みや大きさにも特に
制限はなく、基板の厚みは、基板に必要とされる形状安
定性考慮して適宜決定され、さらに基板の大きさは、基
板表面上に設けられる微小区分の数等を考慮して適宜決
定される。尚、本発明において基板表面上の微小区分と
は、仮想の区分であって、各区分が物質的に分割されて
存在する訳ではなく、仮想的に設けた区画である。
ィルムまたはシートのような平板状のものであることが
でき、それ以外に立法体、棒状、紐状、球状のものであ
っても良い。板状の場合、基板の厚みや大きさにも特に
制限はなく、基板の厚みは、基板に必要とされる形状安
定性考慮して適宜決定され、さらに基板の大きさは、基
板表面上に設けられる微小区分の数等を考慮して適宜決
定される。尚、本発明において基板表面上の微小区分と
は、仮想の区分であって、各区分が物質的に分割されて
存在する訳ではなく、仮想的に設けた区画である。
【００１８】本発明における「反応性物質」における
「反応性」とは、化学反応によりイオン結合や共有結合
による化学構造等が変化する場合のみではなく、ファン
デアワールス力、水素結合、配位結合、化学吸着、物理
吸着等のその他の様式により、他の物質と結合した状況
を作り得る性質を意味する。そのような反応性物質とし
ては、任意の構成を持つタンパク質もしくは任意の塩基
配列を持ったオリゴヌクレオチドなどであるが、当然の
ことながらこれらに限定されるものではない。本発明の
反応検出チップにおいて、微小区分、即ち反応性物質の
区分の集積度には特に制限はない。反応検出チップの用
途に応じて必要とされ、かつ便利な集積度は異なるの
で、用途に応じて適宜、集積度は変化させることができ
る。例示的には、反応検出チップ表面１ｃｍ2 当たりの
微小区分は１００個以上とすることができ、基板の材質
や反応性物質を調整することにより、表面１ｃｍ2当た
りの１００００個程度の微小区分を設けることはでき
る。
「反応性」とは、化学反応によりイオン結合や共有結合
による化学構造等が変化する場合のみではなく、ファン
デアワールス力、水素結合、配位結合、化学吸着、物理
吸着等のその他の様式により、他の物質と結合した状況
を作り得る性質を意味する。そのような反応性物質とし
ては、任意の構成を持つタンパク質もしくは任意の塩基
配列を持ったオリゴヌクレオチドなどであるが、当然の
ことながらこれらに限定されるものではない。本発明の
反応検出チップにおいて、微小区分、即ち反応性物質の
区分の集積度には特に制限はない。反応検出チップの用
途に応じて必要とされ、かつ便利な集積度は異なるの
で、用途に応じて適宜、集積度は変化させることができ
る。例示的には、反応検出チップ表面１ｃｍ2 当たりの
微小区分は１００個以上とすることができ、基板の材質
や反応性物質を調整することにより、表面１ｃｍ2当た
りの１００００個程度の微小区分を設けることはでき
る。
【００１９】本発明の反応検出チップは、反応性物質が
多孔質担体粒子に担持されているため、基板上で滲み
や、遊離することが少なく、かつ、多孔質担体粒子が微
小であるために、溶液として基板上に高密度に一定の区
画内に固定化することができる。多孔質担体粒子に担持
する反応性物質は、反応検出チップの用途に応じて、同
種または異種の物質であることができる。また、作業効
率の観点からは、複数の反応性物質を一度に担持させる
ことが好ましく、より好ましくは、全ての反応性物質を
一度に担持させる。反応性物質担持多孔質担体粒子は、
それぞれ別途調製し保存することができ、必要に応じ
て、必要な組み合わせで、基板上に固定化することがで
きる。特に、オリゴヌクレオチドを合成した多孔質担体
粒子の場合、通常の合成プロセスが利用できるので、き
わめて実用性が高い。
多孔質担体粒子に担持されているため、基板上で滲み
や、遊離することが少なく、かつ、多孔質担体粒子が微
小であるために、溶液として基板上に高密度に一定の区
画内に固定化することができる。多孔質担体粒子に担持
する反応性物質は、反応検出チップの用途に応じて、同
種または異種の物質であることができる。また、作業効
率の観点からは、複数の反応性物質を一度に担持させる
ことが好ましく、より好ましくは、全ての反応性物質を
一度に担持させる。反応性物質担持多孔質担体粒子は、
それぞれ別途調製し保存することができ、必要に応じ
て、必要な組み合わせで、基板上に固定化することがで
きる。特に、オリゴヌクレオチドを合成した多孔質担体
粒子の場合、通常の合成プロセスが利用できるので、き
わめて実用性が高い。
【００２０】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに説明す
る。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定される
ものではない。
る。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定される
ものではない。
【００２１】実施例１ 表面アミノ化した平均粒径１０ミクロン、細孔径１０ｎ
ｍのイオン交換樹脂粉末の粒子１上に数種の構成を持つ
タンパク質を合成した。このタンパク質担持多孔質イオ
ン交換樹脂粉末を純水に分散し、これにシリカゾルを加
えたスラリーをホウケイ酸ガラス製のスライドガラス
（約１５ｃｍ×２ｃｍ）からなるガラス基板４の表面
に、図１に示す担体粒子固定用装置（ディスペンサー）
３の極細キャピラリーを用いて、１ｍｍ画のそれぞれの
区画に担持させた。７５０種類のタンパク反応による反
応検出チップが作成された。
ｍのイオン交換樹脂粉末の粒子１上に数種の構成を持つ
タンパク質を合成した。このタンパク質担持多孔質イオ
ン交換樹脂粉末を純水に分散し、これにシリカゾルを加
えたスラリーをホウケイ酸ガラス製のスライドガラス
（約１５ｃｍ×２ｃｍ）からなるガラス基板４の表面
に、図１に示す担体粒子固定用装置（ディスペンサー）
３の極細キャピラリーを用いて、１ｍｍ画のそれぞれの
区画に担持させた。７５０種類のタンパク反応による反
応検出チップが作成された。
【００２２】実施例２ 直径３ｎｍ、細孔径１０ｎｍの液体クロマトグラフィー
充填剤用のアミノシリル化シリカゲル粒子５に定法によ
り各種のオリゴヌクレオチドを合成した。このオリゴヌ
クレオチド固定シリカゲルにポリビニルアルコール水溶
液を添加したスラリーを図２に示す担体粒子固定用ピン
７の先に保持し、約０．５ｃｍ×２０ｃｍの大きさのリ
ボン状シリカゲルコーティングポリエステルフィルム８
の表面に、０．５ｍｍピッチで配列、固定し、本発明の
反応検出チップをえた。
充填剤用のアミノシリル化シリカゲル粒子５に定法によ
り各種のオリゴヌクレオチドを合成した。このオリゴヌ
クレオチド固定シリカゲルにポリビニルアルコール水溶
液を添加したスラリーを図２に示す担体粒子固定用ピン
７の先に保持し、約０．５ｃｍ×２０ｃｍの大きさのリ
ボン状シリカゲルコーティングポリエステルフィルム８
の表面に、０．５ｍｍピッチで配列、固定し、本発明の
反応検出チップをえた。
【００２３】実施例３ 表面をγ−アミノプロピルシリル化した、細孔径５０ｎ
ｍ、直径５ミクロンの多孔質ガラス粉末を用い、定法に
より各種のオリゴヌクレオチドを合成した。このオリゴ
ヌクレオチド担持多孔質ガラス粉体にアクリル系ポリマ
ーを添加したスラリーを図３に示す担体粒子固定用ピン
７の先に保持し、約１ｃｍ×１ｃｍの大きさの酸化膜被
覆シリコン製チップ１１の表面に、０．５ｍｍピッチで
配列、固定し、本発明の反応検出チップをえた。
ｍ、直径５ミクロンの多孔質ガラス粉末を用い、定法に
より各種のオリゴヌクレオチドを合成した。このオリゴ
ヌクレオチド担持多孔質ガラス粉体にアクリル系ポリマ
ーを添加したスラリーを図３に示す担体粒子固定用ピン
７の先に保持し、約１ｃｍ×１ｃｍの大きさの酸化膜被
覆シリコン製チップ１１の表面に、０．５ｍｍピッチで
配列、固定し、本発明の反応検出チップをえた。
【００２４】実施例４ 表面をγ−アミノプロピルシリル化した、細孔径１００
ｎｍ、直径５ミクロンの多孔質ガラス粉末を用い、定法
により各種のオリゴヌクレオチドを合成した。この各種
オリゴヌクレオチド担持多孔質ガラス粉体にアクリル系
ポリマーを添加し、異なった各種オリゴヌクレオチド担
持多孔質ガラス粉体含有ペーストとした。これらのペー
スト１３を多色刷りスクリーン印刷の技法を用い、表面
ブラスト処理により表面つや消し処理を行ったスライド
ガラス１４上（約１ｃｍ×１ｃｍ）の表面に、０．５ｍ
ｍピッチで配列、固定し、この印刷を１〜ｎ回行って本
発明の反応検出チップ１５をえた。
ｎｍ、直径５ミクロンの多孔質ガラス粉末を用い、定法
により各種のオリゴヌクレオチドを合成した。この各種
オリゴヌクレオチド担持多孔質ガラス粉体にアクリル系
ポリマーを添加し、異なった各種オリゴヌクレオチド担
持多孔質ガラス粉体含有ペーストとした。これらのペー
スト１３を多色刷りスクリーン印刷の技法を用い、表面
ブラスト処理により表面つや消し処理を行ったスライド
ガラス１４上（約１ｃｍ×１ｃｍ）の表面に、０．５ｍ
ｍピッチで配列、固定し、この印刷を１〜ｎ回行って本
発明の反応検出チップ１５をえた。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、フォトリソグラフィー
設備等の特別な設備を要することなく、任意の構成を持
つタンパク質もしくは任意の塩基配列を持ったオリゴヌ
クレオチドなどの反応性物質をその表面に集積した反応
検出チップを容易に提供することができる。また、基板
を反応性物質の担持方法を工夫することで、既存のＧｅ
ｎｅ Ｃｈｉｐより、高い集積度を有するチップを提供
することやチップを再利用することも可能である。ま
た、各種反応性物質を担持した多孔質担体粒子プローブ
を準備しておけば、様々な種類の反応性検出チップを、
必要なときに必要な組み合わせでより簡便に供給でき
る。本発明はさらに低コストかつ安定性の高い反応性検
出チップを提供することができる。従って、各個人の必
要に対応したＤＮＡなどの反応性検出チップの作製が可
能となり、オーダーメイドの医療に貢献できる。
設備等の特別な設備を要することなく、任意の構成を持
つタンパク質もしくは任意の塩基配列を持ったオリゴヌ
クレオチドなどの反応性物質をその表面に集積した反応
検出チップを容易に提供することができる。また、基板
を反応性物質の担持方法を工夫することで、既存のＧｅ
ｎｅ Ｃｈｉｐより、高い集積度を有するチップを提供
することやチップを再利用することも可能である。ま
た、各種反応性物質を担持した多孔質担体粒子プローブ
を準備しておけば、様々な種類の反応性検出チップを、
必要なときに必要な組み合わせでより簡便に供給でき
る。本発明はさらに低コストかつ安定性の高い反応性検
出チップを提供することができる。従って、各個人の必
要に対応したＤＮＡなどの反応性検出チップの作製が可
能となり、オーダーメイドの医療に貢献できる。
【図１】実施例１における担体粒子固定用装置を用いる
反応検出チップの作製過程を表わす説明図を示す。
反応検出チップの作製過程を表わす説明図を示す。
【図２】実施例２における担体粒子固定用ピンを用いる
反応検出チップの作製過程を表わす説明図を示す。
反応検出チップの作製過程を表わす説明図を示す。
【図３】実施例３における担体粒子固定用ピンを用いる
反応検出チップの作製過程を表わす説明図を示す。
反応検出チップの作製過程を表わす説明図を示す。
【図４】実施例４におけるスクリーン印刷による反応検
出チップの作製過程を表わす説明図を示す。
出チップの作製過程を表わす説明図を示す。
１ アミノ化イオン交換樹脂粒子 ２ タンパク質担持イオン交換樹脂粒子 ３ 担体粒子固定用装置 ４ ガラス基板 ５ アミノシリル化シリカゲル粒子 ６ オリゴヌクレオチド担持シリカゲル粒子 ７ 担体粒子固定用ピン ８ シリカゲルコーティングポリエステルフィルム ９ アミノ化多孔質ガラス粒子 １０ オリゴヌクレオチド担持多孔質ガラス粒子 １１ 酸化膜被覆シリコン製チップ １２ 印版 １３ オリゴヌクレオチド担持多孔質ガラス粒子含有ペ
ースト １４ スライドガラス １５ 反応検出チップ
ースト １４ スライドガラス １５ 反応検出チップ
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） Ｃ１２Ｑ 1/00 Ｃ１２Ｑ 1/68 Ａ 1/68 Ｇ０１Ｎ 33/53 Ｄ Ｇ０１Ｎ 33/53 Ｍ 33/552 33/552 35/02 Ｆ 35/02 Ｃ１２Ｍ 1/34 Ｆ // Ｃ１２Ｍ 1/34 Ｃ１２Ｎ 15/00 Ａ Ｆターム(参考） 2G058 CC09 EA01 4B024 AA11 CA01 HA01 HA12 HA15 4B029 AA07 AA21 AA23 BB15 BB16 BB17 CC05 CC10 CC11 FA01 FA09 FA12 FA13 4B033 NA02 NA18 NA22 NA42 NA43 NA45 NB04 NB24 NB25 NB35 NB38 NB63 NB68 NC12 NC13 ND05 ND06 ND08 ND12 NE02 4B063 QA01 QA05 QA17 QA18 QA19 QQ42 QQ79 QQ96 QR01 QR32 QR48 QR55 QR83 QR85 QS03 QS33 QS34 QS36 QX02
Claims (8)
- 【請求項１】 多孔質粒子細孔内部表面にそれぞれに異
なる検出対象と結合可能な反応性物質を担持した多孔質
担体粒子を、一体として担持多孔質担体粒子プローブと
して、多孔質担体粒子細孔内部表面の反応性を維持した
まま、基材に設けた複数の微小区分の１つ以上の区分に
配列結合固定させることを特徴とする反応検出チップ。 - 【請求項２】 反応性物質を担持させる多孔質担体粒子
が、多孔質ガラス、シリカゲル、イオン交換樹脂などの
結合性表面を持つ材料であることを特徴とする請求項１
記載の反応検出チップ。 - 【請求項３】 多孔質担体粒子の細孔径が１０ｎｍ〜１
μｍ、粒子径が１μｍ〜１００μｍであることを特徴と
する請求項１又は請求項２記載の反応検出チップ。 - 【請求項４】 担持多孔質担体粒子プローブを固定する
基材が、無機材料基板もしくは有機材料基板であること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の反応検
出チップ。 - 【請求項５】 担持多孔質担体粒子プローブを構成する
反応性物質が、ＤＮＡ，ＲＮＡあるいはＰＮＡ（peptid
e nucleic acid）およびその断片、任意の塩基配列をも
ったオリゴヌクレオチド、抗原、抗体あるいはエピトー
プ、酵素、タンパク質あるいはその機能部位ポリペプチ
ド鎖であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１
項記載の反応検出チップ。 - 【請求項６】 多孔質担体粒子上に固相法を用いて任意
の塩基配列を持ったオリゴヌクレオチドもしくは任意の
構成を持つタンパク質などを合成し、そのまま利用する
ことを特徴とする担持多孔質担体粒子プローブの作製方
法。 - 【請求項７】 多孔質担体粒子上にＤＮＡ，ＲＮＡある
いはＰＮＡ（peptide nucleic acid）およびその断片、
任意の塩基配列をもったオリゴヌクレオチド、抗原、抗
体あるいはエピトープ、酵素、タンパク質あるいはその
機能部位ポリペプチド鎖などを結合材を用いて結合させ
ることを特徴とする担持多孔質担体粒子プローブの作製
方法。 - 【請求項８】 請求項５又は請求項６によって作られた
担持多孔質担体粒子プローブを個別にまたは組み合わせ
て、多孔質担体粒子細孔内部表面の反応性を維持したま
ま、基材に設けた複数の微小区分の１つ以上の区分に、
配列結合固定させることを特徴とする反応検出チップの
作製方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000094529A JP4110221B2 (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 反応検出チップ及びその作製方法 |
| KR1020010016433A KR100792021B1 (ko) | 2000-03-30 | 2001-03-29 | 반응성 탐식자 칩 및 그 제조방법 |
| EP01108148A EP1139100A3 (en) | 2000-03-30 | 2001-03-30 | Reactive probe chip, composite substrate and method for fabrication of the same |
| US09/820,778 US6897021B2 (en) | 2000-03-30 | 2001-03-30 | Reactive probe chip, composite substrate and method for fabrication of the same |
| US11/118,357 US20050191699A1 (en) | 2000-03-30 | 2005-05-02 | Reactive probe chip, composite substrate and method for fabrication of the same |
| KR1020070051255A KR20070062471A (ko) | 2000-03-30 | 2007-05-28 | 합성기판 및 이의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000094529A JP4110221B2 (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 反応検出チップ及びその作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001281251A true JP2001281251A (ja) | 2001-10-10 |
| JP4110221B2 JP4110221B2 (ja) | 2008-07-02 |
Family
ID=18609560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000094529A Expired - Fee Related JP4110221B2 (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 反応検出チップ及びその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4110221B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004109281A1 (ja) * | 2003-06-05 | 2004-12-16 | Asahi Glass Company, Limited | バイオチップ用基板 |
| JP4832291B2 (ja) * | 2004-03-31 | 2011-12-07 | 一男 新家 | ラベル用物質とキメラ物質、これらの物質の作製方法、並びに該ラベル用物質を用いて生体物質を捕捉、構造解析又は／及び同定する方法 |
| CN114164256A (zh) * | 2020-12-07 | 2022-03-11 | 厦门思诺恩生物工程有限公司 | 一种荧光检测芯片及其制备方法和用途 |
-
2000
- 2000-03-30 JP JP2000094529A patent/JP4110221B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004109281A1 (ja) * | 2003-06-05 | 2004-12-16 | Asahi Glass Company, Limited | バイオチップ用基板 |
| JP4832291B2 (ja) * | 2004-03-31 | 2011-12-07 | 一男 新家 | ラベル用物質とキメラ物質、これらの物質の作製方法、並びに該ラベル用物質を用いて生体物質を捕捉、構造解析又は／及び同定する方法 |
| CN114164256A (zh) * | 2020-12-07 | 2022-03-11 | 厦门思诺恩生物工程有限公司 | 一种荧光检测芯片及其制备方法和用途 |
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|---|---|
| JP4110221B2 (ja) | 2008-07-02 |
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