JP2002286707A

JP2002286707A - プローブ担体およびその製造方法

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Publication number: JP2002286707A
Application number: JP2001094339A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kameyama; 誠亀山; Nobuyuki Okamura; 信行岡村; Hisashi Okamoto; 尚志岡本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2002-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】プローブが対称的に配列されたプローブ担体
を解析に使用する際に前記プローブ担体の向きを確認
し、前記プローブ担体の向きが違ったまま使用してしま
うことを防ぐことを目的とする。【解決手段】標的物質と特異的に結合可能な複数種の
プローブを担体に配列したプローブ担体であって、前記
配列方向を確認するための識別手段を設けたプローブ担
体、並びに、前記並列方向を確認するための識別手段が
設けられた前記プローブ担体の製造方法、および前記識
別手段を検出等することによる、前記プローブ担体上の
前記配列方向を確認する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、標的物質と特異的
に結合可能な複数種のプローブを担体に配列したプロー
ブ担体であって、前記配列方向を確認するための識別手
段を設けたプローブ担体、ならびに、前記プローブ担体
の製造方法および前記配列方向の確認方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】遺伝子ＤＮＡの塩基配列の解析、あるい
は、同時に多項目に関し、高信頼性で遺伝子診断などを
行う際、目的とする塩基配列を有するＤＮＡを複数種の
プローブを用いて選別することが必要となる。この選別
作業に利用されるプローブ複数種を提供する手段とし
て、ＤＮＡマイクロチップが注目を浴びている。また、
薬剤等のハイスループット・スクリーニングやコンビナ
トリアル・ケミストリーにおいても、対象となるタンパ
ク質や、薬物の溶液を多数（例えば、９６、３８４、１
５３６種）を並べ、秩序立ったスクリーニングを行うこ
とが必要となる。その目的で多数種の薬剤を配列するた
めの手法、その状態での自動化されたスクリーニング技
術、専用の装置、一連のスクリーニング操作を制御し、
また結果を統計的に処理するためのソフトウェア等も開
発されてきている。

【０００３】これら並列的なスクリーニング作業は、基
本的に、評価すべき物質に対して、選別する手段となる
既知のプローブを多数並べてなる、いわゆるプローブ・
アレイを利用することで、同じ条件の下、プローブに対
する作用、反応などの有無を検出するものである。一般
的に、どのようなプローブに対する作用、反応を利用す
るかは予め決定されており、従って、ひとつのプローブ
・アレイに搭載されるプローブ種は、例えば、塩基配列
の異なる一群のＤＮＡプローブなど、大きく区分すると
一種類の物質である。すなわち、一群のプローブに利用
される物質は、例えば、ＤＮＡ、タンパク質、合成され
た化学物質（薬剤）などである。多くの場合、一群をな
すプローブ複数種からなるプローブ・アレイを用いるこ
とが多いが、スクリーニング作業性質によっては、プロ
ーブとして、同一の塩基配列を有するＤＮＡ、同一のア
ミノ酸配列を有するタンパク質、同一の化学物質を多数
点並べ、アレイ状とした形態を利用することもあり得
る。これらは主として薬剤スクリーニング等に用いられ
る。

【０００４】一群をなすプローブ複数種からなるプロー
ブ・アレイでは、具体的には、異なる塩基配列を有する
一群のＤＮＡ、異なるアミノ酸配列を有する一群のタン
パク質、あるいは異なる化学物質の一群について、その
一群を構成する複数種を、所定の配列順序に従って、ア
レイ状に担体上などに配置する形態をとることが多い。
なかでも、ＤＮＡプローブ・アレイは、遺伝子ＤＮＡの
塩基配列の解析や、同時に、多項目について、信頼性の
高い遺伝子診断を行う際などに用いられる。

【０００５】この一群をなすプローブ複数種からなるプ
ローブ・アレイにおける課題のひとつは、できるだけ多
種類のプローブ、例えば、多種類の塩基配列を有するＤ
ＮＡプローブを一つの担体上に載せることである。換言
するならば、如何に高密度にプローブをアレイ状に並べ
ることができるかである。

【０００６】担体上にアレイ状にプローブ複数種を固定
する一つの方法の一つとして、米国特許ＵＳＰ５，４
２４，１８６号公報に記載される、光分解性の保護基と
フォトリソグラフイーを用いた担体上でのＤＮＡの逐次
伸長反応により、互いに異なる塩基配列を有するＤＮＡ
プローブをアレイ状に作製する手法を挙げることができ
る。この手法を利用すると、例えば、１ｃｍ^２当たり１
００００種類以上の配列が異なるＤＮＡを搭載したＤＮ
Ａプローブ・アレイの調製も可能でなる。

【０００７】前記の手法とは別な一方法として、プロー
ブ用のＤＮＡを予め合成、精製し、場合によってはその
塩基長を確認した上で、各ＤＮＡをマイクロディスペン
サーのようなデバイスにより担体上に供給し、プローブ
・アレイを調製する手法も提案されている。ＰＣＴ公開
公報ＷＯ９５／３５５０５号には、キャピラリーを用い
て、ＤＮＡをメンブラン上へ供給する手法が記載されて
いる。この手法を適用すると、原理的には、１ｃｍ^２当
たり１０００個程度のＤＮＡアレイの調製が可能であ
る。

【０００８】プローブ担体技術が進展するにつれ１担体
当たりで調べられる遺伝子の数が増え、プローブ各点の
大きさはますます小さくなる傾向にある。

【０００９】前述のように、前記プローブの各点は非常
に小さいため、プローブ担体上に配列された配列方向を
目視により確認することができず、プローブ担体を解析
に使用する際にプローブ担体上の配列方向を容易に確認
できないという問題があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記問題点に鑑み、複数種のプローブが配列されたプロー
ブ担体を解析に使用する際に、前記配列の正しい方向を
確認することにより、プローブ担体の向きが違ったまま
使用してしまうことを防ぐものである。

【００１１】すなわち、本発明の課題は、前記プローブ
担体上のプローブの配列方向を確認できるプローブ担体
並びにその製造方法および前記配列方向の確認方法を提
供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、標的物質と特異的に結合可能な複数種の
プローブを担体に配列したプローブ担体であって、前記
配列方向を確認するための識別手段を設けたプローブ担
体である。

【００１３】また、本発明は、前記プローブ担体上の前
記配列方向を確認するために、前記識別手段として、オ
リフラまたはノッチが設けられているプローブ担体であ
る。前記オリフラおよびノッチは、非対称に形成されて
いることが好ましい。

【００１４】また、前記プローブ担体の担体表面に対し
て凸状の黒色のマトリクスパターン（ブラックマトリク
ス）が形成されているときは、前記オリフラおよびノッ
チは、該ブラックマトリクス部分のみに形成されていて
もよい。

【００１５】また、前記識別手段は、半導体チップまた
は突起物または凹形状であってもよい。

【００１６】さらに、本発明は、標的物質と特異的に結
合可能な複数種のプローブを担体に配列したプローブ担
体の製造方法であって、前記配列方向を確認するための
識別手段を設ける工程を含む前記プローブ担体の製造方
法である。

【００１７】また、本発明は、前記識別手段がダイヤモ
ンドカッターを用いて形成されていることを特徴とす
る。また、前記識別手段は、レーザーカッティングによ
り形成されてもよい。

【００１８】さらに、前記識別手段である突起物および
凹形状は、樹脂等を滴下することによりおよびレーザマ
ーキングにより形成できる。

【００１９】また、さらに本発明は、前記配列方向を確
認するための識別手段を設けたプローブ担体上の前記配
列方向を確認する方法である。前記配列方向の確認は、
前記識別手段を目視により検出して行ってもよい。

【００２０】また、前記識別手段の検出は、ＣＣＤセン
サー若しくは半導体チップを利用することによって行っ
てもよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細な説明
を行う。

【００２２】前述したように、本発明のプローブ担体の
特徴は、プローブが配列されている前記プローブ担体を
解析に使用する際に、前記配列方向を確認できることで
ある。

【００２３】本発明において、担体に固定されるプロー
ブは、特定の標的物質に対して特異的に結合可能なもの
である。更に、このプローブには、特定の標的によって
認識され得るオリゴヌクレオチドやポリヌクレオチド、
あるいはその他のポリマーなどが含まれる。用語「プロ
ーブ」は、個々のポリヌクレオチド分子などのプローブ
機能を有するプローブ分子そのものを意味する場合と、
分散した位置に表面固定された同じ配列のポリヌクレオ
チドなどの同じプローブ機能を有するプローブ分子の集
団を意味する場合があり、しばしばリガンドと呼ばれる
分子も含まれる。また、プローブおよび標的は、しばし
ば交換可能に使用され、プローブは、リガンド−抗リガ
ンド（レセプターと呼ぶこともある）対の一部として標
的と結合し得るか、または結合するようになり得るもの
である。本発明におけるプローブ及び標的は、天然にお
いて見出されるような塩基、またはその類似物を含み得
る。

【００２４】また、担体上に支持されるプローブの一例
としては、標的核酸とハイブリダイゼーション可能な塩
基配列よりなるオリゴヌクレオチドの一部にリンカーを
介して担体との結合部を有するもので、担体との結合部
において担体表面に連結された構造を有するものを挙げ
ることができる。なお、このような構成の場合における
担体と結合部のオリゴヌクレオチドの分子内での位置
は、所望とするハイブリダイゼーション反応を損なわな
い範囲において限定されない。

【００２５】また、本発明の方法により製造されるプロ
ーブ担体に採用されるプローブは、その使用目的に応じ
て、適宜選択されるものであるが、本発明の方法を好適
に実施する上では、プローブとしては、ＤＮＡ、ＲＮ
Ａ、ｃＤＮＡ（コンプリメンタリーＤＮＡ）、ＰＮＡ、
オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、その他の核
酸、オリゴペプチド、ポリペプチド、タンパク質、酵
素、酵素に対する基質、抗体、抗体に対するエピトー
プ、抗原、ホルモン、ホルモンレセプター、リガンド、
リガンドレセプター、オリゴ糖、ポリ糖のいずれかであ
ることが好ましく、必要に応じてこれらの２種以上を組
合せて用いることができる。

【００２６】本発明においては、これらのプローブの複
数種を、それぞれ独立した領域、例えばドット状スポッ
トとして担体表面（中空体や管状担体の内壁面の表面を
含む）に固定したものをプローブ担体といい、所定の間
隔で配列されたものをプローブの配列という。

【００２７】一方、プローブは担体表面に結合可能な構
造を有しており、担体上へのプローブの固定がこの結合
可能な構造を介して行われていることが望ましい。その
際、プローブが有する担体表面に結合可能な構造は、ア
ミノ基、メルカプト基、カルボキシル基、水酸基、酸ハ
ライド化物（ハロホルミル基；−ＣＯＸ）、ハライド化
物（−Ｘ）、アジリジン、マレイミド基、スクシイミド
基、イソチオシアネート、スルフォニルクロリド（−Ｓ
Ｏ_２Ｃｌ）基、アルデヒド（ホルミル基；−ＣＨＯ）
基、ヒドラジン、ヨウ化アセトアミドなどの有機官能基
を導入する処理により形成されたものであることが好ま
しい。また、プローブ側担体への結合に必要な構造に応
じて、担体の表面に必要とされる処理を施してもよい。

【００２８】なお、プローブを含む液体、試料などを担
体に付与する際に液体吐出装置を用いる場合は、液体収
納部と、これに接続する液体を吐出させるためのノズル
と、ノズルからの液体の吐出のための液体吐出エネルギ
ー発生手段と、を有する液体吐出部を、吐出させる液体
の種類に応じた個数で配置した液体吐出装置を好適に用
いることができる。液体吐出エネルギー発生手段として
は、圧電方式、加熱による方式など種々の方式がある
が、それぞれが独立して設けられる必要のある多数の液
体吐出部を高密度に配置する上では、熱エネルギーを発
生し、液体を加熱して膜沸騰させ、その圧力でノズルの
開口から液体を吐出させるヒーター素子を好適に用いる
ことができる。更に、膜沸騰で生じた気泡がノズルの開
口を介してから外気と連通する構造を有するものが好ま
しい。

【００２９】前記プローブ担体上の前記配列方向を確認
するために、前記プローブ担体は、前記配列方向を確認
するための識別手段が設けられている。前記識別手段
は、オリフラまたはノッチであってもよい。オリフラ
は、プローブ担体の一角をカットすることにより形成す
ることができる。図１は、オリフラを形成したプローブ
担体の一例を示す図である。また、プローブ担体の一辺
に切り欠きをいれてノッチを形成することができる。図
２は、ノッチを形成したプローブ担体の一例を示す図で
ある。前記オリフラおよびノッチは非対称に形成するこ
とが好ましい。

【００３０】さらに、前記オリフラおよびノッチは、ブ
ラックマトリクス部分にのみ形成されていてもよい。前
述したように、ブラックマトリクスは、プローブ担体の
担体表面に対して凸状に形成される黒色のマトリクスパ
ターンである。ブラックマトリクスは黒色であるため、
ブラックマトリクスのみにオリフラまたはノッチを形成
した場合に、担体とブラックマトリクスとの色が異なる
こととなり、その検出が容易になるからである。従っ
て、前記プローブ担体の担体表面にブラックマトリクス
が形成されているときは、前記オリフラおよびノッチ
は、該ブラックマトリクス部分のみに形成されていても
よい。

【００３１】また、前記識別手段は、半導体チップでも
よい。

【００３２】また、さらに、前記識別手段は、突起物ま
たは凹形状であってもよい。

【００３３】さらに、本発明は、プローブを担体に配列
したプローブ担体であって、前記配列方向を確認するた
めの識別手段を設けた前記プローブ担体の製造方法であ
る。

【００３４】前記識別手段を設ける工程は、プローブが
配列される前の担体の状態、またはプローブを配列した
後のプローブ担体の状態で、行うことができる。

【００３５】前記識別手段として、オリフラまたはノッ
チを、ダイヤモンドカッターまたはレーザーカッティン
グによって形成することにより前記プローブ担体を製造
することができる。前記オリフラまたはノッチは、ブラ
ックマトリクス部分のみに形成されていてもよい。ダイ
ヤモンドカッターにはウエハ等のダイサーなどを用いる
ことができ、レーザーカッティングにはＣＯ_２レーザ、
ＹＡＧ等の赤外レーザなどを用いることができる。通常
のスクライブではガラス破片が担体上に飛散するのでレ
ーザーカッティングが好ましい。

【００３６】また、前記識別手段として、突起物または
凹形状を形成することにより前記プローブ担体を製造す
ることができる。突起物は、樹脂等を滴下することによ
り形成することができる。前記識別手段として前記突起
物を用いる場合であって、インクジェットによりプロー
ブを担体に付与する場合は、前記突起物がインクジェッ
トで塗布する際のヘッドとの干渉の原因となるのを防ぐ
ため、前記突起物はプローブ形成後に形成する必要があ
る。

【００３７】凹形状は、レーザマーキングにより形成す
ることができる。レーザマーキングにはＣＯ_２レーザな
どを用いることができる。

【００３８】また、さらに本発明は、前記識別手段を検
出することにより、前記プローブ担体上の前記配列方向
を確認する方法である。

【００３９】前記配列方向の確認は、前記識別手段が十
分に大きいときは、前記識別手段を目視で確認すること
により前記配列方向を確認することができる。

【００４０】また、前記識別手段をＣＣＤセンサーで検
出することにより前記配列方向を確認することができ
る。このＣＣＤセンサーによる検出は、ＣＣＤセンサー
からの出力を読み込み、画像処理してコントラストを形
成し、前記識別手段の有無を確認するため、前記識別手
段が小さくても検出することができる。

【００４１】さらに、前記識別手段として半導体チップ
としてＩＣチップを用いて外部の検出手段により電気的
に検出することで前記配列方向を確認することができ
る。

【００４２】また、さらに、前記識別手段を顕微鏡を用
いて確認することにより前記配列方向を確認することが
できる。

【００４３】

【実施例】次に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に
説明する。尚、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。

【００４４】（実施例１）ウエハ等のダイサーなどのダ
イヤモンドカッターで加工することにより、オリフラお
よびノッチを形成した。ノッチのサイズは目視ができる
範囲である０．１ｍｍから数ｍｍオーダーで形成した。

【００４５】オリフラおよびノッチの検出はＣＣＤセン
サーからの出力を読み込み、画像処理してコントラスト
を形成することにより行い、オリフラおよびノッチの有
無の確認をした。

【００４６】（実施例２）ＣＯ_２レーザ、ＹＡＧ等の赤
外レーザなどのレーザーカッティングで加工することに
より、オリフラおよびノッチを形成した。ノッチのサイ
ズは目視ができる範囲である０．１ｍｍから数ｍｍオー
ダーで形成した。

【００４７】オリフラおよびノッチの検出はＣＣＤセン
サーからの出力を読み込み、画像処理してコントラスト
を形成することにより行い、オリフラおよびノッチの有
無の確認をした。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、プローブ担体上にプロ
ーブが正方対象形に配列されていても、そのプローブの
配列方向を間違うことなく簡便に判断し、プローブ担体
を適正な位置および方向で使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】プローブ担体の一角をカットしオリフラを形成
した、プローブが正方対象形に配列されている正方形の
プローブ担体を示す図である。

【図２】プローブ担体の一辺に切り欠きを入れノッチを
形成した、プローブが正方対象形に配列されている正方
形のプローブ担体を示す図である。

【符号の説明】

１オリフラ２ノッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｇ０１Ｎ 33/53 Ｇ０１Ｎ 33/566 33/566 Ｃ１２Ｎ 15/00 Ｆ (72)発明者岡本尚志東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2G042 AA01 BD19 FB05 HA02 HA07 2G058 AA09 CC09 CC11 CF19 GB10 GC05 4B024 AA11 CA09 HA12 4B029 AA07 AA21 AA23 BB20 CC08 FA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】標的物質と特異的に結合可能な複数種の
プローブを担体に配列したプローブ担体であって、前記
配列方向を確認するための識別手段を設けたことを特徴
とするプローブ担体。
【請求項２】前記識別手段が、オリフラまたはノッチ
であることを特徴とする請求項１に記載のプローブ担
体。
【請求項３】前記オリフラまたはノッチが非対称に形
成されていることを特徴とする請求項２に記載のプロー
ブ担体。
【請求項４】前記オリフラまたはノッチがブラックマ
トリクス部分のみに形成されていることを特徴とする請
求項２または３に記載のプローブ担体。
【請求項５】前記識別手段が、半導体チップであるこ
とを特徴とする請求項１に記載のプローブ担体。
【請求項６】前記識別手段が、突起物または凹形状で
あることを特徴とする請求項１に記載のプローブ担体。
【請求項７】標的物質と特異的に結合可能な複数種の
プローブを担体に配列したプローブ担体の製造方法であ
って、前記配列方向を確認するための識別手段を設ける
工程を含むことを特徴とする前記プローブ担体の製造方
法。
【請求項８】前記識別手段が、オリフラまたはノッチ
であることを特徴とする請求項７に記載のプローブ担体
の製造方法。
【請求項９】前記識別手段が、非対称に形成されたオ
リフラまたはノッチであることを特徴とする請求項８に
記載のプローブ担体の製造方法。
【請求項１０】前記オリフラまたはノッチが、ブラッ
クマトリクス部分のみに形成されていることを特徴とす
る請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】ダイヤモンドカッターを用いることに
より前記オリフラまたはノッチを形成することを特徴と
する請求項８から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】レーザーカッティングにより前記オリ
フラまたはノッチを形成することを特徴とする請求項８
から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】前記識別手段が、半導体チップである
ことを特徴とする請求項７に記載のプローブ担体の製造
方法。
【請求項１４】前記識別手段が、突起物または凹形状
であることを特徴とする請求項７に記載のプローブ担体
の製造方法。
【請求項１５】請求項１から６のいずれかに記載のプ
ローブ担体上の前記配列方向を確認することを特徴とす
る方法。
【請求項１６】前記プローブ担体上の識別手段を、目
視により検出することにより前記配列方向を確認するこ
とを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】前記プローブ担体上の識別手段を、Ｃ
ＣＤセンサーを用いることにより検出して前記配列方向
を確認することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】請求項５に記載の半導体チップを用い
ることにより前記配列方向を確認することを特徴とする
請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】顕微鏡を用いることにより前記配列方
向を確認することを特徴とする請求項１５に記載の方
法。