JP2003169661A - Apparatus for analyzing nucleic acid and method for analyzing nucleic acid by using the same - Google Patents

Apparatus for analyzing nucleic acid and method for analyzing nucleic acid by using the same

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JP2003169661A
JP2003169661A JP2001371937A JP2001371937A JP2003169661A JP 2003169661 A JP2003169661 A JP 2003169661A JP 2001371937 A JP2001371937 A JP 2001371937A JP 2001371937 A JP2001371937 A JP 2001371937A JP 2003169661 A JP2003169661 A JP 2003169661A
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西矢  芳昭
Katsunori Ikeda
勝徳 池田
Mikio Kishimoto
幹雄 岸本
Nobuhiro Umebayashi
信弘 梅林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive, simple and miniaturized apparatus for extracting and refining a nucleic acid from a sample containing the nucleic acid and analyzing the nucleic acid and to provide a method using the apparatus. <P>SOLUTION: This invention provides the apparatus for analyzing the nucleic acid in the sample, having the following means (a) to (d) and the analytic method using the apparatus. (a) A means for bringing the sample into contact with magnetism-responding particles having a ferromagnetic metal oxide and silica and carrying out treatment for absorbing the nucleic acid in the sample into the magnetism-responding particles. (b) A means for carrying out treatment for separating magnetism-responding particles, in which the nucleic acid is absorbed, from the sample by applying magnetic field thereto. (c) A means for carrying out treatment for separating the nucleic acid from the magnetism- responding particles by applying electric field thereto. (d) A means for carrying out treatment for amplifying the nucleic acid separated from the magnetism- responding particles. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、目的とする核酸を
含有する試料中の核酸を分析する装置およびそれを用い
た核酸を分析する方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus for analyzing nucleic acid in a sample containing a target nucleic acid and a method for analyzing nucleic acid using the apparatus.

【0002】本発明によれば、核酸の分析を小スケール
で効率良くおこなうことが可能となる。すなわち、従来
の方法では小型化が困難であった核酸の抽出精製装置を
小型化し、安価かつ簡単な構成で核酸を分析することが
できる。そして、使用する試料の量が極めて僅かであっ
ても高感度な分析を行うことが可能となる。
According to the present invention, it becomes possible to efficiently analyze a nucleic acid on a small scale. That is, it is possible to downsize a nucleic acid extraction / purification device, which has been difficult to downsize by a conventional method, and analyze a nucleic acid with an inexpensive and simple structure. Then, it becomes possible to perform highly sensitive analysis even when the amount of sample used is extremely small.

【0003】[0003]

【従来の技術】核酸を含有する細胞等の生物材料からの
核酸の抽出精製は、遺伝子工学や臨床診断の分野では重
要なステップである。例えば、ある遺伝子について解析
しようとする場合、まず、その遺伝子を保持する細胞等
の生物材料からDNAやRNAといった核酸を抽出する
ことが必要である。また、細菌やウイルスといった感染
体の検出のためのDNA/RNA診断においても、血液
等の生物材料から細菌やウイルスの核酸を抽出した後、
検出することが必要である。
2. Description of the Related Art Extraction and purification of nucleic acid from biological materials such as cells containing nucleic acid is an important step in the field of genetic engineering and clinical diagnosis. For example, when trying to analyze a certain gene, it is first necessary to extract nucleic acids such as DNA and RNA from biological materials such as cells that retain the gene. Also, in DNA / RNA diagnosis for detecting infectious agents such as bacteria and viruses, after extracting nucleic acids of bacteria and viruses from biological materials such as blood,
It is necessary to detect.

【0004】一般に、生物材料に含まれるDNAやRN
Aといった核酸は、遊離した状態で存在するわけでな
く、タンパク質、脂質、糖から構成される細胞膜や細胞
壁等の殻の中に存在し、ほとんどの場合、核酸自身もタ
ンパク質との複合体を形成している。したがって、生物
材料から核酸を抽出精製する場合には、まず超音波や熱
による物理的破砕処理やプロテアーゼによる酵素処理、
界面活性剤や変性剤による処理等を施すことにより核酸
を遊離させ、さらに、フェノール等の有機溶媒による抽
出操作や超遠心分離、イオン交換体等の担体を使用した
カラムクロマトグラフィー等により、破砕物中から核酸
を精製する必要がある。これらの手法は、核酸や出発材
料、さらには抽出した核酸の用途に応じて組み合わさ
れ、それぞれ最適化されて用いられている[Molecular
cloning: A Laboratory manual, 2nded. (Cold Spring
Harbor Laboratory Press, 1989) ]。
Generally, DNA and RN contained in biological materials
Nucleic acid such as A does not exist in a free state but exists in the shell such as cell membrane and cell wall composed of protein, lipid and sugar, and in most cases, the nucleic acid itself forms a complex with the protein. is doing. Therefore, when extracting and purifying nucleic acids from biological materials, first, physical disruption by ultrasonic waves or heat or enzyme treatment by protease,
Nucleic acids are liberated by treatment with a surfactant or denaturant, and then crushed products by extraction operations with organic solvents such as phenol, ultracentrifugation, column chromatography using carriers such as ion exchangers, etc. It is necessary to purify the nucleic acid from the inside. These methods are combined and optimized according to the intended use of nucleic acids, starting materials, and extracted nucleic acids [Molecular
cloning: A Laboratory manual, 2nded. (Cold Spring
Harbor Laboratory Press, 1989)].

【0005】しかし、これらの方法は遠心分離など煩雑
な工程を含むため非常に手間がかかる作業である。さら
に、これらの方法により抽出された核酸サンプル中に
は、その後の解析にとって弊害となるタンパク質などの
夾雑物質が多く含まれている。そのため、純度よく核酸
を得るためには、これらの抽出操作を行った後に塩化セ
シウム等による密度勾配を利用した超遠心分離操作やフ
ェノール/クロロホルム抽出に代表されるような煩雑
で、かつ長時間を要するタンパク質除去操作を行う必要
がある。
However, these methods are laborious because they involve complicated steps such as centrifugation. Furthermore, the nucleic acid sample extracted by these methods contains a large amount of contaminants such as proteins, which are harmful to the subsequent analysis. Therefore, in order to obtain nucleic acids with a high degree of purity, after performing these extraction operations, it is difficult and time-consuming to perform ultracentrifugation using a density gradient such as cesium chloride or phenol / chloroform extraction. It is necessary to perform the required protein removal operation.

【0006】一方、簡便な核酸抽出法としてシリカを核
酸結合性固相担体として使用する方法がある(特開平2
−289596号公報)。この方法は、バクテリアなど
の生物材料から核酸を一段階で抽出することが可能なう
え、溶出液として水またはTEバッファーなど低濃度の
緩衝液を使用するため、特別な脱塩濃縮操作が不要で、
抽出した核酸を直ちに後の解析に使用することができる
という利点がある。しかしながら、本方法によりシリカ
から溶出させて得られた核酸は濃度が低く、収量におい
ても満足できるものではなかった。従って、小量の核酸
で分析が可能なポリメラーゼ・チェイン・リアクション
(PCR)などには通常のスケールで適用できるが、サ
ザンハイブリダイゼーションやノーザン・ブロットなど
の分析には大スケール化とその後の濃縮工程という煩雑
な操作を必要とした。更に簡便性を高めた核酸抽出方法
として核酸結合用磁性担体を使用する核酸単離方法があ
り、例えば核酸が共有結合し得る重合性シラン被膜によ
り覆われた超常磁性酸化鉄核を有する磁気応答粒子を利
用することが知られている(特開昭60−1564号公
報)。しかしながら、本方法も溶出させて得られた核酸
の濃度、収量における不満を解消できるものではなかっ
た。
On the other hand, as a simple nucleic acid extraction method, there is a method of using silica as a nucleic acid-binding solid-phase carrier (Japanese Patent Laid-Open No. HEI-2)
-289596). In this method, nucleic acids can be extracted from biological materials such as bacteria in one step, and since a low-concentration buffer such as water or TE buffer is used as an eluent, no special desalting and concentration operation is required. ,
There is an advantage that the extracted nucleic acid can be immediately used for the subsequent analysis. However, the nucleic acid obtained by elution from silica by this method had a low concentration and was not satisfactory in yield. Therefore, it can be applied on a normal scale for polymerase chain reaction (PCR), etc., which allows analysis with a small amount of nucleic acid, but for analysis such as Southern hybridization and Northern blot, a large scale and subsequent concentration step It requires a complicated operation. There is a nucleic acid isolation method using a magnetic carrier for nucleic acid binding as a nucleic acid extraction method with further improved convenience, for example, a magnetically responsive particle having a superparamagnetic iron oxide nucleus covered with a polymerizable silane coating capable of covalently binding a nucleic acid. Is known to be used (Japanese Patent Laid-Open No. 60-1564). However, this method also cannot eliminate dissatisfaction in the concentration and yield of the nucleic acid obtained by elution.

【0007】また、診断分野への用途に際しては、分析
のスケールを微小化して、微量サンプルでの核酸分析が
可能であることが求められる。しかし、従来の方法で
は、十分な量の核酸を得るには大スケール化が必要とな
る関係から、装置の微小化が困難である。さらに現在に
至るまで、40cm2以下の面積のステージ上、いわゆ
るチップ上に核酸の抽出精製工程を含む全核酸分析工程
を載せ得るシステムは開発されていない。
Further, in the application to the diagnostic field, it is required that the analysis scale be miniaturized so that nucleic acid analysis can be carried out with a small amount of sample. However, in the conventional method, it is difficult to miniaturize the device because it is necessary to increase the scale in order to obtain a sufficient amount of nucleic acid. Furthermore, until now, no system has been developed that can carry all nucleic acid analysis steps including a nucleic acid extraction and purification step on a stage having an area of 40 cm 2 or less, that is, on a chip.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】このような理由から、
簡便に効率良く核酸を抽出精製し分析することができる
装置・方法が求められていた。簡便性を高めるために
は、核酸抽出精製および分析の一連の操作を一体化し、
連動させ得るシステムを開発することが必要となる。さ
らに、スケールを微小化することで微量サンプルの核酸
分析が可能となり、診断分野に用いることが可能とな
る。すなわち本発明の目的は、核酸を含有する試料から
簡便に核酸を抽出精製して、分析するための装置および
方法を提供することである。さらには、核酸の抽出精製
から分析までの微小化可能なトータルシステム、いわゆ
る微小化TAS(トータル・アナリシス・システム)を
提供することである。
For these reasons,
There has been a demand for a device / method capable of extracting and purifying and analyzing nucleic acids simply and efficiently. In order to improve convenience, a series of operations for nucleic acid extraction and purification and analysis are integrated,
It is necessary to develop a system that can be linked. Further, by miniaturizing the scale, it becomes possible to analyze a small amount of nucleic acid, and it can be used in the diagnostic field. That is, an object of the present invention is to provide an apparatus and method for easily extracting and purifying nucleic acid from a sample containing nucleic acid and analyzing the nucleic acid. Furthermore, it is to provide a so-called miniaturized TAS (total analysis system) capable of miniaturizing from extraction and purification of nucleic acids to analysis.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、強磁性金
属酸化物およびシリカを有する磁気応答粒子を用い、適
宜、磁場・電場をかけることで、非常に効率良く核酸を
精製することができることを見出した。この知見に基づ
くことで、核酸分析の段階を含めた装置を小型化でき、
核酸の分析を簡便におこなうことができ、さらに核酸分
析の微小化TASを提供し得る、本発明を完成した。
The inventors of the present invention can very efficiently purify a nucleic acid by using a magnetically responsive particle having a ferromagnetic metal oxide and silica and appropriately applying a magnetic field and an electric field. I found that I could do it. Based on this knowledge, the device including the stage of nucleic acid analysis can be downsized,
The present invention has been completed, which enables simple analysis of nucleic acids and can provide a miniaturized TAS for nucleic acid analysis.

【0010】磁気応答性のないシリカを核酸結合性固相
担体として使用する従来の方法では、核酸の抽出精製に
十分な量の担体が必要である。このため、従来の方法で
はシステムの微小化は困難である。さらに従来の方法に
よるシステムを自動化する場合には、核酸が結合した担
体の攪拌、分離、移動の諸動作のためにピペット操作が
要求される。したがって、ピペット操作をおこなうロボ
ットアームを有する大掛かりな装置を必要とするため、
システムの微小化はさらに困難であった。本発明者らが
見出した強磁性金属酸化物およびシリカを有する磁気応
答粒子を用いる方法では、磁場を利用することにより簡
便かつ安価に攪拌、分離、移動の諸動作をおこなうこと
ができ、微小化が容易となった。したがって、本発明の
方法によれば、従来の方法では小型化が困難であった核
酸の抽出精製工程を小型化し、安価かつ簡単な構成で核
酸を分析することができる。そして、使用する試料の量
が極めて僅かであっても高感度な分析が可能となる。ま
た、システムの自動化のためにピペッティング手段を設
ける場合であっても、核酸の単離等の手段が微小化され
るため、システム全体としては比較的微小化が図れるこ
とが期待される。
The conventional method of using non-magnetically responsive silica as a nucleic acid-binding solid-phase carrier requires a sufficient amount of carrier for extraction and purification of nucleic acids. Therefore, it is difficult to miniaturize the system by the conventional method. Further, when automating the system by the conventional method, pipetting is required for various operations of stirring, separating and moving the carrier to which the nucleic acid is bound. Therefore, since a large-scale device having a robot arm for pipetting is required,
Miniaturization of the system was even more difficult. The method using magnetically responsive particles having a ferromagnetic metal oxide and silica, which the present inventors have found, allows various operations such as stirring, separation, and movement to be carried out easily and inexpensively by utilizing a magnetic field, thereby reducing the size. Became easier. Therefore, according to the method of the present invention, the nucleic acid extraction / purification process, which has been difficult to miniaturize by the conventional method, can be miniaturized, and the nucleic acid can be analyzed with an inexpensive and simple structure. Then, even if the amount of sample used is extremely small, highly sensitive analysis becomes possible. Further, even when the pipetting means is provided for the automation of the system, the means for isolating the nucleic acid and the like are miniaturized, so that it is expected that the whole system can be relatively miniaturized.

【0011】また、これまでシリカを有する磁気応答粒
子に結合あるいは吸着している核酸は所定のバッファー
や水によりほとんど全てが溶出すると考えられてきたた
め、核酸の収量が低い理由は磁気応答粒子の核酸結合能
が低いことによるものと思われていた。従って、磁気応
答粒子の材質、粒形、表面積などに種々の改良が施され
てきた(特開平2−289596号公報、特公平7−1
3077号公報、特開平9−12929号公報)。しか
しながら、種々の検討をおこなった結果、本発明者ら
は、核酸結合用担体として強磁性金属酸化物およびシリ
カを有する磁気応答粒子を用いた場合に、磁気応答粒子
に結合あるいは吸着している核酸の状態によっては所定
のバッファーや水によっても溶出が困難であることを見
いだした。そこで、核酸がリン酸結合骨格を有するため
負の電荷を持つことを利用し、磁気応答粒子を含む系を
電場におくことで、磁気応答粒子から核酸を高収率で遊
離することが可能となり、核酸分析の微小化TASを構
築することが可能となることが分かった。
Further, it has been considered that almost all the nucleic acids bound to or adsorbed on the magnetically responsive particles having silica are eluted by a predetermined buffer or water. Therefore, the reason for the low yield of nucleic acids is that the nucleic acids of the magnetically responsive particles are used. It was thought to be due to its low binding capacity. Therefore, various improvements have been made to the material, particle shape, surface area, etc. of the magnetically responsive particles (Japanese Patent Laid-Open No. 2-289596, Japanese Patent Publication No. 7-1).
No. 3077, JP-A-9-12929). However, as a result of various studies, the present inventors have found that when a magnetically responsive particle having a ferromagnetic metal oxide and silica is used as a nucleic acid binding carrier, the nucleic acid bound to or adsorbed to the magnetically responsive particle is used. It was found that elution was difficult even with a predetermined buffer or water depending on the condition. Therefore, by utilizing the fact that nucleic acid has a negative charge because it has a phosphate-bonded skeleton, it is possible to release nucleic acid from magnetically responsive particles in high yield by placing the system containing magnetically responsive particles in an electric field. It was found that it becomes possible to construct a miniaturized TAS for nucleic acid analysis.

【0012】すなわち本発明は、以下の構成からなる。
(1)以下の(a)〜(d)の手段を有する、試料中の
核酸を分析する装置。 (a)強磁性金属酸化物およびシリカを有する磁気応答
粒子に核酸を接触させて、試料中の核酸と磁気応答粒子
とを吸着させる処理を行う手段、 (b)磁場をかけて、前記核酸が吸着した磁気応答粒子
を試料から分離する処理を行う手段、 (c)電場をかけて、核酸を磁気応答粒子から分離する
処理を行う手段、 (d)前記磁気応答粒子から分離した核酸を増幅する処
理を行う手段。 (2)以下の(e)の手段をさらに有する、(1)に記
載の装置。 (e)前記増幅した核酸を電気泳動する処理を行う手
段。 (3)前記(a)〜(e)の手段によるすべての処理が
1つのステージで行われるように構成されてなり、当該
ステージの面積が1cm2〜40cm2である(2)に記
載の装置。 (4)前記ステージには、少なくとも(b)、(c)、
(e)の各手段による処理が行われるための溝が形成さ
れてなり、当該溝の幅が、5μm〜1mmである(3)
に記載の装置。 (5)前記各手段の少なくとも一つを自動的に制御し得
る制御手段をさらに備える、(1)〜(4)のいずれか
に記載の装置。 (6)ピペッティングする手段をさらに備える、(5)
に記載の装置。 (7)核酸を分取する処理を行う手段をさらに備える、
(1)〜(6)のいずれかに記載の装置。 (8)分取した核酸のハイブリダイゼーションの処理を
行う手段をさらに備える、(7)に記載の装置。 (9)分取した核酸の吸光分光、蛍光分光または発光分
光のうちの少なくとも一つの測定を行う手段をさらに備
える、(7)に記載の装置。 (10)(1)〜(9)のいずれかに記載の装置を用い
ることを特徴とする試料中の核酸の分析方法。
That is, the present invention has the following configuration.
(1) An apparatus for analyzing nucleic acid in a sample, which comprises the following means (a) to (d). (A) a means for contacting the nucleic acid with magnetically responsive particles having a ferromagnetic metal oxide and silica to adsorb the nucleic acid in the sample and the magnetically responsive particles; (b) applying a magnetic field Means for separating the adsorbed magnetically responsive particles from the sample, (c) means for applying an electric field to separate the nucleic acid from the magnetically responsive particles, and (d) amplifying the nucleic acid separated from the magnetically responsive particles. A means of performing processing. (2) The device according to (1), further including the following means (e). (E) A means for performing a process of electrophoresing the amplified nucleic acid. (3) the (a) all of the processing by means of ~ (e) is configured to be performed in one stage, according to the area of the stage is 1cm 2 ~40cm 2 (2) . (4) At least (b), (c), and
A groove for performing the processing by each means of (e) is formed, and the width of the groove is 5 μm to 1 mm (3)
The device according to. (5) The device according to any one of (1) to (4), further including control means capable of automatically controlling at least one of the respective means. (6) Further comprising means for pipetting, (5)
The device according to. (7) A means for performing a process for separating nucleic acid is further provided,
The apparatus according to any one of (1) to (6). (8) The device according to (7), further including means for performing a hybridization treatment of the separated nucleic acid. (9) The device according to (7), further including a unit that performs at least one measurement of absorption spectroscopy, fluorescence spectroscopy, or emission spectroscopy of the separated nucleic acid. (10) A method for analyzing nucleic acid in a sample, which comprises using the device according to any one of (1) to (9).

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本明細書において、核酸を分析す
るとは、核酸を精製して増幅する、核酸を電気泳動の処
理に供する、特定の核酸を分取する、ハイブリダイゼー
ションを行う、各種分光法による測定を行うことを含む
概念である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present specification, to analyze a nucleic acid means to purify and amplify the nucleic acid, to subject the nucleic acid to an electrophoretic treatment, to collect a specific nucleic acid, to perform hybridization, various spectroscopic methods. This is a concept that includes performing measurement by the method.

【0014】本発明は、前記(a)〜(d)の手段を備
えることを特徴とする。以下、(a)〜(d)の各手段
を順に説明する。なお、以下の説明では、本発明のさら
に好ましい態様(「ステージ」、「溝」、「自動化手
段」等)も説明するが、それらは、本発明(請求項1に
記載の発明)に必須の構成要件ではなく、(a)〜
(d)の手段を有することにより、試料から核酸を容易
に単離できるようになり、装置の微小化に寄与し得ると
いう効果を奏する。
The present invention is characterized by including the above-mentioned means (a) to (d). Hereinafter, each means (a) to (d) will be described in order. In the following description, more preferable aspects of the present invention (“stage”, “groove”, “automating means”, etc.) will also be described, but they are essential for the present invention (the invention according to claim 1). It is not a configuration requirement, but (a)
By including the means of (d), it becomes possible to easily isolate the nucleic acid from the sample, and it is possible to contribute to miniaturization of the device.

【0015】本発明に係る装置の手段(a)、すなわち
磁気応答粒子に核酸を接触させて、両者を吸着させる処
理を行う手段としては、特別な機器等は必要なく、単に
両者を混合し得る領域(以下、「反応室」ともいう)が
あればよい。両者を接触させるための条件については特
に問わないが、核酸や磁気応答粒子の性状を損なわない
緩やかな条件であることが好ましく、単に両者を共存さ
せるだけでもよい。手段(a)の処理により、試料中の
核酸は磁気応答粒子に吸着する。
The means (a) of the apparatus according to the present invention, that is, the means for bringing the nucleic acid into contact with the magnetically responsive particles and adsorbing both of them does not require any special equipment and can simply mix both. It is sufficient if there is a region (hereinafter, also referred to as "reaction chamber"). The conditions for bringing them into contact with each other are not particularly limited, but it is preferable that they are mild conditions that do not impair the properties of the nucleic acid and the magnetically responsive particles, and both may be allowed to coexist. By the treatment of the means (a), the nucleic acid in the sample is adsorbed on the magnetically responsive particles.

【0016】手段(b)は、手段(a)によって核酸が
吸着した磁気応答粒子に磁場をかけて、両者を移動させ
ることにより、核酸を試料から分離する処理を行う手段
である。核酸が結合した磁気応答粒子を分離、移動させ
るために、磁場をかける手段としては、永久磁石を用い
る方法や電磁石による方法が考えられるが、磁気応答粒
子を感応させるに十分な磁力を有する必要がある。例え
ば、磁束密度が約300ガウスの磁石が用いられ得る。
このように、磁気応答粒子を核酸の担体とすることで、
磁場の制御によって、核酸を攪拌、分離、移動させるこ
とができ、装置の大型化の原因となるピペットを用いる
工程を減らすことになるので、装置の微小化に貢献し得
る。
The means (b) is a means for separating the nucleic acid from the sample by applying a magnetic field to the magnetically responsive particles to which the nucleic acid has been adsorbed by the means (a) and moving them. A method using a permanent magnet or a method using an electromagnet can be considered as a means for applying a magnetic field in order to separate and move the magnetically responsive particles to which nucleic acid is bound, but it is necessary that the magnetically responsive particles have a sufficient magnetic force. is there. For example, a magnet with a magnetic flux density of about 300 Gauss can be used.
Thus, by using the magnetically responsive particles as a carrier for nucleic acids,
By controlling the magnetic field, nucleic acids can be agitated, separated, and moved, and the number of steps using a pipette, which causes an increase in size of the device, can be reduced, which can contribute to miniaturization of the device.

【0017】手段(c)は、電場をかけることにより、
磁気応答粒子から核酸を遊離させ、分離する手段であ
る。電場をかける条件は、核酸や磁気応答粒子の性状を
損なわない緩やかな条件であることが好ましい。例え
ば、電解質溶液により浸漬された流路に10〜200V
程度の電圧で通電することにより、核酸のみを正極方向
に移動させることで磁気応答粒子と核酸とを分離し、精
製された核酸を得ることができる。あるいは、電解質溶
液に浸漬したゲルマトリックス中の溝に核酸が結合した
磁気応答粒子を注入し、ゲルマトリックスに10〜20
0V程度の電圧で通電することにより、固相担体はゲル
マトリックス内を移動せず核酸のみを正極方向に移動さ
せることで磁気応答粒子と核酸とを分離し、精製された
核酸を得ることができる。また、適当な孔を有するメン
ブレンを利用することもできる。すなわち、核酸が結合
した磁気応答粒子を含む液をメンブレンで覆い、適当な
電圧で通電することにより、磁気応答粒子から核酸が遊
離するので、精製された核酸を回収することができる。
このように、電場を利用することで、単に水やバッファ
ーに溶出させるだけの場合に比べ、より高収率で磁気応
答粒子から核酸を遊離させることができ、微小量分析の
実現に貢献し得る。
The means (c) applies an electric field to
It is a means for releasing and separating nucleic acids from magnetically responsive particles. The conditions for applying an electric field are preferably mild conditions that do not impair the properties of nucleic acids and magnetically responsive particles. For example, 10 to 200 V in the flow path immersed in the electrolyte solution.
By energizing at a voltage of about a certain level, only the nucleic acid is moved in the positive electrode direction, so that the magnetically responsive particles and the nucleic acid are separated, and a purified nucleic acid can be obtained. Alternatively, a magnetically responsive particle having a nucleic acid bound is injected into a groove in a gel matrix immersed in an electrolyte solution, and the gel matrix is filled with 10 to 20
By energizing at a voltage of about 0 V, the solid-phase carrier does not move in the gel matrix but only the nucleic acid moves toward the positive electrode, so that the magnetically responsive particles and the nucleic acid are separated and a purified nucleic acid can be obtained. . Also, a membrane having appropriate holes can be used. That is, the nucleic acid is released from the magnetically responsive particles by covering the liquid containing the magnetically responsive particles to which the nucleic acid is bound with a membrane and energizing at a suitable voltage, so that the purified nucleic acid can be recovered.
As described above, by using an electric field, nucleic acids can be released from magnetically responsive particles in a higher yield than when they are simply eluted in water or a buffer, which can contribute to the realization of minute amount analysis. .

【0018】磁気応答粒子を含む系に電場をかけるため
のデバイスとしては、何ら特別な機器を必要としない。
例えば、核酸やタンパク質を分離分析するための市販の
電気泳動装置やパワーサプライをそのまま用いることが
できる。しかしながら、本発明による核酸の抽出精製を
機能的におこなうためには、分注機構、電極、固液分離
手段を備えた自動化装置が有用になると考えられる。こ
れらの手段を備えた自動化装置の作製は、従来技術によ
り十分可能であり、該自動化装置もまた本発明の実施の
一態様である。
No special equipment is required as a device for applying an electric field to the system containing magnetically responsive particles.
For example, a commercially available electrophoresis apparatus or power supply for separating and analyzing nucleic acids and proteins can be used as it is. However, in order to functionally perform the extraction and purification of nucleic acids according to the present invention, it is considered that an automated device equipped with a dispensing mechanism, electrodes, and solid-liquid separation means will be useful. The production of an automated device equipped with these means is sufficiently possible by the conventional technique, and the automated device is also an embodiment of the present invention.

【0019】以上の手段による処理に供することで試料
中の核酸が精製され得る。精製した核酸は、必要に応じ
て収納のための領域(以下、「回収室」という)に収納
した後、以下の手段による処理に供される。以上、手段
(a)〜手段(c)の処理を行う領域および(存在する
場合には)回収室を総称して、「核酸精製部」という。
手段(a)〜手段(c)の各処理は、各々異なる領域で
行ってもよいが、装置の省スペース化を図る観点から、
なるべく少ない領域を共用するのが好ましい。例えば3
〜10本程度の流路を手段(a)〜手段(c)の各処理
を行う領域とし、各手段の必要に応じて、磁場、電場を
かけることで、領域を共用できる。
The nucleic acid in the sample can be purified by subjecting it to the treatment by the above means. The purified nucleic acid is stored in an area for storing (hereinafter, referred to as “collection chamber”) if necessary, and then subjected to treatment by the following means. As described above, the region for performing the processing of the means (a) to the means (c) and the recovery chamber (when present) are collectively referred to as “nucleic acid purification section”.
The processes of the means (a) to the means (c) may be performed in different areas, but from the viewpoint of saving space in the device,
It is preferable to share as little area as possible. Eg 3
Approximately 10 flow paths can be used as regions for performing each processing of the means (a) to (c), and the regions can be shared by applying a magnetic field or an electric field according to the need of each means.

【0020】核酸を増幅する処理を行う手段(手段
(d)、以下、「核酸増幅部」ともいう)は、少なくと
も、精製した核酸が存在するスペースがあればよいが、
ポリメラーゼと基質およびバッファーなどを試薬として
加え、好適な反応温度を与えることが好ましい。ペルチ
エ素子による温度管理は反応を飛躍的に向上させるので
より好ましい。
The means for carrying out the treatment for amplifying nucleic acid (means (d), hereinafter also referred to as "nucleic acid amplification section") may have at least a space in which the purified nucleic acid is present.
It is preferable to add a polymerase, a substrate, a buffer and the like as reagents to provide a suitable reaction temperature. Temperature control by a Peltier element is more preferable because it dramatically improves the reaction.

【0021】以上の各手段により試料中の核酸を精製し
て増幅することができる。本発明のより好ましい態様と
して、さらに、上述のように増幅した核酸を電気泳動す
る手段(手段(e))を有する装置を挙げることができ
る。手段(e)を行う領域を以下、「分析部」という。
分析部の溝(流路)は、一般的なキャピラリー電気泳動
のために必要な幅、好ましくは5μm〜1mm、さらに
好ましくは5〜200μmの幅の流路が例示される。手
段(e)には、核酸の検出のためのデバイスとして励起
光を発生する発光ダイオードなどの光源やCCDカメラ
などが組み合わされ得る。電気泳動の際に流路に電場を
かけるためのデバイスは、磁気応答粒子を含む系に電場
をかけるためのデバイスを併用してもよいし、別途核酸
やタンパク質を分離分析するための市販の電気泳動装置
やパワーサプライを用いてもよい。いずれにせよ、何ら
特別な機器を必要としない。
The nucleic acid in the sample can be purified and amplified by each of the above means. As a more preferred embodiment of the present invention, a device further having a means (means (e)) for electrophoresing the nucleic acid amplified as described above can be mentioned. The area in which the means (e) is performed is hereinafter referred to as "analyzer".
The groove (flow channel) of the analysis unit is exemplified by a flow channel having a width necessary for general capillary electrophoresis, preferably 5 μm to 1 mm, and more preferably 5 to 200 μm. The means (e) may be combined with a light source such as a light emitting diode that generates excitation light or a CCD camera as a device for detecting nucleic acid. A device for applying an electric field to the flow channel during electrophoresis may be used in combination with a device for applying an electric field to a system containing magnetically responsive particles, or a commercially available electric device for separate analysis of nucleic acids and proteins. An electrophoretic device or a power supply may be used. In any case, no special equipment is needed.

【0022】以上の手段を有する装置により、試料中の
核酸を簡便な操作で、効率よく単離することができる。
このように単離した核酸のうち、特定の核酸のハイブリ
ダイゼーションや吸光、蛍光或いは発光による測定・検
出を行うこと等を目的として、核酸の分取のための手段
(以下、「分取部」という)を備えた装置もまた、本発
明の実施の一態様である。分取部の形状には特に制限は
なく、例えば、分析部と同様の形状で何ら問題無い。例
えば、分取部を、分析部の流路と交差させることにより
目的のサイズの核酸のみを分取することができる。ま
た、分析部の流路と分取部の流路とは、同一の流路を共
用してもよい。
With the device having the above means, the nucleic acid in the sample can be efficiently isolated by a simple operation.
Of the nucleic acids thus isolated, a means for fractionating the nucleic acid (hereinafter referred to as “preparation unit”) for the purpose of performing measurement / detection by hybridization, absorption, fluorescence or luminescence of a specific nucleic acid That is, the device including the above) is also an embodiment of the present invention. There is no particular limitation on the shape of the preparative section, and for example, the same shape as the analysis section does not pose any problem. For example, only the nucleic acid having the target size can be collected by intersecting the collecting section with the flow path of the analyzing section. Further, the flow channel of the analysis unit and the flow channel of the sorting unit may share the same flow channel.

【0023】本発明においては、上記(a)〜(e)の
手段によるすべての処理は、1つのステージで行われる
ように構成することができ、そのように構成された装置
は、本発明の好ましい態様の一つである。さらに、該ス
テージの面積が1cm2〜40cm2であることにより、
核酸の抽出精製から分析までの微小化TASが提供され
得るので、より好ましい。
In the present invention, all the processing by the above means (a) to (e) can be configured to be performed in one stage, and an apparatus configured in such a manner can be used in the apparatus of the present invention. This is one of the preferred embodiments. Further, by the area of the stage is a 1cm 2 ~40cm 2,
It is more preferable because a miniaturized TAS from extraction and purification of nucleic acid to analysis can be provided.

【0024】さらに、該ステージには前記(b)、
(c)、(e)の各手段による処理が行われるための溝
(流路)が形成されており、当該溝の幅が5μm〜1m
mであることが、装置の微小化の観点から好ましい。ま
た、該ステージの材質は、ガラスやポリプロピレン、ポ
リカーボネートなどの一般的なプラスチック、或いは耐
熱性樹脂等の公知のあるいは新規な高分子素材等を使用
することができる。ステージ各部のパターンの加工は、
公知の方法によればよいが、その表面加工精度が磁気応
答粒子の攪拌、分離、移動などに重要な影響を与えるの
で、例えば、射出成型法、ガラスモールディング法、ド
ライエッチング法、レーザーカッティング法、2P法な
どによる方法が好ましい。
Further, the stage (b),
Grooves (flow paths) for forming the treatments by the means (c) and (e) are formed, and the width of the grooves is 5 μm to 1 m.
From the viewpoint of miniaturization of the device, m is preferable. Further, as the material of the stage, a general plastic such as glass, polypropylene, or polycarbonate, or a known or novel polymer material such as heat resistant resin can be used. The processing of the pattern of each part of the stage is
Although known methods may be used, since the surface processing accuracy has an important influence on stirring, separation, and movement of magnetically responsive particles, for example, injection molding method, glass molding method, dry etching method, laser cutting method, A method such as the 2P method is preferable.

【0025】さらに、上記装置の各手段の少なくとも一
つを自動的に制御し得る制御手段を設けることで、核酸
の抽出精製から分析・分取までの工程の一部または全部
を自動化することも可能になる。また、上記装置にさら
にピペッティングする手段を設けてサンプルを上記各手
段間で輸送等することにより、分析・分取を連続的に行
うことが可能となる。ピペッティングする手段を設ける
ことで装置の若干の大型化は避けられないが、本発明の
装置は上述のように比較的微小であるので、ピペッティ
ングする手段を設けても、従来の装置に比べれば、全体
としては微小化を図ることができる。本発明の実施にお
いて、ピペッティングする手段および制御手段は特に制
限を受けることはなく、通常用いられるものを使用する
ことができる。
Further, by providing a control means capable of automatically controlling at least one of each means of the above apparatus, it is possible to automate a part or all of the steps from extraction and purification of nucleic acid to analysis and fractionation. It will be possible. Further, by providing a means for further pipetting in the above apparatus and transporting the sample between the respective means, the analysis / preparation can be continuously performed. Although it is inevitable that the device will be slightly enlarged in size by providing the pipetting means, since the device of the present invention is relatively minute as described above, even if the pipetting means is provided, it will be better than the conventional device. Thus, it is possible to reduce the size as a whole. In the practice of the present invention, the pipetting means and the control means are not particularly limited, and commonly used ones can be used.

【0026】本装置には、分取部にて分取した特定の核
酸を各種分光法にて測定したり、ハイブリダイゼーショ
ンの処理を行ったりする手段をさらに有していてもよ
い。これらの手段を有することにより、核酸の精製から
測定、ハイブリダイゼーションまでの工程を一つの装置
で行うことができるようになる。分光法としては、核酸
の分析に有用な任意の分光法を採用することができ、例
えば、吸光分光、蛍光分光あるいは発光分光を挙げるこ
とができる。ハイブリダイゼーションの処理を行う手段
も、当業界において通常用いられている手段を用いるこ
とができる。
The apparatus may further have means for measuring the specific nucleic acid collected by the collecting section by various spectroscopic methods and for carrying out a hybridization treatment. By having these means, it becomes possible to perform the steps from purification of nucleic acid to measurement and hybridization with one device. As the spectroscopic method, any spectroscopic method useful for the analysis of nucleic acids can be adopted, and examples thereof include absorption spectroscopy, fluorescence spectroscopy, and emission spectroscopy. As the means for carrying out the hybridization treatment, the means usually used in the art can be used.

【0027】本発明において使用する強磁性金属酸化物
およびシリカを有する磁気応答粒子のより具体的な例に
は、マグネタイト、γ−酸化鉄、マンガン亜鉛フェライ
トなどの強磁性金属酸化物をシリカで被覆したもの、こ
れらの強磁性酸化物をシリカ中に分散させた粒子などを
挙げることができる。
More specific examples of the magnetic responsive particles having a ferromagnetic metal oxide and silica used in the present invention include coating a ferromagnetic metal oxide such as magnetite, γ-iron oxide, manganese zinc ferrite with silica. And particles obtained by dispersing these ferromagnetic oxides in silica.

【0028】本発明において使用する核酸を含有する試
料は、蛋白質、生体膜、DNAまたはRNA、低分子量
核酸などを含む生物材料である。このような生物材料と
しては、それらを含む血液、動物細胞、植物細胞、昆虫
細胞、酵母、動物組織、植物組織、バクテリオファー
ジ、ウイルス、細菌あるいはこれらの組み合わせが例示
される。また、精製する目的のために、この生体物質が
プラスミドまたは増幅産物中の核酸であってもよい。
The sample containing nucleic acid used in the present invention is a biological material containing protein, biomembrane, DNA or RNA, low molecular weight nucleic acid and the like. Examples of such biological materials include blood, animal cells, plant cells, insect cells, yeast, animal tissues, plant tissues, bacteriophages, viruses, bacteria, and combinations thereof containing them. Also, for purification purposes, the biological material may be a nucleic acid in a plasmid or amplification product.

【0029】本発明の(a)〜(c)の各手段において
使用される核酸抽出精製用溶液としては、カオトロピッ
ク物質、EDTA(エチレンジアミン四酢酸)、トリス
塩酸などを含有するバッファーが挙げられる。カオトロ
ピックイオンの存在下で、核酸はシリカ粒子等の担体に
特異的に吸着し、他の細胞成分と分離される。カオトロ
ピック物質としては、グアニジン塩、ヨウ化ナトリウ
ム、ヨウ化カリウム、(イソ)チオシアン酸ナトリウ
ム、尿素などが例示される。それらは組合せて使用して
もよい。その濃度は、約1〜10モル/l程度が好まし
い。本発明における好ましい核酸抽出精製用溶液には、
例えば、グアニジンチオシアン酸塩、Triton X
−100、トリス/塩酸緩衝液が含まれる。さらに、核
酸が結合した磁気応答粒子を、例えば約70%エタノー
ルで数回洗浄した後、担体を乾燥し、その後滅菌水やT
E緩衝液などの低イオン濃度の溶液を添加することによ
り、精製された核酸の純度向上や磁気応答粒子からの核
酸の遊離に対し好ましい結果を与える。
The nucleic acid extraction and purification solution used in each of the means (a) to (c) of the present invention includes a buffer containing a chaotropic substance, EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), Tris-hydrochloric acid and the like. In the presence of chaotropic ions, nucleic acids are specifically adsorbed on carriers such as silica particles and separated from other cell components. Examples of chaotropic substances include guanidine salts, sodium iodide, potassium iodide, sodium (iso) thiocyanate, urea and the like. They may be used in combination. The concentration is preferably about 1 to 10 mol / l. Preferred nucleic acid extraction and purification solution in the present invention,
For example, guanidine thiocyanate, Triton X
-100, Tris / HCl buffer. Further, the magnetically responsive particles to which the nucleic acid is bound are washed several times with, for example, about 70% ethanol, the carrier is dried, and then sterile water or T is added.
The addition of a low ionic concentration solution such as E buffer gives favorable results for improving the purity of the purified nucleic acid and releasing the nucleic acid from the magnetically responsive particles.

【0030】本発明における手段(c)では、核酸を最
終的に遊離し回収するために、例えば、TE緩衝液、滅
菌水などの遊離用緩衝液が用いられ得る。
In the means (c) of the present invention, a releasing buffer such as TE buffer or sterilized water may be used to finally release and recover the nucleic acid.

【0031】本発明の一態様は、簡便に効率良く核酸を
抽出精製し分析することができる方法である。また、本
発明の一態様は、核酸抽出精製および分析の一連の操作
を一体化し、連動させ得るシステムである。さらに、本
発明の別な態様は、核酸の抽出精製から分析までの微小
化可能なトータルシステムである。
One aspect of the present invention is a method capable of extracting, purifying and analyzing a nucleic acid simply and efficiently. Further, one embodiment of the present invention is a system capable of integrating and linking a series of operations of nucleic acid extraction purification and analysis. Furthermore, another embodiment of the present invention is a miniaturizable total system from extraction and purification of nucleic acids to analysis.

【0032】本発明により、今までの技術では困難であ
った核酸を抽出精製し分析するための微小化されたシス
テムが可能となり得る。また、遺伝子診断分野において
用いることが可能となる。
The present invention may enable a miniaturized system for extracting, purifying and analyzing nucleic acids, which has been difficult with conventional techniques. Further, it can be used in the field of gene diagnosis.

【0033】上記の説明においては、主にDNAの分析
を主眼においていたが、本発明の核酸の分析方法はRN
Aについても同様に適用することができる。この場合は
核酸増幅部(手段(d))においてRNAを逆転写反応
をおこなってターゲットDNAやプローブDNAを形成
すればよい。
In the above description, the main focus was on the analysis of DNA, but the nucleic acid analysis method of the present invention is not limited to RN.
The same can be applied to A. In this case, RNA may be subjected to a reverse transcription reaction in the nucleic acid amplification section (means (d)) to form target DNA or probe DNA.

【0034】以下、図面を用いて、本発明の実施の態様
についてさらに詳細に説明するが、本発明は、これに限
定されるものではない。図1は、本発明の実施の一態様
である。
Embodiments of the present invention will be described below in more detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. FIG. 1 shows one embodiment of the present invention.

【0035】生物材料等の試料は核酸精製部Aにおいて
精製され、核酸が回収される。核酸精製部Aは、反応室
および/または回収室になり得る複数個の直径約6mm
の半球状の窪み(以下、単に「半球」という)1、およ
び、上記各半球間を結んでおり磁場および/または電場
をかけることができる幅約900μmの流路2〜4から
なる。半球1間を結合させるルートについては特に制約
はないが、半球1が互いに直線状に結ばれていることが
好ましい。
A sample of biological material or the like is purified in the nucleic acid purification section A, and nucleic acids are recovered. The nucleic acid purifying section A has a plurality of diameters of about 6 mm which can serve as reaction chambers and / or recovery chambers.
Of hemispheres (hereinafter, simply referred to as “hemispheres”) 1 and channels 2 to 4 having a width of about 900 μm that connect the hemispheres and can apply a magnetic field and / or an electric field. There is no particular limitation on the route for connecting the hemispheres 1, but it is preferable that the hemispheres 1 are linearly connected to each other.

【0036】まず半球1で、核酸を強磁性金属酸化物お
よびシリカを有する磁気応答粒子に吸着させる(反応室
としての使用)。すなわち、半球1において、手段
(a)の処理がなされる。次に、半球1から流路3を経
由して、核酸が吸着した磁気応答粒子を磁場により隣の
半球に移動させ、該粒子を試料から分離する。すなわ
ち、手段(b)による処理がなされたことになる。次
に、その半球において、該粒子に、上述した核酸を溶出
させるための試薬をピペッティングやバルブディスペン
ス等を用いて加える。さらに、電場をかけることにより
核酸を遊離させる。次に、そこから流路4を経由して、
核酸を電場により隣の半球に移動させ、核酸のみを分離
し収納する(回収室としての使用)。これにより、手段
(c)による処理がなされる。
First, in the hemisphere 1, the nucleic acid is adsorbed on the magnetically responsive particles having a ferromagnetic metal oxide and silica (use as a reaction chamber). That is, the processing of the means (a) is performed in the hemisphere 1. Next, the magnetically responsive particles to which the nucleic acid is adsorbed are moved from the hemisphere 1 to the adjacent hemisphere by the magnetic field via the flow path 3, and the particles are separated from the sample. That is, this means that the processing by means (b) has been performed. Next, in the hemisphere, a reagent for eluting the above-mentioned nucleic acid is added to the particles by using pipetting, valve dispensing or the like. Furthermore, the nucleic acid is released by applying an electric field. Next, from there, via channel 4,
The nucleic acid is moved to the adjacent hemisphere by an electric field, and only the nucleic acid is separated and stored (use as a recovery chamber). As a result, the processing by means (c) is performed.

【0037】核酸精製部Aにおいて、各手段による処理
をどの半球・流路において行うかは特に制限されない。
また、必要に応じて新たに緩衝液やエタノールその他の
有機溶媒による洗浄といった工程を加えることもでき
る。また、必要に応じ、同時に2つ以上の試料を処理し
たり、同一の試料を2つ以上に分けて処理するなど、複
数の工程を同時に進めてもよい。そしてこの際、各サン
プルに使用する半球・流路を他のサンプルのものと分け
るために、流路にしきりを設けてもよい。また、試料を
移動させる際、全ての移動において磁場・電場を用いる
必要はなく、一部においてはピペッティング等の公知の
手段を用いても差し支えない。
In the nucleic acid purifying section A, there is no particular limitation as to which hemisphere or flow channel the treatment by each means is performed.
If necessary, a step of washing with a buffer solution, ethanol or other organic solvent may be added. Further, if necessary, a plurality of steps may be simultaneously carried out, such as simultaneously treating two or more samples or treating the same sample by dividing it into two or more. Then, at this time, in order to separate the hemisphere / flow channel used for each sample from those of other samples, a cut may be provided in the flow channel. Further, when moving the sample, it is not necessary to use a magnetic field / electric field for all movements, and a known means such as pipetting may be used for some of the movements.

【0038】核酸精製部Aで精製され回収された核酸
は、核酸増幅部Bに移され、そこで増幅される。すなわ
ち、手段(d)による処理が行われる。核酸増幅部Bは
直径約6mmの半球5である。この半球5は、磁場およ
び/または電場をかけることができる幅約900μmの
流路6を介して、核酸精製部Aの半球と接続している。
核酸精製部Aから核酸増幅部Bへの移動は、電場を利用
できるのは勿論、必要に応じ、ピペッティング等他の公
知の方法を利用して差し支えない。核酸増幅部Bの半球
5で、PCR法など公知の方法により、精製された核酸
が増幅される。
The nucleic acid purified and recovered in the nucleic acid purifying section A is transferred to the nucleic acid amplifying section B and amplified therein. That is, the processing by means (d) is performed. The nucleic acid amplification section B is a hemisphere 5 having a diameter of about 6 mm. The hemisphere 5 is connected to the hemisphere of the nucleic acid purifying section A via a channel 6 having a width of about 900 μm capable of applying a magnetic field and / or an electric field.
The transfer from the nucleic acid purifying section A to the nucleic acid amplifying section B can be performed by using an electric field, and if necessary, other known methods such as pipetting may be used. In the hemisphere 5 of the nucleic acid amplification unit B, the purified nucleic acid is amplified by a known method such as the PCR method.

【0039】核酸増幅部Bは、さらに電場をかけること
ができる幅約100μmの流路8を介して、核酸を電気
泳動するための分析部C1、および/または、核酸の分
取のための分取部(図1にはなく、図2の符号C2)に
接続していることが好ましい。この構成により、分析お
よび/または分取への移行に電場を利用することができ
る。あるいは、別途、核酸増幅部B(すなわち半球5)
を設けずに、核酸精製部Aで精製され回収された核酸
を、移動させずにそのまま回収室で増幅したのち、分析
部、および/または、分取部に移動させることも可能で
ある。つまり、手段(d)の処理を手段(a)〜(c)
の処理を行う半球、流路にて行うことも可能である、と
いうことである。また、同時に2つ以上の試料を処理し
たり、同一の試料を2つ以上に分けて処理するなど、複
数の工程を同時に進めてもよい。
The nucleic acid amplifying section B is further provided with an analyzing section C1 for electrophoresing nucleic acid and / or a separating section for collecting nucleic acid via a channel 8 having a width of about 100 μm which can be applied with an electric field. It is preferably connected to the take-up portion (not shown in FIG. 1, but reference numeral C2 in FIG. 2). This configuration allows the electric field to be utilized for analysis and / or transition to preparative. Alternatively, the nucleic acid amplification unit B (ie, hemisphere 5) is separately provided.
It is also possible to move the nucleic acid purified and recovered in the nucleic acid purifying section A to the analyzing section and / or the preparative section without amplifying the nucleic acid and directly amplifying it in the recovery chamber without moving. That is, the processing of the means (d) is performed by the means (a) to (c).
That is, it is also possible to perform the treatment in a hemisphere or a channel. Further, a plurality of steps may be performed at the same time, such as treating two or more samples at the same time or treating the same sample by dividing it into two or more.

【0040】図1に示すように、分析部C1では、増幅
した核酸の電気泳動が行われる(手段(e)の処理)。
分析部C1は、電気泳動のための幅約100μmの流路
7からなる。流路7と核酸増幅部B(すなわち半球5)
とは、電場を利用して核酸を移動させるための幅約10
0μmの流路8を介して接続されている。増幅した核酸
は流路8を経て、流路7との交差部分まで移されること
により、電気泳動への移行がスムーズに行えるように構
成されている。
As shown in FIG. 1, the amplified nucleic acid is electrophoresed in the analysis section C1 (processing by means (e)).
The analysis section C1 is composed of a channel 7 having a width of about 100 μm for electrophoresis. Channel 7 and nucleic acid amplification section B (ie hemisphere 5)
Is a width of about 10 for moving nucleic acids using an electric field.
They are connected via a 0 μm flow path 8. The amplified nucleic acid is transferred to the intersection with the flow path 7 through the flow path 8 so that the transfer to the electrophoresis can be performed smoothly.

【0041】図2もまた本発明に係る装置の一例を示す
ものである。この図における符号C2は核酸の分取を行
うための流路8を有する分取部である。増幅された核酸
は流路8を介してその末端まで移動したのち分取され
る。本例のように、増幅(すなわち手段(d)による処
理)後、電気泳動をせずに、ただちに分取を行う装置も
本発明の一態様である。分取部C2の流路8の幅は約1
00μmである。
FIG. 2 also shows an example of the device according to the present invention. Reference numeral C2 in this figure is a sorting section having a channel 8 for sorting nucleic acids. The amplified nucleic acid moves to the end through the channel 8 and is then separated. As in the present example, an apparatus for performing fractionation immediately after amplification (that is, treatment by means (d)) without performing electrophoresis is also an embodiment of the present invention. The width of the flow path 8 of the sorting section C2 is about 1
It is 00 μm.

【0042】図3も本発明に係る装置の一例を示す。本
装置においては分析部C1と分取部C2とを組合わせて
いる。本実施態様における核酸の抽出精製方法や増幅方
法は、前述の実施態様における方法と同様であるので、
その詳細な説明を省略する。増幅された核酸は流路8を
経由して流路7との交差部分まで移される。その後、電
気泳動に供され(手段(e)による処理)、ついで、電
気泳動により分離された核酸が、流路7と適当な位置で
交差している別の流路9まで移動したとき、流路9に流
れる方向に電場をかけることにより、特定のサイズの核
酸を分取することができる。このように分取された核酸
は、ハイブリダイゼーションや吸光分光、蛍光分光或い
は発光分光による測定が行われ得る。あるいは、核酸を
増幅した(手段(d)による処理がなされた)後に、電
気泳動を経ずに分取してもよい。あるいは、増幅した核
酸を電気泳動に供した後、特定のサイズの核酸を分取し
てもよい。
FIG. 3 also shows an example of the device according to the present invention. In this device, the analysis unit C1 and the sorting unit C2 are combined. The nucleic acid extraction and purification method and amplification method in this embodiment are the same as the methods in the above-described embodiments,
Detailed description thereof will be omitted. The amplified nucleic acid is transferred to the intersection with the flow path 7 via the flow path 8. After that, when the nucleic acid separated by electrophoresis (treatment by means (e)) and then separated by electrophoresis moves to another channel 9 that intersects channel 7 at an appropriate position, the flow By applying an electric field in the direction of flowing in the path 9, nucleic acids of a specific size can be collected. The thus-collected nucleic acid can be measured by hybridization, absorption spectroscopy, fluorescence spectroscopy, or emission spectroscopy. Alternatively, the nucleic acid may be amplified (treated by the means (d)) and then separated without electrophoresis. Alternatively, the amplified nucleic acid may be subjected to electrophoresis, and then the nucleic acid having a specific size may be collected.

【0043】核酸精製部A・核酸増幅部B・分析部C1
および/または分取部C2は、縦95mm、横38mm
のプレート(ステージ)に収まる。そして、プレート下
部に磁場発生源とその可動用デバイス10、電場を発生
させるためのパワーサプライ11および分析部における
検出のためのCCD装置12を有し、上部に核酸の蛍光
検出のための励起光発生源(LED)13を有してい
る。さらに、符号14はCCD装置12からの出力信号
を処理し画像出力することができるコンピュータなどの
画像出力兼制御装置であり、磁場発生源とその可動用デ
バイス10およびパワーサプライ11の制御もおこない
得る。
Nucleic acid purification section A, nucleic acid amplification section B, analysis section C1
And / or the sorting unit C2 has a length of 95 mm and a width of 38 mm.
Fits on the plate (stage). Further, a magnetic field generation source and its movable device 10, a power supply 11 for generating an electric field, and a CCD device 12 for detection in an analysis unit are provided at the bottom of the plate, and an excitation light for fluorescence detection of nucleic acid is provided at the top. It has a generation source (LED) 13. Further, reference numeral 14 is an image output / control device such as a computer capable of processing an output signal from the CCD device 12 and outputting an image, and can also control the magnetic field generation source and its movable device 10 and power supply 11. .

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明により、従来の技術では困難であ
った、簡便に効率良く核酸を抽出精製し分析することが
できる装置・方法を提供することが可能となる。これに
より、該装置のスケールを微小化することで微量サンプ
ルの核酸分析が可能となり、診断分野において用いるこ
とが可能となる。さらには、本方法の優位性を活かして
核酸の抽出精製から分析までの微小化可能なトータルシ
ステム、いわゆる微小化TAS(トータル・アナリシス
・システム)を提供することが可能となる。
Industrial Applicability According to the present invention, it is possible to provide an apparatus / method capable of easily and efficiently extracting and purifying and analyzing a nucleic acid, which was difficult with the conventional techniques. As a result, by miniaturizing the scale of the device, it becomes possible to analyze a small amount of nucleic acid, and it can be used in the diagnostic field. Furthermore, it is possible to provide a so-called miniaturized TAS (total analysis system) capable of miniaturizing from extraction and purification of nucleic acids to analysis by utilizing the superiority of the present method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の核酸の分析方法として、核酸の抽出精
製、核酸の増幅および核酸の電気泳動による分析を実施
する装置の全体構成を概略的に示す。
FIG. 1 schematically shows the overall configuration of an apparatus for carrying out nucleic acid extraction and purification, nucleic acid amplification and nucleic acid electrophoresis analysis as a nucleic acid analysis method of the present invention.

【図2】本発明の核酸の分析方法として、核酸の抽出精
製、核酸の増幅および核酸の分取を実施する装置の全体
構成を概略的に示す。
FIG. 2 schematically shows the overall configuration of an apparatus for carrying out extraction and purification of nucleic acids, amplification of nucleic acids, and fractionation of nucleic acids as a method for analyzing nucleic acids of the present invention.

【図3】本発明の核酸の分析方法として、核酸の抽出精
製、核酸の増幅、核酸の電気泳動による分析および核酸
の分析のための分取を実施する装置の全体構成を概略的
に示す。
FIG. 3 schematically shows the overall configuration of an apparatus for carrying out extraction and purification of nucleic acids, amplification of nucleic acids, analysis of nucleic acids by electrophoresis, and fractionation for nucleic acid analysis as a method for analyzing nucleic acids of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A…核酸精製部 B…核酸増幅部 C1…分析部 C2…分取部 1…半球状の窪み(「半球」) 2…流路 3…流路 4…流路 5…半球状の窪み(「半球」) 6…流路 7…流路 8…流路 9…流路 10…磁場発生源とその可動用デバイス 11…パワーサプライ 12…CCD装置 13…励起光発生源 14…画像出力兼制御装置 A: Nucleic acid purification section B: Nucleic acid amplification section C1 ... Analysis part C2 ... Preparation section 1 ... Hemispherical depression ("hemisphere") 2 ... Channel 3 ... Flow path 4 ... Channel 5 ... hemispherical depression ("hemisphere") 6 ... Flow path 7 ... Flow path 8 ... Flow path 9 ... Flow path 10 ... Magnetic field generation source and its movable device 11 ... Power supply 12 ... CCD device 13 ... Excitation light source 14 ... Image output and control device

───────────────────────────────────────────────────── 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 33/533 G01N 33/566 33/566 37/00 101 37/00 101 27/26 315K 325B (72)発明者 池田 勝徳 福井県敦賀市東洋町10番24号 東洋紡績株 式会社敦賀バイオ研究所内 (72)発明者 岸本 幹雄 大阪府茨木市丑寅一丁目1番88号 日立マ クセル株式会社内 (72)発明者 梅林 信弘 大阪府茨木市丑寅一丁目1番88号 日立マ クセル株式会社内 Fターム(参考) 2G045 BA11 BA13 BB03 BB50 CA25 CB01 CB21 DA12 DA13 DA14 FA19 FA36 FB02 FB05 FB12 FB13 GC10 JA01 JA07 4B029 AA07 AA23 BB20 CC01 FA12 4B063 QA01 QA12 QA13 QQ42 QR32 QR55 QS34 QS36 QX02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G01N 33/533 G01N 33/566 33/566 37/00 101 37/00 101 27/26 315K 325B (72) Inventor Katsunori Ikeda 10-24 Toyo-cho, Tsuruga-shi, Fukui Prefecture Toyobo Co., Ltd. Tsuruga Bio Research Laboratory (72) Inventor Mikio Kishimoto 1-88 Tora-cho, Ibaraki-shi, Osaka Hitachi Maxell Co., Ltd. (72) Inventor Nobuhiro Umebayashi 1-88 1-Tora, Ibaraki-shi, Osaka Prefecture F-term (reference) within Hitachi Maxell Co., Ltd. (reference) 2G045 BA11 BA13 BB03 BB50 CA25 CB01 CB21 DA12 DA13 DA14 FA19 FA36 FB02 FB05 FB12 FB13 GC10 JA01 JA07 4A23 ABB CC01 FA12 4B063 QA01 QA12 QA13 QQ42 QR32 QR55 QS34 QS36 QX02

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 以下の(a)〜(d)の手段を有する、
試料中の核酸を分析する装置。 (a)強磁性金属酸化物およびシリカを有する磁気応答
粒子に試料を接触させて、試料中の核酸と磁気応答粒子
とを吸着させる処理を行う手段、 (b)磁場をかけて、前記核酸が吸着した磁気応答粒子
を試料から分離する処理を行う手段、 (c)電場をかけて、核酸を磁気応答粒子から分離する
処理を行う手段、 (d)前記磁気応答粒子から分離した核酸を増幅する処
理を行う手段。
1. Having the following means (a) to (d):
A device for analyzing nucleic acids in a sample. (A) means for contacting the sample with magnetically responsive particles having a ferromagnetic metal oxide and silica to adsorb the nucleic acid in the sample and the magnetically responsive particles, (b) applying a magnetic field Means for separating the adsorbed magnetically responsive particles from the sample, (c) means for applying an electric field to separate the nucleic acid from the magnetically responsive particles, and (d) amplifying the nucleic acid separated from the magnetically responsive particles. A means of performing processing.
【請求項2】 以下の(e)の手段をさらに有する、請
求項1に記載の装置。(e)前記増幅した核酸を電気泳
動する処理を行う手段。
2. The apparatus according to claim 1, further comprising the following means (e). (E) A means for performing a process of electrophoresing the amplified nucleic acid.
【請求項3】 前記(a)〜(e)の手段によるすべて
の処理が1つのステージで行われるように構成されてな
り、当該ステージの面積が1cm2〜40cm2である請
求項2に記載の装置。
3. will be configured so that all processing by means of the (a) ~ (e) is carried out in one stage, according to claim 2 area of the stage is 1 cm 2 ~40Cm 2 Equipment.
【請求項4】 前記ステージには、少なくとも(b)、
(c)、(e)の各手段による処理が行われるための溝
が形成されてなり、当該溝の幅が5μm〜1mmである
請求項3に記載の装置。
4. The stage has at least (b),
The apparatus according to claim 3, wherein a groove for performing the processing by each of the means (c) and (e) is formed, and the width of the groove is 5 μm to 1 mm.
【請求項5】 前記各手段の少なくとも一つを自動的に
制御し得る制御手段をさらに備える、請求項1〜4のい
ずれかに記載の装置。
5. The apparatus according to claim 1, further comprising control means capable of automatically controlling at least one of the respective means.
【請求項6】 ピペッティングする手段をさらに備え
る、請求項5に記載の装置。
6. The apparatus of claim 5, further comprising means for pipetting.
【請求項7】 核酸を分取する処理を行う手段をさらに
備える、請求項1〜6のいずれかに記載の装置。
7. The apparatus according to claim 1, further comprising a means for performing a process for separating nucleic acids.
【請求項8】 分取した核酸のハイブリダイゼーション
の処理を行う手段をさらに備える、請求項7に記載の装
置。
8. The apparatus according to claim 7, further comprising means for performing a hybridization treatment of the separated nucleic acid.
【請求項9】 分取した核酸の吸光分光、蛍光分光また
は発光分光のうちの少なくとも一つの測定を行う手段を
さらに備える、請求項7に記載の装置。
9. The apparatus according to claim 7, further comprising means for performing at least one measurement of absorption spectroscopy, fluorescence spectroscopy or emission spectroscopy of the separated nucleic acid.
【請求項10】 請求項1〜9のいずれかに記載の装置
を用いることを特徴とする試料中の核酸の分析方法。
10. A method for analyzing nucleic acid in a sample, which comprises using the apparatus according to claim 1.
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