JP2002181777A - スキャナー装置 - Google Patents

スキャナー装置

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JP2002181777A
JP2002181777A JP2000376111A JP2000376111A JP2002181777A JP 2002181777 A JP2002181777 A JP 2002181777A JP 2000376111 A JP2000376111 A JP 2000376111A JP 2000376111 A JP2000376111 A JP 2000376111A JP 2002181777 A JP2002181777 A JP 2002181777A
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biochip
scanner
excited
dye
light source
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JP2000376111A
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English (en)
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Sunao Nakao
素直 中尾
Keiichi Sato
恵一 佐藤
Junji Yoshii
淳治 吉井
Kenji Yamamoto
顕次 山本
Toshiaki Ito
敏明 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Software Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Software Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 現状の蛍光スキャナーは励起光源で励起し
て、それにともない発光する蛍光を測定する。そこで、
簡単な構成でハイブリダイゼーションを検出するスキャ
ナー装置を提供する 【解決手段】 二酸化チタンでコートした透明電極の上
にDNA32等を貼り付け、バイオチップ11を作成
し、それを負極に、正極14には黒鉛12でコートした
電極13を使用し、間には電解質溶媒で満たすことによ
り電気をとおる状態にしておき、レーザー35で励起し
電流計15により電荷を検出するスキャナー装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、試料中のDNA、
RNA又はタンパク質等の生体高分子を検出するスキャ
ナー装置、特に、バイオチップ(「マイクロアレイ」と
もいう)におけるハイブリダイゼーションを検出するス
キャナー装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のDNA検出方法としては、RI
(放射性同位元素)や蛍光等の技術を用い、DNAを放
射性物質や蛍光物質等で修飾し、放射性物質で修飾した
場合にはX線フィルムに感光させることによりハイブリ
ダイズされたDNAを検出し、蛍光物質で修飾した場合
には励起光を走査して蛍光色素を順に励起させ、発光に
よる応答を見る方法が一般的である。蛍光物質は、その
蛍光物質の励起波長で励起した後に励起波長よりもエネ
ルギー準位が低い光である長波長側にシフトした色の光
を蛍光波長として発する。このため、従来のスキャナー
装置は蛍光波長を検出することにより励起光の影響を受
けずにDNAの読み取りを行うことができる。また、電
気化学的に、DNA二本鎖に特異的に結合する挿入剤を
用いて、その酸化還元電位により判定する電荷検出法が
考案されている(特開平5−199898号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のDNA検出方法
の放射性物質を用いる場合は、放射性物質を使用するた
め取り扱いに注意が必要であり、設置場所が限られる。
また、蛍光物質を用いる場合は、感度が低く信頼性に欠
ける。さらに、いずれにしても検出に長時間を必要とす
る。また、電荷検出法では酸化還元を起こさせそれを検
出する必要がある。本発明は、上記問題点に鑑み、簡単
な構成でハイブリダイゼーションを検出するスキャナー
装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明のスキャナー装置
は、バイオチップ内の色素を励起する光源と、該光源に
よって色素が励起されるバイオチップに流れる電荷を検
出する電流計とを備える。また、前記光源は、励起する
バイオチップの位置を2次元走査することで、バイオチ
ップ全体の色素を検出することができる。また、前記光
源は、複数の波長で選択的に励起することで、それぞれ
の波長の光に励起される色素を検出することができる。
【0005】また、前記光源は、前記バイオチップの全
体を同時に励起し、前記電流計は、前記バイオチップの
複数の電極を流れる電荷をそれぞれ検出することで、高
速に検出することができる。異なるDNAを異なる色素
でラベルしたサンプル溶液を用いて、各色素を検出する
ことで、1つのバイオチップで異なるDNAを検出する
ことができる
【0006】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。図1
は、バイオチップの概要を説明する図である。バイオチ
ップ11は固定担体として二酸化チタンフイルムで表面
を加工してある担体4上にDNA3を固定してある。D
NA3とハイブリダイゼーションを行うサンプルとし
て、色素としてのCy3を末端にラベルしている#1D
NA1とCy5を末端にラベルしている#2DNA2を
使用し、ハイブリダイゼーション反応を行う。
【0007】色素には、動物や植物より得られる天然色
素(生体色素)、天然物である鉱物をごく簡単な処理で
加工した鉱物色素、無機の原料より化学的操作を経て着
色を目的として造られた無機顔料、および有機合成によ
って製造された有機工業色素が含まれる。色素が色をも
つことはそれぞれの吸収・反射スペクトルの可視部のあ
る波長帯を吸収し、他の波長帯を通過または反射するこ
とによる。そのため、物質の色は吸収した色の補色とな
って目に感じられる。吸収した色のエネルギーの一部は
電気エネルギーに変換され、正および負の電荷を生成す
る。これは色素が特定の波長の光に対して光電気変換機
能を有することを意味する。この光電気変換機能を利用
する色素として好適なものには、キリヤスレッドRC−
N、ココアブラウンKK、カーサマスレッド、およびグ
レープカラーBC−120などの天然色素があるが、こ
れらに限られず有機系の色素など他の色素でもよい。
【0008】図2は、バイオチップのハイブリダゼーシ
ョンの概要を説明する図である。ハイブリダイゼーショ
ン反応はバイオチップ11上に#1DNA1、#2DN
A2のサンプルを含む4×SSC(塩化ナトリウム、ク
エン酸ナトリウム)、0.2%SDS(ドデシル硫酸ナト
リウム)溶液を使用し、カバーグラスで封をした状態で
20時間程度65℃のインキュベーターにて行う。その
後1×SSC、0.2%SDS溶液でカバーグラスが自然
に外れるまで浸し、さらに0.2×SSC溶液ですす
ぎ、最後に1分間、遠心機にて1000rpm遠心を行うこと
により表面の水を切り乾燥する。#1DNA1は、バイ
オチップ11上に存在する#1相補鎖5とハイブリダイ
ゼーションをし、#2DNA2はその#2相補鎖6とハ
イブリダイゼーションをする。
【0009】図3は、スキャナー装置の概要を説明する
正面図である。Cyダイ等の有機色素を効率よく励起す
るための光源10によってハイブリダイゼーション後の
バイオチップ11に光をあて励起する。光源10は励起
波長を含む光を投光するものであればよい。
【0010】正極14には黒鉛12を透明電極13の上
にコートして使用することにより、励起された色素から
出てくるプラス電荷を効率よくキャプチャーし、負極に
は担体に二酸化チタンフィルムをコートしたバイオチッ
プ11を使用することにより、マイナス電荷を効率よく
キャプチャーする。正極は繰り返し使うことができる。
正極には白金を用いてもよい。これら、正極14から負
極であるバイオチップ11に流れる電荷は電流計15に
より検出される。
【0011】図4は、スキャナー装置の可動部分を説明
する平面図である。バイオチップはスライドガラス(7
0mm×20mm)程度の大きさであり、長手方向(左右方
向)にはバイオチップを設置する台21の側面のコンベ
アー部分23をギア25およびモーター26で駆動し、
台21を移動することを可能にしている。また、光源1
0の部分をモーター20によりベルト22を使って前後
に移動させ、これらによりバイオチップ全体を2次元に
走査して励起光を投光することを可能としている。
【0012】図5は、電荷検出する際の詳細を示す図で
ある。光源から発する光35はDNA等の生体高分子に
ラベルされた色素31を励起し、電荷を発生させる。た
とえばCy3の場合は530nm、Cy5の場合は630
nm付近の波長の光で顕著に励起される。
【0013】発生したマイナスの電荷はDNA32を通
って負極であるバイオチップ11に流れる。プラスの電
荷は黒鉛12が塗布されている正極14により効率よく
キャプチャーされる。負極であるバイオチップ11およ
び正極14間を流れる電荷は電流計15により検出され
る。なお、本発明は上記実施の形態に限定されるもので
はない。
【0014】上述の実施の形態では、光源によって励起
する位置を走査して流れる電荷を検出しているが、複数
種類のDNAのそれぞれをバイオチップ上の異なる電極
の上に固定しておき、バイオチップの全体を同時に光で
励起し、各電極に流れる電荷を検出するようにしてもよ
い。この電極はDNAをバイオチップに固定する際に一
般にマイナスの電荷を有するDNAを引き寄せるために
利用することもできる。
【0015】また、複数の波長をそれぞれ異なる周波数
で振幅変調して同時に励起し、その変調周波数を検出す
ることで複数の波長の光に対して選択的に流れる電荷を
検出してもよい。また、DNAをラベルする色素に限ら
れず、DNA二本鎖に特異的に結合するエチジュウムブ
ロミドなどの挿入剤に色素をラベルしてその色素を検出
するものであってもよい。
【0016】
【発明の効果】本発明により、バイオチップ上でハイブ
リダイゼーション等を行って、それに結合している色素
を電荷により検出することができる。ハイブリダイゼー
ションするための溶液を満たしたまま検出することがで
きる。このため、ハイブリダイゼーションの途中で検出
することもできるし、バイオチップを乾燥する操作を省
くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】バイオチップの概要を説明する図である。
【図2】バイオチップのハイブリダゼーションの概要を
説明する図である。
【図3】スキャナー装置の概要を説明する正面図であ
る。
【図4】スキャナー装置の稼動部分を説明する平面図で
ある。
【図5】電荷検出する際の詳細を示す図である。
【符号の説明】
1・・・#1DNA1 2・・・#2DNA2 3・・・DNA 4・・・担体 5・・・#1相補鎖 6・・・#2相補鎖 10・・・光源 11・・・バイオチップ 12・・・黒鉛 13・・・透明電極 14・・・正極 15・・・電流計 20・・・モーター 21・・・バイオチップを設置する台 22・・・ベルト 23・・・コンベアー部分 25・・・ギア 26・・・モーター 31・・・有機色素 32・・・DNA 35・・・光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 33/566 G01N 27/46 U 37/00 102 C12N 15/00 F G01N 27/46 336G (72)発明者 佐藤 恵一 神奈川県横浜市中区尾上町6丁目81番地 日立ソフトウエアエンジニアリング株式会 社内 (72)発明者 吉井 淳治 神奈川県横浜市中区尾上町6丁目81番地 日立ソフトウエアエンジニアリング株式会 社内 (72)発明者 山本 顕次 神奈川県横浜市中区尾上町6丁目81番地 日立ソフトウエアエンジニアリング株式会 社内 (72)発明者 伊藤 敏明 神奈川県横浜市中区尾上町6丁目81番地 日立ソフトウエアエンジニアリング株式会 社内 Fターム(参考) 4B024 AA11 CA01 CA09 HA12 4B029 AA07 AA23 BB20 CC03 CC08 FA15

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バイオチップ内の色素を励起する光源
    と、該光源によって色素が励起されるバイオチップに流
    れる電荷を検出する電流計とを備えることを特徴とする
    スキャナー装置。
  2. 【請求項2】 前記光源は、励起するバイオチップの位
    置を2次元走査することを特徴とする請求項1記載のス
    キャナー装置。
  3. 【請求項3】 前記光源は、複数の波長で選択的に励起
    することを特徴とする請求項1又は2記載のスキャナー
    装置。
  4. 【請求項4】 前記光源は、前記バイオチップの全体を
    同時に励起し、前記電流計は、前記バイオチップの複数
    の電極を流れる電荷をそれぞれ検出することを特徴とす
    る請求項1又は3記載のスキャナー装置。
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