JP2003156476A - 遺伝子診断装置及び遺伝子診断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、一塩基以上の遺伝子異常を短時
間、且つ簡単、正確に検出することができ、小型、軽
量、安価に、しかも非常に少ないランニングコストで、
診断を自動化できる遺伝子診断装置及び遺伝子診断方法
を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の遺伝子診断装置は、参照電極１
１の電位に対して参照電極１２を所定の正電位にするた
めに、電極１６と電極１７間に電圧を印加する電源部９
ａと、電源部９ａを制御する制御演算部８と、キャピラ
リー管１９に設けられ、内部を通過するＤＮＡ試料の通
過量を検出する検出部１５を備え、所定の電圧を印加す
ることによりキャピラリー管１９内のＤＮＡ試料が電気
泳動され、検出部１５が正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイ
ズＤＮＡの通過量をそれぞれ測定することを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遺伝子異常の有無
を簡単、正確に検出できる遺伝子診断装置、及び遺伝子
診断方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】全ての疾患には、遺伝性要因と環境要因
が種々の確率で関与しているが、先天性代謝異常症・癌
・糖尿病・高血圧・アルツハイマー・自己免疫疾患・ア
トピー・肥満・アルコール依存などの疾患は、遺伝性要
因が非常に大きな割合を占めている。一方、環境要素の
寄与が大きい疾患は感染症や外傷の後遺症から誘因され
る疾患等である。

【０００３】ところで、近年分子生物学の急速な進展に
よって、様々な疾患において遺伝的要素、すなわち遺伝
子の関与がかなり正確に解明されるようになり、遺伝子
をターゲットにした医療に注目が集まるようになってき
ている。現在、最も注目されているのはＳＮＰｓ（スニ
ップス）と呼ばれるものである。これは、single nucle
otide polymorphismの略で「１塩基多型」と一般に訳さ
れており、個人間の遺伝子における１暗号（１塩基）の
違いの総称である。

【０００４】人を含め地球上の全ての生命体遺伝子（ま
たは遺伝子の全集合体を意味するゲノム）は、共通の４
つの塩基から成り立っており、この塩基の配列によって
様々なタンパク質が作られ、各生物特有の生命活動が行
われている。全ての生物に共通する４つの塩基とは、ア
デニン（Ａと表記される）、グアニン（Ｇと表記され
る）、チミン（Ｔと表記される）、シトシン（Ｃと表記
される）である。人の遺伝子は、約３０〜３２億塩基配
列で構成されているといわれているが、各個人で数百か
ら１０００塩基に１ヶ所程度の割合で他の人と１つの塩
基が異なっている場所が存在する。通常、この１塩基の
変化が、あるヒト集団の全人口中１％以上の頻度で存在
しているものを、ＳＮＰｓと呼んでいる。

【０００５】従って、全遺伝子（ゲノム）中には、３０
０万〜１０００万のＳＮＰｓが存在しているといわれ、
現在世界中でＳＮＰｓの探索が続けられている。ＳＮＰ
ｓが注目されている理由は、ＳＮＰｓの分類により、統
計的に各個人の遺伝子が関与しているといわれている多
くの疾患に対する罹患率が推測できると考えられている
からである。例えば、乳がんを例にとると、乳がんにか
かった患者群と正常な群とのＳＮＰｓの比較により、乳
がんにかかりやすい人に共通のＳＮＰｓを特定すること
ができる。そして、健康診断時に、遺伝子を調査しその
ＳＮＰｓを持った人、すなわち現在は正常でも将来乳が
んにかかりやすい体質の人を見つけることが可能にな
る。

【０００６】この診断によって、乳がんにかかりやすい
体質の人は、頻繁に検査をすることで万一癌に罹患して
も、超早期に治療が行え生存の可能性が向上する。それ
と同様のことが、糖尿病や高血圧などの生活習慣病につ
いても言え、世界中で多くの人が苦しんでいる病気に対
して発病の前から食事や生活指導を正確にすることが可
能になる。

【０００７】また、病気の治療に用いている薬剤に関し
てもＳＮＰｓは重要な役割を期待されている。治療の際
に用いられる薬剤は全ての人に均等に効果を示すもので
はない。一般に薬剤は、ある割合の人には効果があって
も他の人には全く効果が無く、かえって副作用等で逆の
結果を招くことがあることも広く知られている。因み
に、アメリカにおける死亡原因の中で薬剤による副作用
が上位に位置しているのは周知のことである。薬剤の効
果はその人がもつ体質に深く関与しており、その体質も
ＳＮＰｓの分類によって区別可能であると言われてい
る。すなわち、ＳＮＰｓの解析による分類で、ある薬剤
に対してあらかじめ効果や感受性が予測でき適正な処方
をすることが可能になり、患者個々人の体質に合わせた
最適な薬剤の投与や副作用の危険性の回避が期待されて
いる。このような医療のことをテーラーメイド医療また
はオーダーメイド医療と呼び、将来の実用化が確実視さ
れている。

【０００８】また癌は、正常な細胞においては重要な役
割をする遺伝子上の特定の部位に例えば紫外線や変異原
性物質の作用によって突然変異が生じることによって引
き起こされることがわかっている。ある特定の遺伝子上
の変異を読み取ることで細胞が癌化しているか否かを早
い段階から診断できるようになる。そして、犯罪捜査に
おける犯人の特定や曖昧な親子関係の確定さらには本人
であるか否かの識別にもＳＮＰｓは、威力を発揮する。
前述したように、各個人には３００万〜１０００万のＳ
ＮＰｓが存在しており、両親からそれぞれ別々のＳＮＰ
ｓを引き継ぐため、地球上に親子兄弟といえども全く同
じＳＮＰｓをもつ人間は絶対に存在しないと言われてい
る。これが個人の完全な特定を可能にする理由である。

【０００９】このように、特定の遺伝子中の１塩基に起
きた変異を観察することで医療をはじめ様々の事柄に多
大な貢献をもたらす可能性がある。しかしながら現在、
特定の遺伝子の変異を観察する方法は以下に述べるよう
な非常に複雑な操作あるいは高価な装置を必要とし、ラ
ンニングコストも非常に嵩むため、広く利用されるまで
には至っていない状況にある。

【００１０】現在最も一般的に用いられているＳＮＰｓ
を調べる方法は、ＤＮＡの塩基配列を端から直接読んで
いくシーケンシング（塩基配列の決定）と呼ばれている
方法である。遺伝子は１種類のタンパク質を形成するた
めの塩基配列情報をもったＤＮＡの単位であるから、塩
基配列を端から読んでいけばＳＮＰｓが解明することが
できる。シーケンシングを行う方法としては、いくつか
の報告があるが、最も一般的に行われているのは以下に
述べるジデオキシシーケンシング（Sanger法）である。
この方法を含めいずれの方法も、分離能の高い変性ポリ
アクリルアミドゲル電気泳動かキャピラリー電気泳動に
よって１塩基長の長さの違いを分離・識別できる技術が
基になって成り立っている。

【００１１】ジデオキシシーケンシング（Sanger法）
は、酵素的シーケンシングとも呼ばれ、１本鎖鋳型ＤＮ
Ａの相補的鎖を合成するためにＤＮＡポリメラーゼを用
い、さらに人工的につくった特殊な４種類のジデオキシ
ヌクレオチドを利用するのが特徴である。シーケンシン
グ操作としては、塩基配列を行いたい１本鎖ＤＮＡの
３'末端を相補する合成塩基配列をプライマーとして用
い、そのプライマーからＤＮＡポリメラーゼと均等に加
えられたデオキシヌクレオチドを酵素反応によって伸長
させる操作を行うが、この時同時に４つの反応容器を準
備しておき、それぞれにＡＴＧＣ４つの塩基の３'末端
に水酸基を持たない、従ってこれ以上ＤＮＡ伸長反応を
続けることができない塩基アナログであるジデオキシヌ
クレオチドを別々に少量混入させておく。これにより、
伸長中のＤＮＡの末端にジデオキシヌクレオチドが付加
された時点でＤＮＡ合成がストップし、それぞれの反応
容器中に様々な長さを持った、しかし端は必ず加えた塩
基アナログである２本鎖ＤＮＡが形成される。この反応
容器にＳ１エンドヌクレアーゼを反応させ、１本鎖ＤＮ
Ａを全て消化し２本鎖ＤＮＡのみとする。こうして得ら
れた４つの反応容器のＤＮＡ鎖をゲル電気泳動またはキ
ャピラリー電気泳動し、分離されたＤＮＡを短い方（速
く移動したもの）から順に読めば、鋳型鎖と相補的なＤ
ＮＡの塩基配列がわかる。この際、泳動結果の識別は、
例えば加えるジデオキシヌクレオチドのリンまたはイオ
ウを放射性標識したり蛍光を発する化学物質を結合させ
たりして行う。放射性標識の場合はフィルムへの露光で
の検出、蛍光化学物質の場合はレーザービームを照射し
蛍光を検出する。最近では、Ａ，Ｔ，Ｇ，Ｃの４種類の
塩基アナログを、それぞれ４種類の蛍光波長の異なる試
薬により標識し、その４色の蛍光を同時に検出する方法
も開発されている。

【００１２】このように、従来は被験者から分離・精製
した遺伝子の正確な塩基配列をこのジデオキシシーケン
シング（Sanger法）あるいはその他の塩基配列決定法に
より決定し、正常あるいは標準的な塩基配列と比較する
ことによってＳＮＰｓの有無や突然変異の有無の確認、
個人の識別等を行っている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来からの遺伝子配列決定法を利用した、遺伝子診断や
遺伝子による個人の識別は、ターゲットとする遺伝子を
単離したのち、増幅・精製し、遺伝子の塩基配列決定用
装置を用いて、目的遺伝子の塩基配列を読むことによっ
て行っていたため、実験に膨大な作業量と非常に長い時
間、さらには多大のランニングコストを要していた。ま
た塩基配列決定のための自動化した装置は、非常に高価
で、大きなスペースを占有し、しかも高価な試薬を大量
に必要とするものであった。

【００１４】そこで、従来のこのような問題を解決する
ため本発明は、一塩基以上の遺伝子異常を短時間、且つ
簡単、正確に検出することができ、小型、軽量、安価
に、しかも非常に少ないランニングコストで、診断を自
動化することができる遺伝子診断装置を提供することを
目的とする。

【００１５】さらに、本発明は、一塩基以上の遺伝子異
常を短時間、且つ簡単、正確に判定できる遺伝子診断方
法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の遺伝子診断装置は、第１参照電極の電位に対
して第２参照電極を所定の正電位にするために、第１電
極と第２電極間に電位を印加する電源部と、電源部を制
御する制御部と、密閉流路に設けられ、内部を通過する
ＤＮＡ試料の通過量を検出する検出部を備え、さらに密
閉流路は、緩衝液の中に、ＤＮＡ試料に対して水素結合
可能な塩基配列と高分子化合物とが結合して構成され、
水素結合による結合力の差でＤＮＡ試料を正常ＤＮＡと
異常ＤＮＡとノイズＤＮＡに分離する分離用ＤＮＡコン
ジュゲートと、測定対象のＤＮＡ試料とを備え、所定の
電圧を印加することにより密閉流路内のＤＮＡ試料が電
気泳動され、検出部が正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズ
ＤＮＡの通過量をそれぞれ測定することを特徴とする。

【００１７】これにより、一塩基以上の遺伝子異常を短
時間、且つ簡単、正確に検出することができ、小型、軽
量、安価に、しかも非常に少ないランニングコストで、
診断を自動化することができる。

【００１８】また、本発明の遺伝子診断方法は、第１容
器に緩衝液を収容して第１電極と第１参照電極を浸漬す
るとともに、第２容器にも緩衝液を収容して第２電極と
第２参照電極を浸漬し、第１容器と第２容器間をリニア
ポリマーとＤＮＡ結合制御剤を含む緩衝液を充たした密
閉流路で連絡し、さらに、該密閉流路内の緩衝液の中
に、分離用ＤＮＡコンジュゲートを充填し、該分離用コ
ンジュゲートに続いて緩衝液の中にＤＮＡ試料を加え、
第１参照電極の電位に対して第２参照電極を所定の正電
位にするために第１電極と第２電極間に電位を印加し、
密閉流路内の緩衝液を電気泳動させ、正常ＤＮＡと異常
ＤＮＡとノイズＤＮＡを分離し、正常ＤＮＡと異常ＤＮ
ＡとノイズＤＮＡの比率もしくは異常ＤＮＡを検出する
ことを特徴とする。

【００１９】これにより、一塩基以上の遺伝子異常を短
時間、且つ簡単、正確に判定することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】請求項１に記載された発明は、緩
衝液を収容し第１電極と第１参照電極が浸漬された第１
容器と、緩衝液を収容し第２電極と第２参照電極が浸漬
された第２容器と、第１容器と第２容器間をリニアポリ
マーとＤＮＡ結合制御剤を含む緩衝液を充たして連絡し
た密閉流路と、第１参照電極の電位に対して第２参照電
極を所定の正電位にするために、第１電極と第２電極間
に電圧を印加する電源部と、電源部を制御する制御部
と、密閉流路に設けられ、内部を通過するＤＮＡ試料の
通過量を検出する検出部を備え、さらに密閉流路は、緩
衝液の中に、ＤＮＡ試料に対して水素結合可能な塩基配
列と高分子化合物とが結合して構成され、水素結合によ
る結合力の差でＤＮＡ試料を正常ＤＮＡと異常ＤＮＡと
ノイズＤＮＡに分離する分離用ＤＮＡコンジュゲート
と、測定対象のＤＮＡ試料とを備え、所定の電圧を印加
することにより密閉流路内のＤＮＡ試料が電気泳動さ
れ、検出部が正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡの
通過量をそれぞれ測定することを特徴とする遺伝子診断
装置であるから、第２電極と第１電極間に電圧を印加
し、ＤＮＡ試料と分離用ＤＮＡコンジュゲートを電気泳
動することができ、分離用ＤＮＡコンジュゲートとの水
素結合の結合力の差を利用して正常ＤＮＡと異常ＤＮＡ
とノイズＤＮＡの泳動速度をそれぞれの速度に低下さ
せ、泳動させる。分離用ＤＮＡコンジュゲートは高分子
化合物と結合したものであるから、大きな慣性を備える
ことになり泳動速度はＤＮＡ試料と比較すると数％にす
ぎず（但し、高分子化合物の種類と長さに依存する）、
相対的には擬似固定状態にすることができる。コンジュ
ゲートの固定処理は難しく、通常コンジュゲートを固定
した密閉流路を使い捨てにしなければならないが、擬似
固定のためその必要はなく、コンジュゲートの濃度調整
がきわめて容易になる。また、正常ＤＮＡ及び異常ＤＮ
Ａは移動しながらこの分離用ＤＮＡコンジュゲートの結
合力の作用を受け、電圧を印加すると、異常ＤＮＡに
は、分離用ＤＮＡコンジュゲートとの一塩基分弱い結合
力が作用し、正常ＤＮＡには最大の結合力が作用し、遅
れて検出部で検出される。これにより２つのＤＮＡの検
出時間に差を生じさせることができる。そして、このよ
うに電気泳動とＤＮＡの水素結合を利用するから数十分
という短時間のうちにＤＮＡを分離でき、正確にＤＮＡ
の異常の有無が検出でき、小型、軽量、低ランニングコ
ストの安価な装置とすることができ、診断の自動化がき
わめて容易である。

【００２１】請求項２に記載された発明は、密閉流路
が、リニアポリマーとＤＮＡ結合制御剤を含む緩衝液で
充たされ、且つ該緩衝液の中に分離用ＤＮＡコンジュゲ
ートとＤＮＡ試料とが分離状態で、リニアポリマーを挟
んで流れ方向にこの順序で充填された分離用密閉流路カ
ートリッジであって、該分離用密閉流路カートリッジを
交換可能に装着できる分離部が設けられたことを特徴と
する請求項１記載の遺伝子診断装置であるから、予めリ
ニアポリマーとＤＮＡ結合制御剤を含む緩衝液と、分離
用ＤＮＡコンジュゲート、ＤＮＡ試料とを充填した分離
用密閉流路カートリッジを用意しておくことができ、測
定毎に分離部に分離用密閉流路カートリッジを交換して
装着すればよく、測定を簡単に且つ容易に行うことがで
きる。

【００２２】請求項３に記載された発明は、密閉流路が
１以上設けられたことを特徴とする請求項１または２に
記載の遺伝子診断装置であるから、密閉流路ごとに分離
用ＤＮＡコンジュゲートとＤＮＡ結合制御剤を変化させ
て、ＤＮＡ試料の正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮ
Ａの分離環境を密閉流路ごとに変化させることができ
る。

【００２３】請求項４に記載された発明は、分離用ＤＮ
Ａコンジュゲートがアクリルアミド化したＤＮＡである
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の遺伝
子診断装置であるから、ＤＮＡ試料の正常ＤＮＡと異常
ＤＮＡとノイズＤＮＡを明確に分離して測定することが
可能となる。

【００２４】請求項５に記載された発明は、密閉流路内
の液体を２０℃〜６０℃に調整して正常ＤＮＡと異常Ｄ
ＮＡとノイズＤＮＡを分離することを特徴とする請求項
１〜４のいずれかに記載の遺伝子診断装置であるから、
正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡを温度調整によ
り分離用ＤＮＡコンジュゲートに結合したり離脱させた
りすることが可能であり、結合力を温度で調整でき、分
離後それぞれを検出部で測定することが可能となる。

【００２５】請求項６に記載された発明は、密閉流路が
内径５０〜１００μｍのフューズドシリカ製キャピラリ
ー管であることを特徴とする請求項１〜５に記載の遺伝
子診断装置であるから、紫外線を９０％以上透過でき、
紫外線の通過量を検出することで異常ＤＮＡの検出が容
易にできる。

【００２６】請求項７に記載された発明は、密閉流路が
溝のある板と紫外線が９０％以上透過する板との組み合
わせであることを特徴とする請求項１〜６に記載の遺伝
子診断装置であるから、紫外線を９０％以上透過でき、
紫外線の通過量を検出することで異常ＤＮＡの検出が容
易にできる。

【００２７】請求項８に記載された発明は、第１容器に
緩衝液を収容して第１電極と第１参照電極を浸漬すると
ともに、第２容器にも緩衝液を収容して第２電極と第２
参照電極を浸漬し、第１容器と第２容器間をリニアポリ
マーとＤＮＡ結合制御剤を含む緩衝液を充たした密閉流
路で連絡し、さらに、該密閉流路内の緩衝液の中に、Ｄ
ＮＡ試料に水素結合可能な塩基配列と高分子化合物とが
結合し、結合力の差からＤＮＡ試料を正常ＤＮＡと異常
ＤＮＡとノイズＤＮＡに分離可能な分離用ＤＮＡコンジ
ュゲートを充填し、該分離用コンジュゲートに続いて緩
衝液の中にＤＮＡ試料を加え、第１参照電極の電位に対
して第２参照電極を所定の正電位にするために第１電極
と第２電極間に電位を印加し、密閉流路内の緩衝液を電
気泳動させ、正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡを
分離し、正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡの比率
もしくは異常ＤＮＡを検出することを特徴とする遺伝子
診断方法であるから、第２電極と第１電極間に電圧を印
加して、ＤＮＡ試料と分離用ＤＮＡコンジュゲートを電
気泳動することができ、分離用ＤＮＡコンジュゲートと
の水素結合の結合力の差を利用して正常ＤＮＡと異常Ｄ
ＮＡとノイズＤＮＡの泳動速度をそれぞれの速度に低下
させる。分離用ＤＮＡコンジュゲートは高分子化合物と
結合したものであるから、慣性が大きくなり泳動速度は
ＤＮＡ試料と比較すると数％にすぎず（但し、高分子化
合物の種類と長さに依存する）、相対的には擬似固定状
態にすることができる。コンジュゲートの固定処理は難
しく、通常密閉流路を使い捨てにしなければならない
が、擬似固定のためその必要はなく、コンジュゲートの
濃度調整がきわめて容易になる。正常ＤＮＡ及び異常Ｄ
ＮＡは移動しながらこの分離用ＤＮＡコンジュゲートの
結合力の作用を受け、電圧を印加すると、異常ＤＮＡに
は、分離用ＤＮＡコンジュゲートとの一塩基分弱い結合
力が作用し、正常ＤＮＡには最大の結合力が作用し、遅
れて検出部で検出される。これにより２つのＤＮＡの検
出時間に差を生じさせることができる。そして、このよ
うに電気泳動とＤＮＡの水素結合を利用するから数十分
という短時間のうちにＤＮＡを分離でき、正確にＤＮＡ
の異常の有無を検出することができる。

【００２８】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１における遺伝子診断装置の外観図、図２は本発明の
実施の形態１における遺伝子診断装置の上蓋開放外観
図、図３は本発明の実施の形態１における遺伝子診断装
置の電気泳動部を含む装置構成図、図４は本発明の実施
の形態１における遺伝子診断装置の制御回路要部図、図
５は本発明の実施の形態１における遺伝子診断装置の密
閉流路内の分離用ＤＮＡコンジュゲートとＤＮＡ試料と
の導入状態図である。

【００２９】図１において、１は遺伝子診断装置の電源
スイッチ、２は装置の種々の操作を行うための操作ボタ
ン、３は表示パネル、４は上蓋、５は装置の筐体であ
る。図２，図３，図４において、６は電気泳動を行うた
めの電気泳動部、７は電気泳動部６を支える支持台、８
は電気泳動を行うための制御や後述する吸引ポンプ２
０、検出部１５の制御を行い、検出したデータを演算す
る基板によって構成された制御演算部である。９は電源
ボックス、９ａは電源ボックス９内に設けられた電源部
である。本遺伝子診断装置ではＤＮＡの種類や濃度、処
理条件ごとに異なった最適印加電圧値が存在するため、
後述のＤＮＡ試料２３から異常ＤＮＡと正常ＤＮＡを分
離するのに最も適した泳動が行えるように、制御演算部
８が電源部９ａを制御して電圧を印加する。１０は正常
ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡとを分離するための
所定温度に調整するとともに、この部分でＤＮＡを３つ
のＤＮＡに分離する分離部である。１１は後述する容器
１８ａの緩衝液１８の電位を示す参照電極（本発明の第
１参照電極）、１２は後述する容器１８ｂの緩衝液１８
の電位を示す参照電極（本発明の第２参照電極）であ
り、電気泳動の強さを変化させるためのものである。１
３は分離部１０の温度を調整する温調器である。

【００３０】この分離部１０内の構成の詳細については
後述するが、測定開始時には、図５に示すように分離用
ＤＮＡコンジュゲート２１が分離部１０の付近になるよ
うに配置する。そして、このような配置をとるとととも
に電圧制御、濃度調整、温度制御等を行うことにより、
電気泳動させながら本遺伝子診断装置はＤＮＡ試料２３
を正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡに数十分で分
離するものである。分離部１０では分離用ＤＮＡコンジ
ュゲート２１が泳動作用を受けながら水素結合の結合力
の差によって、ＤＮＡ試料２３を正常ＤＮＡと異常ＤＮ
ＡとノイズＤＮＡに分離できるように、１５℃〜８０
℃、望ましくは２０℃〜６０℃の温度範囲の所定温度に
保つように制御される。正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイ
ズＤＮＡとを分離するためにはＤＮＡの分離に適したこ
の所定の温度から±１℃の範囲で制御するのがよい。

【００３１】１５は電気泳動するＤＮＡ試料の通過量を
測定する検出部である。図４に基づいて検出部１５につ
いて説明すると、１５ａは紫外線を照射するＤ₂ラン
プ、１５ｂは紫外線を受光するフォトダイオード、１５
ｃはフォトダイオード１５ｂが検出した微弱電流を増幅
するプリアンプ、１５ｄはデジタル量に変換するＡ／Ｄ
コンバータである。これらの詳細は後述する。１６は電
気泳動のときに正電位を印加する電極（本発明の第２電
極）、１７は電気泳動のときに負電位を印加する電極
（本発明の第１電極）であり、制御演算部８が電源部９
ａを制御し、参照電極１１と参照電極１２の電圧を所定
の電圧になるようにモニターしながら、電極１６と電極
１７との間に電圧を印加して、電気泳動の強さを変化さ
せる。

【００３２】図３，図４，図５において、１８は電気泳
動させるとき電荷の運搬とＤＮＡ試料のｐＨを安定させ
るための緩衝液、１８ａは緩衝液１８を収容する陰極側
の容器（本発明の第１容器）、１８ｂは緩衝液１８を収
容する陽極側の容器（本発明の第２容器）、１８ｃはＤ
ＮＡ結合制御剤と下記のリニアポリマー１８ｄを緩衝液
１８に添加した緩衝液、１８ｄは電気泳動を可能にし、
正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡを分離する媒体
であるポリアクリルアミドのようなリニアポリマーであ
る。１９は電気泳動のときにＤＮＡ試料２３を泳動する
ためのキャピラリー管（本発明の密閉流路）、２０はキ
ャピラリー管１９の中にＤＮＡ試料２３やリニアポリマ
ー１８ｄとＤＮＡ結合制御剤などの試薬を注入するため
の吸引ポンプである。容器１８ａの緩衝液１８の中には
参照電極１２と電極１６が浸漬され、容器１８ｂの緩衝
液１８の中に、参照電極１１と電極１７が浸漬される。
容器１８ａと容器１８ｂ内の緩衝液１８は、キャピラリ
ー管１９内の緩衝液１８ｃによって連通される。電極１
６と電極１７間に電圧を印加すると、キャピラリー管１
９内に電気泳動が誘発され、分離用ＤＮＡコンジュゲー
ト２１とＤＮＡ試料２３は負に帯電しているため、容器
１８ａから容器１８ｂ側へ分離用ＤＮＡコンジュゲート
２１とＤＮＡ試料２３が移動する。

【００３３】次に、本発明の遺伝子診断装置で測定を行
うために必要な詳細について説明する。本遺伝子診断装
置で測定するＤＮＡ試料２３は、人の細胞や血液等から
入手したＤＮＡである。ヒト・ゲノムＤＮＡからＰＣＲ
（ポリメラーゼ連鎖反応）などの方法を利用して目的の
部分を目的の長さに切り出して測定用に数を増加させる
作業が必要である。ただ、このＰＣＲに関しては本遺伝
子診断装置の説明に必要がないため具体的な説明を省略
する。

【００３４】ＰＣＲなどで取り出した目的のＤＮＡは塩
基数でいうと６個程度〜１０００個程度であるが、約３
０億塩基対あるといわれるヒト・ゲノムＤＮＡの中に、
同じＤＮＡ配列が存在しないと確率的にいえる個数とし
ては、５０個程度以上である。しかし、これは総数が５
０個程度あればよいということであるから、数回に分け
てＤＮＡを切り取る場合は６個〜１２個ずつに分けるの
でもよい。そして、本発明者らの実験によると、本遺伝
子診断装置で正常ＤＮＡと１塩基違いの異常ＤＮＡを分
離する場合、塩基の個数は６個〜１２個が最も効率よく
分離できるという結果を得ている。ただ、この異常ＤＮ
Ａの分離は、ＤＮＡ試料の濃度（μＭ）、分離用ＤＮＡ
コンジュゲート濃度（モル％）、測定温度、その他と密
接な関係があるため、適正な条件にしないと分離が起こ
らないから、このような条件を設定することができるか
否かが重要である。例えば、分離用ＤＮＡコンジュゲー
ト２１のリニアポリマーのモル数に対する濃度は０．０
１〜０．０５（モル％）程度が適当であるが、ＤＮＡ試
料２３の濃度は１〜１０（μＭ）が適当で、５００〜６
００倍の濃度とするのが望ましい。このようにＤＮＡ試
料としては６個程度〜１０００個程度の塩基配列を持つ
ＤＮＡ試料が必要であり、且つ適正な条件設定が必要で
ある。

【００３５】次に、図３，図４，図５のキャピラリー管
１９について説明する。キャピラリー管１９にゲルを入
れて電気泳動を行うと、電気浸透流と呼ばれる液の流れ
が発生してしまう。従ってこの現象が起きないようにす
るため、キャピラリー管１９の内壁をアクリルアミドな
どでコーティングするのがよい。電気浸透流の発生が阻
止できるならコーティング方法は他の方法でもよい。例
えば、一般に販売されているコーティングキャピラリー
管を使用するのでもよい。なお、キャピラリー管１９と
しては内径５０〜１００μｍのフューズドシリカ製キャ
ピラリー管が、紫外線を９０％以上透過でき、且つ後述
するように紫外線を利用してＤＮＡを検出するとき、紫
外線の通過量を容易に検出できるから最も適当である。
そして、溝のある板と、紫外線が９０％以上透過する板
との組み合わせでキャピラリー管１９を構成するので
も、紫外線を９０％以上透過でき、紫外線の通過量を検
出することで異常ＤＮＡの検出を容易に行うことができ
る。なお、溝のある板を紫外線が透過可能な板にした場
合は透過光を検出し、溝のある板を紫外線が不透過の板
にした場合は、異常ＤＮＡを反射光で検出する。反射光
を検出する場合には溝形状を均一な反射面とするため矩
形断面にする必要がある。

【００３６】容器１８ａ，１８ｂの中やキャピラリー管
１９に収容する緩衝液１８，１８ｃは、Tris-Borate
（ｐＨ７．２〜ｐＨ８程度）緩衝液等を利用するのが適
当である。このうちキャピラリー管１９に収容する緩衝
液１８ｃに混入するＤＮＡ結合制御剤には、分離用ＤＮ
Ａコンジュゲートに対するＤＮＡの結合を促進する塩化
マグネシウム等の結合促進剤と、離脱を促す尿素等の離
脱剤の２種類が存在する。この２種類のＤＮＡ結合制御
剤は、２種類の混合割合や、材料物質（例えば、結合促
進剤として他の電解質）を選ぶことで、ＤＮＡに対する
多様な泳動速度の制御が可能になるものである。分離用
ＤＮＡコンジュゲート２１やＤＮＡ試料２３等を電気泳
動するためのリニアポリマー１８ｄは、ポリアクリルア
ミドがコンジュゲート作成にも利用されるため、相性が
よく適当である。

【００３７】次に、キャピラリー管１９への充填順序で
あるが、図５に示すように先ずキャピラリー管１９内に
リニアポリマー１８ｄとＤＮＡ結合制御剤を含んだ緩衝
液１８ｃを導入し、続いて以下詳述する分離用ＤＮＡコ
ンジュゲート２１を加える。このときリニアポリマー１
８ｄと混合して導入してもよいし、分離用ＤＮＡコンジ
ュゲート２１導入後にリニアポリマー１８ｄを導入して
もよい。続いて、分離用ＤＮＡコンジュゲート２１と分
離状態で緩衝液１８ｃで希釈したＤＮＡ試料２３を導入
して電気泳動する。

【００３８】本実施の形態１では、分離用ＤＮＡコンジ
ュゲート２１を作成するのにアクリルアミドとＤＮＡを
重合させているため、ＤＮＡとの重量差、構造差は大き
く、分離用ＤＮＡコンジュゲート２１の泳動速度（０．
６ｃｍ／分〜０．７ｃｍ／分）は、慣性のためＤＮＡの
最適の泳動速度（１３ｃｍ／分〜２０ｃｍ／分）の１／
２０〜１／３０程度であって、非常に動きが鈍く相対的
に擬似的に固定されているといってもよいような状態が
実現される。従って、測定開始時、充填物を収容したキ
ャピラリー管１９を分離部１０で移動させ、分離用ＤＮ
Ａコンジュゲート２１を分離部１０の中央付近に配置
し、後述のＤＮＡ試料２３をキャピラリー管１９の
（−）電極側先端に配置する。このようにすることによ
り、分離部１０で分離用ＤＮＡコンジュゲート２１によ
り正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡを分離するこ
とができる。

【００３９】なお、遺伝子診断装置のキャピラリー管１
９にＤＮＡ試料や分離用ＤＮＡコンジュゲート、リニア
ポリマーの各溶液を交換的に導入する機構、例えば図３
に示した吸引ポンプ２０のほかに、各ＤＮＡ試料や分離
用ＤＮＡコンジュゲート、リニアポリマーの各溶液をそ
れぞれ保管するカラムと、そのカラムを自動的に交換
し、それをキャピラリー管１９に接続する機構を装備す
るのが望ましい。

【００４０】さらに、キャピラリー管１９を１本または
複数本単位でユニット化し、これを交換用の分離用密閉
流路カートリッジとして、分離部１０に装着可能にし、
分離部１０内の温調器１３で温度制御するようにするの
も適当である。キャピラリー管１９内に、予めリニアポ
リマー１８ｄとＤＮＡ結合制御剤を含む緩衝液１８ｃを
充填し、分離用ＤＮＡコンジュゲート２１とＤＮＡ試料
２３を分離状態で充填して分離用密閉流路カートリッジ
として用意しておくことが可能になる。このように構成
することで、測定を行うたびに分離用密閉流路カートリ
ッジごと交換するため、分離用密閉流路カートリッジご
とに分離用ＤＮＡコンジュゲート２１、ＤＮＡ試料２３
の配置を予め設定できるから、測定が簡単に行え、且つ
正確な測定が行える。なお、この分離用密閉流路カート
リッジでは、分離用ＤＮＡコンジュゲート２１とＤＮＡ
試料２３を分離状態にするため、その間にリニアポリマ
ー１８ｄを挟んで充填している。それぞれの中にリニア
ポリマー１８ｄを混合させて充填するのでもよい。

【００４１】続いて、分離用ＤＮＡコンジュゲートにつ
いて説明する。図６は本発明の実施の形態１における遺
伝子診断装置の密閉流路内の分離用ＤＮＡコンジュゲー
トとＤＮＡ試料との関係概念図である。図６において、
２１は分離用ＤＮＡコンジュゲートである。ＤＮＡは二
本鎖を形成するものと一本鎖のものと存在するが、ＤＮ
ＡのもつＡ，Ｔ，Ｃ，Ｇ４つの塩基は互いにＡとＴ、Ｇ
とＣがそれぞれ水素結合し易い性質をもち、ＤＮＡの二
本鎖においてもＡＴ，ＧＣで対をなしている。従って、
一方の鎖のＤＮＡがＡＴＣＧＣＧＴＣＴＡＧＣ（配列番
号１に記載）と配列されている場合、もう一方の鎖のＤ
ＮＡは、ＴＡＧＣＧＣＡＧＡＴＣＧ（配列番号２に記
載）という塩基配列をもっている。この関係は相補的関
係と呼ばれるもので、この相補関係を充たす限り、Ａと
Ｔ、ＧとＣがそれぞれ水素結合により結合し、二本鎖を
形成する。本発明ではこの関係を利用するために、図６
に示すように分離用ＤＮＡコンジュゲート２１のＤＮＡ
部分にはＤＮＡ試料２３の正常ＤＮＡに相補的な塩基配
列を持たせている。従って、ＤＮＡ試料２３の正常ＤＮ
Ａの塩基配列がＡＴＣＧＣＧＴＣＴＡＧＣ（配列番号１
に記載）を含み、異常ＤＮＡがＡＴＣＡ^*ＣＧＴＣＴＡ
ＧＣ（配列番号３に記載）で、＊で示した部分で正常Ｄ
ＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡの塩基が異なっている
場合、分離用ＤＮＡコンジュゲート２１のＤＮＡ部分の
配列（本発明の第１の塩基配列）をＴＡＧＣＧＣＡＧＡ
ＴＣＧ（配列番号２に記載）とすると、異常ＤＮＡはＡ
^*において分離用ＤＮＡコンジュゲート２１と相補的で
はなくなるため水素結合せず、水素結合全体の結合力は
ＤＮＡ試料２３の正常ＤＮＡの方が異常ＤＮＡより１塩
基分の結合力分だけ大きくなる。その結果、後で説明す
る電気泳動時に正常ＤＮＡの方が異常ＤＮＡより強い結
合力で長い時間分離用ＤＮＡコンジュゲート２１と結合
するため、正常ＤＮＡは異常ＤＮＡより相対的に遅延す
るようになる。というのは、電気泳動時結合力だけでな
く電気泳動による引離力も作用するから、多数のＤＮＡ
が断続的に結合と離脱を繰り返すような結合状態となる
からである。そして、この泳動速度を平均的にみると、
長い時間結合する正常ＤＮＡの方が異常ＤＮＡより泳動
速度が低下することになる。ＤＮＡ試料の中には、２本
鎖のＤＮＡのうち測定対象ではない分離した残りの１本
鎖ＤＮＡのように正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮ
Ａ以外のＤＮＡも含まれており、このＤＮＡが後で説明
する電気泳動時にノイズとして作用するが、このノイズ
ＤＮＡは分離用ＤＮＡコンジュゲート２１のＤＮＡとは
ほとんど無反応で結合しないから、最も速い泳動速度を
もち分離されることになる。なお、分離用ＤＮＡコンジ
ュゲート２１の濃度は、ＤＮＡ試料の濃度の５００〜６
００倍が適当である。

【００４２】次に、このような分離用ＤＮＡコンジュゲ
ート２１の作成・合成方法について説明する。ビニル化
ＤＮＡを合成するために、ＰＣＲによって、分離用ＤＮ
Ａコンジュゲート２１用のＤＮＡを切り出す。上述の例
では、ＴＡＧＣＧＣＡＧＡＴＣＧが分離用ＤＮＡコンジ
ュゲート２１のＤＮＡである。

【００４３】続いて、目的の塩基配列を有するＤＮＡの
５’末端をアミノ化（通常は、ヘキシル基を介してアミ
ノ化）する。このようにして得られたアミノ化ＤＮＡを
２．６ｍＭになるように滅菌した超純水を加えて希釈す
る。次いで、ＭＯＳＵ（メタクリロイドオキシスクシン
イミド）を７１．３８８ｍＭになるようにＤＭＳＯ（デ
ィメチルスルオキシド）で希釈する。そして、このよう
にして得たアミノ化ＤＮＡとＭＯＳＵを１：５０の比率
になるように加えて調整する。さらに、この調整溶液に
対して、ｐＨ調整用としてｐＨ９になるように炭酸水素
ナトリウムと水酸化ナトリウムで調整した溶液を、アミ
ノ化ＤＮＡの量と等量加える。

【００４４】そして、得られた溶液を一晩振とうする。
その後、ＨＰＬＣ（High Performance Liquid Chromato
graphy：高速液体クロマトグラフィー）を使用して、振
とうした溶液中のビニル化ＤＮＡを、アミノ化ＤＮＡ，
ＭＯＳＵ，その他と分離する。ビニル化ＤＮＡは溶離液
（ＴＥＡＡ；トリエチルアミンー酢酸とアセトニトリル
の混合溶液）を含んでいるため、さらに真空乾燥機能を
持った遠心エバポレーターで減圧濃縮する。

【００４５】次いで、重合溶液である１０％のＡＡＭ
（アクリルアミド）を５３μｍｏｌ窒素置換する。さら
に、重合開始剤である１．３４％のＴＥＭＤ（Ｎ，Ｎ，
Ｎ’Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン）を超音波で
脱気した滅菌超純水で希釈する。これを重合開始剤であ
る１．３４％のＡＰＳ（過硫酸アンモニウム）を同じく
超音波で脱気した滅菌超純水で希釈する。さらに濃縮し
たビニル化ＤＮＡを滅菌した超純水で希釈する。そし
て、１００μｌの分離用ＤＮＡコンジュゲートを合成す
るために、上記のＡＡＭを３４μｌ，上記のＴＥＭＤと
ＡＰＳを各々５μｌ、ビニル化ＤＮＡがＡＡＭに対して
０．０１％モル〜０．０５％モルになるように加え、１
００μｌになるように滅菌超純水を追加して、６０分程
度放置しておくとアクリルアミド化された分離用ＤＮＡ
コンジュゲートが得られる。

【００４６】続いて、本実施の形態１の遺伝子診断装置
の動作について説明する。先ず遺伝子診断装置内に、Ｄ
ＮＡ試料や各溶液を導入したキャピラリー管１９をセッ
トし、図３，図４に示すように両端に容器１８ａ，１８
ｂ内の緩衝液１８を浸す。参照電極１１と参照電極１２
との間の電圧を所定の電位となるように制御演算部８で
モニターしながら電極１６と電極１７間に電源部９ａに
よって所定電圧を印加する。印加する電圧の大きさとし
て望ましくは１０〜２０キロボルトが好ましいが、電解
質や電極の状態により１００ボルト〜３０キロボルトで
もよい。例えば、低電解質濃度の場合や、電極面積が大
きな場合には電圧を低電圧にする。そして、最初から所
定電圧を印加するのでなく、定電圧の印加の前に準備用
の３０キロボルト以上の高電圧を印加し、ノイズＤＮＡ
を分離してから所定電圧を印加することで、測定を迅速
に行うことができる。

【００４７】ここで、電極１６と電極１７間に所定の電
圧を印加する理由を説明する。分離用ＤＮＡコンジュゲ
ート２１に対するＤＮＡ試料の結合力と、電気泳動力に
よる引離力との差が、各ＤＮＡの泳動速度差の発現を支
配するため、正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡの
分離が最も効果的に行われる電圧を選んで印加する必要
があるからである。すなわち、この電圧は最も泳動しに
くい正常ＤＮＡを電気泳動することができるという条件
と、高電圧にすると正常ＤＮＡと異常ＤＮＡの分解能が
低下するので、分解能を上げるため、できるだけ低電圧
でなければならないという条件の２つを充たす電圧であ
る。従って、予め印加する電圧として最適な電圧をＤＮ
Ａごと、条件ごとに調べておき、上述したように当初３
０キロボルト程度以上の準備電圧を短時間印加した後、
この電圧を印加するようにするのが最適である。なお、
キャピラリー管１９内のＤＮＡは負に帯電しており陽極
側に進むため、電源９ａは電極１６を正電位、電極１７
を負電位になるように印加する必要がある。また、電気
泳動に当たっては、泳動時間を長くしすぎると、キャピ
ラリー管１９内で緩衝液１８ｃが乾燥するので、必要以
上に長い時間泳動を行うのは避けなければならない。

【００４８】次に、分離が行われる分離部１０の説明を
行う。分離部１０では、ＤＮＡ試料の状態によっても異
なるが、分離用ＤＮＡコンジュゲートとＤＮＡ試料の結
合力の差に基づいて、正常ＤＮＡや異常ＤＮＡ、あるい
はノイズＤＮＡを分離できるように、１５℃〜８０℃、
望ましくは２０℃〜６０℃の温度範囲の所定温度に保た
なければならない。実施の形態１の遺伝子診断装置で
は、キャピラリー管１９を覆っている分離部１０の下部
に、シリコンラバーヒーターやニクロム線等と熱電対や
サーマル等の温度センサーを配置し、温調器１３で所定
の温度±１℃以下になるように管理する。ただ、環境温
度によっては室温が目的の所定温度を超える場合もあ
り、シリコンラバーヒーターやニクロム線等に代えて、
ペルチェ等の暖・冷可能な部品を使うのがよい。

【００４９】続いて、分離用ＤＮＡコンジュゲート２１
の作用で泳動速度に差を生じ、移動差が生じた正常ＤＮ
Ａと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡを、どのようにして検出
するか説明する。図７は、泳動開始からの経過時間を横
軸にして吸光度を縦軸にしたときの経過時間と吸光度の
関係図である。検出は紫外線の照射が正常ＤＮＡと異常
ＤＮＡとノイズＤＮＡ、ノイズＤＮＡによって遮光され
たときの吸光度を測定することで行う。実施の形態１に
おいては、図５に示すようにキャピラリー管１９の一部
でガラス部を露出させ、Ｄ₂ランプ１５ａから波長２６
０ｎｍの紫外線を照射し、このとき得られる紫外線照射
光をフォトダイオード１５ｂで検出し、吸光度を測定し
ている。制御演算部８によって電源部９ａを制御してＤ
₂ランプ１５ａを発光させ、フォトダイオード１５ｂで
検出した電流はプリアンプ１５ｃで増幅し、Ａ／Ｄコン
バータ１５ｄでデジタル量として吸光度に制御演算部８
で換算される。制御演算部８はタイマ（図示しない）を
内蔵し、泳動開始時間からの経過時間を測定することが
できる。図７において、経過時間が大きい（時間的に早
く通過する）方（Ｉ）が、ＤＮＡコンジュゲートと結合
しないノイズＤＮＡ、経過時間が中位の（ＩＩ）が異常
ＤＮＡ、経過時間が小さい（ＩＩＩ）が正常ＤＮＡであ
る。

【００５０】この関係図よりピークの高さと時間とピー
クの数を読み取れば、ピークの数からＤＮＡ試料に異常
ＤＮＡが含まれていることが分かる。すなわち、ピーク
の数から異常ＤＮＡが存在するか否かが判定できる。な
お、印加する電圧やＤＮＡ濃度、ＤＮＡの長さ（塩基の
個数）によってはピークの数を異常ＤＮＡとノイズＤＮ
Ａだけにすることができるから、このときは異常ＤＮＡ
の通過量だけを測定する。また、ピークの高さを比べる
のは、同じ条件下で電気泳動されたＤＮＡ中の泳動速度
差のある２つの集合の吸光度差を示すから、異常ＤＮＡ
と正常ＤＮＡの存在比率に相当し、存在比率の判定が可
能になる。異常ＤＮＡの存在量の判定は、標準ＤＮＡ試
料の検出ピーク波形から得られた標準データを制御演算
部８に予め入力しておき、そのデータと測定したデータ
を比較して換算すればよい。

【００５１】以上説明したように、本実施の形態１の遺
伝子診断装置と遺伝子診断方法によれば、細胞や血液等
から取り出したＤＮＡの中で、特定のＤＮＡを制限酵素
などで取り出したＤＮＡ試料中に含まれる正常ＤＮＡと
異常ＤＮＡとノイズＤＮＡの存在比率等が分かることに
より、遺伝子診断、判定ができる。

【００５２】

【発明の効果】以上のように、本発明の遺伝子診断装置
は、第１参照電極に対する第２参照電極の電圧を制御演
算部でモニターしながら、第２電極と第１電極間に電圧
を印加し、ＤＮＡ試料と分離用ＤＮＡコンジュゲートを
電気泳動するため、第２電極と第１電極間に定電圧を印
加するより、緩衝液中の電位差を正確に保つことがで
き、ばらつきが無く、分離用ＤＮＡコンジュゲートとの
水素結合の結合力の差を利用して正常ＤＮＡと異常ＤＮ
ＡとノイズＤＮＡの泳動速度をそれぞれ低下させ、その
作用を受けないノイズＤＮＡはほぼそのままの速度で泳
動させる。分離用ＤＮＡコンジュゲートを擬似固定状態
にすることができ、密閉流路を使い捨てにしたりする必
要はなく、両コンジュゲートの濃度調整がきわめて容易
になる。正常ＤＮＡ及び異常ＤＮＡは移動しながらこの
分離用ＤＮＡコンジュゲートの結合力の作用を受け、こ
の作用を受けないノイズＤＮＡとの３つのＤＮＡに、検
出時間の差を生じさせることができる。電気泳動とＤＮ
Ａの水素結合を利用するから数十分という短時間のうち
にＤＮＡを分離でき、且つ所定の電圧をきわめて簡単に
調整でき、正確にＤＮＡの異常の有無を検出することが
でき、小型、軽量、低ランニングコストの安価な装置と
することができ、診断の自動化がきわめて容易である。
これにより、癌・糖尿病・高血圧・アルツハイマーなど
の様々な遺伝子の変異に起因する疾患に関して、その疾
患に対する発症の危険性を予知し、発症前の予防あるい
は極めて早期の発見をすることができる。また、各個人
が持つ遺伝子の多様性を調査することで、薬品の副作用
と効果の有無をあらかじめ推測し各個人に最も適合した
医薬品を提供することが可能になる。さらに、突然変異
が起き癌化してしまった組織から採取した遺伝子の変異
を速やかに決定して利用することができる。個人を特定
し、犯罪捜査や親子関係の特定、各個人のセキュリティ
ーの確保に決定的な信頼性を遺伝子診断装置によって付
与することができる。

【００５３】また、分離用密閉流路カートリッジを用意
しておくことができ、測定毎に分離部に分離用密閉流路
カートリッジを交換して装着すればよく、測定を簡単に
且つ容易に行うことができる。密閉流路ごとに分離用Ｄ
ＮＡコンジュゲートとＤＮＡ結合制御剤を変化させて、
ＤＮＡ試料の正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡの
分離環境を密閉流路ごとに変化させることができる。Ｄ
ＮＡ試料の正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡを明
確に分離して測定することが可能となる。

【００５４】そして、密閉流路内の液体を２０℃〜６０
℃に調整して正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡを
分離するから、正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡ
を温度調整により分離用ＤＮＡコンジュゲートに結合し
たり離脱させたりすることが可能であり、結合力を温度
で調整でき、分離後それぞれを検出部で測定することが
可能となる。また、紫外線を９０％以上透過でき、紫外
線の通過量を検出することで異常ＤＮＡの検出が容易に
できる。紫外線を９０％以上透過でき、紫外線の通過量
を検出することで異常ＤＮＡの検出が容易にできる。

【００５５】さらに、本発明の遺伝子診断方法は、第１
参照電極に対する第２参照電極の電圧を演算制御部でモ
ニターしながら、第２電極と第１電極間に電圧を印加
し、ＤＮＡ試料と分離用ＤＮＡコンジュゲートを電気泳
動するため、第２電極と第１電極間に定電圧を印加する
より、緩衝液中の電位差を正確に保つことができ、ばら
つきが無く、分離用ＤＮＡコンジュゲートとの水素結合
の結合力の差を利用して正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイ
ズＤＮＡの泳動速度をそれぞれ低下させ、その作用を受
けないノイズＤＮＡはほぼそのままの速度で泳動させ
る。分離用ＤＮＡコンジュゲートを擬似固定状態にする
ことができ、密閉流路を使い捨てにしたりする必要はな
く、両コンジュゲートの濃度調整がきわめて容易にな
る。正常ＤＮＡ及び異常ＤＮＡは移動しながらこの分離
用ＤＮＡコンジュゲートの結合力の作用を受け、この作
用を受けないノイズＤＮＡは、電圧を掃引したとき掃引
電圧が低電圧で一番先に検出部で検出されるが、異常Ｄ
ＮＡは、少し高い電圧で検出され、正常ＤＮＡは更に高
い電圧で検出される。これにより３つのＤＮＡに、掃引
電圧に比例した検出時間の差を生じさせることができ
る。

【００５６】電気泳動とＤＮＡの水素結合を利用するか
ら数十分という短時間のうちにＤＮＡを分離でき、且つ
電圧を掃引するから分解能の高い最適電圧にきわめて簡
単に調整でき、正確にＤＮＡの異常の有無を検出するこ
とができる。この遺伝子診断方法によれば、遺伝子の変
異に起因する疾患に関して、その疾患に対する発症の危
険性を予知し、予防と極めて早期の発見をすることがで
きる。また、各個人が持つ遺伝子の多様性を調査するこ
とで、薬品の副作用と効果の有無をあらかじめ推測し、
各個人に最も適合した医薬品を提供することが可能にな
る。さらに、癌化してしまった組織から採取した遺伝子
の変異を速やかに決定することができる。個人を特定
し、犯罪捜査や親子関係の特定、各個人のセキュリティ
ーの確保に決定的な信頼性を与えることができる。

【００５７】

【配列表】 SEQUENCE LISTING <110> Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. et al. <120> The apparatus and method for genetic testing <130> 2913030744 <140> <141> <160> 3 <170> PatentIn Ver. 2.1 <210> 1 <211> 12 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 1 atcgcgtcta gc 12 <210> 2 <211> 12 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 2 tagcgcagat cg 12 <210> 3 <211> 12 <212> DNA <213> Homo sapiens <400> 3 atcacgtcta gc 12

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における遺伝子診断装置
の外観図

【図２】本発明の実施の形態１における遺伝子診断装置
の上蓋開放外観図

【図３】本発明の実施の形態１における遺伝子診断装置
の電気泳動部を含む装置構成図

【図４】本発明の実施の形態１における遺伝子診断装置
の制御回路要部図

【図５】本発明の実施の形態１における遺伝子診断装置
の密閉流路内の分離用ＤＮＡコンジュゲートとＤＮＡ試
料との導入状態図

【図６】本発明の実施の形態１における遺伝子診断装置
の密閉流路内の分離用ＤＮＡコンジュゲートとＤＮＡ試
料との関係概念図

【図７】経過時間と吸光度の関係図

【符号の説明】

１ 電源スイッチ ２ 操作ボタン ３ 表示パネル ４ 上蓋 ５ 筐体 ６ 電気泳動部 ７ 支持台 ８ 制御演算部 ９ 電源ボックス ９ａ 電源部 １０ 分離部 １１，１２ 参照電極 １３ 温調器 １５ 検出部 １５ａ Ｄ₂ランプ １５ｂ フォトダイオード １５ｃ プリアンプ １５ｄ Ａ／Ｄコンバータ １６，１７ 電極 １８，１８ｃ 緩衝液 １８ａ，１８ｂ 容器 １８ｄ リニアポリマー １９ キャピラリー管 ２０ 吸引ポンプ ２１ 分離用ＤＮＡコンジュゲート ２３ ＤＮＡ試料

───────────────────────────────────────────────────── 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 27/26 ３３１Ｇ ３１１Ｚ (72)発明者 森 一芳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2G045 AA25 DA12 DA13 DA77 FA09 FA27 FB05 GC10 JA01 4B029 AA07 BB20 CC01 FA12 FA15 4B063 QA01 QA17 QA18 QQ42 QS16 QS36 QS39 QX02

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】緩衝液を収容し第１電極と第１参照電極が
   浸漬された第１容器と、 緩衝液を収容し第２電極と第２参照電極が浸漬された第
   ２容器と、 前記第１容器と前記第２容器間をリニアポリマーとＤＮ
   Ａ結合制御剤を含む緩衝液を充たして連絡した密閉流路
   と、 前記第１参照電極の電位に対して前記第２参照電極を所
   定の正電位にするために、前記第１電極と前記第２電極
   間に電圧を印加する電源部と、 前記電源部を制御する制御部と、 前記密閉流路に設けられ、内部を通過するＤＮＡ試料の
   通過量を検出する検出部を備え、 さらに前記密閉流路は、前記緩衝液の中に、前記ＤＮＡ
   試料に対して水素結合可能な塩基配列と高分子化合物と
   が結合して構成され、水素結合による結合力の差で前記
   ＤＮＡ試料を正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡに
   分離する分離用ＤＮＡコンジュゲートと、測定対象の前
   記ＤＮＡ試料とを備え、 前記所定の電圧を印加することにより前記密閉流路内の
   ＤＮＡ試料が電気泳動され、前記検出部が正常ＤＮＡと
   異常ＤＮＡとノイズＤＮＡの通過量をそれぞれ測定する
   ことを特徴とする遺伝子診断装置。
2. 【請求項２】前記密閉流路が、リニアポリマーとＤＮＡ
   結合制御剤を含む緩衝液で充たされ、且つ該緩衝液の中
   に前記分離用ＤＮＡコンジュゲートとＤＮＡ試料とが分
   離状態で、リニアポリマーを挟んで流れ方向にこの順序
   で充填された分離用密閉流路カートリッジであって、 該分離用密閉流路カートリッジを交換可能に装着できる
   分離部が設けられたことを特徴とする請求項１記載の遺
   伝子診断装置。
3. 【請求項３】前記密閉流路が１以上設けられたことを特
   徴とする請求項１または２に記載の遺伝子診断装置。
4. 【請求項４】前記分離用ＤＮＡコンジュゲートがアクリ
   ルアミド化したＤＮＡであることを特徴とする請求項１
   〜３のいずれかに記載の遺伝子診断装置。
5. 【請求項５】前記密閉流路内の液体を２０℃〜６０℃に
   調整して正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡを分離
   することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
   遺伝子診断装置。
6. 【請求項６】前記密閉流路が内径５０〜１００μｍのフ
   ューズドシリカ製キャピラリー管であることを特徴とす
   る請求項１〜５に記載の遺伝子診断装置。
7. 【請求項７】前記密閉流路が溝のある板と紫外線が９０
   ％以上透過する板との組み合わせであることを特徴とす
   る請求項１〜６に記載の遺伝子診断装置。
8. 【請求項８】第１容器に緩衝液を収容して第１電極と第
   １参照電極を浸漬するとともに、第２容器にも緩衝液を
   収容して第２電極と第２参照電極を浸漬し、 前記第１容器と前記第２容器間をリニアポリマーとＤＮ
   Ａ結合制御剤を含む緩衝液を充たした密閉流路で連絡
   し、 さらに、該密閉流路内の緩衝液の中に、前記ＤＮＡ試料
   に水素結合可能な塩基配列と高分子化合物とが結合し、
   結合力の差から前記ＤＮＡ試料を正常ＤＮＡと異常ＤＮ
   ＡとノイズＤＮＡに分離可能な分離用ＤＮＡコンジュゲ
   ートを充填し、該分離用コンジュゲートに続いて前記緩
   衝液の中にＤＮＡ試料を加え、 前記第１参照電極の電位に対して前記第２参照電極を所
   定の正電位にするために前記第１電極と前記第２電極間
   に電位を印加し、前記密閉流路内の緩衝液を電気泳動さ
   せ、正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡを分離し、
   正常ＤＮＡと異常ＤＮＡとノイズＤＮＡの比率もしくは
   異常ＤＮＡを検出することを特徴とする遺伝子診断方
   法。