JP2003325199A - Method of assaying nucleic acid and chip for detecting nucleic acid - Google Patents

Method of assaying nucleic acid and chip for detecting nucleic acid

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JP2003325199A
JP2003325199A JP2002137019A JP2002137019A JP2003325199A JP 2003325199 A JP2003325199 A JP 2003325199A JP 2002137019 A JP2002137019 A JP 2002137019A JP 2002137019 A JP2002137019 A JP 2002137019A JP 2003325199 A JP2003325199 A JP 2003325199A
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JP
Japan
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nucleic acid
primer
dna
detection chip
amplified
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Application number
JP2002137019A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Nakayama
博之 中山
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To simultaneously amplify two or more kinds of specific nucleic acids in one reaction system without accompanying complex operation such as divided injection of samples and reagents, and detect and assay the amplified nucleic acid without taking out the amplified nucleic acid from the container. <P>SOLUTION: The nucleic acids are amplified and assayed by a method comprising an amplification step of carrying out a polymerase chain reaction of at least two kinds of the specific nucleic acids immobilized at prescribed positions on a detection chip on which one of a primer pair for amplifying the specific nucleic acids by using the one immobilized primer and the other nonimmobilized primer, and a detection step of optically or electrically detecting the nucleic acid amplified on the detection chip. <P>COPYRIGHT: (C)2004,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、ポリメラーゼ連鎖
反応を利用した核酸分析方法及び核酸検出チップに関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a nucleic acid analysis method and a nucleic acid detection chip utilizing the polymerase chain reaction.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的に利用されているDNAポリメラ
ーゼによるDNA合成の連鎖反応(Polymerase Chain R
eaction;以下「PCR」と呼ぶ)は、複製増幅しよう
とする目的遺伝子や遺伝子領域(以下「目的遺伝子」と
呼ぶ)の核酸塩基配列(以下「特定核酸」と呼ぶ)に相
補的な1組の合成オリゴヌクレオチドプライマー(以下
「プライマー」と呼ぶ)を用いて、液相中にて行われ
る。そのため、複数の目的遺伝子を複製増幅し、目的遺
伝子ごとの増幅反応の成否を判定したい場合、目的遺伝
子の数だけのプライマーの組を含む反応試薬、反応容器
を個別に準備し、個々の反応容器に試薬、試料を分注す
る必要があった。更にそれぞれの目的遺伝子ごとのPC
R増幅の成否を判定するため、それぞれの容器の試料を
取りだし、それぞれ電気泳動等の分析操作にかける必要
があり、調べたい目的遺伝子の数が多数の場合、その操
作は極めて繁雑であった。その上、試薬等の使用量も目
的遺伝子の数に比例して増大するため、コストの増大も
問題になっていた。
2. Description of the Related Art A chain reaction (Polymerase Chain R) of DNA synthesis by a commonly used DNA polymerase
eaction; hereinafter referred to as "PCR") is a set of complementary sequences to a nucleobase sequence (hereinafter referred to as "specific nucleic acid") of a target gene or gene region (hereinafter referred to as "target gene") to be replicated and amplified. It is performed in a liquid phase using a synthetic oligonucleotide primer (hereinafter referred to as "primer"). Therefore, if you want to duplicate and amplify multiple target genes and determine the success or failure of the amplification reaction for each target gene, prepare reaction reagents and reaction vessels that contain as many primer sets as the number of target genes, and prepare individual reaction vessels. Therefore, it was necessary to dispense reagents and samples. Furthermore, PC for each target gene
In order to determine the success or failure of R amplification, it is necessary to take out a sample from each container and subject each to an analysis operation such as electrophoresis. When the number of target genes to be investigated is large, the operation was extremely complicated. In addition, the amount of reagents and the like to be used also increases in proportion to the number of target genes, which causes an increase in cost.

【0003】これらの負担を軽減するため、多数の試料
を同時に扱えるマイクロプレートをそのままPCR反応
の容器とする方法や、反応後の電気泳動分析を簡便にす
るためのレディーメイド電気泳動ゲルや、マイクロキャ
ピラリー電気泳動装置が実用化されており、個々の目的
遺伝子あたりの試薬使用量の縮減も図られている。しか
しながら、これらの技術では、多数の液体試料のハンド
リングを必要とする点での改善はなされておらず、省力
化はもっぱら液体ハンドリングロボット装置に頼ってお
り、一連の設備の複雑化、高額化を招いている。
In order to reduce these burdens, a method in which a microplate capable of simultaneously handling a large number of samples is directly used as a container for PCR reaction, a ready-made electrophoretic gel for facilitating electrophoretic analysis after the reaction, or a microplate Capillary electrophoresis devices have been put into practical use, and the amount of reagents used for individual target genes has been reduced. However, these techniques have not been improved in that they require the handling of a large number of liquid samples, and the labor saving depends solely on the liquid handling robot device, which makes a series of equipment complicated and expensive. Invited.

【0004】また近年、PCR増幅反応中の反応容器内
に励起光を照射し、蛍光を検出する機構を組み入れたP
CR用温度制御装置と、PCRによる遺伝子の増幅にと
もない蛍光強度が増加するように工夫された蛍光色素や
反応試薬を用いることにより、反応容器内で増幅反応の
進行状況を観察する方法が開発されている(特表200
0−512138号)。この方法によれば、PCR後に
試料溶液を反応容器から取り出して電気泳動等の分析操
作を行う必要が無くなり、また、目的遺伝子ごとに、異
なる蛍光特性を有する色素を用いることにより複数の目
的遺伝子の増幅反応を1つの反応容器で実施することを
可能にしている。
Also, in recent years, P has been incorporated with a mechanism for irradiating excitation light into the reaction vessel during PCR amplification reaction to detect fluorescence.
A method for observing the progress of the amplification reaction in a reaction vessel was developed by using a temperature controller for CR and a fluorescent dye or reaction reagent devised so that the fluorescence intensity increases with the amplification of the gene by PCR. (Special table 200
0-512138). According to this method, it is not necessary to take out the sample solution from the reaction container after PCR and perform an analysis operation such as electrophoresis, and by using dyes having different fluorescence characteristics for each target gene, a plurality of target genes can be prepared. It makes it possible to carry out the amplification reaction in one reaction vessel.

【0005】しかしながら上記のような蛍光色素を用い
る方法では、PCR反応の試薬に添加してもPCR反応
を妨害せず、かつ蛍光特性を弁別可能な蛍光色素の種類
が限られていること、また複数のプライマーを混合して
複数の目的遺伝子を複製増幅した場合には、プライマー
同士や増幅される遺伝子断片同士の相互作用により予期
せぬ複製反応が生じることがあるといった欠点を有して
いるため、事実上、1つの反応容器で増幅反応が実施で
きる目的遺伝子の数は4種類程度にとどまっている。
However, in the method using the fluorescent dye as described above, the kind of the fluorescent dye that does not interfere with the PCR reaction even when added to the reagent of the PCR reaction and is capable of discriminating the fluorescent characteristics is limited. When a plurality of primers are mixed and a plurality of target genes are replicated and amplified, there is a disadvantage that an unexpected replication reaction may occur due to the interaction between the primers and the gene fragments to be amplified. In fact, the number of target genes that can carry out the amplification reaction in one reaction container is limited to about four.

【0006】また、米国の大学を中心にPCR反応容器
と温度制御機構、およびPCR後の分析用電気泳動装置
を微小なチップ上に一体化し、操作の自動化、試薬類の
極少量化を実現する試みが見られる。しかしながら、こ
れらのチップでは微小なバルブ機構など開発途上の複雑
な技術を必要とし、また基本的に1チップが一つの目的
遺伝子に対応しているなど、多数の遺伝子の処理に適し
た方法にはなり得ていない。
[0006] In addition, an attempt is made to integrate the PCR reaction container, the temperature control mechanism, and the post-PCR analysis electrophoretic device on a minute chip to automate the operation and minimize the amount of reagents mainly in universities in the United States. Can be seen. However, these chips require complicated technologies under development such as a minute valve mechanism, and basically one chip corresponds to one target gene. Therefore, there is no suitable method for processing many genes. It can't be.

【0007】一方、同時に複数個の遺伝子を増幅するこ
とを目的として、ひとつの遺伝子に対応するプライマー
の組の両方を固相に固定化して、その固定化部位のみに
結合しているDNA量を測定する定量的PCR方法が提
案されている(特開2001−299346号)。しか
しながら、この方法では、両方のプライマーを固相上に
固定化するため、PCR進行時に湾曲したDNA二重鎖
が形成するので、増幅の対象となる遺伝子鎖の長さを数
千塩基とする必要がある。このことは、プライマーの設
計を初めとするPCR反応条件の設定が困難であると共
に、実際のPCR反応の効率や信頼性も低下するため、現
実的ではない。また、この方法では、PCR反応によっ
て増幅されたDNA二重鎖を検出するために、DNAを
回収して検出工程にかける必要がある。
On the other hand, for the purpose of simultaneously amplifying a plurality of genes, both sets of primers corresponding to one gene are immobilized on a solid phase, and the amount of DNA bound only to the immobilization site is determined. A quantitative PCR method for measurement has been proposed (JP 2001-299346 A). However, in this method, since both primers are immobilized on the solid phase, a curved DNA duplex is formed during the progress of PCR. Therefore, the length of the gene strand to be amplified needs to be several thousand bases. There is. This is not realistic because it is difficult to set the PCR reaction conditions including the design of the primer and the efficiency and reliability of the actual PCR reaction decrease. Further, in this method, in order to detect the DNA double strand amplified by the PCR reaction, it is necessary to recover the DNA and subject it to the detection step.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ひとつの反
応系内において、試料や試薬の分注といった煩雑な操作
を伴わずに、同時に複数種の特定核酸を増幅でき、また
容器から増幅核酸を取り出すことなく増幅核酸を検出し
て、分析することができる核酸分析方法及び核酸検出チ
ップの提供を目的とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is capable of simultaneously amplifying plural kinds of specific nucleic acids in one reaction system without complicated operations such as dispensing of samples and reagents, and the amplified nucleic acid from a container. It is an object of the present invention to provide a nucleic acid analysis method and a nucleic acid detection chip capable of detecting and analyzing amplified nucleic acid without taking out the nucleic acid.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の核酸分析方法は、特定核酸を増幅するため
のプライマー組の一方が検出チップ上の所定の位置に固
定化された特定核酸に対して、該固定化された一方のプ
ライマーと、固定化されていない他方のプライマーとを
用いて、ポリメラーゼ連鎖反応を行う増幅工程と、前記
検出チップ上に増幅された核酸を、光学的又は電気的に
検出する検出工程と、を含む。この方法によれば、特定
核酸を増幅するためのプライマー組を、好ましくは少な
くとも2組用意し、それぞれのプライマー組から一方の
プライマーを検出チップ上のそれぞれ異なる所定の位置
に固定して、特定核酸、好ましくは少なくとも2種の特
定核酸に対してPCRを実施し、検出工程では、検出チ
ップ上の該当する位置に増幅した増幅核酸を光学的又は
電気的に直接検出する。従って、複数の反応容器への試
薬の分注等の煩雑な作業を排除し、増幅核酸を反応容器
から取り出すことなく特定核酸を検出することができ、
また複数の特定核酸をひとつの検出チップ上で同時に且
つ直接的に検出することができる。ここで、検出工程は
増幅工程と同時に行ってもよい。この方法によれば、特
定核酸を増幅しながら増幅核酸が同時に検出されるの
で、増幅の1サイクルにより増幅される核酸量をリアル
タイムで測定することができる。
In order to achieve the above-mentioned object, the nucleic acid analysis method of the present invention provides a method in which one of primer sets for amplifying a specific nucleic acid is immobilized at a predetermined position on a detection chip. An amplification step of performing a polymerase chain reaction on the nucleic acid using the one primer immobilized and the other primer not immobilized, and the nucleic acid amplified on the detection chip Or a detection step of electrically detecting. According to this method, preferably at least two primer sets for amplifying a specific nucleic acid are prepared, and one primer from each primer set is immobilized at a predetermined different position on the detection chip to obtain the specific nucleic acid. Preferably, PCR is performed on at least two kinds of specific nucleic acids, and in the detection step, the amplified nucleic acid amplified at the corresponding position on the detection chip is directly detected optically or electrically. Therefore, it is possible to eliminate complicated work such as dispensing reagents to a plurality of reaction vessels, and to detect a specific nucleic acid without taking out amplified nucleic acid from the reaction vessel,
Moreover, a plurality of specific nucleic acids can be simultaneously and directly detected on one detection chip. Here, the detection step may be performed simultaneously with the amplification step. According to this method, the amplified nucleic acid is simultaneously detected while the specific nucleic acid is being amplified, so that the amount of the nucleic acid amplified in one amplification cycle can be measured in real time.

【0010】また本発明の核酸検出チップは、検出チッ
プ上の所定の位置に特定核酸を増幅するためのプライマ
ー組の一方が固定化された特定核酸を、ポリメラーゼ連
鎖反応によって増幅するための増幅部位と、前記増幅部
位で増幅された核酸を、光学的又は電気的に検出可能に
する機構あるいは機構の一部からなる検出部位と、を含
む。この発明によれば、検出チップは、プライマー組の
一方のみが固定化された増幅部位を、好ましくは少なく
とも2つ以上、有することが可能なので、測定チップ上
で増幅した複数の特定核酸を、測定チップ上で直接光学
的又は電気的に検出できる。
Further, the nucleic acid detection chip of the present invention comprises an amplification site for amplifying, by a polymerase chain reaction, a specific nucleic acid having one of a primer set for amplifying the specific nucleic acid immobilized at a predetermined position on the detection chip. And a detection site comprising a mechanism or a part of the mechanism capable of optically or electrically detecting the nucleic acid amplified by the amplification site. According to the present invention, the detection chip can have an amplification site to which only one of the primer sets is immobilized, preferably at least two or more. Therefore, a plurality of specific nucleic acids amplified on the measurement chip can be measured. It can be detected directly on the chip optically or electrically.

【0011】また、測定チップは、加温機構をその内部
に備えることもできる。この場合、検出チップ内に設け
られた加温機構によって、PCRを実施する際の温度操
作を検出チップ上で簡便に且つ直接的に行なうことがで
きる。更に、測定チップは、加温機構に加えて、測温機
構もその内部に備えることができる。この場合、PCR
を実施する際に必要なチップの温度変化を正確に制御す
ることができる。また、測温度機構から得られる温度情
報は、後で述べる増幅核酸の検出の際に測定精度を高め
るためにも利用できる。ここで検出チップは、表面プラ
ズモン測定用の測定チップであることができる。これに
よれば、表面プラズモン測定用の測定チップ上で特定核
酸が増幅されるので、増幅核酸を直接表面プラズモン測
定によって検出することができる。また、検出チップ上
の特定核酸の増幅部位を固有の共鳴周波数を有する振動
子とすることにより、増幅核酸を共鳴周波数の変化とし
て検出することができる。また、検出チップ上の特定核
酸の増幅部位を電極とすることにより、増幅核酸を電気
化学的に検出することができる。
The measuring chip may also have a heating mechanism inside. In this case, the heating mechanism provided in the detection chip allows the temperature operation when performing PCR to be carried out easily and directly on the detection chip. Further, in addition to the heating mechanism, the measuring chip can also have a temperature measuring mechanism inside thereof. In this case, PCR
It is possible to accurately control the temperature change of the chip necessary for carrying out. The temperature information obtained from the temperature measuring mechanism can also be used to improve the measurement accuracy when detecting amplified nucleic acid, which will be described later. Here, the detection chip can be a measurement chip for measuring surface plasmon. According to this, since the specific nucleic acid is amplified on the measuring chip for measuring the surface plasmon, the amplified nucleic acid can be directly detected by the surface plasmon measurement. In addition, the amplified nucleic acid can be detected as a change in the resonance frequency by setting the amplification site of the specific nucleic acid on the detection chip as a vibrator having a unique resonance frequency. In addition, the amplified nucleic acid can be electrochemically detected by using the amplification site of the specific nucleic acid on the detection chip as an electrode.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を、添付
図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一符号は
同一又は対応する部分を示すものとする。図1は、本発
明の検出チップ10が示されている。ここでは検出チッ
プ10を、測定用板12と、複数枚の反応用板20とを
重ね合わせて一体化することにより構成した場合の例を
示している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts. FIG. 1 shows a detection chip 10 of the present invention. Here, an example is shown in which the detection chip 10 is configured by stacking and integrating a measurement plate 12 and a plurality of reaction plates 20.

【0013】測定用板12は、プラズモン測定用測定チ
ップの測定面に相当し、図2に示されるように、金や銀
などの金属薄膜16が、ガラスないしはプラスチック製
の光学基板(例えば、回折格子を備えた平行基板、また
はプリズム、またはシリンドリカルレンズ、またはプリ
ズムやシリンドリカルレンズと組み合わせて用いること
を前提とした並行基板)14の表面に、例えばイオンプ
レーティング法、スパッタ法、蒸着法等の周知の方法を
用いて成膜されることによって構成されている。ここ
で、薄膜としては、金属だけでなく、例えばシリコンか
らなるような半導体薄膜を使用することもできる。な
お、本発明において表面プラズモン共鳴測定用の測定チ
ップとは、表面プラズモン共鳴の共鳴角の変化を測定
(以下、プラズモン測定と言う)することにより、対象
となる表面の物質密度の変化から物質の有無及び量を検
出及び測定する表面プラズモン測定装置に使用可能な測
定チップを言う。
The measurement plate 12 corresponds to the measurement surface of the measurement chip for plasmon measurement, and as shown in FIG. 2, a metal thin film 16 of gold, silver, or the like is formed on a glass or plastic optical substrate (for example, diffraction). On the surface of a parallel substrate provided with a lattice, or a prism, or a cylindrical lens, or a parallel substrate that is premised to be used in combination with a prism or a cylindrical lens, for example, an ion plating method, a sputtering method, a vapor deposition method, or the like is well known. It is configured by forming a film by using the method described above. Here, as the thin film, not only a metal but also a semiconductor thin film made of, for example, silicon can be used. In the present invention, the measurement chip for measuring surface plasmon resonance means measuring the change in the resonance angle of the surface plasmon resonance (hereinafter referred to as plasmon measurement) to measure the change in the substance density of the target surface. A measuring chip that can be used in a surface plasmon measuring device that detects and measures the presence and amount.

【0014】金属薄膜16には、被検査DNAの増幅及
び検出が行われるDNA増幅部位18が、検出チップ上
に所定間隔で複数個、本実施形態では5個、一列状に配
置されている。DNA増幅部位18は、特定DNAを増
幅するためのプライマーが固定されている部位であり、
直径50μmないし3mm、望ましくは直径200μm
ないし1mmの円形、あるいはそれに準じる大きさの楕
円あるいは多角形の領域である。そして各DNA増幅部
位は、その重心位置間で100μmないし10mm、望
ましくは300μないし2mmの間隔で配置されてい
る。また、本実施形態では各DNA増幅部位を一列上に
配置しているが、本発明におけるDNA増幅部位の配置
はこれに限定されるものではない。
On the metal thin film 16, a plurality of DNA amplification sites 18 for amplifying and detecting the test DNA are arranged on the detection chip at predetermined intervals, five in this embodiment, in a line. The DNA amplification site 18 is a site to which a primer for amplifying a specific DNA is fixed,
50 μm to 3 mm in diameter, preferably 200 μm in diameter
It is a circular region of 1 mm to 1 mm, or an elliptical or polygonal region having a size corresponding thereto. The respective DNA amplification sites are arranged at intervals of 100 μm to 10 mm, preferably 300 μ to 2 mm between the positions of their centers of gravity. Further, although the respective DNA amplification sites are arranged in a line in the present embodiment, the arrangement of the DNA amplification sites in the present invention is not limited to this.

【0015】各DNA増幅部位18には、特定DNAを
増幅するためのプライマーが固定されている。このプラ
イマーは、PCRを実施する際に必要なプライマー組の
一方のみであり、他方のプライマーは固定されていな
い。このプライマーを用いて、後述する核酸分析方法が
実施される。DNA増幅部位18に固定されるプライマ
ーは、増幅する特定DNAの数だけ準備されており、D
NA増幅部位18ごとに変えることができる。
A primer for amplifying a specific DNA is fixed to each DNA amplification site 18. This primer is only one of the primer sets required for carrying out PCR, and the other primer is not fixed. The nucleic acid analysis method described later is carried out using this primer. The primers fixed to the DNA amplification site 18 are prepared by the number of specific DNAs to be amplified.
It can be changed for each NA amplification site 18.

【0016】プライマーの固定は、オリゴヌクレオチド
の固定化方法として既知の方法が利用できる。例えば、
硫黄原子を持つ有機物が金などの金属表面に硫黄原子を
介して共有結合することを利用する方法であり、この場
合オリゴヌクレオチド合成時にオリゴヌクレオチドの末
端にチオール基を導入したプライマーの溶液を、表面を
洗浄したDNA検出チップの金属箔膜上に滴下すること
により行うことができる。また、DNA増幅部位18そ
れぞれに固定されるプライマーの分子数は、一般的にP
CR反応に用いられている程度でよく、例えば5pmo
lである。なおプライマーは、DNA増幅部位18上で
合成しても良い。この場合には、所定のDNA検出部位
となる部分にのみ試薬を滴下することが可能な位置制御
機能を有するノズルを持った、インクジェット装置を用
いた、例えば、固相ホスホアミダイト法によるDNA合
成が適用できる。即ち、プライマーとするオリゴヌクレ
オチドの3’端のヌクレオチドを滴下し、固定する。そ
して、これに引き続き、ホスホアミダイト法によるDN
A合成に係る反応試薬とプライマーを構成するための保
護ヌクレオチドを、順次インクジェット装置により所定
のDNA検出部位の位置に滴下し、プライマーを合成す
る。
For the immobilization of the primer, a known method for immobilizing the oligonucleotide can be used. For example,
It is a method that utilizes the covalent bond of an organic substance having a sulfur atom to a metal surface such as gold via a sulfur atom.In this case, a solution of a primer having a thiol group introduced at the end of the oligonucleotide during oligonucleotide synthesis Can be dropped on the metal foil film of the washed DNA detection chip. The number of molecules of the primer immobilized on each of the DNA amplification sites 18 is generally P
It only needs to be used for CR reaction, for example, 5 pmo
It is l. The primer may be synthesized on the DNA amplification site 18. In this case, for example, DNA synthesis by a solid phase phosphoamidite method using an ink jet device having a nozzle having a position control function capable of dropping a reagent only to a portion serving as a predetermined DNA detection site is performed. Applicable. That is, the nucleotide at the 3'end of the oligonucleotide serving as a primer is dropped and fixed. Then, following this, DN by the phosphoramidite method
A reaction reagent relating to A synthesis and a protected nucleotide for constituting a primer are sequentially dropped by an inkjet device at a predetermined DNA detection site to synthesize a primer.

【0017】反応用板20は、測定用板12側に配置さ
れると共に試料を囲繞するための試料板22と、試料板
22の上面を封止する上板26とで構成されているが、
これらを一体の成型品あるいは加工品で構成することも
可能である。
The reaction plate 20 comprises a sample plate 22 arranged on the side of the measurement plate 12 and surrounding the sample, and an upper plate 26 for sealing the upper surface of the sample plate 22,
It is also possible to configure these as an integral molded product or processed product.

【0018】試料板22には、試料用スロット24が形
成されている。この試料用スロット24は、測定用板1
2に重ね合わせたときにDNA増幅部位18に対向する
位置に設けられ、測定用板12上に配置された複数のD
NA増幅部位18が試料用スロット24内に配置され
る。
A sample slot 24 is formed in the sample plate 22. This sample slot 24 is used for the measurement plate 1
A plurality of D's arranged on the measurement plate 12 at positions facing the DNA amplification site 18 when they are superposed on each other.
The NA amplification site 18 is arranged in the sample slot 24.

【0019】上板26には、試料を投入又は排出するた
めの孔28が、設けられている。上板26の各孔28
は、試料板22と重ね合わせたときに、試料用スロット
24の長手方向両端部となる位置にそれぞれ配置され
る。なお、本実施形態では孔28は円柱状に開口してい
るが、試料板22に重ね合わされたときに試料用スロッ
ト24内に試料を充填することができれば、如何なる形
状であってもよい。また孔28は、試料用スロット24
に対応して一対設けられているが、両方の孔28から試
料を投入して、試料スロット24内で対流させてもよ
く、一方の孔28から試料を投入して、他方から排出さ
せてもよい。また試料スロット24は本実施形態では長
矩形状であるが、測定用板12上のすべての測定部位を
囲繞することができれば、長矩形状に限定されるもので
はない。
The upper plate 26 is provided with holes 28 for loading or unloading the sample. Each hole 28 of the upper plate 26
Are arranged at positions which are both ends in the longitudinal direction of the sample slot 24 when they are superposed on the sample plate 22. In addition, although the hole 28 is opened in a column shape in the present embodiment, any shape may be used as long as the sample slot 24 can be filled with the sample when it is superposed on the sample plate 22. In addition, the hole 28 is used as the sample slot 24.
The sample may be introduced from both holes 28 to cause convection in the sample slot 24, or the sample may be introduced from one hole 28 and discharged from the other. Good. Further, although the sample slot 24 has an oblong shape in the present embodiment, it is not limited to the oblong shape as long as it can surround all the measurement sites on the measurement plate 12.

【0020】検出チップを構成する上板26及び試料板
22は、熱伝導の妨げの少ない材質ないしは薄板等で構
成されており、検出チップの外部からの温度制御を可能
なものとする。温度制御の例として、温度調節可能な熱
伝導性ブロック30を載置する場合を示す。このとき、
熱伝導性ブロック30は、試料用スロット24の上面に
配置する。測定用板12(光学基板14)、試料板22
及び上板26の重ね合わせは、接着剤や接着テープによ
る接着、あるいは試料板22をエラストマー材とするこ
とによる自己接着、あるいは超音波溶接や熱シール等、
この分野で使用される既知の方法のいずれによって行っ
てもよい。また、試料板22と上板26は、重ね合わせ
ではなく一体の成型品あるいは加工品で構成することも
可能である。
The upper plate 26 and the sample plate 22 which constitute the detection chip are made of a material or a thin plate that has a small effect on heat conduction, and the temperature of the detection chip can be controlled from the outside. As an example of temperature control, the case where a temperature-adjustable heat conductive block 30 is placed is shown. At this time,
The heat conductive block 30 is arranged on the upper surface of the sample slot 24. Measurement plate 12 (optical substrate 14), sample plate 22
And the upper plate 26 is superposed by adhesion with an adhesive or an adhesive tape, self-adhesion by using the sample plate 22 as an elastomer material, ultrasonic welding, heat sealing, or the like.
This may be done by any of the known methods used in the art. Further, the sample plate 22 and the upper plate 26 may be formed as an integral molded product or processed product instead of overlapping.

【0021】これにより、光学基板14、試料板22及
び上板26を重ね合わせて一体化した場合に、金属薄膜
16上に形成された複数のDNA増幅部位18が、試料
用スロット24内に配置される。上板26の一方の孔2
8から試薬等の試料を投入すると、試料用スロット24
内が試料で満たされ、すべてのDNA増幅部位18がこ
の供給された試料と接触する。上板26に熱伝導性ブロ
ック30を載置した場合には、上板26及び試料板22
に熱伝導性ブロック30からの熱が伝わり、試料用スロ
ット24内の試料が所定の温度に調節可能となる。
As a result, when the optical substrate 14, the sample plate 22 and the upper plate 26 are superposed and integrated, the plurality of DNA amplification sites 18 formed on the metal thin film 16 are arranged in the sample slot 24. To be done. One hole 2 of the upper plate 26
When a sample such as a reagent is introduced from 8, the sample slot 24
The inside is filled with the sample and all the DNA amplification sites 18 come into contact with this supplied sample. When the heat conductive block 30 is placed on the upper plate 26, the upper plate 26 and the sample plate 22
The heat from the heat conductive block 30 is transmitted to the sample, and the sample in the sample slot 24 can be adjusted to a predetermined temperature.

【0022】次に、増幅核酸分析方法について説明す
る。本発明の増幅核酸分析方法では、DNA増幅部位1
8のそれぞれに、特定DNAを増幅するためのプライマ
ー組のうちの一方のみが固定されている。この固定化プ
ライマーと、特定DNAを増幅するための他方の遊離プ
ライマーと、目的DNA配列と、PCR反応に必要な試
薬類を含む溶液とによって、検出チップ10のDNA増
幅部位18のそれぞれで、PCR反応が行われる。な
お、PCR反応に必要な試薬類には、既存の又はPCR
反応を実施可能と思われるものすべてを含むことができ
る。
Next, the amplified nucleic acid analysis method will be described. In the amplified nucleic acid analysis method of the present invention, the DNA amplification site 1
Only one of the primer sets for amplifying the specific DNA is immobilized on each of the eight. PCR is performed at each of the DNA amplification sites 18 of the detection chip 10 by the immobilized primer, the other free primer for amplifying the specific DNA, the target DNA sequence, and the solution containing the reagents necessary for the PCR reaction. The reaction is carried out. The reagents necessary for the PCR reaction are existing or PCR
It may include everything that seems possible to carry out the reaction.

【0023】ここで、固定化されていないプライマー
は、PCR反応を実施するためにDNA増幅部位18に
提供されるが、提供方法としては、上板26の孔28か
ら投入しても良く、或いは予め易溶性の固体塩、又は易
溶性のゲル状物質への包埋体として、試料用スロット2
4内となる測定用板12上に付着させてもよい。ここで
用いられる易溶性の固体塩としては、オリゴヌクレオチ
ドのナトリウム塩等が挙げられ、易溶性のゲル状物質と
しては、ゼラチンやオリゴ糖類等が挙げられる。測定用
板12に付着させる場合には、対応する固定化プライマ
ーが固定化されたDNA増幅部位18の近傍に付着させ
ることが好ましい。このようにプライマーを検出チップ
と一体にして提供することにより、分析時に試薬として
添加する手間を省略することができる。
Here, the non-immobilized primer is provided to the DNA amplification site 18 in order to carry out the PCR reaction. As a providing method, it may be introduced through the hole 28 of the upper plate 26, or The sample slot 2 is previously embedded as an easily soluble solid salt or an embedded body in an easily soluble gel-like substance.
It may be attached on the measuring plate 12 which is inside 4. Examples of the easily soluble solid salt used here include sodium salts of oligonucleotides, and examples of the easily soluble gel-like substance include gelatin and oligosaccharides. When it is attached to the measurement plate 12, it is preferable to attach it to the vicinity of the DNA amplification site 18 on which the corresponding immobilized primer is immobilized. By thus providing the primer integrally with the detection chip, it is possible to save the labor of adding it as a reagent at the time of analysis.

【0024】PCRで一般的に伸長、生成させる目的遺
伝子のDNA二重鎖は、数百塩基対程度とすることが一
般的である。これは、数百塩基の長さがあれば、このP
CR産物をプライマーやその他の反応試薬と分離して観
察することが十分に可能なことと、PCR反応による伸
長反応が十分に高い効率と信頼性をもって実施可能なた
めである。
The DNA double strand of the target gene, which is generally extended and generated by PCR, is generally about several hundred base pairs. This is because if there is a length of several hundred bases, this P
This is because it is possible to sufficiently observe the CR product by separating it from the primer and other reaction reagents, and the extension reaction by the PCR reaction can be performed with sufficiently high efficiency and reliability.

【0025】PCRを実施する際には、熱伝導性ブロッ
ク30を所定の温度に昇温し又は冷却して、試料用スロ
ット24内の温度をPCRを実施させるために必要な温
度に設定する。この温度変化に伴って、ポリメラーゼに
よるDNAの伸長が生じる。
When carrying out PCR, the temperature of the heat conductive block 30 is raised or cooled to a predetermined temperature, and the temperature in the sample slot 24 is set to the temperature required for carrying out PCR. Along with this temperature change, elongation of DNA by the polymerase occurs.

【0026】図3に示されるように、固定化プライマー
には、鋳型となる目的DNAが会合し、ポリメラーゼに
よって、固定化プライマーのDNA鎖が伸長する。次の
変性工程では所定の条件下で、鋳型となった目的DNA
が、固定化プライマーに連続して伸長された伸長DNA
鎖から分離する。このとき、伸長鎖は固定化プライマー
によってDNA増幅部18に固定された状態を維持す
る。アニーリング工程では、DNA増幅部18に固定状
態の伸長DNA鎖に遊離プライマーが結合し、伸長DN
A鎖に従ってDNAの複製が行われる。一方、鋳型とな
った目的DNAは、他の固定化プライマーに会合し、D
NAの伸長を繰り返す。このように本発明では、プライ
マーの一方のみをDNA増幅部位18に固定させて、他
方のプライマーを遊離状態としているので、数百塩基対
程度の長さのDNA鎖が、立体障害の影響を最小限にし
て検出チップ10上に直接的に伸長できる。
As shown in FIG. 3, the target DNA as a template is associated with the immobilized primer, and the DNA chain of the immobilized primer is extended by the polymerase. In the next denaturation step, the target DNA used as a template under predetermined conditions
Is an extended DNA that is continuously extended to an immobilized primer
Separate from the chains. At this time, the extended chain remains fixed to the DNA amplification unit 18 by the immobilized primer. In the annealing step, the free primer binds to the extended DNA strand in the fixed state in the DNA amplification section 18, and the extended DN
DNA is replicated according to the A chain. On the other hand, the target DNA used as a template is associated with another immobilized primer,
Repeat the extension of NA. As described above, in the present invention, since only one of the primers is fixed to the DNA amplification site 18 and the other primer is in a free state, a DNA chain having a length of several hundred base pairs minimizes the influence of steric hindrance. It can be extended directly on the detection chip 10 as long as possible.

【0027】このPCR工程では、検出チップ10に設
けられた複数のDNA増幅部位18が試料用スロット2
4内となるように所定の間隔ですべて配置しているの
で、試薬を1回投入することによって、複数のDNA増
幅部位18にほぼ同時に、投入させた試薬が行き渡る。
このため、DNA増幅部位18毎に同一の試薬を投入す
る必要がない。なお試薬の投入及び排出は、上板26の
孔28を用いて容易に行うことができる。
In this PCR step, the plurality of DNA amplification sites 18 provided on the detection chip 10 are connected to the sample slot 2
Since all of them are arranged at a predetermined interval so as to be within 4, it is possible to spread the introduced reagents almost simultaneously at a plurality of DNA amplification sites 18 by introducing the reagent once.
Therefore, it is not necessary to add the same reagent to each DNA amplification site 18. It should be noted that the charging and discharging of the reagent can be easily performed using the hole 28 of the upper plate 26.

【0028】また、固定されたプライマーに基づいてD
NA鎖が伸長するので、試料用スロット24内で複数種
のプライマーに基づく複数種の核酸の増幅を実施した場
合でも、プライマーの固定位置を特定することによっ
て、増幅後の核酸の識別が容易となる。このため、1つ
の検出チップ10で増幅可能な特定核酸種の数には実質
的に制限はなく、更には増幅後に増幅核酸を種類別に弁
別する必要もない。
In addition, D based on the fixed primer
Since the NA chain extends, even when a plurality of types of nucleic acids are amplified in the sample slot 24 based on a plurality of types of primers, the fixed position of the primers can be identified to facilitate the identification of the nucleic acids after amplification. Become. Therefore, the number of specific nucleic acid species that can be amplified by one detection chip 10 is not substantially limited, and it is not necessary to discriminate amplified nucleic acids by type after amplification.

【0029】DNA増幅部位18においてDNAが伸長
されると、DNA二重鎖の伸長によってDNA増幅部位
18近傍の密度増加が生じる。このとき、プラズモン測
定を行うことにより、DNA増幅部位18に存在するD
NAの有無及び量が検出される。このプラズモン測定に
基づくDNAの検出は個々のDNA増幅部位18につい
て行うことができるので、複数種のDNAの検出を同時
に実施可能である。
When the DNA is extended at the DNA amplification site 18, the extension of the DNA double strand causes an increase in density near the DNA amplification site 18. At this time, by performing plasmon measurement, D existing at the DNA amplification site 18
The presence and amount of NA is detected. Since the DNA detection based on this plasmon measurement can be performed for each DNA amplification site 18, it is possible to simultaneously detect a plurality of types of DNA.

【0030】これにより、1つの検出チップ10を用い
て、複数種のDNAを、DNA種ごとに試薬等を添加す
るといった煩雑な作業を伴うことなく増幅し、増幅DN
Aを取り出すことなく直接的且つ同時に検出することが
できる。
As a result, a single detection chip 10 is used to amplify a plurality of types of DNA without complicated operations such as adding a reagent or the like for each DNA type, and the amplified DN is amplified.
It can be detected directly and simultaneously without taking out A.

【0031】本実施形態では、PCRによる増幅DNA
の検出を、一連のPCR工程を終了した後に行っている
が、表面プラズモン共鳴による増幅DNAの検出は、P
CRの反応系の外部より光学的方法によって質量変化を
測定するため、PCRの反応中にその反応をリアルタイ
ムに観測することもできる。
In this embodiment, DNA amplified by PCR is used.
Detection of the amplified DNA by surface plasmon resonance is performed after the completion of a series of PCR steps.
Since the mass change is measured from the outside of the CR reaction system by an optical method, the reaction can be observed in real time during the PCR reaction.

【0032】図4には、PCR中に増幅したDNAをリ
アルタイムに観測可能な他の検出チップ40が示されて
いる。この検出チップ40の上板26の2つの孔28の
間には、加熱用ヒータ42と、測温用導体44とが設け
られている。この加熱用ヒータ42と測温用導体44と
は、上板26を反応用板20とを一体化させたときに、
試料用スロット24上となる位置に配置されている。加
熱用ヒータ42と測温用導体44とは、図示しない調節
機構に接続されており、測温用導体44で感知された温
度に基づいて、加熱用ヒータ42のオンオフが可能にな
っている。
FIG. 4 shows another detection chip 40 capable of observing the DNA amplified during PCR in real time. A heater 42 for heating and a conductor 44 for temperature measurement are provided between the two holes 28 of the upper plate 26 of the detection chip 40. When the upper plate 26 and the reaction plate 20 are integrated, the heating heater 42 and the temperature measuring conductor 44 are
It is arranged at a position above the sample slot 24. The heater 42 for heating and the conductor 44 for temperature measurement are connected to an adjusting mechanism (not shown), and the heater 42 for heating can be turned on and off based on the temperature sensed by the conductor 44 for temperature measurement.

【0033】この検出チップ40によって増幅核酸分析
を行う場合には、加熱用ヒータ42を調節して、試料用
スロット24内の温度を調節し、PCRによるDNAの
二重鎖化を実施する。プラズモン測定は測定部位の密度
を測るものであるため、その測定値は温度変化に伴う熱
膨張による密度変化の影響を強く受ける。そのため一定
温度条件での測定が必要となるが、測温用導体44によ
ってPCRのサイクルに伴う検出チップ40の温度変化
を連続的に測定し、プラズモン検出チップが、予め定め
たPCRサイクル中の特定の段階の予め定めた温度、例
えばアニール反応から伸長反応に移行する途上の特定温
度に至った瞬間にプラズモン測定を実施することによ
り、一定温度条件でのプラズモン測定値を継続して蓄積
することが可能となる。
When the amplified nucleic acid analysis is carried out by the detection chip 40, the heater 42 for heating is adjusted to adjust the temperature in the sample slot 24 and double-stranded DNA is formed by PCR. Since the plasmon measurement measures the density of the measurement site, the measured value is strongly affected by the density change due to the thermal expansion due to the temperature change. Therefore, it is necessary to measure under a constant temperature condition, but the temperature change of the detection chip 40 with the PCR cycle is continuously measured by the temperature-measuring conductor 44, and the plasmon detection chip specifies the temperature in the predetermined PCR cycle. By performing the plasmon measurement at a predetermined temperature in the step, for example, at the moment when the temperature reaches a specific temperature on the way from the annealing reaction to the extension reaction, the plasmon measurement value under a constant temperature condition can be continuously accumulated. It will be possible.

【0034】これにより、PCRのサイクル1回あたり
少なくとも1回のプラズモン測定値を得ることができ、
PCRのサイクルに伴うリアルタイムでの増幅の検出を
直接的に行うことができる。また、上板26に加熱用ヒ
ータ42と測温用導体44とを共に配置しているので、
チップを構成する板の枚数を増やすことなく、リアルタ
イムでの検出を可能にすることができる。
This makes it possible to obtain at least one plasmon measurement value per PCR cycle,
The detection of amplification in real time with the PCR cycle can be directly performed. Further, since the heater 42 for heating and the conductor 44 for temperature measurement are arranged on the upper plate 26,
It is possible to detect in real time without increasing the number of plates constituting the chip.

【0035】なお加熱用ヒータ42と測温用導体44と
を別々に配置させてもよい。図5には、加熱用ヒータ4
2と測温用導体44とが別の板に配置された変形例が示
されている。この検出チップ50には、試料板22と上
板26との間に、測温用板52が備えられており、これ
らで反応用板20が構成されている。この測温用板52
上には、測温用導体44が配置されている。このように
加熱用ヒータ42と測温用導体44とを別の板に配置さ
せることにより、試料用スロット24内の温度をより正
確に測定することができ、DNA増幅部位18で増幅さ
れたDNAの量をより正確にプラズモン測定することが
できる。
The heater 42 for heating and the conductor 44 for temperature measurement may be arranged separately. FIG. 5 shows a heater 4 for heating.
A modification in which the 2 and the temperature measuring conductor 44 are arranged on different plates is shown. The detection chip 50 is provided with a temperature measuring plate 52 between the sample plate 22 and the upper plate 26, and these constitute the reaction plate 20. This temperature measuring plate 52
A temperature measuring conductor 44 is arranged on the upper side. By disposing the heater 42 for heating and the conductor 44 for temperature measurement on different plates in this way, the temperature in the sample slot 24 can be measured more accurately, and the DNA amplified at the DNA amplification site 18 Plasmon can be measured more accurately.

【0036】本実施形態では、プラズモン測定によって
増幅DNAを検出したが、増幅DNAの検出方法は、表
面プラズモン測定に限定されない。例えば、検出チップ
を、共鳴周波数測定用チップとすることができる。この
場合、固有の共鳴周波数を有する振動子の上にプライマ
ーを固定し、PCRにより固定したDNAが伸長するこ
とで生じる質量変化を、共鳴周波数の変化を用いて検出
することにより増幅DNAの検出を行う。
In the present embodiment, the amplified DNA was detected by the plasmon measurement, but the method for detecting the amplified DNA is not limited to the surface plasmon measurement. For example, the detection chip can be a resonance frequency measurement chip. In this case, a primer is immobilized on an oscillator having a unique resonance frequency, and a mass change caused by extension of DNA immobilized by PCR is detected by using the change in resonance frequency to detect amplified DNA. To do.

【0037】ここで、共鳴周波数の変化を検出する方法
としては、外部より振動子の共鳴周波数を含む機械振動
波を掃引して加え、振動子の振動が共鳴により極大とな
る周波数を、振動子の振動の様子をレーザードップラー
センサーにて観察するか、あるいはピエゾ効果を有する
材料で振動子を作製し、これに電極を付け発生する電位
の振幅で観察する方法が挙げられる。また、他の方法と
して、ピエゾ効果を有する材料で振動子を作製し、これ
に電極を付け、これに電子的発振回路を付加し、振動子
の共鳴周波数で電気的に発振させ、この発振周波数を測
定する方法も挙げることができる。
Here, as a method of detecting a change in the resonance frequency, a frequency that maximizes the vibration of the vibrator due to resonance is added by sweeping a mechanical vibration wave including the resonance frequency of the vibrator from the outside. There is a method of observing the vibration state of with a laser Doppler sensor, or a method of making an oscillator with a material having a piezo effect and observing it with an amplitude of a potential generated by attaching an electrode thereto. As another method, an oscillator is made of a material having a piezo effect, an electrode is attached to this, an electronic oscillation circuit is added to this, and the oscillator is electrically oscillated at the resonance frequency. The method of measuring can also be mentioned.

【0038】これらの方法によっても、前記同様に、1
つの検出チップを用いて、複数種のDNAを、DNA種
ごとに試薬等を添加するといった煩雑な作業を伴うこと
なく増幅し、増幅DNAを取り出すことなく直接的且つ
同時に検出することができる。また、共鳴周波数の変化
によって検出するので、電気的な信号に変換することが
容易であり、より小型、廉価な装置の実現の可能性も期
待できる。
Also by these methods, as described above, 1
By using one detection chip, a plurality of types of DNA can be amplified without complicated operations such as adding a reagent or the like for each DNA type, and can be directly and simultaneously detected without taking out the amplified DNA. Further, since it is detected by the change of the resonance frequency, it can be easily converted into an electric signal, and the possibility of realizing a smaller and cheaper device can be expected.

【0039】本実施の形態では、増幅DNAの検出を表
面プラズモン測定によって行っているが、これに代えて
電気化学的な検出を利用することができる。この場合に
は、検出チップ上の特定核酸の増幅部位すなわちそれぞ
れのプライマーを固定した部位を電極とする。そして、
増幅反応試薬にビスベンズイミドH33258(ヘキス
ト33258)などの二重鎖DNAへのインターカレー
ターの機能を有し、インターカレーションにより二重鎖
DNAの電気伝導性が向上する薬剤を添加すして遺伝子
増幅反応を実施する。あるいはDNA増幅反応後にビス
ベンズイミドH33258などのインターカレーターの
機能を有する薬剤を加える。増幅反応の進行によって二
重鎖が形成された場合、上記インターカレーターが二重
鎖の隙間に取り込まれることにより、増幅部位の電極と
溶液間の電気伝導度が上昇する。それぞれのプライマー
が固定された電極ごとに、この変化を測定することによ
り、それぞれの配列の増幅の成否を判定したり、増幅量
を知ることができる。 この方法では、DNAの検出が
電気的な信号で行えるため、より小型、廉価な装置の実
現の可能性も期待できる。本実施の形態では、増幅DN
Aの検出を表面プラズモン測定によって行っているが、
これに加えて又はこれに代えて、DNAの二重鎖化の検
出ないしは定量に蛍光色素を利用することができる。こ
の場合には、固定されていないプライマーを予め蛍光色
素で標識しておき、遺伝子増幅反応を実施する。増幅反
応の進行によって二重鎖が形成された場合、増幅工程に
おいて蛍光色素が取り込まれる。その後、遊離の蛍光色
素を除去する。この一連の工程によって、該二重鎖は蛍
光特性を有するようになるので、増幅反応後の検出チッ
プ上の蛍光を観察し、蛍光を発する位置に固定化されて
いたプライマーを特定する。これにより、それぞれの配
列の増幅の成否を判定したり、増幅量を測定することが
できる。
In the present embodiment, detection of amplified DNA is performed by surface plasmon measurement, but electrochemical detection can be used instead. In this case, the amplification site of the specific nucleic acid on the detection chip, that is, the site where each primer is fixed is used as the electrode. And
A gene amplification reaction is performed by adding a drug having an intercalator function to double-stranded DNA such as bisbenzimide H33258 (Hoechst 33258) to the amplification reaction reagent, and improving the electric conductivity of the double-stranded DNA by intercalation. carry out. Alternatively, a drug having an intercalator function such as bisbenzimide H33258 is added after the DNA amplification reaction. When a double strand is formed by the progress of the amplification reaction, the intercalator is incorporated into the gap between the double strands to increase the electrical conductivity between the electrode at the amplification site and the solution. By measuring this change for each electrode to which each primer is immobilized, the success or failure of amplification of each sequence can be determined and the amplification amount can be known. In this method, DNA can be detected by an electric signal, so that it is possible to expect the possibility of realizing a smaller and cheaper device. In this embodiment, the amplified DN
Although A is detected by surface plasmon measurement,
In addition to or instead of this, a fluorescent dye can be used for detection or quantification of double-stranded DNA. In this case, the unfixed primer is labeled with a fluorescent dye in advance and the gene amplification reaction is carried out. When a double strand is formed by the progress of the amplification reaction, the fluorescent dye is incorporated in the amplification step. Then, the free fluorescent dye is removed. By this series of steps, the double strand becomes fluorescent, so that the fluorescence on the detection chip after the amplification reaction is observed, and the primer immobilized at the position where the fluorescence is emitted is specified. This makes it possible to determine the success or failure of amplification of each sequence and to measure the amount of amplification.

【0040】また、増幅後のDNAに対して、エチジウ
ムブロマイドやSYBRグリーンなどの二重鎖DNAへ
のインターカレータ−の機能を有し、インターカレーシ
ョンにより量子収率が向上する蛍光色素と反応させるこ
ともできる。これによっても前記同様に、蛍光色素を検
出することによって増幅DNAを検出することができ
る。
Further, the amplified DNA has a function of intercalator for double-stranded DNA such as ethidium bromide and SYBR green, and is reacted with a fluorescent dye which improves the quantum yield by intercalation. You can also Also by this, the amplified DNA can be detected by detecting the fluorescent dye in the same manner as described above.

【0041】本実施の形態では、5箇所のDNA増幅部
位18を一列に配置させたが、これに限定されない。固
定化プライマーが特定されれば、5箇所以上、あるいは
5箇所以下を設けても良く、また一列状に配列しなくて
もよい。また、本実施の形態では、試料スロット24
を、一列に配置されたDNA増幅部位18に対応させて
配置させ、この試料スロット24に対して2つの孔28
を設けたが、これに限定されない。例えば、複数列のD
NA増幅部位18を設けた場合には、各列に対応させて
列の数だけ試料スロット24を設けてもよいし、複数列
に対して1つの試料スロット24を設けてもよい。この
とき、投入及び排出の双方を行う1つの孔28を各試料
スロット24に対して設けてもよく、3つ以上の孔28
を1つの試料スロット24に対して設けてもよい。さら
に、2つの孔28を、複数の試料スロット24の組み合
わせに対して設けてもよい。それぞれの一例を図6乃至
8に示す。
Although the five DNA amplification sites 18 are arranged in a line in the present embodiment, the present invention is not limited to this. If the immobilized primer is specified, it may be provided at 5 or more positions, or 5 or less positions, or may not be arranged in a line. In addition, in the present embodiment, the sample slot 24
Are arranged so as to correspond to the DNA amplification sites 18 arranged in a line, and two holes 28 are provided to the sample slot 24.
However, the present invention is not limited to this. For example, multiple columns of D
When the NA amplification site 18 is provided, the sample slots 24 may be provided in the number corresponding to each row, or one sample slot 24 may be provided for a plurality of rows. At this time, one hole 28 for performing both charging and discharging may be provided for each sample slot 24, and three or more holes 28 may be provided.
May be provided for one sample slot 24. Further, two holes 28 may be provided for a combination of sample slots 24. An example of each is shown in FIGS.

【0042】本発明の核酸分析方法は、上述したような
試料中の増幅対象となるDNAの有無及び量の検出のみ
ならず、1塩基変異の有無を検出することにも利用する
ことができる。この場合には、例えば3'末端あるいは
3'末端から3塩基以内を目的遺伝子の1塩基変異部分
に一致させた変異プライマーを使用することができる。
この変異プライマーを用いてPCRを行うと、目的とす
る1塩基変異を含む遺伝子のみが検出チップ上に増幅さ
れる。増幅されたDNAを前記同様に検出することによ
り、1塩基変異遺伝子を検出することができる。用いら
れる変異プライマーは、固定化プライマーと遊離プライ
マーとのいずれであってもよい。これにより、前記同様
に、1塩基変異遺伝子を、検出チップ上で直接的に増幅
し、試料等の添加を伴うことなく直接的に検出すること
ができる。
The nucleic acid analysis method of the present invention can be used not only for detecting the presence and amount of DNA to be amplified in a sample as described above, but also for detecting the presence or absence of single nucleotide mutation. In this case, for example, a mutagenic primer can be used in which the 3'end or within 3 bases from the 3'end is matched with the 1-base mutation part of the target gene.
When PCR is performed using this mutant primer, only the gene containing the target single nucleotide mutation is amplified on the detection chip. A single nucleotide mutation gene can be detected by detecting the amplified DNA in the same manner as above. The mutagenic primer used may be either an immobilized primer or a free primer. Thereby, as in the above, the single nucleotide mutant gene can be directly amplified on the detection chip and directly detected without adding a sample or the like.

【0043】[0043]

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。なお、
本発明におけるPCRには、従来一般的に実施されてい
るPCRと同様の反応条件が適用できる。例えば、反応
試薬として以下の一例を挙げるが、試薬組成、試薬量、
反応液量はこれに限定されるものではない。特に耐熱性
DNAポリメラーゼに関しては、現在PCRに利用され
ている酵素に限定されるものではない。また、以下に記
載する反応手順も一例であり、限定されるものではな
い。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. In addition,
The reaction conditions similar to those of conventional PCR generally applied can be applied to the PCR of the present invention. For example, the following examples are given as reaction reagents, but the reagent composition, reagent amount,
The reaction liquid volume is not limited to this. In particular, the thermostable DNA polymerase is not limited to the enzymes currently used in PCR. In addition, the reaction procedure described below is also an example and is not limited.

【0044】 (A)反応試薬 反応液量 20μl 耐熱性DNA ポリメラーゼ (例えばTaq DNAポリメラーゼ):5単位 KCl :50mM MgCl : 1.5mM トリス塩酸緩衝液 pH8.3 :10mM 牛血清アルブミン : 0.1% dATP :200μM dTTP :200μM dCTP :200μM dGTP :200μM 固定化プライマー :各プライマーに5pmol 非固定プライマー :各プライマーに5pmol 目的遺伝子を含むDNA試料:0.1μg[0044] (A) Reaction reagent   Reaction volume 20 μl     Thermostable DNA polymerase             (Eg Taq DNA polymerase): 5 units     KCl: 50 mM     MgCl: 1.5 mM     Tris-HCl buffer pH8.3: 10 mM     Bovine serum albumin: 0.1%     dATP: 200 μM     dTTP: 200 μM     dCTP: 200 μM     dGTP: 200 μM   Immobilized primer: 5 pmol for each primer   Non-fixed primer: 5 pmol for each primer   DNA sample containing the target gene: 0.1 μg

【0045】(B)反応手順 始めに93℃に5分間加熱し、目的遺伝子を含むDNA
試料を熱変性した後、以下の(1)から(3)を数回な
い数十回繰り返す。 (1)93℃ 1分 (2)プライマーの解離温度(Tm)に基づき、37℃ない
し60℃ 2分 (3)72℃ 1分
(B) Reaction procedure First, heat to 93 ° C. for 5 minutes to obtain a DNA containing the target gene.
After heat denaturing the sample, the following (1) to (3) are repeated tens of times instead of several times. (1) 93 ° C for 1 minute (2) Based on the dissociation temperature (Tm) of the primer, 37 ° C to 60 ° C for 2 minutes (3) 72 ° C for 1 minute

【0046】(C)結果 上記手順に従って、表面プラズモン測定用チップ上で、
特定DNAを増幅した。増幅後、表面プラズモン測定用
チップをそのまま表面プラズモン測定に適用し、増幅D
NAの有無及び量を検出した。
(C) Results According to the above procedure, on the surface plasmon measuring chip,
Specific DNA was amplified. After amplification, the chip for surface plasmon measurement is directly applied to the surface plasmon measurement, and amplification D
The presence and amount of NA was detected.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明によって、ひとつの反応系内にお
いて、試料や試薬の分注といった煩雑な操作を伴わずに
同時に複数種の特定核酸を増幅できる。また容器から増
幅核酸を取り出すことなくこの増幅核酸を検出して、分
析することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, a plurality of specific nucleic acids can be simultaneously amplified in one reaction system without complicated operations such as dispensing of samples and reagents. Further, the amplified nucleic acid can be detected and analyzed without taking out the amplified nucleic acid from the container.

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

【図1】 本発明の一実施形態にかかる検出チップの分
解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a detection chip according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本実施形態にかかる検出チップにおける表面
プラズモン共鳴を利用した検出原理の概要図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of a detection principle using surface plasmon resonance in the detection chip according to the present embodiment.

【図3】 本実施形態にかかるPCR工程の概念図であ
る。
FIG. 3 is a conceptual diagram of a PCR process according to this embodiment.

【図4】 本発明の一実施形態にかかる検出チップの変
形例の分解斜視図である。
FIG. 4 is an exploded perspective view of a modified example of the detection chip according to the embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の一実施形態にかかる検出チップの他
の変形例の分解斜視図である。
FIG. 5 is an exploded perspective view of another modified example of the detection chip according to the embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の一実施形態にかかる検出チップにお
ける試料スロットの他の例を示す概念図である。
FIG. 6 is a conceptual diagram showing another example of the sample slot in the detection chip according to the embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の一実施形態にかかる検出チップにお
ける試料スロットの他の例を示す概念図である。
FIG. 7 is a conceptual diagram showing another example of the sample slot in the detection chip according to the embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の一実施形態にかかる検出チップにお
ける試料スロットの他の例を示す概念図である。
FIG. 8 is a conceptual diagram showing another example of the sample slot in the detection chip according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 検出チップ(核酸分析チップ) 12 測定用板(検出部位) 14 光学基板 16 金属薄膜 18 DNA増幅部位(増幅部位) 20 反応用板 24 試料スロット 28 孔 30 熱伝導性ブロック 42 加熱用ヒータ(加温機構) 44 測温用導体(測温機構) 10 Detection chip (nucleic acid analysis chip) 12 Measurement plate (detection site) 14 Optical substrate 16 Metal thin film 18 DNA amplification site (amplification site) 20 Reaction plate 24 sample slots 28 holes 30 Thermal conductive block 42 Heating heater (heating mechanism) 44 Temperature measuring conductor (temperature measuring mechanism)

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 特定核酸を増幅するためのプライマー組
の一方が検出チップ上の所定の位置に固定化された特定
核酸に対して、該固定化された一方のプライマーと、固
定化されていない他方のプライマーとを用いて、ポリメ
ラーゼ連鎖反応を行う増幅工程と、 前記検出チップ上に増幅された核酸を、光学的又は電気
的に検出する検出工程と、を含む核酸分析方法。
1. A specific nucleic acid in which one of a primer set for amplifying a specific nucleic acid is immobilized at a predetermined position on a detection chip, and the immobilized one primer and the non-immobilized primer A nucleic acid analysis method comprising: an amplification step of carrying out a polymerase chain reaction using the other primer; and a detection step of optically or electrically detecting the nucleic acid amplified on the detection chip.
【請求項2】 前記検出チップが、表面プラズモン共鳴
測定用の測定チップである請求項1に記載の核酸分析方
法。
2. The nucleic acid analysis method according to claim 1, wherein the detection chip is a measurement chip for measuring surface plasmon resonance.
【請求項3】 前記検出工程が、前記増幅工程と同時に
行われる請求項1又は2に記載の核酸分析方法。
3. The nucleic acid analysis method according to claim 1, wherein the detection step is performed simultaneously with the amplification step.
【請求項4】 検出チップ上の所定の位置に特定核酸を
増幅するためのプライマー組の一方が固定化された特定
核酸を、ポリメラーゼ連鎖反応によって増幅するための
増幅部位と、 前記増幅部位で増幅された核酸を、光学的又は電気的に
検出可能にする機構あるいは機構の一部からなる検出部
位と、を含む核酸検出チップ。
4. An amplification site for amplifying a specific nucleic acid having one of a primer set for amplifying the specific nucleic acid at a predetermined position on a detection chip immobilized by polymerase chain reaction, and amplification at the amplification site. Nucleic acid detection chip comprising a mechanism or a detection site comprising a part of the mechanism capable of optically or electrically detecting the generated nucleic acid.
【請求項5】 前記検出チップが、表面プラズモン共鳴
測定用の測定チップである請求項4に記載の核酸検出チ
ップ。
5. The nucleic acid detection chip according to claim 4, wherein the detection chip is a measurement chip for measuring surface plasmon resonance.
【請求項6】 前記検出チップが、加温機構を更に備え
ていることを特徴とする請求項4に記載の核酸検出チッ
プ。
6. The nucleic acid detection chip according to claim 4, wherein the detection chip further includes a heating mechanism.
【請求項7】 前記検出チップが、測温機構を更に備え
ていることを特徴とする請求項6記載の核酸検出チッ
プ。
7. The nucleic acid detection chip according to claim 6, wherein the detection chip further comprises a temperature measuring mechanism.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005318822A (en) * 2004-05-07 2005-11-17 Nipro Corp Nucleic acid detection vessel
JP2006230335A (en) * 2005-02-28 2006-09-07 Sumitomo Bakelite Co Ltd Method for detecting gene
JP2006337153A (en) * 2005-06-01 2006-12-14 Toppan Printing Co Ltd Apparatus for synthesizing and determining dna, nucleic acid tank device, dna chip device and system for determining dna
JP2007074928A (en) * 2005-09-12 2007-03-29 Sumitomo Bakelite Co Ltd Method for amplification of dna strand
JP2007189977A (en) * 2006-01-20 2007-08-02 Toppan Printing Co Ltd Heat-insulating container and reaction container unit
JP2007295836A (en) * 2006-04-28 2007-11-15 Canon Inc Method of detection and kit
JP2009106220A (en) * 2007-10-31 2009-05-21 Genodive Pharma Kk Method for catching and detecting target base sequence by isothermal amplification reaction on substrate
JPWO2007141912A1 (en) * 2006-06-07 2009-10-15 住友ベークライト株式会社 RNA detection method

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005318822A (en) * 2004-05-07 2005-11-17 Nipro Corp Nucleic acid detection vessel
JP4556230B2 (en) * 2004-05-07 2010-10-06 ニプロ株式会社 Nucleic acid detection container
JP2006230335A (en) * 2005-02-28 2006-09-07 Sumitomo Bakelite Co Ltd Method for detecting gene
JP2006337153A (en) * 2005-06-01 2006-12-14 Toppan Printing Co Ltd Apparatus for synthesizing and determining dna, nucleic acid tank device, dna chip device and system for determining dna
JP2007074928A (en) * 2005-09-12 2007-03-29 Sumitomo Bakelite Co Ltd Method for amplification of dna strand
JP2007189977A (en) * 2006-01-20 2007-08-02 Toppan Printing Co Ltd Heat-insulating container and reaction container unit
JP2007295836A (en) * 2006-04-28 2007-11-15 Canon Inc Method of detection and kit
JPWO2007141912A1 (en) * 2006-06-07 2009-10-15 住友ベークライト株式会社 RNA detection method
JP2009106220A (en) * 2007-10-31 2009-05-21 Genodive Pharma Kk Method for catching and detecting target base sequence by isothermal amplification reaction on substrate

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