JP2002107364A - Biological reagent array for detecting non-label and its preparing method - Google Patents

Biological reagent array for detecting non-label and its preparing method

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JP2002107364A
JP2002107364A JP2000300653A JP2000300653A JP2002107364A JP 2002107364 A JP2002107364 A JP 2002107364A JP 2000300653 A JP2000300653 A JP 2000300653A JP 2000300653 A JP2000300653 A JP 2000300653A JP 2002107364 A JP2002107364 A JP 2002107364A
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biological reagent
peptide
substrate
fluorescent dye
array
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JP2000300653A
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Nobuko Yamamoto
伸子 山本
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Canon Inc
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  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a biological reagent array and its preparing method, for detecting interaction of a target sample as an object of detection or analysis and a biological reagent for analysis on an array, e.g. nucleic acid, peptide or protein, without having to label the target proteins or nucleic acids. SOLUTION: A biological reagent array is formed on a substrate by bonding fluorescent pigment, having fluorescent characteristics varying between associated state and non-associated state, to one end of the molecular chain of a biological reagent and arranging spots which are fixed with the biological reagent in a prescribed arrangement.

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、生物試薬を含むス
ポットが基板上に所定の配置で配列された生物試薬アレ
イ及びその製造方法に関する。この生物試薬アレイは、
ウイルス、微生物、ヒトなどの蛋白質と相互作用の有
無、相互作用するアミノ酸配列の同定、DNA結合能の
評価、配列の同定を行うためのペプチドアレイとして、
あるいはハイブリダイゼーションにより遺伝子の塩基配
列(ヌクレオチド配列)の有無を検出するための核酸ア
レイとして好適に利用できる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a biological reagent array in which spots containing biological reagents are arranged in a predetermined arrangement on a substrate, and a method for manufacturing the same. This biological reagent array
As a peptide array for the presence or absence of interaction with proteins such as viruses, microorganisms and humans, identification of interacting amino acid sequences, evaluation of DNA binding ability, and sequence identification,
Alternatively, it can be suitably used as a nucleic acid array for detecting the presence or absence of a gene base sequence (nucleotide sequence) by hybridization.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、種々の遺伝子、特に、ヒトの全遺
伝子配列を解読しようという全世界的なプロジェクトが
行われており、その成果として、次々と病気に関連した
遺伝子が明らかにされてきている。そのような動きにつ
れて、検討したい項目の遺伝子を一つずつPCRやハイ
ブリダイゼーションで調べていたこれまでの方法ではな
く、多項目の遺伝子の有無(変異)を同一基板上で判定
しようとする試みがなされ、DNAアレイとして開発さ
れている。
2. Description of the Related Art In recent years, worldwide projects for decoding various genes, particularly all human gene sequences, have been carried out. As a result, genes related to diseases have been clarified one after another. I have. Following such a move, instead of the conventional method of examining the genes of the items to be examined one by one by PCR or hybridization, an attempt to determine the presence or absence (mutation) of multiple items of genes on the same substrate has been made. It has been developed as a DNA array.

【0003】サザーンらはDNAプローブ合成をガラス
基板上で行い、1塩基ずつ配列の異なったプローブを同
一基板上に作製する方法について報告している(Nuclei
c Acids Research、22巻、p1368、1994)。
Have reported a method of synthesizing a DNA probe on a glass substrate and producing probes having different base sequences one by one on the same substrate (Nuclei).
c Acids Research, Vol. 22, p. 1368, 1994).

【0004】また、アフィメトリックスは1/2インチ
角の基板に40万種のDNAプローブを配列させ、遺伝
子の検出を行っている(Science、274巻、p61
0、1996)。彼らはホトリソグラフィーの方法を応
用し、基板上でヌクレオチドを連結させる反応を繰り返
して15塩基長さのDNAを合成している。
Further, Affymetrix arranges 400,000 types of DNA probes on a 1/2 inch square substrate to detect genes (Science, vol. 274, p. 61).
0, 1996). They apply the method of photolithography and synthesize a 15-base long DNA by repeating the reaction of linking nucleotides on a substrate.

【0005】さらに、特開平11−187900号公報
には、インクジェット法により予め合成したオリゴヌク
レオチドプローブを基板表面に共役結合により固定化す
る方法について開示がある。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-187900 discloses a method of immobilizing an oligonucleotide probe previously synthesized by an ink-jet method on a substrate surface by conjugate bonding.

【0006】一方、オリゴヌクレオチドではなくcDN
Aを固定させたDNAアレイは、遺伝子発現のモニター
として非常に注目を集めている。各組織、あるいは同一
組織の経時変化等、細胞内の変化を複数種の蛋白質の発
現状況から捉えることは、研究のみならず創薬の分野に
も重要な情報を提供する。蛋白質の発現をcDNAで調
べる動きと相まって、cDNAを大腸菌で発現させ、蛋
白質レベルでその性質や機能を調べることも重要になっ
てきている。例えば、Anal. Biochem.、270(1)、1
03−111、1999には、このような発現された蛋
白質を大量に調べるために、cDNAを発現させた大腸
菌のライセートを多種類、極めて微量ずつメンブレンフ
ィルター上に並べ、DNAアレイのような構成の蛋白質
アレイの作製方法が開示されている。このような蛋白質
アレイは、抗体のスクリーニングやレセプターのスクリ
ーニングに有用である。
On the other hand, instead of oligonucleotides, cDN
The DNA array on which A is immobilized has attracted much attention as a monitor for gene expression. Capturing intracellular changes, such as changes over time in each tissue or the same tissue, from the expression status of a plurality of proteins provides important information not only in research but also in the field of drug discovery. In conjunction with the movement to examine the expression of a protein using cDNA, it has become important to express the cDNA in Escherichia coli and examine its properties and functions at the protein level. For example, Anal. Biochem., 270 (1), 1
03-111 and 1999, in order to examine such expressed proteins in large quantities, a large number of lysates of Escherichia coli expressing cDNA were arranged on a membrane filter in very small amounts, and a DNA array-like structure was constructed. A method for producing a protein array is disclosed. Such a protein array is useful for antibody screening and receptor screening.

【0007】蛋白質と同様、ペプチドを用いたアレイも
種々の用途に有用である。特に、蛋白質による蛋白質の
制御、あるいは、蛋白質間の相互作用部位の同定等、ア
ミノ酸配列のレベルでの詳細な検討が必要な場合には、
極めて少量の蛋白質を同時に多項目検査できるペプチド
アレイが重要な役割を担うと考えられる。
[0007] Like proteins, arrays using peptides are also useful for various applications. In particular, when a detailed study at the amino acid sequence level is required, such as control of a protein by a protein or identification of an interaction site between proteins,
Peptide arrays that can simultaneously test very small amounts of proteins on multiple items are considered to play an important role.

【0008】特開平11−21293号公報には、ペプ
チドアレイの作製方法としてホトリソグラフィー法を利
用した基板上でのペプチドの合成法についての開示があ
る。この方法は、光感応性の保護基を付けた基板にマス
クをつけて、反応させたい部位のみの保護基をはずし、
そこでペプチド合成を行う方法であり、数多くの種類の
ペプチドが合成できる点が有利である。
JP-A-11-21293 discloses a method for synthesizing a peptide on a substrate using photolithography as a method for producing a peptide array. In this method, a mask is attached to a substrate provided with a light-sensitive protective group, and the protective group is removed only at a site to be reacted.
Therefore, this method is a method of performing peptide synthesis, and is advantageous in that many types of peptides can be synthesized.

【0009】基板上でペプチドを合成する方法の他に、
あらかじめ合成されたペプチドをインクジェット法やピ
ンを用いた方法により吸着固定してペプチドアレイを作
製する方法もある。
In addition to the method of synthesizing a peptide on a substrate,
There is also a method of preparing a peptide array by adsorbing and fixing a previously synthesized peptide by an inkjet method or a method using a pin.

【0010】このようにDNAアレイ、ペプチドアレ
イ、蛋白質アレイといった生物試薬が基板上に固定され
た生物試薬アレイは、医薬の診断領域で核技術として重
要になっていくと考えられるが、いずれの場合にも検出
のためには、検出対象の試料やプローブを標識すること
が必要となる。
A biological reagent array in which biological reagents such as a DNA array, a peptide array, and a protein array are immobilized on a substrate as described above is considered to be important as a nuclear technology in the medical diagnostic field. For detection, it is necessary to label a sample or a probe to be detected.

【0011】核酸の標識方法としては既にいろいろな方
法が知られている。例えば、その末端にアミノ基やチオ
ール基を導入し、その官能基を利用して蛍光色素を結合
する系が一般的である。あるいは、PCRでの増幅時に
蛍光色素やアイソトープを取り込ませる方法、またPC
R増幅産物を元に一本鎖RNAを合成する過程で標識を
取り込ませる方法等、様々な方法がある。蛋白質やペプ
チドの場合には、それらを構成するアミノ酸のアミノ基
を利用するものが多く、標識色素としてはフルオレセイ
ン、ローダミンといったよく知られた蛍光色素の他、例
えばCy3、Cy5といった化合物が利用される。また、簡便
なキットも多く市販されている。
Various methods are already known for labeling nucleic acids. For example, a system in which an amino group or a thiol group is introduced into the terminal and a fluorescent dye is bound using the functional group is generally used. Alternatively, a method of incorporating a fluorescent dye or isotope during amplification by PCR,
There are various methods such as a method of incorporating a label in the process of synthesizing single-stranded RNA based on the R amplification product. In the case of proteins and peptides, many utilize the amino group of the amino acids that constitute them, and as the labeling dye, in addition to well-known fluorescent dyes such as fluorescein and rhodamine, compounds such as Cy3 and Cy5 are used. . Also, many simple kits are commercially available.

【0012】また、直接標識をしない方法として、結合
したものを抗体で標識し、二次抗体で評価する方法があ
る。この場合は二次抗体には蛍光標識が施されていた
り、発色を導くような酵素が共役されている場合が多
い。
As a method of not directly labeling, there is a method in which the bound substance is labeled with an antibody and evaluated with a secondary antibody. In this case, the secondary antibody is often labeled with a fluorescent label or conjugated with an enzyme that induces color development.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上記のいずれの核酸標
識方法もそれぞれ長所及び短所があり、末端標識法では
ターゲットDNA1つに対する標識物質が1つであり、
定量性は保てるが、感度が低い場合が多いという問題が
ある。これに対し、PCR法や一本鎖RNA作成時に標
識物質を取り込ませる方法は、標識物質の数が増えるこ
とにより感度は上昇するものの、ハイブリッドを形成し
た標的DNAの数との間に一対一の対応がないため定量
性に欠け、1塩基ミスマッチの場合等弱いシグナルがあ
る場合、判定の障害となる場合がある。
All of the above nucleic acid labeling methods have advantages and disadvantages. In the end labeling method, one labeling substance is used for one target DNA.
Although the quantitative property can be maintained, there is a problem that the sensitivity is often low. On the other hand, in the PCR method and the method of incorporating a labeling substance at the time of producing single-stranded RNA, although the sensitivity increases due to the increase in the number of labeling substances, there is a one-to-one correspondence between the number of hybridized target DNAs. Since there is no correspondence, quantification is lacking, and if there is a weak signal such as in the case of a single base mismatch, it may interfere with the determination.

【0014】また、PCRによる増幅も初期状態の標的
DNAの量を必ずしも反映しないという問題がある。P
CR反応により増幅し易い配列と増幅しにくい配列とが
ある結果、両者の比較のためには、常に標準遺伝子を用
いたコントロール実験が必要である。
Another problem is that amplification by PCR does not always reflect the amount of target DNA in the initial state. P
As a result of the fact that there are sequences that are easily amplified by the CR reaction and sequences that are hardly amplified, a control experiment using a standard gene is always required for comparison between the two.

【0015】さらに、検出操作の点でも、PCR反応、
あるいは標識のための反応は、精製工程を含めると全体
として時間がかかる操作となる。
Further, in terms of detection operation, PCR reaction,
Alternatively, the reaction for labeling is a time-consuming operation as a whole including the purification step.

【0016】一方、蛍光色素をDNAに結合することに
よる障害が発生する場合もある。蛍光色素は一般的に疎
水性で、塩基部分との相互作用を起こしやすい。そのこ
とが、各プローブ配列によってハイブリダイゼーション
反応の効率にバラツキを与える原因となる得る。
[0016] On the other hand, there is a case where a trouble occurs due to binding of a fluorescent dye to DNA. Fluorescent dyes are generally hydrophobic and are prone to interact with the base moiety. This may cause the efficiency of the hybridization reaction to vary depending on the probe sequence.

【0017】また、蛍光色素は基板に吸着しやすい性質
がある。このことが検出の際のバックグランドを上昇さ
せる原因となり、結果的に検出感度を下げるという問題
を生じる。
Further, the fluorescent dye has a property of easily adsorbing to the substrate. This causes the background at the time of detection to rise, resulting in a problem of lowering the detection sensitivity.

【0018】蛍光色素による蛋白質の標識では、時に蛋
白質の本来の性質を変化させてしまうことがある。蛋白
質はそのアミノ酸配列により、三次元的な複雑な立体構
造をとっており、その構造により他の蛋白質あるいは基
質分子の認識を正確に行なっているといわれている。蛍
光色素のような疎水的な構造体が蛋白質に結合すること
によりその付近の環境を変えてしまい、その結果、立体
構造、あるいは他の物質との相互作用の強度に影響を与
え、物質間の相互作用を正確に抽出できない可能性があ
る。
[0018] Labeling a protein with a fluorescent dye sometimes changes the original properties of the protein. It is said that a protein has a three-dimensional complicated three-dimensional structure based on its amino acid sequence, and that the structure accurately recognizes another protein or a substrate molecule. Hydrophobic structures such as fluorescent dyes change the surrounding environment by binding to proteins, and as a result, affect the three-dimensional structure or the intensity of interaction with other substances, and Interactions may not be accurately extracted.

【0019】更に、蛍光標識を行なう場合にも、蛍光色
素と反応しうる官能基が蛋白質の表面に存在するか否
か、蛍光色素が蛋白質の表面に存在する確率、標識操作
に要する時間、あるいは色素の溶解性等、それぞれの蛋
白質と蛍光色素との組合せによって必要とされる条件が
異なり、現実にはなかなか煩雑な要素を含んでいる。
Furthermore, when performing fluorescent labeling, whether a functional group capable of reacting with the fluorescent dye is present on the protein surface, the probability that the fluorescent dye is present on the protein surface, the time required for the labeling operation, or The required conditions differ depending on the combination of each protein and the fluorescent dye, such as the solubility of the dye, and in reality, include a rather complicated element.

【0020】このような標識に伴なう問題を解決する方
法として、抗体を用いる方法がある。この方法では、相
互作用の検出には標識されていない蛋白質を用い、その
後、その蛋白質の抗体を反応させ、その抗体と反応する
二次抗体に標識を施したり、酵素を共役させ、蛍光や呈
色反応として検出定量を行なうものである。この抗体を
用いる方法は、種々の蛋白質や活性物質の検出に良く用
いられる。しかし、このような抗原抗体反応に必要とさ
れる抗体は、マウスやラット等を用いて生産されるた
め、生産量が不安定であったり、抗体のロッド間にばら
つきがあったりするなどの問題が生じる場合があった。
また、抗体が産生するまでに時間を要するものである。
更に、サンプルとして細胞からの抽出物といっヘテロな
系を用いる場合には、この系に含まれる多種の蛋白質の
それぞれに対応する抗体を準備する必要があり、プロー
ブ等をアレイ状に配列して行なう試料の検出に用いる方
法としては実用的ではない。
As a method for solving the problem associated with such labeling, there is a method using an antibody. In this method, an unlabeled protein is used for the detection of the interaction, and then an antibody of the protein is reacted, and a secondary antibody that reacts with the antibody is labeled, an enzyme is conjugated, and fluorescence or display is performed. Quantitative detection is performed as a color reaction. The method using this antibody is often used for detecting various proteins and active substances. However, since the antibodies required for such an antigen-antibody reaction are produced using mice, rats, etc., there are problems such as unstable production and variations between antibody rods. Sometimes occurred.
In addition, it takes time until the antibody is produced.
Furthermore, when a heterogeneous system is used as a sample, such as a cell extract, it is necessary to prepare antibodies corresponding to each of the various proteins contained in this system. It is not practical as a method for detecting a sample to be performed.

【0021】本発明の目的は、検出や分析対照としての
標的試料、例えば標的蛋白質及び標的核酸等に標識を施
さずに、この標的試料と、アレイ上の分析用生物試薬、
例えば、核酸、ペプチド及び蛋白質等と、の相互作用の
有無を検出するための生物試薬アレイ及びその製造方法
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a target sample as a detection or analysis control, for example, a target protein, a target nucleic acid, or the like without labeling the target sample, a biological reagent for analysis on an array,
For example, an object of the present invention is to provide a biological reagent array for detecting the presence or absence of an interaction with a nucleic acid, a peptide, a protein, and the like, and a method for producing the same.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明にかかる生物試薬
アレイは、蛍光色素が共有結合している反応性の生物試
薬を含む複数のスポットが基板上に所定の配置で配列さ
れた生物試薬アレイであって、前記蛍光色素が会合状態
と非会合状態とで蛍光特性が変化するものであり、前記
スポット中に該蛍光色素の会合状態が含まれ、該会合状
態が該生物試薬が他の試料と反応した際に解消されるも
のであることを特徴とするものである。
A biological reagent array according to the present invention is a biological reagent array in which a plurality of spots containing a reactive biological reagent to which a fluorescent dye is covalently bonded are arranged in a predetermined arrangement on a substrate. Wherein the fluorescent dye changes its fluorescence characteristics between an associated state and a non-associated state, and the spot includes the associated state of the fluorescent dye, and the association state is such that the biological reagent is used as another sample. Characterized in that it is eliminated when it reacts with.

【0023】また、本発明にかかる生物試薬アレイの製
造方法は、蛍光色素が共有結合している反応性の生物試
薬を含む複数のスポットが基板上に所定の配置で配列さ
れた生物試薬アレイの製造方法であって、生物試薬の分
子の一方の末端に蛍光色素を共有結合させ、他方の末端
に前記基板面への結合のための試料側官能基を形成する
工程と、表面に前記試料側官能基と共有結合する基板側
官能基を有する基板を用意する工程と、前記蛍光色素及
び前記試料側官能基を有する生物試薬を、前記基板の基
板側官能基を有する面に、該生物試薬を含むスポットが
所定の配列で配置されるように供給し、前記基板側官能
基と前記生物試薬側官能基とを共有結合させて該生物試
薬を該基板上に固定する工程とを有し、前記蛍光色素が
会合状態と非会合状態とで蛍光特性が変化するものであ
り、前記スポット中に該蛍光色素の会合状態が含まれ、
該会合状態が該生物試薬が他の試料と反応した際に解消
されるものであることを特徴とする。
Further, the method for producing a biological reagent array according to the present invention is characterized in that a plurality of spots containing a reactive biological reagent to which a fluorescent dye is covalently bonded are arranged in a predetermined arrangement on a substrate. A method of manufacturing, wherein a fluorescent dye is covalently bonded to one end of a molecule of a biological reagent, and a sample-side functional group for binding to the substrate surface is formed at the other end; A step of preparing a substrate having a substrate-side functional group that is covalently bonded to a functional group, and the biological reagent having the fluorescent dye and the sample-side functional group, the surface of the substrate having the substrate-side functional group, And supplying the spots so that the spots are arranged in a predetermined arrangement, and fixing the biological reagent on the substrate by covalently bonding the substrate-side functional group and the biological reagent-side functional group, Fluorescent dyes are not associated with the associated state Are those fluorescent properties change in on purpose, the association state of the fluorescent dye contained in the spot,
The association state is eliminated when the biological reagent has reacted with another sample.

【0024】本発明によれば、検出対象としての標的蛋
白質や標的核酸に標識を施さずにアレイ上の生物試薬、
例えば核酸、ペプチド、蛋白質または糖鎖等との相互作
用を検出して、これらの標的蛋白質や標的核酸の有無や
性質を分析することを可能とする生物試薬アレイ及びそ
の製造方法を提供することができる。
According to the present invention, a biological reagent on an array without labeling a target protein or a target nucleic acid to be detected,
For example, it is possible to provide a biological reagent array capable of detecting an interaction with a nucleic acid, a peptide, a protein, a sugar chain or the like, and analyzing the presence or absence and properties of these target proteins and target nucleic acids, and a method for producing the same. it can.

【0025】すなわち、本発明にかかる生物試薬アレイ
を用いることにより、標的蛋白質あるいは標的核酸に標
識を施す操作が不要になり、検出時間の大幅な短縮が可
能であるばかりか、標識に伴なう標的蛋白質の構造変化
を避けるという利点がある。また、標識に用いた色素の
基板への非特異的吸着によるバックグランドの上昇等の
問題も解消することができる。
That is, by using the biological reagent array according to the present invention, the operation of labeling the target protein or the target nucleic acid is not required, and not only can the detection time be significantly reduced, but also the labeling is accompanied. This has the advantage of avoiding structural changes in the target protein. In addition, problems such as an increase in background due to nonspecific adsorption of the dye used for labeling to the substrate can be solved.

【0026】本発明では、試薬として所定のアミノ酸配
列を持ち、末端が蛍光標識されたペプチドを用いた場合
には、これが吸着でなく末端結合により基板へ固定され
ているので、例えば、試薬ペプチドと、試料蛋白質、試
料DNAとの結合による複合体を正確に検出することが
可能となる。つまり、本発明では、基板に結合された生
物試薬の末端を蛍光標識するので、試料蛋白質あるいは
試料DNAを標識する必要はなく、試料についてノンラ
ベル検出用のアレイを提供できる。
In the present invention, when a peptide having a predetermined amino acid sequence and having a fluorescent end labeled as a reagent is used, it is immobilized on the substrate by terminal bonding instead of adsorption. It is possible to accurately detect a complex due to binding to the sample protein and the sample DNA. That is, in the present invention, since the end of the biological reagent bound to the substrate is fluorescently labeled, there is no need to label the sample protein or DNA, and an array for non-label detection of the sample can be provided.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】本発明において用いられる蛍光色
素は会合することにより蛍光特性が変化する色素であ
る。DNAアレイ、ペプチドアレイのように同じ分子が
高密度にスポット中に配置されている場合は、上記の特
性を有する蛍光色素で標識すると、分子の末端に結合さ
れた蛍光色素は位置的に極めて近い状態にあるため、会
合を生じて蛍光特性が変化し、会合状態の変化に応じて
消光や蛍光特性の変化を得ることができる。この会合は
分子同士が近接している状態を含む。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The fluorescent dye used in the present invention is a dye whose fluorescent characteristics change when associated. When the same molecule is arranged in a spot at a high density, such as a DNA array or a peptide array, when labeled with a fluorescent dye having the above properties, the fluorescent dye bound to the end of the molecule is extremely close in position. In the state, the association occurs, the fluorescence characteristics change, and quenching and a change in the fluorescence characteristics can be obtained according to the change in the association state. This association includes a state in which the molecules are close to each other.

【0028】その蛍光特性は、会合状態の形成により蛍
光が消光するものと、会合により蛍光が発光するするも
のが利用できる。その中で、他の分子が結合したことに
伴ない会合が解消されて、それまであった蛍光が消光す
る系よりは、会合により消光していた蛍光分子が、結合
に伴ない会合が解消されて発光する系の方が、検出操作
の簡便性等からは好ましい。
As the fluorescence characteristics, there can be used those in which the fluorescence is quenched by the formation of the association state and those in which the fluorescence is emitted by the association. Among them, the association due to the binding of other molecules is eliminated, and the fluorescent molecules that have been quenched by the association are dissociated due to the association rather than the existing system where the fluorescence is quenched. The system that emits light is preferable from the viewpoint of simplicity of the detection operation and the like.

【0029】本発明において基板上に固定配列する生物
試薬としては、核酸、ペプチド、蛋白質、糖鎖及びこれ
らの誘導体を挙げることができ、これは、既知の特性あ
るいは既知の構造(アミノ酸配列やDNA配列等)を有
するもので、検出対象としての標的試料の特性や構造を
検出するために利用できるものである。
In the present invention, examples of the biological reagent fixedly arranged on the substrate include nucleic acids, peptides, proteins, sugar chains, and derivatives thereof, which have known properties or known structures (such as amino acid sequences and DNAs). And the like, and can be used to detect the characteristics and structure of the target sample to be detected.

【0030】生物試薬として、プローブDNAを用いた
場合について説明すると、プローブDNAの末端を標識
するので、標的DNAを標識する必要がない。標識とし
て用いられる蛍光色素は会合することにより蛍光の消光
を起こすものである。そのため、DNAアレイのように
プローブDNA分子が高密度に配置されている場合には
末端に結合された蛍光色素は位置的に極めて近い状態に
あるため会合を生じ、蛍光は消光する。この蛍光色素間
の会合のためにプローブDNAそのものは色素との相互
作用により二次構造形成等の問題を回避できる。
The case where probe DNA is used as a biological reagent will be described. Since the end of the probe DNA is labeled, there is no need to label the target DNA. The fluorescent dye used as the label causes quenching of fluorescence by association. Therefore, when the probe DNA molecules are arranged at a high density as in a DNA array, the fluorescent dye bound to the end is in an extremely close position, so that association occurs and the fluorescence is quenched. Due to the association between the fluorescent dyes, the probe DNA itself can avoid problems such as secondary structure formation due to interaction with the dye.

【0031】ハイブリダイゼーション反応では、蛍光色
素の会合に比べハイブリッド体形成のため結合定数の方
が大きいため、基板上のDNAプローブに相補的な標的
DNAが結合しハイブリッドを形成する。標的DNAが
プローブDNAよりもかなり長い場合は、プローブDN
Aに結合した蛍光色素間の会合は標的DNAの介入によ
り解消され、蛍光色素本来の蛍光が復活する。その結
果、ハイブリッド体を形成した部分のみ蛍光が観察され
る。
In the hybridization reaction, the binding constant is larger for the formation of a hybrid than the association of the fluorescent dye, and thus the target DNA complementary to the DNA probe on the substrate binds to form a hybrid. If the target DNA is much longer than the probe DNA, the probe DN
The association between the fluorescent dyes bound to A is eliminated by the intervention of the target DNA, and the original fluorescence of the fluorescent dye is restored. As a result, fluorescence is observed only in the portion where the hybrid is formed.

【0032】また、いずれか一方を試薬とし、他方を標
的試料とする蛋白質とペプチドの結合反応では、蛍光色
素の会合に比べ両者の相互作用に基づく結合定数の方が
大きいため、基板上のペプチドに結合した蛍光色素間の
会合はペプチドと結合した蛋白質分子の介入により解消
され、蛍光色素本来の蛍光が復活する。その結果、蛋白
質と相互作用したペプチドの部分のみ蛍光が観察され
る。
In the binding reaction between a protein and a peptide using either one as a reagent and the other as a target sample, the binding constant based on the interaction between the two is larger than the association of the fluorescent dye. The association between the fluorescent dye bound to the peptide is eliminated by the intervention of the protein molecule bound to the peptide, and the original fluorescence of the fluorescent dye is restored. As a result, fluorescence is observed only in the portion of the peptide that has interacted with the protein.

【0033】いずれの場合も、生物試薬と生物試料間の
結合定数が会合体を形成する反応定数よりも高いことが
本発明における特徴であり、核酸におけるミスマッチハ
イブリッドや、ペプチド−蛋白質間の静電的な相互作用
のような弱い結合は排除される。
In any case, the feature of the present invention is that the binding constant between the biological reagent and the biological sample is higher than the reaction constant for forming an association, such as mismatched hybrids in nucleic acids and static electricity between peptides and proteins. Weak bindings such as general interactions are eliminated.

【0034】本発明に適する蛍光色素としては、例え
ば、ピラン系蛍光色素、特にクマリン誘導体蛍光色素、
キサンテン系蛍光色素、特にフルオレセイン誘導体蛍光
色素のようにモノマーでは蛍光を生じるが、会合体を形
成しやすく、更に会合体では自己クエンチングを起こし
消光する蛍光色素を挙げることができる。
The fluorescent dyes suitable for the present invention include, for example, pyran fluorescent dyes, particularly coumarin derivative fluorescent dyes,
Monomers such as xanthene-based fluorescent dyes, particularly fluorescein derivative fluorescent dyes, generate fluorescence, but they easily form aggregates, and the aggregates include self-quenching and quenching fluorescent dyes.

【0035】蛍光色素のこのような性質は、蛍光色素の
濃度をいろいろ変えて調製した溶液の蛍光強度を、濃度
に対してプロットすることによって調べることができ
る。希薄溶液で強い蛍光を生じる蛍光色素において、そ
の濃度上昇と共に蛍光が減少する場合には、会合体の形
成及びそれに伴なう蛍光の消光が疑われる。但し、いわ
ゆる濃度消光とは区別されなければならない。濃度消光
では吸収強度は各濃度に対して比例関係にあるが、会合
体の形成は吸収強度の減少となって観察される。時に
は、会合体の形成に伴なって吸収極大がモノマーよりも
長波長部にシフトすることもある。
Such a property of the fluorescent dye can be examined by plotting the fluorescence intensity of a solution prepared by varying the concentration of the fluorescent dye with respect to the concentration. In the case of a fluorescent dye that produces strong fluorescence in a dilute solution, if the fluorescence decreases as the concentration increases, formation of an aggregate and quenching of the fluorescence accompanying the association are suspected. However, it must be distinguished from so-called density quenching. In concentration quenching, the absorption intensity is proportional to each concentration, but the formation of aggregates is observed as a decrease in the absorption intensity. Occasionally, the absorption maximum shifts to a longer wavelength region than the monomer with the formation of the aggregate.

【0036】このような性質を示す蛍光色素としては、
上記のクマリン誘導体やフルオレセイン誘導体のような
良く知られた色素の他に、ピリリウム色素を挙げること
ができる。本発明者らの検討によれば、下記式(1)〜
(3)に示される構造を有するピリリウム色素は、会合
体を形成しやすく、会合体形成に伴なってその蛍光が消
光することが新たに見出された。
Fluorescent dyes exhibiting such properties include:
In addition to the well-known dyes such as the coumarin derivative and the fluorescein derivative, pyrylium dyes can be mentioned. According to the study of the present inventors, the following formulas (1) to
It has been newly found that the pyrylium dye having the structure shown in (3) easily forms an aggregate, and the fluorescence is quenched with the formation of the aggregate.

【0037】[0037]

【化4】 Embedded image

【0038】自己会合を生じ蛍光の消光を起こすタイプ
のピリリウム色素の例として、上記3種の化合物を例示
したが、本願発明に利用可能な同様の性質を有するピリ
リウム色素であれば、これらに限定されない。
The above three types of compounds have been exemplified as examples of pyrylium dyes of the type that cause self-association and cause quenching of fluorescence. However, pyrylium dyes having similar properties and usable in the present invention are not limited thereto. Not done.

【0039】上記ピリリウム色素のメチル基部分(R)
は生物試薬分子との結合に利用できる。すなわち、この
メチル基部分に導入した官能基を介して生物試薬分子と
の共有結合を形成することができる。このメチル基は、
例えば、プローブとして使用する核酸やペプチドとの結
合のために有効な官能基で置換されている形態を取るこ
とができる。具体的には、核酸やペプチドの分子の末端
に導入されたアミノ基を試薬側の官能基として利用する
場合には、上記のメチル基部分にはカルボキシル基を導
入して官能基として利用することができる。核酸分子の
末端のチオール基あるいはペプチドのシステイン残基の
チオール基を利用する場合には、ピリリウム色素のメチ
ル基部分にマレイミド基等を導入して結合に利用するこ
とができる。しかし、これらの官能基の選択は、上記方
法に限定されるものではなく、それぞれの核酸、ペプチ
ドに適した方法が選ばれる。
The methyl group (R) of the pyrylium dye
Can be used for binding to biological reagent molecules. That is, a covalent bond with the biological reagent molecule can be formed via the functional group introduced into the methyl group. This methyl group is
For example, a form in which the probe is substituted with a functional group effective for binding to a nucleic acid or peptide used as a probe can be used. Specifically, when an amino group introduced at the terminal of a molecule of a nucleic acid or peptide is used as a functional group on the reagent side, a carboxyl group is introduced into the above-mentioned methyl group portion and used as a functional group. Can be. When a thiol group at the terminal of a nucleic acid molecule or a thiol group of a cysteine residue of a peptide is used, a maleimide group or the like can be introduced into the methyl group of the pyrylium dye and used for bonding. However, the selection of these functional groups is not limited to the above method, and a method suitable for each nucleic acid and peptide is selected.

【0040】更に、蛍光色素として選ばれる化合物も、
上記化合物に限定されるものではなく、このような特性
を示すものであれば、いずれの蛍光色素も利用可能であ
る。
Further, compounds selected as fluorescent dyes also
It is not limited to the above compounds, and any fluorescent dye can be used as long as it exhibits such properties.

【0041】本発明の生物試薬アレイを用いた分析方法
が適用できる生物試薬と生物試料との相互作用として
は、核酸、ペプチド、蛋白質、糖鎖及びこれらの誘導体
から選択した試薬と、核酸、ペプチド、蛋白質、糖鎖及
びこれらの誘導体から選択した標的試料との反応や相互
作用を挙げることができる。核酸としては、DNA、R
NAまたはPNA等が挙げられ、一本鎖のものや二本鎖
のものが利用できる。
The interaction between a biological reagent and a biological sample to which the analysis method using the biological reagent array of the present invention can be applied includes reagents selected from nucleic acids, peptides, proteins, sugar chains and derivatives thereof, and nucleic acids, peptides. Reaction and interaction with a target sample selected from proteins, sugar chains and derivatives thereof. As nucleic acids, DNA, R
Examples thereof include NA and PNA, and single-stranded or double-stranded ones can be used.

【0042】試薬として用いる核酸の長さとしては、3
0塩基長以下のものが好ましく、8〜20塩基長のもの
が更に好ましい。核酸鎖の長さが長すぎる場合には、高
密度で隣接する核酸末端の蛍光色素間の会合体形成率
が、核酸自体の二次構造形成により低下する可能性があ
る。
The length of the nucleic acid used as the reagent is 3
Those having a length of 0 bases or less are preferable, and those having a length of 8 to 20 bases are more preferable. If the length of the nucleic acid chain is too long, the rate of formation of aggregates between fluorescent dyes at the ends of nucleic acids adjacent at high density may be reduced due to the formation of the secondary structure of the nucleic acid itself.

【0043】核酸を試薬として基板上に固定する場合
に、少なくとも2つのスポット間(あるいはスポット群
間)に含まれる核酸が異なる塩基配列(ヌクレオチド配
列)を有するように各スポット(あるいは各スポット
群)を作製することができる。例えば、30ヌクレオチ
ド長以下の長さのあらゆる塩基配列の組合せのスポット
(またはスポット群)を配置して、試料中における塩基
配列の検出に用いることができる。
When a nucleic acid is immobilized on a substrate as a reagent, each spot (or each spot group) is so arranged that nucleic acids contained between at least two spots (or between spot groups) have different base sequences (nucleotide sequences). Can be produced. For example, spots (or spot groups) of any combination of base sequences having a length of 30 nucleotides or less can be arranged and used for detection of base sequences in a sample.

【0044】試薬として用いるペプチドとしては、20
アミノ酸残基数以下の長さのものが好ましく、5〜15
アミノ残基数の長さのものがより好ましく、5〜7アミ
ノ酸残基数の長さのものが更に好ましい。あまり短いペ
プチド鎖では、実際に蛋白質で取られている構造を再現
していない可能性があるため、目的とする蛋白質との相
互作用の抽出をより正確に行なうには、少なくとも5ア
ミノ酸残基数の長さを有していることが好ましい。
As the peptide used as a reagent, 20
Those having a length of not more than the number of amino acid residues are preferable, and
Those having a length of the number of amino residues are more preferred, and those having a length of 5 to 7 amino acid residues are still more preferred. Since a very short peptide chain may not reproduce the structure actually taken by the protein, at least 5 amino acid residues are required to extract the interaction with the target protein more accurately. Preferably.

【0045】ペプチドを試薬として基板上に固定する場
合にも、少なくとも2つのスポット間(あるいはスポッ
ト群間)に含まれるペプチドが異なるアミノ配列を有す
るように各スポット(あるいは各スポット群)を作製す
ることができる。例えば、20アミノ酸残基数以下(あ
るいは5〜15または5〜7のアミノ酸残基数)の長さ
のあらゆるアミノ酸配列の組合せのスポット(またはス
ポット群)を配置して、試料の特性の検出に用いること
ができる。
When the peptide is immobilized on the substrate as a reagent, each spot (or each spot group) is prepared so that the peptides contained in at least two spots (or between the spot groups) have different amino sequences. be able to. For example, spots (or spot groups) of any combination of amino acid sequences having a length of 20 amino acid residues or less (or 5 to 15 or 5 to 7 amino acid residues) are arranged to detect sample characteristics. Can be used.

【0046】試薬としてペプチドを用いたペプチドアレ
イのアミノ酸配列としては、特定の疾患を検出するため
の抗体のアミノ酸配列の一部を利用することも可能であ
る。このようなペプチドアレイに対し、試料として検体
から採取した血清を利用すると、結合が検出される位置
のアミノ酸配列から疾患が特定され、検体の診断が可能
となる。
As an amino acid sequence of a peptide array using a peptide as a reagent, a part of an amino acid sequence of an antibody for detecting a specific disease can be used. When serum collected from a sample is used as a sample for such a peptide array, a disease is identified from the amino acid sequence at a position where binding is detected, and the sample can be diagnosed.

【0047】また、試薬としてペプチドを利用して形成
したペプチドライブラリーをアレイとして形成し、ある
核酸との結合を調べることにより、核酸と結合するアミ
ノ酸配列を特定することが可能となる。その結果、DN
A結合性蛋白質の結合位置の特定が可能になる。さら
に、試料として蛋白質を用いた場合には、蛋白質−蛋白
質の相互作用部位の特定が可能となる。
Further, by forming a peptide library formed using a peptide as a reagent as an array and examining the binding to a certain nucleic acid, it becomes possible to specify the amino acid sequence binding to the nucleic acid. As a result, DN
The binding position of the A-binding protein can be specified. Further, when a protein is used as a sample, it is possible to specify a protein-protein interaction site.

【0048】以下に、本発明にかかる生物試薬アレイの
作製方法について説明する。
Hereinafter, a method for producing the biological reagent array according to the present invention will be described.

【0049】本発明にかかる生物試薬アレイを作製する
方法としては、基板上でのホトリソ法によるDNAある
いはペプチド合成の際に、基板に一方の末端が固定され
た状態にあるDNAあるいはペプチドが合成された最後
の段階で、DNAあるいはペプチドの他方の開放端に蛍
光色素を化学反応により結合する方法が挙げられる。
As a method for preparing a biological reagent array according to the present invention, DNA or peptide having one end fixed to the substrate is synthesized during the synthesis of DNA or peptide on the substrate by the phototriso method. In the last stage, a method of binding a fluorescent dye to the other open end of DNA or peptide by a chemical reaction may be used.

【0050】更に、基板と結合し得る構成を分子鎖の一
方の末端に有し、他端に蛍光色素が共有結合した試薬を
含む溶液を、液滴として基板所定面に適用し、試薬を含
むスポットを、所定の配置で配列する方法を利用するこ
とができ、スポットの配列操作の簡便性等の点からは、
この方法が好ましい。この液滴の形成には種々の方法が
利用できるが、正確な着弾位置と高密度でのスポット配
置を容易に達成できるインクジェット法が好ましい。こ
のインクジェット法としては、熱エネルギーにより液滴
を形成するバブルジェット法を用いたものを好適に利用
できる。
Further, a solution containing a reagent having a structure capable of binding to the substrate at one end of the molecular chain and having a fluorescent dye covalently bonded to the other end is applied as a droplet to a predetermined surface of the substrate to contain the reagent. A method of arranging spots in a predetermined arrangement can be used, and from the viewpoint of simplicity of spot arrangement operation, etc.
This method is preferred. Various methods can be used to form the droplet, but an ink jet method that can easily achieve an accurate landing position and a high-density spot arrangement is preferable. As the ink jet method, a method using a bubble jet method in which droplets are formed by thermal energy can be suitably used.

【0051】基板のアレイ形成面への生物試薬の固定に
は、官能基同士の反応による共有結合を好適に利用する
ことができる。この官能基の組合せとしては、基板とし
てガラスを用いた場合のガラス表面に配置したエポキシ
基と試薬側のアミノ基の組合せ、ガラス表面に配置した
マレイミド基と試薬側のチオール基(−SH)との組合
せを挙げることができる。試薬がペプチドの場合は、分
子鎖末端にあるアミノ酸残基のアミノ基をエポキシ基と
の結合に利用することができ、また、システイン残基の
場合にはそこに含まれるチオール基を基板側のマレイミ
ド基との結合に利用することができる。
For immobilization of the biological reagent on the array forming surface of the substrate, a covalent bond by a reaction between functional groups can be suitably used. Examples of the combination of the functional groups include a combination of an epoxy group disposed on the glass surface and an amino group on the reagent side when glass is used as the substrate, a maleimide group disposed on the glass surface, and a thiol group (-SH) on the reagent side. Can be mentioned. When the reagent is a peptide, the amino group of the amino acid residue at the end of the molecular chain can be used for bonding to the epoxy group, and when the reagent is a cysteine residue, the thiol group contained therein can be used on the substrate side. It can be used for bonding with a maleimide group.

【0052】ガラス表面へのエポキシ基の導入にはアミ
ノシランカップリング剤の他、ポリグリシジルメタアク
リレートを用いる方法が利用できる。特に、ポリグリシ
ジルメタアクリレートのような樹脂は、シランカップリ
ング剤がガラス板特異的に反応するのと異なり、どのよ
うな基板にも被膜として塗布することができる点で汎用
性が広い。
For introducing an epoxy group to the glass surface, a method using polyglycidyl methacrylate in addition to an aminosilane coupling agent can be used. In particular, a resin such as polyglycidyl methacrylate has wide versatility in that it can be applied as a coating to any substrate, unlike a silane coupling agent reacting specifically to a glass plate.

【0053】樹脂を塗布する形態の場合には、ガラス板
以外に、プラスチック、例えばアクリル樹脂などのから
なる板も利用できる。
In the case of applying a resin, a plate made of plastic, for example, acrylic resin can be used in addition to a glass plate.

【0054】基板側のエポキシ基と反応させるアミノ基
としては、ペプチドを試薬とする場合は上述のようにそ
のN末端をそのまま利用でき、核酸の場合には合成時に
アミノ基を所定末端に導入して基板との結合に利用する
ことができる。
As the amino group to be reacted with the epoxy group on the substrate side, when a peptide is used as a reagent, its N-terminal can be used as described above. In the case of a nucleic acid, an amino group is introduced into a predetermined terminal during synthesis. Can be used for bonding to a substrate.

【0055】基板へのマレイミド基の導入方法として
は、まず、ガラス基板にアミノシランカップリング剤を
反応させ、次にそのアミノ基とEMCS試薬(N−(6
−マレイミドカプロイルオキシ)スクシイミド;N-(6-M
aleimidocaproyloxy) succinimide;Dojin社製)
との反応によりマレイミド基を導入することができる。
As a method for introducing a maleimide group into a substrate, first, an aminosilane coupling agent is reacted with a glass substrate, and then the amino group and an EMCS reagent (N- (6
-Maleimidocaproyloxy) succinimide; N- (6-M
aleimidocaproyloxy) succinimide; manufactured by Dojin
A maleimide group can be introduced by the reaction with

【0056】ペプチドへのSH基の導入は、例えば、ペ
プチド基の末端にシステイン残基を導入することで行な
うことができる。核酸の場合は、合成時に所定の末端に
システイン残基を導入することでSH基の導入を行なう
ことができる。糖鎖の場合にも、合成時SH基を導入す
る。
The introduction of the SH group into the peptide can be carried out, for example, by introducing a cysteine residue at the terminal of the peptide group. In the case of a nucleic acid, an SH group can be introduced by introducing a cysteine residue at a predetermined terminal during synthesis. In the case of a sugar chain, an SH group is introduced during synthesis.

【0057】なお、試薬の分子鎖の末端への蛍光色素や
官能基の導入は、厳密に分子鎖の最前部や最後部である
必要はなく、本発明の効果が得られる範囲内で、末端を
含む領域のいずれかの位置であればよい。
The introduction of the fluorescent dye or the functional group into the terminal of the molecular chain of the reagent does not need to be strictly at the forefront or the last of the molecular chain. The position may be any position in the region including.

【0058】インクジェット法、ながでもバブルジェッ
ト法で試薬溶液の液適を基板上に付与する場合には、水
を主体とし、グリセリン、尿素、チオジグリコール、エ
チレングリコール、モノエタノールアミン、ジメチルエ
タノールアミン、トリエタノールアミン、2−ピロリド
ン、N−メチルピロリドン及びアセチレノールからなる
群から選択された少なくとも1種を含む溶液を好ましい
溶媒として用いることができる。特に好ましい溶媒とし
ては、水中に、尿素を5〜10重量%、グリセリンを5
〜10重量%、チオジグリコールを5〜10重量%及び
アセチレンアルコールを1〜5重量%含む溶液を挙げる
ことがでこる。なお、上記のアセチレンアルコールとし
ては下記一般式(I):
When a liquid solution of a reagent solution is applied onto a substrate by an ink jet method, especially a bubble jet method, water is mainly used, and glycerin, urea, thiodiglycol, ethylene glycol, monoethanolamine, dimethylethanol A solution containing at least one selected from the group consisting of amine, triethanolamine, 2-pyrrolidone, N-methylpyrrolidone and acetylenol can be used as a preferred solvent. Particularly preferred solvents are 5 to 10% by weight of urea and 5% of glycerin in water.
Examples include a solution containing 10 to 10% by weight, 5 to 10% by weight of thiodiglycol and 1 to 5% by weight of acetylene alcohol. The acetylene alcohol is represented by the following general formula (I):

【0059】[0059]

【化5】 Embedded image

【0060】(上記式中、R1、R2、R3及びR4はアル
キル基を表わし、mおよびnは夫々整数を表わし、m=
0かつn=0、もしくは1≦m+n≦30であって、m
+n=1の場合はmまたはnは0である。)で表わされ
るものを用いることができ。
(In the above formula, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 represent an alkyl group, m and n each represent an integer, and m =
0 and n = 0 or 1 ≦ m + n ≦ 30, and m
When + n = 1, m or n is 0. ) Can be used.

【0061】より好ましい溶液としては、グリセリン
7.5%、尿素7.5%、チオジグリコール7.5%、
アセチレノールEH1%(いずれも重量%)を含む溶液
を挙げることができる。
More preferred solutions include 7.5% glycerin, 7.5% urea, 7.5% thiodiglycol,
A solution containing 1% (all wt%) of acetylenol EH can be mentioned.

【0062】また、この組成を基準として、それぞれ末
端に結合している蛍光色素の疎水性等の性質に鑑み検討
を行ない、溶液の組成を変更したものを更に用いること
ができる。ペプチドの場合には、必要に応じてトリフル
オロ酢酸等を加えて可溶化する方法を用いてもよい。可
溶化のための成分の添加と蛍光色素の性質を考慮して上
記組成を変更してもよい。
Further, based on this composition, a study is conducted in view of the properties such as the hydrophobicity of the fluorescent dye bonded to each end, and a composition in which the composition of the solution is changed can be further used. In the case of a peptide, a method of solubilizing by adding trifluoroacetic acid or the like as necessary may be used. The above composition may be changed in consideration of the addition of a component for solubilization and the properties of the fluorescent dye.

【0063】溶液中の試薬濃度としては、試薬がペプチ
ドである場合は、300μM以下、好ましくは5〜10
μMの範囲とすることができる。試薬が核酸の場合は、
300μM以下、好ましくは5〜10μMの範囲とする
ことができる。
When the reagent is a peptide, the concentration of the reagent in the solution is not more than 300 μM, preferably 5 to 10 μM.
It can be in the range of μM. If the reagent is a nucleic acid,
The concentration can be set to 300 μM or less, preferably 5 to 10 μM.

【0064】基板上に付与した生物試薬を含む液滴を乾
燥させて、液滴に対応した位置に形成されたスポットが
所定の配置で配列された生物試薬アレイを基板上に得る
ことができる。この生物試薬アレイを用いて標的試料の
分析を行なうことができる。
By drying the droplet containing the biological reagent applied on the substrate, a biological reagent array in which spots formed at positions corresponding to the droplet are arranged in a predetermined arrangement can be obtained on the substrate. A target sample can be analyzed using this biological reagent array.

【0065】[0065]

【実施例】実施例1(ピリリウム色素(式(1)の構造
を有する)の結合したペプチドアレイの作製及びそれに
よるチトクロームの検出) 1.ガラス基板処理 1)基板洗浄 1インチ角のガラス板をラックに入れ、超音波処理用洗
剤に一晩浸した。その後、洗剤中で20分間超音波洗浄
を行ない、その後、水洗により洗剤を除去した。蒸留水
ですすいだ後、蒸留水の入った容器中でさらに超音波処
理を20分間行なった。次に、あらかじめ80℃に加温
してあった1N水酸化ナトリウム溶液に10分間浸し
た。引き続き水洗、蒸留水洗浄を行なった。
EXAMPLES Example 1 (Preparation of Peptide Array Conjugated with Pyrylium Dye (having Structure of Formula (1)) and Detection of Cytochrome Using It) Glass substrate treatment 1) Substrate cleaning A 1-inch square glass plate was put in a rack and immersed in a detergent for ultrasonic treatment overnight. Thereafter, ultrasonic cleaning was performed in a detergent for 20 minutes, and then the detergent was removed by washing with water. After rinsing with distilled water, sonication was further performed for 20 minutes in a container containing distilled water. Next, it was immersed for 10 minutes in a 1N sodium hydroxide solution preheated to 80 ° C. Subsequently, washing with water and washing with distilled water were performed.

【0066】2)表面処理 1%シランカップリング剤水溶液(信越化学工業社製、
商品名KBM603)を調製し、あらかじめ撹拌により
分子内のメトキシ基を加水分解した後、上記ガラス基板
を室温で20分間浸した。その後、窒素ガスを両面に吹
き付けて、水分を飛ばし、乾燥させた。120°に加熱
したオーブンで1時間ベーフしてシランカップリング処
理を完結させた。続いて、EMCS(Dojin社製)
を2.7mg秤量し、DMSO/エタノールの1:1溶
液に溶解させた(最終濃度0.3mg/ml)。シラン
カップリング剤処理を行なったガラス基板をこのEMC
S溶液に2時間浸し、シランカップリング剤のアミノ基
とEMCSのカルボキシル基を反応させた。この状態で
ガラス表面にはEMCS由来のマレイミド基が表面に存
在することになる。EMCS溶液と反応させたガラス板
は蒸留水で洗浄後、窒素ガスで乾燥させ、DNAとの結
合反応に用いられる。
2) Surface treatment 1% aqueous solution of silane coupling agent (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
After preparing a brand name KBM603) and hydrolyzing the methoxy group in the molecule by stirring in advance, the glass substrate was immersed at room temperature for 20 minutes. Thereafter, nitrogen gas was sprayed on both sides to remove moisture and dried. The silane coupling treatment was completed by baking for 1 hour in an oven heated to 120 °. Then, EMCS (manufactured by Dojin)
Was weighed and dissolved in a 1: 1 solution of DMSO / ethanol (final concentration 0.3 mg / ml). A glass substrate treated with a silane coupling agent is treated with this EMC.
The solution was immersed in the S solution for 2 hours to react the amino group of the silane coupling agent with the carboxyl group of EMCS. In this state, a maleimide group derived from EMCS exists on the surface of the glass. The glass plate reacted with the EMCS solution is washed with distilled water, dried with nitrogen gas, and used for a binding reaction with DNA.

【0067】2.ペプチドの標識 1)シトクロムCに親和性を持つペプチドの探索 シトクロムCに親和性を持つペプチドの探索は、Bio
Lab社から市販されているPhage Display Peptide Li
brary Kitにより行なった。用いたキットは12merのペ
プチドがファージに結合したライブラリーで、約2×1
種類の配列の異なるペプチドが含まれているライブ
ラリーである。シトクロムCはSigma社より市販されて
いるBovine Heart由来のものを使用した。このキット
を用いて、所定の操作に従ってシトクロムCと親和性を
持つ12merのペプチドを1種見出した。見出したペプ
チドのアミノ酸配列は下記の通りである。(N末端)Tr
p-Pro-Ser-Pro-His-Tyr-Ser-Phe-Tyr-Asn-Tyr-Thr(C
末端) 2)ペプチドの合成 上記アミノ酸配列を有するペプチドのC末端に、基板へ
結合させるためのSH基を持つCysを連結したペプチド
の合成をFmoc固相ペプチド合成法により合成した。 (N末端)Trp-Pro-Ser-Pro-His-Tyr-Ser-Phe-Tyr-Asn-
Tyr-Thr-Cys(C末端) ペプチドの樹脂からの切り出しは常法に従ってトリフル
オロ酢酸を用いて行なった。得られたペプチド生成物が
HPLCで精製し、凍結乾燥により回収した。
2. Peptide labeling 1) Search for peptides with affinity for cytochrome C Search for peptides with affinity for cytochrome C
Phase Display Peptide Li available from Lab
Performed with the brary Kit. The kit used was a library in which a 12-mer peptide was bound to phage.
This is a library containing 09 peptides with different sequences. The cytochrome C used was derived from Bovine Heart, commercially available from Sigma. Using this kit, one kind of 12-mer peptide having affinity for cytochrome C was found according to a predetermined operation. The amino acid sequence of the found peptide is as follows. (N-terminal) Tr
p-Pro-Ser-Pro-His-Tyr-Ser-Phe-Tyr-Asn-Tyr-Thr (C
Terminal) 2) Synthesis of Peptide Synthesis of a peptide in which Cys having an SH group for binding to a substrate was linked to the C-terminal of the peptide having the above amino acid sequence was performed by the Fmoc solid phase peptide synthesis method. (N-terminal) Trp-Pro-Ser-Pro-His-Tyr-Ser-Phe-Tyr-Asn-
The Tyr-Thr-Cys (C-terminal) peptide was cleaved from the resin using trifluoroacetic acid according to a conventional method. The resulting peptide product was purified by HPLC and recovered by lyophilization.

【0068】3)ピリリウム色素のペプチドへの結合反
応 3−1)2−(3−カルボキシプロピル)−4,6−ジ
フェニルピリリウムアイオダイドの合成 アセトフェノン163mgと無水グルタル酸456mg
を氷浴下で濃硫酸3mlに加え、完全に溶解させた。続
いて、オイルバスにて120℃まで加熱し、約3時間攪
拌させた後、室温にて放冷させた。この反応液を100
mlの水に加え撹拌した後、クロロホルム50mlを加
え、抽出操作により洗浄を行ない、水層を回収した。こ
のクロロホルムによる洗浄を計4回繰り返し、未反応の
アセトフェノンを取り除いた。続いてヨウ化ナトリウム
1.50gを加え攪拌し、一晩冷蔵庫で冷却した。析出
した黄色の沈澱物を濾別、回収し、粗結晶を得た。得ら
れた粗結晶を適当量の水で再結晶し、2−(3−カルボ
キシプロピル)−4,6−ジフェニルピリリウム アイ
オダイドの結晶66mgを得た。
3) Binding reaction of pyrylium dye to peptide 3-1) Synthesis of 2- (3-carboxypropyl) -4,6-diphenylpyrylium iodide 163 mg of acetophenone and 456 mg of glutaric anhydride
Was added to 3 ml of concentrated sulfuric acid in an ice bath and completely dissolved. Subsequently, the mixture was heated to 120 ° C. in an oil bath, stirred for about 3 hours, and allowed to cool at room temperature. This reaction solution is added to 100
After adding to 50 ml of water and stirring, 50 ml of chloroform was added, and the mixture was washed by an extraction operation, and an aqueous layer was collected. This washing with chloroform was repeated a total of four times to remove unreacted acetophenone. Subsequently, 1.50 g of sodium iodide was added, stirred, and cooled in a refrigerator overnight. The deposited yellow precipitate was separated by filtration and collected to obtain a crude crystal. The obtained crude crystals were recrystallized with an appropriate amount of water to obtain 66 mg of 2- (3-carboxypropyl) -4,6-diphenylpyrylium iodide as crystals.

【0069】得られた化合物40mgとN−ヒドロキシ
スクシイミド46mgを乾燥DMF1mlに溶解させ
た。完全に溶解したのを確認し、氷浴に移し、冷却し
た。次に、N,N−ジシクロヘキシルカルボジイミド
(DCC)80mgを加え暗所にて24時間撹拌した。
はじめの2時間は氷浴中で行ない、以後室温にて撹拌し
た。続いて、浮遊しているDCCウレアをメンブレンフ
ィルターにて除去した後、約50mlのジエチルエーテ
ル中に滴下した。析出した沈澱を集め、再度50mlの
ジエチルエーテルで洗浄するという作業を数回繰り返
し、得られた粉末を真空ポンプにて乾燥した。
The obtained compound (40 mg) and N-hydroxysuccinimide (46 mg) were dissolved in dry DMF (1 ml). After confirming complete dissolution, it was transferred to an ice bath and cooled. Next, 80 mg of N, N-dicyclohexylcarbodiimide (DCC) was added, and the mixture was stirred in a dark place for 24 hours.
The first 2 hours were performed in an ice bath, and then stirred at room temperature. Subsequently, after the floating DCC urea was removed with a membrane filter, it was dropped into about 50 ml of diethyl ether. The operation of collecting the precipitated precipitate and washing again with 50 ml of diethyl ether was repeated several times, and the obtained powder was dried with a vacuum pump.

【0070】3−2)ピリリウム色素結合ペプチドの作
製 上記2)の操作で合成したC末端にCys残基を持つペプ
チド330μgを100μlの純水に溶解し、1Mリン
酸バッファー(pH7.0)16μlを加えた後、2−
(3−カルボキシルプロピル)−4,6−ジフェニルピ
リリウム アイオダイドのスクシイミド誘導体の50m
Mアセトニトリル溶液60μlを加え40℃で24時間
反応させた。この反応により、N末端のアミノ基がスク
シイミド化された。続いて、ファルマシア製ゲル濾過カ
ラムNAP−25で未反応物を取り除くための粗精製を
行ない、さらにHPLCにて精製を行なった。HPLC
による精製後、上記カラムにて脱塩を行ない、N末端に
4,6−ジフェニルピリリウムが結合したペプチドを得
た。得られたピリリウム標識ペプチドを純水に溶解し、
その蛍光を日立F−4500蛍光分光光度計で測定する
と、386nmの励起で448nmの蛍光を発した。
3-2) Preparation of Pyrylium Dye-Binding Peptide 330 μg of the peptide having a Cys residue at the C-terminal synthesized in the above operation 2) was dissolved in 100 μl of pure water, and 16 μl of 1M phosphate buffer (pH 7.0) was dissolved. After adding 2-
50 m of succinimide derivative of (3-carboxylpropyl) -4,6-diphenylpyrylium iodide
60 μl of a M acetonitrile solution was added and reacted at 40 ° C. for 24 hours. By this reaction, the N-terminal amino group was succinimidated. Subsequently, crude purification was performed using a gel filtration column NAP-25 manufactured by Pharmacia to remove unreacted substances, and further purification was performed by HPLC. HPLC
After purification by the above, desalting was performed using the above column to obtain a peptide having 4,6-diphenylpyrylium bound to the N-terminus. Dissolve the obtained pyrylium-labeled peptide in pure water,
When the fluorescence was measured with a Hitachi F-4500 fluorescence spectrophotometer, it emitted 448 nm fluorescence when excited at 386 nm.

【0071】3.基板への結合反応 1)吐出溶液の最適化 上記2の3)で作製した、N末端にピリリウム色素が結
合し、C末端にCys残基を有するペプチドを0.01%
トリフルオロ酢酸溶液に溶解し、グリセリン7.5%、
チオジグリコール7.5%、N−メチルピロリドン5
%、アセチレノールEH1%を含む水溶液10mlに加
え、最終濃度8μMになるように調整してインクジェッ
ト記録用のカートリッジに充填した。平板への印刷が可
能なように改造したバブルジェットプリンター(BJC
620:キヤノン株式会社製)のインクカートリッジ部
分にペプチドを充填したカートリッジをセットし、12
0dpiになるように印字パターンを構成し、ペプチド
を先に表面処理した基板上に吐出した。その後、3時間
加湿チャンバー中に放置し、基板とペプチドとの結合反
応を行なった。1滴あたりの液量は24plである。そ
の結果、ペプチドC末端のSH基は基板上に共有結合に
より固定された。
3. Binding Reaction to Substrate 1) Optimization of Discharge Solution 0.01% of the peptide prepared in 3) above, which has a pyrylium dye bound to the N-terminal and has a Cys residue at the C-terminal,
Dissolve in trifluoroacetic acid solution, glycerin 7.5%,
Thiodiglycol 7.5%, N-methylpyrrolidone 5
%, Acetylenol EH 1%, and adjusted to a final concentration of 8 μM, and filled into an inkjet recording cartridge. Bubble jet printer (BJC) modified to enable printing on flat plates
620: manufactured by Canon Inc.), a peptide-filled cartridge is set in the ink cartridge portion, and 12
A print pattern was formed so as to be 0 dpi, and the peptide was discharged onto a substrate that had been previously surface-treated. Thereafter, the substrate was left in a humidified chamber for 3 hours to perform a binding reaction between the substrate and the peptide. The liquid volume per drop is 24 pl. As a result, the SH group at the C-terminal of the peptide was immobilized on the substrate by a covalent bond.

【0072】蛍光顕微鏡で観察した結果、溶液で見られ
た蛍光は消失していた。隣接するペプチド末端のピリリ
ウム色素分子が自己会合し消光を起こした結果と考えら
れる。
As a result of observation with a fluorescence microscope, the fluorescence observed in the solution had disappeared. This is considered to be the result of the quenching caused by the self-association of the pyrylium dye molecules at the terminal of the adjacent peptide.

【0073】4.チトクロームCとペプチドアレイとの
反応 1)結合反応 上記ペプチドが結合したガラス基板を、50mMのリン
酸バッファー(pH7.5)にて希釈した1μMのBovi
ne Heart由来のシトクロームC(SIGMA社製)溶液
に浸し、暗所にて室温で3時間作用させた。
4. Reaction of Cytochrome C with Peptide Array 1) Binding Reaction The above glass substrate to which the peptide was bound was diluted with 50 mM phosphate buffer (pH 7.5) to 1 μM Bovi
The cells were immersed in a solution of cytochrome C (manufactured by SIGMA) derived from ne Heart and allowed to act for 3 hours at room temperature in a dark place.

【0074】2)蛍光観察 その後、蛍光顕微鏡で観察した結果、ペプチドが固定さ
れている部分に青い蛍光が見られた。この蛍光は基板に
固定する前に溶液で見られた蛍光と同一の色であるた
め、ペプチドとチトクロームCとが複合体を形成した結
果、ペプチドに結合した蛍光色素の会合状態が解消され
て蛍光を発したものと考えられる。
2) Fluorescence Observation Thereafter, as a result of observation with a fluorescence microscope, blue fluorescence was observed at the portion where the peptide was fixed. Since this fluorescence has the same color as the fluorescence observed in the solution before being fixed to the substrate, the peptide and cytochrome C form a complex, and the state of association of the fluorescent dye bound to the peptide is eliminated. It is considered to have issued.

【0075】3)対照実験 チトクロームCの代わりに試料としてインシュリンを用
いて同様の蛍光観察を行なった。その結果、インシュリ
ンとの反応前と同様に、反応後の基板から蛍光の蛍光は
観察されなかった。
3) Control experiment The same fluorescence observation was carried out using insulin as a sample instead of cytochrome C. As a result, as in the case before the reaction with insulin, no fluorescent fluorescence was observed from the substrate after the reaction.

【0076】実施例2(クマリン系色素が結合したDN
Aアレイ及びそれを用いたM13遺伝子の検出) 1.オリゴヌクレオチドの合成 3’末端にアミノリンカーを結合させた下記の塩基配列
を有する18merのオリゴヌクレオチドをDNA自動合
成機にて合成した。3’末端へのアミノ酸の導入は3’
−アミノモディファイヤーC3(グレンリサーチ社製)
を用いて行なった。 5’GTTGTAAAACGACGGCCAGTNH
3’ 合成されたDNAをCPGサポートから切り出し、定法
に従って脱保護を行ない、HPLCによる精製を行なっ
た。
Example 2 (DN having coumarin dyes bound thereto)
A array and detection of M13 gene using the same) 1. Synthesis of Oligonucleotide An 18-mer oligonucleotide having the following base sequence with an amino linker bound to the 3 ′ end was synthesized by an automatic DNA synthesizer. Introduction of an amino acid to the 3 'end is 3'
-Amino Modifier C3 (Glen Research)
This was performed using 5'GTTGTAAAACGACGGCCAGT - NH
The 2 3 ′ synthesized DNA was cut out from the CPG support, deprotected according to a standard method, and purified by HPLC.

【0077】2.クマリン系色素の結合 上記ヌクレオチド330μgを100μlの純水に溶解
し、1Mリン酸バッファー(pH7.0)16μlを加
えた後、7−ヒドロキシクマリン−3−カルボン酸(シ
グマ社製)の50mMアセトニトリル溶液60μlを加
え40℃で24時間反応させた。続いて、ファルマシア
社製DNA用ゲル濾過カラムNAP−25で未反応物を
取り除くための粗精製を行ない、さらにHPLCにて精
製を行なった。HPLCによる精製後、上記カラムにて
脱塩を行ない、7−ヒドロキシクマリンで標識されたD
NAプローブを得た。得られたDNAプローブの蛍光を
日立F−4500蛍光分光光度計で測定した。8μMに
調整したプローブ溶液は、386nmで励起すると、4
48nmにエキサイマーによる蛍光を発した。
2. Coupling of Coumarin Dye 330 μg of the above nucleotide is dissolved in 100 μl of pure water, 16 μl of 1 M phosphate buffer (pH 7.0) is added, and then a 50 mM acetonitrile solution of 7-hydroxycoumarin-3-carboxylic acid (manufactured by Sigma). 60 μl was added and reacted at 40 ° C. for 24 hours. Subsequently, crude purification was carried out using a gel filtration column for DNA NAP-25 manufactured by Pharmacia to remove unreacted substances, and further purification was carried out by HPLC. After purification by HPLC, desalting was performed using the above column, and D-labeled with 7-hydroxycoumarin was used.
An NA probe was obtained. The fluorescence of the obtained DNA probe was measured with a Hitachi F-4500 fluorescence spectrophotometer. The probe solution adjusted to 8 μM, when excited at 386 nm,
Excimer fluorescence was emitted at 48 nm.

【0078】3.基板への結合反応 クマリンが結合したDNAを、尿素10%、チオジグリ
コール10%、エチレングリコール10%、トリエタノ
ールアミン3%、アセチレノールEH 3%を含む水溶
液に溶解し、実施例1と同様にしてバブルジェットプリ
ンターを用いて基板へ吐出させた。その後、加湿チャン
バー中に1時間放置し、基板とDNAとの反応を行なっ
た。
3. Binding Reaction to Substrate DNA bound to coumarin was dissolved in an aqueous solution containing 10% urea, 10% thiodiglycol, 10% ethylene glycol, 3% triethanolamine, and 3% acetylenol EH. Using a bubble jet printer, the liquid was discharged onto the substrate. Thereafter, the substrate was left in a humidified chamber for 1 hour to react the DNA with the substrate.

【0079】蛍光顕微鏡で観察した結果、溶液で見られ
た蛍光は消失していた。隣接するプローブ末端のクマリ
ン分子が自己会合し、消光を起こしたと考えられる。
As a result of observation with a fluorescence microscope, the fluorescence observed in the solution had disappeared. It is considered that the coumarin molecule at the end of the adjacent probe self-associated and caused quenching.

【0080】4.M13mp18を用いたハイブリダイ
ゼーション反応 市販のM13mp18ファージベクター溶液を用いて常
法によりハイブリダイゼーション反応を行なった。この
遺伝子は基板上に固定されているプローブの配列と相補
的な配列を持つ。
4. Hybridization reaction using M13mp18 Using a commercially available M13mp18 phage vector solution, a hybridization reaction was performed by a conventional method. This gene has a sequence complementary to the sequence of the probe immobilized on the substrate.

【0081】ハイブリチャンバー(Telechem社製)内に
基板を置き、カバーガラスの縁にM13mp18を含む
100mM NaCl溶液をのせて、基板との間に気泡
が入らないように気を付けながらカバーガラスでプロー
ブ固定領域が溶液で覆われるように蓋をした。その状態
で65℃、6時間反応させた。
The substrate is placed in a hybridization chamber (manufactured by Telechem), a 100 mM NaCl solution containing M13mp18 is placed on the edge of the cover glass, and the probe is probed with a cover glass while being careful not to cause air bubbles between the substrate and the substrate. The fixation area was covered so that the solution was covered. In this state, the reaction was performed at 65 ° C. for 6 hours.

【0082】その後、蛍光顕微鏡で観察した結果、プロ
ーブが固定されている部分に青い蛍光が見られた。この
蛍光は基板に固定する前に溶液で見られた蛍光と同一の
色であるため、プローブとM13mp18DNAとのハ
イブリッド形成の結果、M13mp18DNAがクマリ
ン分子間に介入し、クマリンの会合が解消されて蛍光を
発したものと考えられる。
Thereafter, as a result of observation with a fluorescence microscope, blue fluorescence was observed at the portion where the probe was fixed. Since this fluorescence has the same color as the fluorescence observed in the solution before being immobilized on the substrate, as a result of hybridization of the probe and M13mp18 DNA, M13mp18 DNA intervenes between the coumarin molecules, and the association of coumarin is eliminated. It is considered to have issued.

【0083】[0083]

【発明の効果】本発明により、核酸、ペプチドあるいは
蛋白質などの標的試料に標識を施すことなく、核酸、ペ
プチドあるいは蛋白質などの試薬試料と標的試料との複
合体の形成の有無を検出するためのアレイ基板を容易に
作製することが可能となる。また、試薬のスポットの形
成にインクジェット法を用いることで、各スポットの径
を小さくして高密度にスポットを配置することが可能と
なる。
According to the present invention, it is possible to detect the presence or absence of the formation of a complex between a reagent sample such as a nucleic acid, a peptide or a protein and a target sample without labeling the target sample such as a nucleic acid, a peptide or a protein. An array substrate can be easily manufactured. In addition, by using the inkjet method for forming the spots of the reagent, it is possible to reduce the diameter of each spot and arrange the spots with high density.

───────────────────────────────────────────────────── 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 1/68 G01N 21/78 C 4H045 G01N 21/78 31/22 121P 31/22 121 33/566 33/566 37/00 102 37/00 102 C12N 15/00 ZNAF Fターム(参考) 2G042 AA01 CB03 FB05 FC01 2G054 EA03 EA07 GA04 GE01 4B024 AA11 BA80 CA01 CA09 4B029 AA07 BB15 BB20 FA12 4B063 QA01 QA08 QA17 QQ42 QQ79 QR32 QR48 QR55 QR66 QS03 QS34 QS36 QX02 4H045 AA10 AA30 BA13 BA14 BA15 BA16 BA17 EA50 FA34 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C12Q 1/68 G01N 21/78 C 4H045 G01N 21/78 31/22 121P 31/22 121 33/566 33 / 566 37/00 102 37/00 102 C12N 15/00 ZNAF F-term (Reference) 2G042 AA01 CB03 FB05 FC01 2G054 EA03 EA07 GA04 GE01 4B024 AA11 BA80 CA01 CA09 4B029 AA07 BB15 BB20 FA12 4B063 QA01 QRAQR QRQ QR32 QB08 QS34 QS36 QX02 4H045 AA10 AA30 BA13 BA14 BA15 BA16 BA17 EA50 FA34

Claims (49)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 蛍光色素が共有結合している反応性の生
物試薬を含む複数のスポットが基板上に所定の配置で配
列された生物試薬アレイであって、 前記蛍光色素が会合状態と非会合状態とで蛍光特性が変
化するものであり、前記スポット中に該蛍光色素の会合
状態が含まれ、該会合状態が該生物試薬が他の試料と反
応した際に解消されるものであることを特徴とする生物
試薬アレイ。
1. A biological reagent array in which a plurality of spots containing a reactive biological reagent to which a fluorescent dye is covalently bonded are arranged in a predetermined arrangement on a substrate, wherein the fluorescent dye is in an associated state and non-associated state. That the fluorescent property changes with the state, that the spot contains the association state of the fluorescent dye, and that the association state is eliminated when the biological reagent reacts with another sample. Characteristic biological reagent array.
【請求項2】 前記蛍光色素が会合状態では消光し、会
合が解消された際に蛍光が生じる請求項1に記載の生物
試薬アレイ。
2. The biological reagent array according to claim 1, wherein the fluorescent dye is quenched in an associated state, and generates fluorescence when the association is canceled.
【請求項3】 前記蛍光色素がピラン系蛍光色素である
請求項3に記載の生物試薬アレイ。
3. The biological reagent array according to claim 3, wherein the fluorescent dye is a pyran-based fluorescent dye.
【請求項4】 前記蛍光色素がキサンテン系蛍光色素で
ある請求項3に記載の生物試薬アレイ。
4. The biological reagent array according to claim 3, wherein the fluorescent dye is a xanthene-based fluorescent dye.
【請求項5】 前記蛍光色素が下記式(1)〜(3)で
表されるピリリウム色素誘導体から選択された少なくと
も1種であり、 【化1】 (上記式中、Rはアルキル基である。)各ピリリウム誘
導体はRを利用して生物試薬に共有結合したものである
請求項3に記載の生物試薬アレイ。
5. The method according to claim 1, wherein the fluorescent dye is at least one selected from pyrylium dye derivatives represented by the following formulas (1) to (3): (In the above formula, R is an alkyl group.) The biological reagent array according to claim 3, wherein each pyrylium derivative is covalently bonded to a biological reagent using R.
【請求項6】 前記生物試薬がペプチドである請求項1
〜5のいずれかに記載の生物試薬アレイ。
6. The method according to claim 1, wherein said biological reagent is a peptide.
6. The biological reagent array according to any one of claims 5 to 5.
【請求項7】 少なくとも2つのスポット間に含まれる
ペプチドが異なるアミノ酸配列を有する請求項6に記載
の生物試薬アレイ。
7. The biological reagent array according to claim 6, wherein the peptides contained between the at least two spots have different amino acid sequences.
【請求項8】 前記ペプチドがアミノ酸残基数20以下
の長さからなる請求項6または7に記載の生物試薬アレ
イ。
8. The biological reagent array according to claim 6, wherein the peptide has a length of 20 amino acid residues or less.
【請求項9】 前記ペプチドが、アミノ酸残基数が5〜
15の長さからなる請求項6または7に記載の生物試薬
アレイ。
9. The peptide according to claim 8, wherein the peptide has 5 to 5 amino acid residues.
The biological reagent array according to claim 6 or 7, which has a length of 15.
【請求項10】 前記ペプチドが、アミノ酸残基数が5
〜7の長さからなる請求項6または7に記載の生物試薬
アレイ。
10. The peptide according to claim 1, wherein the peptide has 5 amino acid residues.
8. The biological reagent array according to claim 6, wherein the array has a length of 7 to 7.
【請求項11】 前記スポットによってあらゆる可能な
全てのアミノ酸配列から構成されるペプチドライブラリ
ーのセットが形成されている請求項8〜10のいずれか
に記載の生物試薬アレイ。
11. The biological reagent array according to claim 8, wherein the spots form a set of peptide libraries composed of all possible amino acid sequences.
【請求項12】 前記生物試薬が核酸である請求項1〜
5のいずれかに記載の生物試薬アレイ。
12. The method according to claim 1, wherein the biological reagent is a nucleic acid.
6. The biological reagent array according to any one of 5.
【請求項13】 前記核酸がDNA、RNAまたはPN
Aである請求項12に記載の生物試薬アレイ。
13. The method according to claim 13, wherein the nucleic acid is DNA, RNA or PN.
The biological reagent array according to claim 12, which is A.
【請求項14】 少なくとも2つのスポット間に含まれ
る核酸が異なるヌクレオチド配列を有する請求項12ま
たは13に記載の生物試薬アレイ。
14. The biological reagent array according to claim 12, wherein the nucleic acids contained between the at least two spots have different nucleotide sequences.
【請求項15】 前記核酸の長さが30ヌクレオチド長
以下である請求項12〜14のいずれかに記載の生物試
薬アレイ。
15. The biological reagent array according to claim 12, wherein the length of the nucleic acid is 30 nucleotides or less.
【請求項16】 前記核酸の長さが8〜20ヌクレオチ
ド長である請求項12〜14のいずれかに記載の生物試
薬アレイ。
16. The biological reagent array according to claim 12, wherein the length of the nucleic acid is 8 to 20 nucleotides.
【請求項17】 前記スポットによって、あらゆる可能
な全てのヌクレオチド配列から構成される核酸ライブラ
リーのセットが形成されている請求項15または16に
記載の生物試薬アレイ。
17. The biological reagent array according to claim 15, wherein the spots form a set of a nucleic acid library composed of all possible nucleotide sequences.
【請求項18】 前記生物試薬が前記基板に共役結合し
ている請求項1〜17のいずれかに記載の生物試薬アレ
イ。
18. The biological reagent array according to claim 1, wherein the biological reagent is conjugated to the substrate.
【請求項19】 蛍光色素が共有結合している反応性の
生物試薬を含む複数のスポットが基板上に所定の配置で
配列された生物試薬アレイの製造方法であって、 生物試薬の分子の一方の末端に蛍光色素を共有結合さ
せ、他方の末端に前記基板面への結合のための試料側官
能基を形成する工程と、 表面に前記試料側官能基と共有結合する基板側官能基を
有する基板を用意する工程と、 前記蛍光色素及び前記試料側官能基を有する生物試薬
を、前記基板の基板側官能基を有する面に、該生物試薬
を含むスポットが所定の配列で配置されるように供給
し、前記基板側官能基と前記生物試薬側官能基とを共有
結合させて該生物試薬を該基板上に固定する工程とを有
し、 前記蛍光色素が会合状態と非会合状態とで蛍光特性が変
化するものであり、前記スポット中に該蛍光色素の会合
状態が含まれ、該会合状態が該生物試薬が他の試料と反
応した際に解消されるものであることを特徴とする生物
試薬アレイの製造方法。
19. A method for producing a biological reagent array in which a plurality of spots containing a reactive biological reagent to which a fluorescent dye is covalently bonded are arranged in a predetermined arrangement on a substrate, the method comprising: Forming a sample-side functional group for bonding to the substrate surface at the other end, and a substrate-side functional group covalently bonding to the sample-side functional group on the surface. A step of preparing a substrate, the biological reagent having the fluorescent dye and the sample-side functional group, such that spots containing the biological reagent are arranged in a predetermined arrangement on the surface of the substrate having the substrate-side functional group. Supplying, and covalently bonding the substrate-side functional group and the biological reagent-side functional group to fix the biological reagent on the substrate, wherein the fluorescent dye fluoresces in an associated state and a non-associated state. The characteristics of which change, The association state of the fluorescent dye contained in the pot, the manufacturing method of the biological reagent array, wherein the association state is what organism reagents is eliminated upon reaction with the other samples.
【請求項20】 前記蛍光色素が会合状態では消光し、
会合が解消された際に蛍光が生じる請求項19に記載の
製造方法。
20. The fluorescent dye is quenched in an associated state,
20. The production method according to claim 19, wherein fluorescence is generated when the association is canceled.
【請求項21】 前記蛍光色素がピラン系蛍光色素であ
る請求項19に記載の製造方法。
21. The method according to claim 19, wherein the fluorescent dye is a pyran-based fluorescent dye.
【請求項22】 前記蛍光色素がキサンテン系蛍光色素
である請求項19に記載の製造方法。
22. The method according to claim 19, wherein the fluorescent dye is a xanthene-based fluorescent dye.
【請求項23】 前記蛍光色素が下記式(1)〜(3)
で表されるピリリウム色素誘導体から選択された少なく
とも1種であり、 【化2】 (上記式中、Rはアルキル基である。)各ピリリウム誘
導体はRを利用して生物試薬に共有結合したものである
請求項19に記載の製造方法。
23. The fluorescent dye according to the following formulas (1) to (3)
At least one selected from pyrylium dye derivatives represented by the formula: (In the above formula, R is an alkyl group.) The method according to claim 19, wherein each pyrylium derivative is covalently bonded to a biological reagent using R.
【請求項24】 前記生物試薬がペプチドである請求項
19〜23のいずれかに記載の製造方法。
24. The method according to claim 19, wherein the biological reagent is a peptide.
【請求項25】 少なくとも2つのスポット間に含まれ
るペプチドが異なるアミノ酸配列を有する請求項24に
記載の製造方法。
25. The method according to claim 24, wherein the peptides contained between at least two spots have different amino acid sequences.
【請求項26】 前記ペプチドがアミノ酸残基数20以
下の長さからなる請求項24または25に記載の製造方
法。
26. The production method according to claim 24, wherein the peptide has a length of 20 amino acid residues or less.
【請求項27】 前記ペプチドが、アミノ酸残基数が5
〜15の長さからなる請求項24または25に記載の製
造方法。
27. The peptide according to claim 27, wherein the peptide has 5 amino acid residues.
The method according to claim 24 or 25, wherein the length is from 15 to 15.
【請求項28】 前記ペプチドが、アミノ酸残基数が5
〜7の長さからなる請求項24または25に記載の製造
方法。
28. The peptide according to claim 28, wherein the peptide has 5 amino acid residues.
The method according to claim 24 or 25, wherein the length is from 7 to 27.
【請求項29】 前記スポットによってあらゆる可能な
全てのアミノ酸配列から構成されるペプチドライブラリ
ーのセットが形成されている請求項26〜28のいずれ
かに記載の製造方法。
29. The method according to claim 26, wherein the spots form a set of peptide libraries composed of all possible amino acid sequences.
【請求項30】 前記生物試薬が核酸である請求項19
〜23のいずれかに記載の製造方法。
30. The method according to claim 19, wherein the biological reagent is a nucleic acid.
23. The production method according to any one of items 23 to 23.
【請求項31】 前記核酸がDNA、RNAまたはPN
Aである請求項30に記載の製造方法。
The nucleic acid may be DNA, RNA or PN.
31. The method according to claim 30, wherein A is A.
【請求項32】 少なくとも2つのスポット間に含まれ
る核酸が異なるヌクレオチド配列を有する請求項30ま
たは31に記載の製造方法。
32. The production method according to claim 30, wherein nucleic acids contained between at least two spots have different nucleotide sequences.
【請求項33】 前記核酸の長さが30ヌクレオチド長
以下である請求項30〜32のいずれかに記載の製造方
法。
33. The method according to claim 30, wherein the length of the nucleic acid is 30 nucleotides or less.
【請求項34】 前記核酸の長さが8〜20ヌクレオチ
ド長である請求項30〜32のいずれかに記載の製造方
法。
34. The method according to claim 30, wherein the nucleic acid has a length of 8 to 20 nucleotides.
【請求項35】 前記スポットによって、あらゆる可能
な全てのヌクレオチド配列から構成される核酸ライブラ
リーのセットが形成されている請求項33または34に
記載の製造方法。
35. The method according to claim 33, wherein the spots form a set of a nucleic acid library composed of all possible nucleotide sequences.
【請求項36】 前記生物試薬側官能基がアミノ基であ
り、前記基板側官能基がエポキシ基である請求項19〜
35のいずれかに記載の製造方法。
36. The functional group on the biological reagent side is an amino group, and the functional group on the substrate side is an epoxy group.
35. The production method according to any one of 35.
【請求項37】 前記生物試薬側官能基がチオール基で
あり、前記基板側官能基がマレイミド基である請求項1
9〜35のいずれかに記載の製造方法。
37. The functional group on the biological reagent side is a thiol group, and the functional group on the substrate side is a maleimide group.
The production method according to any one of 9 to 35.
【請求項38】 前記チオール基が、前記生物試薬分子
の末端に導入されたシステインの有するチオール基であ
る請求項37に記載の製造方法。
38. The production method according to claim 37, wherein the thiol group is a thiol group of a cysteine introduced into a terminal of the biological reagent molecule.
【請求項39】 前記基板の表面がガラスからなり、前
記マレイミド基が、該ガラスからなる面とシランカップ
リング剤との反応後、EMCS(N−(6−マレイミド
カプロイルオキシ)スクシイミド)を反応させて得られ
たものである請求項38または39に記載の製造方法。
39. The surface of the substrate is made of glass, and the maleimide group reacts with EMCS (N- (6-maleimidocaproyloxy) succinimide) after the reaction of the glass surface with the silane coupling agent. 40. The production method according to claim 38 or 39, which is obtained by the above method.
【請求項40】 前記生物試薬の前記基板への適用が、
該生物試薬を含む溶液の液適を該基板に供給する方法に
よって行なわれる請求項19〜39のいずれかに記載の
製造方法。
40. The application of the biological reagent to the substrate,
The manufacturing method according to any one of claims 19 to 39, wherein the method is performed by a method of supplying a liquid solution of the solution containing the biological reagent to the substrate.
【請求項41】 前記溶液が水を主体として構成され、
該溶液の前記基板への供給が、インクジェット法により
行なわれる請求項40に記載の製造方法。
41. The solution is mainly composed of water,
The method according to claim 40, wherein the supply of the solution to the substrate is performed by an inkjet method.
【請求項42】 前記インクジェット法が、バブルジェ
ット法により請求項41に記載の製造方法。
42. The method according to claim 41, wherein the ink jet method is a bubble jet method.
【請求項43】 前記溶液が、グリセリン、尿素、チオ
ジグリコール、エチレングリコール、モノエタノールア
ミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミ
ン、2−ピロリドン、N−メチルピロリドン及びアセチ
レンアルコールからなる群から選択された少なくとも1
種を含む請求項41または42に記載の製造方法。
43. The solution is selected from the group consisting of glycerin, urea, thiodiglycol, ethylene glycol, monoethanolamine, dimethylethanolamine, triethanolamine, 2-pyrrolidone, N-methylpyrrolidone and acetylene alcohol. At least one
43. The method according to claim 41 or 42, comprising a seed.
【請求項44】 前記生物試薬がペプチドであり、前記
溶液中の該ペプチドの濃度が、300μM以下である請
求項39〜43のいずれかに記載の製造方法。
44. The method according to claim 39, wherein the biological reagent is a peptide, and the concentration of the peptide in the solution is 300 μM or less.
【請求項45】 前記溶液中の前記ペプチドの濃度が、
5〜10μMの範囲にある請求項44に記載の製造方
法。
45. The method according to claim 45, wherein the concentration of the peptide in the solution is
The method according to claim 44, wherein the amount is in the range of 5 to 10 µM.
【請求項46】 前記生物試薬がDNAであり、前記溶
液中の該DNAの濃度が、300μM以下である請求項
39〜43のいずれかに記載の製造方法。
46. The production method according to claim 39, wherein the biological reagent is DNA, and the concentration of the DNA in the solution is 300 μM or less.
【請求項47】 前記DNAの前記溶液中の濃度が、5
〜10μMの範囲にある請求項46に記載の製造方法。
47. The method according to claim 47, wherein the concentration of the DNA in the solution is 5%.
47. The production method according to claim 46, wherein the concentration is in the range of 10 to 10 µM.
【請求項48】 前記溶液が、尿素を5〜10重量%、
グリセリンを5〜10重量%、チオジグリコールを5〜
10重量%及びアセチレンアルコールを1〜5重量%含
む溶液であり、 該アセチレンアルコールが下記一般式(I): 【化3】 (上記式中、R1、R2、R3及びR4はアルキル基を表わ
し、mおよびnは夫々整数を表わし、m=0かつn=
0、もしくは1≦m+n≦30であって、m+n=1の
場合はmまたはnは0である。)で表わされる請求項4
6または47に記載の製造方法。
48. The solution as claimed in claim 5, wherein the urea comprises 5-10% by weight,
5 to 10% by weight of glycerin and 5 to thiodiglycol
A solution containing 10% by weight and 1 to 5% by weight of acetylene alcohol, wherein the acetylene alcohol has the following general formula (I): (In the above formula, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 represent an alkyl group, m and n each represent an integer, and m = 0 and n =
0 or 1 ≦ m + n ≦ 30, and when m + n = 1, m or n is 0. Claim 4)
48. The production method according to 6 or 47.
【請求項49】 前記溶液が、水中に、グリセリン7.
5%、尿素7.5%、チオジグリコール7.5%、アセ
チレノールEH1%を含む溶液である請求項46または
47に記載の製造方法。
49. The method according to claim 49, wherein the solution is glycerin in water.
48. The production method according to claim 46 or 47, which is a solution containing 5%, urea 7.5%, thiodiglycol 7.5%, and acetylenol EH 1%.
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WO2005059553A1 (en) * 2003-12-19 2005-06-30 Chengdu Kuachang Medical Industrial Limited The biochip assay and its relative equipment
JP2005227051A (en) * 2004-02-12 2005-08-25 Hitachi High-Technologies Corp Analyzer

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