JP2004069488A - MANUFACTURING METHOD FOR cDNA ARRAY - Google Patents

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JP2004069488A
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group
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stranded cdna
stranded
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Nobuko Yamamoto
山本 伸子
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Canon Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a cDNA array for improving the problems in the conventional method by immobilizing double-stranded DNAs, having only a desired sequence in the double-stranded DNAs amplified by a PCR method on a substrate. <P>SOLUTION: When a cDNA array is created on a carrier, the cDNA array is manufactured by a process for preparing at least two kinds of one-stranded cDNAs that have a known sequence and introduce a functional group for immobilization to the carrier to one end section (1), and a process for combining each one-stranded cDNA via a functional group for combination so that each of at least two types of one-stranded cDNAs is arranged; while each of an immobilization region for each one-stranded cDNA is separately arranged one another to manufacture the cDNA array, where the immobilization region is arranged in a given sequence (2). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウイルス、微生物、動植物、ヒトなどの核酸(DNAまたはRNA)の所望の塩基配列の検出、同定に有用なcDNAアレイの作製方法に関する。特に、各ステージでの発現量の比較、或いは組織間の発現量比較のために用いられるcDNAアレイ作製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
cDNAをアレイ状に並べたcDNAアレイは1995年にスタンフォード大学で開発されて以来、多くの研究用途で利用されている(Science、270巻、p467、(1995))。この方法は、抽出したmRNAからcDNAを合成し、PCRで増幅後、マイクロピペッティングの手法により基板に供給し固定させてcDNAアレイを作製するものである。基板に固定化されるcDNAは、各種cDNAが網羅されたcDNAライブラリーと称するストックDNA溶液から選ばれ基板上に供給される。このライブラリーの作成は、組織等から抽出されたmRNAをベースにPCR法により増幅を行い、その一部を使用することになる。
【0003】
PCR法では、通常2種のプライマーが設計され、それらが鋳型DNAに結合して、その部位を開始点として酵素的にDNA配列の合成が繰り返し行なわれる。従って、合成されるDNAはこれらのプライマー配列を末端に持つ二本鎖DNAであり、それらを基板上に供給し、イオン結合、或いはUVリンク等で基板表面に結合させたDNAアレイでは、二本鎖の両方のDNAが同じ場所に結合することになる。また、これらの結合は基板上で二本鎖の変性を行い一本鎖にするために、ハイブリダイゼーション反応に関わる塩基部分が結合に利用される。
【0004】
このような従来の方法では、これらのcDNAは、マイクロピペットによって基板上に供給されるか、或いは、ピン法と呼ばれ、針の先にDNA溶液を付着させて、スタンピングによりガラス基板上に供給される。このときのマイクロピペットの滴下量はナノリットルが限界である。
【0005】
一方、インクジェット法によるインクの吐出量は、ピコリットルオーダーである。インクジェットプリンターではこのような吐出量のインクを正確な位置決めにより重ね打ちにより混合する事も可能である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
これまでのcDNAアレイでは、二本鎖DNAを同一スポット上に固定するため、ハイブリダイゼーション反応には両方のストランドが寄与することになる。その結果、評価したい配列のみならず、その相補鎖と形成されたハイブリッドも蛍光量を持つため、正確な評価ができない場合があるという問題があった。また、cDNAの場合には、ハイブリッドを形成する領域が長いため、他の遺伝子との部分的な結合によるハイブリッド体も存在し、これらの完全マッチではないミスマッチを含むハイブリッドがノイズになる。しかも、その相補鎖も同じ場所に存在することによって、そのノイズも倍増される。従って、このようなノイズが問題となるような場合への適用が制限されていた。そのため、定量的に発現量を評価するために、評価したい片方のcDNAのみを選択的に固定する方法が望まれていた。
【0007】
また、更に厳密な定量性を確保するためには、ハイブリッド形成に影響を与えるような核酸塩基部分を固定に用いる方法は好ましくないと考えられる。そのためには、ハイブリッド形成に関与しない核酸塩基の末端でのcDNAの固定が望まれる。
【0008】
さらに、マイクロピペッティングの方法では、基板に反応液として滴下できるDNAプローブのサンプル量は5nlが限界である。そのスポット径は100〜200μmで、ピペッティングの精度等を勘案すると、1インチ角に10000種以上のプローブを並べることは困難であり、大量のプローブを同時に評価することが重要な発現解析チップには、さらに高密度でプローブを固定する方法が望まれていた。
【0009】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、PCR法により増幅される二本鎖DNAの内、所望の配列を持つもののみを基板上に固定することで上記の課題を達成し得るcDNAアレイを作製することのできる方法を提供することにある。本発明の他の目的は、高密度のcDNAアレイを作製するために、インクジェット法によりcDNA溶液を基板上に供給し、固定することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成し得る本発明のcDNAアレイの作製方法は、担体上にcDNAアレイを作成するための方法であって、
(1)既知の配列を有し、一方の端部に前記担体への固定用の官能基が導入された一本鎖cDNAの2種以上を調製する工程と、
(2)前記2種以上の一本鎖cDNAの各々を、各一本鎖cDNAごとの固定化領域が互いに隔離されて配置されるように、各一本鎖cDNAを結合用の官能基を介して担体に結合させて、該固定化領域が所定の配列で配置されたcDNAアレイを作製する工程と、
を有することを特徴とするcDNAアレイの作製方法である。
【0011】
また、本発明は、担体上にcDNAアレイを作成するための方法であって、
(1)既知の配列を有し、前記担体への固定用の官能基が導入されたプライマーと官能基を持たないプライマーのセットを用いたPCR反応により増幅された二本鎖cDNAを2種以上を調製する工程と、
(2)前記2種以上の二本鎖cDNAの各々の溶液を、各cDNAごとの固定化領域が互いに隔離されて配置されるように、担体上に供給する工程と、
(3)二本鎖cDNAのうち、官能基の導入された一本鎖cDNAのみが結合用の官能基を介して担体に化学結合により固定される工程と、
(4)温水中に上記担体を浸し熱変性を行い、担体に結合していない相補鎖を除去して、一本鎖のプローブDNAとする工程と、
を有することを特徴とする該固定化領域が所定の配列で配置されたcDNAアレイを作製方法を提示する。
【0012】
本発明の作製方法に得られるcDNAアレイでは、各固定化領域中に固定化されているcDNAは一本鎖の状態にあり、しかも、配列の末端に導入された担体への結合用の官能基を介して担体と結合している。この結合形態によって、先に挙げた二本鎖の状態で担体に結合している場合における問題や、配列の一部を担体への結合に利用する場合における問題を解決することが可能となる。
【0013】
本発明では、PCR反応により得られる二本鎖DNAをあらかじめ一本鎖に分離することは必要としない。プライマーの一方に担体に結合可能な官能基を結合しておくことで、二本鎖の状態で担体上に供給されたcDNA溶液の中から、官能基を持つもののみが基板上に固定されるからである。このような方法は、例えば、末端にアミノ基のような官能基を導入する場合にも好適に利用できる。塩基部分に含まれるアミノ基は、この場合、相補鎖との二本鎖形成によりブロックされ、担体との結合には供されない。従って、末端部分のアミノ基のみが担体との結合に選択的に利用され、その後の熱変性により相補鎖を分離し、一本鎖することで容易に一本鎖cDNAが末端で結合したcDNAアレイを形成可能である。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明において担体の固定化領域に固定化されるcDNAとしては、例えば、検出対象となる特定の配列を有する標的DNAを認識し得るプローブとしての機能を有する一本鎖のポリヌクレオチドが好適に利用できる。
【0015】
プローブは、特定のターゲット(標的)によって特異的に認識され得るもので、しばしばリガンドと呼ばれるものである。更に、このプローブには、特定の標的によって認識され得るオリゴヌクレオチドやポリヌクレオチド、あるいはその他のポリマーなどが含まれる。用語「プローブ」は、個々のポリヌクレオチド分子などのプローブ機能を有する分子そのものを意味する場合と、分散した状態等で担体表面に固定された同じ配列のポリヌクレオチドなどの同じプローブ機能を有する分子の集団を意味する場合がある。また、プローブは、リガンド−抗リガンドの一部として標的と結合し得るか、または結合するようになり得るものである。プローブ及び標的は、天然において見出されるような塩基、またはその類似物を含み得る。
【0016】
これらのプローブの複数種を、それぞれ独立した固定化領域、例えばドット状スポットとして担体表面に固定したものをプローブ担体といい、所定の間隔で配列されたものをプローブ・アレイという。本発明においては、プローブとしてcDNAが用いられ、高密度に配列したものはマイクロアレイに相当する。
【0017】
本発明においては一本鎖cDNAの担体への結合用として用い得る官能基は、化学反応によって担体表面と結合し得るものであることが好ましい。そのような官能基としては、例えば、アミノ基、チオール基、カルボキシル基、水酸基、酸ハライド化物(ハロホルミル基;−COX)、ハライド化物(−X)、アジリジン、マレイミド基、スクシイミド基、イソチオシアネート基、スルフォニルクロリド基(−SOCl)、アルデヒド基(ホルミル基;−CHO)、ヒドラジン、ヨウ化アセトアミドなどの有機官能基の少なくとも1種を導入する処理により形成されたものであることが好ましい。これらの官能基は適当な長さのスペーサー分子、例えばアルキレン鎖などを介してcDNAの末端と結合していてもよい。
【0018】
また、プローブ側の担体への結合に必要な構造に応じて、担体の表面に必要とされる処理を施してもよい。
【0019】
一方、プローブは担体表面に結合可能な構造を有しており、担体上へのプローブの固定がこの結合可能な構造を介して行われていることが望ましい。その際、プローブが有する担体表面に結合可能な構造は、アミノ基、メルカプト基、カルボキシル基、水酸基、酸ハライド化物(ハロホルミル基;−COX)、ハライド化物(−X)、アジリジン、マレイミド基、スクシイミド基、イソチオシアネート、スルフォニルクロリド(−SOCl)基、アルデヒド(ホルミル基;−CHO)基、ヒドラジン、ヨウ化アセトアミドなどの有機官能基を導入する処理により形成されたものであることが好ましい。また、プローブ側の担体への結合用としての官能基の種類に応じて、担体の表面に必要とされる処理を施してもよい。
【0020】
そのような一本鎖cDNA側の官能基と担体表面の処理の好ましい組合せとしては、
(1)一本鎖cDNA側にチオール基(−SH)を導入し、これを担体の表面に導入したマレイミド基と反応させて共有結合により固定化を行う組合せ、
(2)一本鎖cDNA側にアミノ基を導入し、これを担体の表面に導入したエポキシ基と反応させて共有結合により固定化を行う組合せ、及び
(3)一本鎖cDNA側にアミノ基を導入し、これを担体の表面に導入したアルデヒド基と反応させて共有結合により固定化を行う組合せ、及び
(4)一本鎖cDNA側にアミノ基を導入し、これを担体の表面に導入したN−ヒドロキシスクシンイミド基と反応させて共有結合により固定化を行う組合せ、などを挙げることができる。これらの(1)〜(4)の各態様における担体としては、入手性の確保や表面処理の容易性などの点からはガラス基板を好適に利用することができる。また、担体としてガラスなどのシランカップリング剤による表面処理が可能な材料からなる表面を有するものを用いた場合は、担体表面をシランカップリング剤と反応させてから、EMCS(N−(6−Maleimidocaproyloxy)succinimide)試薬によりマレイミド基を導入する方法が好適に利用できる。
【0021】
担体としては、cDNAの末端に修飾した担体との結合用の官能基と結合可能な表面を有するものが利用でき、ガラス、プラスチック、金属などから固定化用の表面が形成され、板状や各種形状のものを好適に利用できる。また、担体は、固定化用の表面を形成する材料から全体が構成されるものであってもよい。金属として金を利用する場合には、cDNAの官能基としてチオール基を結合させることで、直接金への結合が可能になる。
【0022】
一本鎖cDNAの担体への供給には、各種のスポッティングやドット形成方法が利用でき、中でも、一本鎖cDNAを含む吐出用の液体をインクジェット法を用いて担体の所定位置に吐出させる方法が好ましい。この場合に好適に適用し得る一本鎖cDNAの長さは、所望とする分析に必要な長さを有し、かつ5000塩基以下のものが好ましい。その下限は、PCR法により合成可能な最低限の長さを有していることが好ましい。
【0023】
また、吐出用液体中での一本鎖cDNAの濃度としては、500μM以下が好ましく、5〜10μMの範囲にあることがより好ましい。この濃度範囲、塩基長のものはインクジェット法によりアレイを形成するのに良好な配列を与えるもので、より高密度なアレイを作製可能である。
【0024】
なお、5000塩基長を超える長さの一本鎖cDNAを用いる場合は、インクジェット法以外のピン法、マイクロピペット法を用いることにより、cDNAアレイを作製できる。
【0025】
しかし、現状ではガラス板の表面処理が比較的容易であることから、ガラス板を例に説明する。そのひとつが、ガラス表面のマレイミド基とDNA末端のSH基との結合反応である。
【0026】
一本鎖cDNAをインクジェット法により担体へ適用する場合に用いる吐出用液体を構成する液媒体としては、一本鎖cDNAと混合したとき、及び吐出させたときに一本鎖cDNAに対して影響を実質的に与えないものであって、且つ正常に吐出可能である吐出用液体を提供できるものであれば良い。このような液媒体としては水を好適なものとして挙げることができ、必要に応じて、グリセリン、尿素、チオジグリコール又はエチレングリコール、イソプロピルアルコール及びアセチレンアルコールなどの添加剤の少なくとも1種を添加して用いることができる。これらの添加剤の濃度は、例えば0.01重量(wt)%〜40wt%の範囲とすることが好ましい。好ましい吐出用液体の調製用の液体組成物としては、液媒体としての水中に、尿素を5〜10質量%、グリセリンを5〜10質量%、チオジグリコールを5〜10質量%、アセチレンアルコールを0.02〜5質量%、より好ましくは0.5〜1質量%を含む液体組成物が好適に用いられる。
【0027】
吐出液体は、インクジェット法による吐出適性を考慮して、例えばその粘度が1〜15cps、表面張力が30dyn/cm以上でインクジェット適性を満たす値となるような物性を有するものが好ましい。また、粘度を1〜5cps、表面張力を30〜50dyn/cmとした場合、固相上での着弾位置が適正なものとなり、特に好適に用いることが出来る。
【0028】
更に、一本鎖cDNAがその一方の端部にチオール基を有する場合には、吐出用液体には、チオール基の保護剤が含有されていることが好ましい。その場合、チオール基保護剤の濃度は、プローブを溶解して得られる溶液がインクジェット法により吐出されることから、得られる溶液がインクジェット法により吐出可能な液体特性の範囲内であればよい。例えば、プローブ溶液をバブルジェットヘッドから吐出する場合には、液体の特性としては、上記の粘度範囲及び表面張力の値を満たすようにチオール基保護剤を加えることが望ましい。
【0029】
チオール基保護剤を用いる場合におけるチオール基保護剤以外の成分は、特に限定されるものではないが、バブルジェット用吐出溶液としての特性を満たす液体組成の例として、先に挙げたグリセリン、尿素、チオジグリコール、エチレングリコール及びアセチレンアルコールの少なくとも1種を添加剤として用いることができる。
【0030】
チオール基保護剤としては、ジチオトレイトール(DTT)、ジチオエリトリトール及び2−メルカプトエタノール(β−メルカプトエタノール)が好ましい。DTTの濃度としては10μM〜10mMを挙げることができ、β−メルカプトエタノールの濃度としては100μM〜50mMを挙げることができる。
【0031】
更に、具体的には、吐出用の液体に含まれる一本鎖cDNA濃度の観点からは、チオール基保護剤の濃度は、プローブ濃度が100μmol/L以下のプローブ溶液の場合、チオール基保護剤としてジチオトレイトールを用いるときは保護剤の濃度は0.1mmol/Lから10mmol/Lの範囲であることが望ましく、更には0.1mmol/Lから2mmol/Lの範囲であることが望ましい。また、同じ吐出用液体における一本鎖cDNAの濃度において保護剤として2−メルカプトエタノールを用いる場合には、チオール基保護剤の濃度は1mmol/Lから50mmol/Lの範囲であることが望ましく、更には1mmol/Lから20mmol/Lの範囲であることが望ましい。
【0032】
一方、一本鎖cDNAへのSH基の導入は、DNA自動合成機上5’−Thiol−ModifierC6(Glen Research社製)を用いてプライマーを合成し、未修飾のプライマーとのセットを用いてPCR反応を行い、cDNAを得る。
【0033】
担体表面の方にアルデヒド基、エポキシ基、スクシイミド基を導入した場合には、アミノ基が末端にあるcDNAが結合に関与し、そのためのプライマーとしては、上記SH基の場合と同様、5’−Aminol−ModifierC6(Glen Research社製)を用いて自動合成が可能である。
【0034】
【実施例】
以下実施例を用いて詳細に説明する。
実施例1 p53遺伝子cDNAアレイ
1)cDNAアレイの作製
(ガラス基板処理)
cDNA作製用のガラス基板は、特開平11−187900号公報の方法に従い、マレイミド基を表面に有する基板を作製した。
(末端にチオール基を有するcDNAの調製)
ヒトゲノムDNA(コスモバイオ株式会社)のp53遺伝子の各エクソンをPCR法により増幅し、エクソン 5、6、7及び8についてそれぞれ269、181、171及び229bpのPCR産物を得た。
【0035】
PCR反応に用いた各エクソンに対するプライマーの塩基配列は以下の通りである。各アンチセンス側の5’末端には基板への結合用官能基であるチオール基を結合しておく。
E5S:5’−TGTTCACTTGTGCCCTGACT−3’(エクソン5―センス)(配列番号:1);
E5A:5’−SH−TGAGGAATCAGAGGCCTGG−3’(エクソン5−アンチセンス)(配列番号:2);
E6S:5’−GCCTCTGATTCCTCACTGAT−3’(エクソン6―センス)(配列番号:3);
E6A:5’−SH−TTAACCCCTCCTCCCAGAGA−3’(エクソン6−アンチセンス)(配列番号:4);
E7S:5’−ACTGGCCTCATCTTGGGCCT−3’(エクソン7―センス)(配列番号:5);
E7A:5’−SH−TGTGCAGGGTGGCAAGTGGC−3’(エクソン7−アンチセンス)(配列番号:6);
E8S:5’−TAAATGGGACAGGTAGGACC−3’(エクソン8―センス)(配列番号:7);
E8A:5’−SH−TCCACCGCTTCTTGTCCTGC−3’(エクソン8−アンチセンス)(配列番号:8)。
【0036】
反応は10〜25ngのゲノムDNAと0.4μMの各プライマーを含むPCR反応溶液(50μl)を用い、94℃(30秒)―60℃(45秒)のサイクルを40回行った。
【0037】
PCR反応増幅物をゲル電気泳動で調べた結果、予想される長さのDNAバンドの他に、その二量体の位置にもわずかにバンドがみられた。
(インクジェット法によるcDNAのプリント)
特開平11−187900号公報に記載の方法に従い、4種類の各エクソンのcDNA溶液をインクの代わりに充填して印字した。その後、室温に1時間放置してチオールとマレイミド基の反応を完結させ、さらに基板を80℃の温水に浸して未反応のcDNAを除去した。この工程により、チオール基のついていないセンス側のcDNAは基板への結合ができずに洗い流され、アンチセンス側のcDNAのみが5’末端で基板上に結合した。
2)cDNAアレイ評価
(cDNA検体の調整)
上記反応によって得られたエクソン7遺伝子を基にPCR法により、ローダミン標識一本鎖DNAを得た。つまり、エクソン7のセンス側のプライマーを用いてPCR反応を行い、反応時にtetramethylrhodamineでラベルされたdeoxy UTP(FluoroRed:Amercsham Pharmacia Biotech)を導入した。PCR反応は96℃、30秒―50℃、30秒―60℃、4分のサイクルを25回行った。その後ゲル濾過により未反応色素を除去し、tetramethylrhodamineで標識されたエクソン7の一本鎖DNAを得た。
(ブロッキング反応)
2%牛血清アルブミンによりcDNAアレイをブロッキング処理後、以下のようにハイブリダイゼーション反応を行った。
(ハイブリダイゼーション反応)
上記PCR反応により得られた標識一本鎖DNA溶液(最終濃度100mMのNaClを含む)にcDNAアレイを浸し、65℃2時間放置した。その後、基板を軽く洗浄し顕微鏡で観察した。蛍光はエクソン7のcDNAの部分にのみ検出された。
【0038】
実施例2
(PCR反応時にDTT添加)
実施例1における末端にチオール基を有するcDNAの調整の際に、PCR反応溶液にDTT(ジチオスレイトール)を1mM濃度になるように添加し、反応を行った。反応終了後、PCR反応物をゲル電気泳動で確認したところ、実施例1で見られた二量体のバンドは完全に消失していた。また、この試料を用いたハイブリダイゼーション反応の結果は、実施例1に比べてエクソン7の部分の蛍光強度が2割以上上昇していた。
実施例3
(ミスマッチの検出)
実施例1と同様にcDNAアレイを作製した。CDNAアレイを実施例1と同様にブロッキング反応を行い、その後以下の試料とハイブリダイゼーション反応を行った。
1)標識ターゲットDNAの作製
p53遺伝子の正常な配列を持ち、18塩基長の標識DNAを作製した。配列は下に示す通りで、5’末端にはローダミンを結合してある。
【0039】
No.1 5’Cy3−ATGAACCGGAGGCCCATC3’(配列番号:9)
また、上記配列と1塩基異なる配列の標識DNAを合成した。
【0040】
No.2 5’Cy5−ATGAACCGAGGCCCATC3’(配列番号:10)
これらの2種の標識オリゴヌクレオチドを混合してハイブリダイゼーション反応に用いた。
2)ハイブリダイゼーション反応
DNAアレイ基板の入った袋に上記標識オリゴヌクレオチド溶液(100mMNaClを含む)を入れ、最初に70℃30分加熱後、インキュベーターの温度を40℃に下げ、そのまま一晩反応させた。
3)検出
蛍光顕微鏡を用いて各スポットの蛍光を観察した。エクソン7の部分にCy3の蛍光が観察され、No.1の配列のみがハイブリッドを形成していることが明らかになった。1塩基ミスマッチが判別されていると考えられる。他のエクソンcDNAスポットでは、蛍光が全く観察されなかった。
実施例4及び比較例
1)cDNAアレイの作製
市販のポリリジンコート処理されたスライドガラスに、実施例1と同様なプライマーを用いてPCR反応を行い、cDNA溶液を得た。但し、このプライマーは通常用いられるプライマーであって、末端にチオール基を持つものではない。
【0041】
実施例1と同様インクジェット法により4種のエクソンに対応する各スポットを得、70〜80℃で1時間処理した。その後、UVを120kJ照射しcDNAを固定化した。スライドガラスをコハク酸溶液(70mM無水コハク酸、0.1Mホウ酸ナトリウム(pH8.0)、1−メチル−2−ピロリジノン)に、ときどき振とうしながら10〜20分間浸す。沸騰した純水中に2分間浸し、エタノールで脱水した後、室温で乾燥させた。
2)ハイブリダイゼーション反応
実施例3と同様2種類の標識オリゴヌクレオチドを用いてハイブリダイゼーション反応を行った。条件は実施例3と同様である。
3)検出
蛍光顕微鏡を用いて各スポットの蛍光を観察した。エクソン7の部分で最も強いCy3の蛍光が観察されたが、その強度は実施例3で得られた蛍光量の約半分であった。エクソン7では、Cy3の蛍光の他にCy5の蛍光も同程度観察され、ミスマッチが区別されていないことが示された。また、他のエクソンのスポットにもCy3及びCy5の蛍光が観察され、全体的にスポット間のコントラストが悪く、S/N比が悪かった。
【0042】
【発明の効果】
cDNAを構成する二本鎖DNAのうち所望のストランドのみを固定した一本鎖cDNAアレイが作製されることにより、従来の二本鎖を固定したものに比べて高い蛍光量を得ることができた。また、他のスポットへの吸着によるバックグランドが軽減され、S/N比の高いハイブリダイゼーションの結果を得ることができた。さらに、末端のみが固定されていることにより、従来の方法では困難であった1塩基ミスマッチの検出も可能になった。
【0043】
【配列表】

Figure 2004069488
Figure 2004069488
Figure 2004069488
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a cDNA array useful for detecting and identifying a desired nucleotide sequence of a nucleic acid (DNA or RNA) of a virus, microorganism, animal, plant, human, or the like. In particular, the present invention relates to a method for preparing a cDNA array used for comparing the expression level at each stage or comparing the expression level between tissues.
[0002]
[Prior art]
A cDNA array in which cDNAs are arranged in an array has been used in many research applications since it was developed at Stanford University in 1995 (Science, 270, p467, (1995)). In this method, cDNA is synthesized from extracted mRNA, amplified by PCR, and then supplied to a substrate by micropipetting and immobilized to produce a cDNA array. The cDNA to be immobilized on the substrate is selected from a stock DNA solution called a cDNA library in which various cDNAs are covered, and is supplied onto the substrate. In the preparation of this library, amplification is performed by PCR on the basis of mRNA extracted from tissues or the like, and a part thereof is used.
[0003]
In the PCR method, usually two kinds of primers are designed, they bind to a template DNA, and the synthesis of the DNA sequence is repeatedly performed enzymatically starting from the site. Therefore, the synthesized DNA is a double-stranded DNA having these primer sequences at the ends, and is supplied to the substrate, and in a DNA array in which the DNA is bonded to the substrate surface by ionic bonding or UV link, the double-stranded DNA is used. Both DNAs in the strand will bind in the same place. In addition, in order for these bonds to be denatured into a single strand by denaturing a double strand on the substrate, a base moiety involved in the hybridization reaction is used for the binding.
[0004]
In such a conventional method, these cDNAs are supplied on a substrate by a micropipette, or a DNA solution is attached to a tip of a needle, called a pin method, and supplied on a glass substrate by stamping. Is done. At this time, the drop amount of the micropipette is limited to nanoliter.
[0005]
On the other hand, the ejection amount of the ink by the inkjet method is on the order of picoliter. In an ink-jet printer, it is also possible to mix inks of such a discharge amount by overprinting with accurate positioning.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In conventional cDNA arrays, both strands contribute to the hybridization reaction because double-stranded DNA is immobilized on the same spot. As a result, not only the sequence to be evaluated, but also the hybrid formed with the complementary strand thereof has a fluorescence amount, so that there has been a problem that accurate evaluation may not be performed. In the case of cDNA, since a region forming a hybrid is long, there are hybrids due to partial binding to other genes, and a hybrid containing a mismatch that is not a perfect match becomes noise. In addition, the presence of the complementary strand at the same location doubles the noise. Therefore, the application to the case where such noise becomes a problem has been limited. Therefore, in order to quantitatively evaluate the expression level, a method of selectively fixing only one cDNA to be evaluated has been desired.
[0007]
Further, in order to ensure more precise quantification, it is considered that a method in which a nucleobase portion that affects hybridization is immobilized is not preferable. For that purpose, it is desired to fix cDNA at the end of a nucleobase that does not participate in hybridization.
[0008]
Further, in the micropipetting method, the sample amount of the DNA probe that can be dropped on the substrate as a reaction solution is limited to 5 nl. The spot diameter is 100-200 μm, and considering the accuracy of pipetting, it is difficult to arrange more than 10,000 kinds of probes in one inch square, and it is important to evaluate a large number of probes simultaneously. Therefore, there has been a demand for a method for immobilizing probes at a higher density.
[0009]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a cDNA array that can achieve the above object by immobilizing only those having a desired sequence on a substrate among double-stranded DNAs amplified by a PCR method. It is to provide a method that can be manufactured. Another object of the present invention is to supply and fix a cDNA solution onto a substrate by an inkjet method in order to produce a high-density cDNA array.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The method for producing a cDNA array of the present invention that can achieve the above object is a method for producing a cDNA array on a carrier,
(1) a step of preparing two or more single-stranded cDNAs having a known sequence and having, at one end, a functional group for immobilization to the carrier,
(2) Each of the two or more single-stranded cDNAs is connected to each other via a functional group for binding such that the immobilized regions of the single-stranded cDNAs are separated from each other. Producing a cDNA array in which the immobilized region is arranged in a predetermined sequence,
This is a method for producing a cDNA array, characterized by having:
[0011]
The present invention also provides a method for producing a cDNA array on a carrier,
(1) Two or more types of double-stranded cDNA amplified by a PCR reaction using a set of a primer having a known sequence and having a functional group for immobilization to the carrier and a primer having no functional group Preparing a;
(2) supplying a solution of each of the two or more double-stranded cDNAs to a carrier such that the immobilized regions of each cDNA are arranged separately from each other;
(3) a step in which, of the double-stranded cDNA, only a single-stranded cDNA having a functional group introduced therein is immobilized on the carrier by a chemical bond via a binding functional group;
(4) a step of immersing the carrier in hot water and performing thermal denaturation to remove a complementary strand not bound to the carrier to obtain a single-stranded probe DNA;
And a method for preparing a cDNA array in which the immobilized region is arranged in a predetermined sequence.
[0012]
In the cDNA array obtained by the production method of the present invention, the cDNA immobilized in each immobilized region is in a single-stranded state, and the functional group for binding to the carrier introduced at the end of the sequence is used. And a carrier. With this bonding form, it is possible to solve the above-described problems in the case of binding to a carrier in a double-stranded state and the problem of using a part of the sequence for binding to the carrier.
[0013]
In the present invention, it is not necessary to previously separate the double-stranded DNA obtained by the PCR reaction into single-stranded DNA. By binding a functional group capable of binding to the carrier to one of the primers, only those having the functional group are immobilized on the substrate from the cDNA solution supplied on the carrier in a double-stranded state. Because. Such a method can be suitably used, for example, when a functional group such as an amino group is introduced into a terminal. In this case, the amino group contained in the base moiety is blocked by formation of a double strand with a complementary strand, and is not provided for binding to a carrier. Therefore, only the amino group at the terminal portion is selectively used for binding to the carrier, and then the complementary strand is separated by heat denaturation, and the single-stranded cDNA is easily bound at the end by single-stranded cDNA array. Can be formed.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the present invention, as the cDNA immobilized on the immobilized region of the carrier, for example, a single-stranded polynucleotide having a function as a probe capable of recognizing a target DNA having a specific sequence to be detected is preferably used. it can.
[0015]
Probes can be specifically recognized by a specific target (target), and are often called ligands. Further, the probe includes an oligonucleotide, a polynucleotide, or another polymer that can be recognized by a specific target. The term `` probe '' refers to a molecule having a probe function such as an individual polynucleotide molecule, and a molecule having the same probe function such as a polynucleotide having the same sequence immobilized on a carrier surface in a dispersed state or the like. It may mean a group. Also, a probe is one that can bind to or become capable of binding to a target as part of a ligand-antiligand. Probes and targets can include bases as found in nature, or analogs thereof.
[0016]
A plurality of these probes, each of which is fixed on the carrier surface as an independent immobilized region, for example, a dot spot, is called a probe carrier, and those arranged at predetermined intervals are called a probe array. In the present invention, cDNA is used as a probe, and those arranged at high density correspond to a microarray.
[0017]
In the present invention, the functional group that can be used for binding the single-stranded cDNA to the carrier is preferably one that can bind to the carrier surface by a chemical reaction. Examples of such a functional group include an amino group, a thiol group, a carboxyl group, a hydroxyl group, an acid halide (haloformyl group; -COX), a halide (-X), an aziridine, a maleimide group, a succinimide group, and an isothiocyanate group. , A sulfonyl chloride group (—SO 2 Cl), an aldehyde group (formyl group; —CHO), hydrazine, iodine acetamide, and the like, are preferably formed by introducing at least one organic functional group. These functional groups may be linked to the end of the cDNA via a spacer molecule of an appropriate length, such as an alkylene chain.
[0018]
Further, the surface of the carrier may be subjected to necessary treatment depending on the structure required for binding the probe to the carrier.
[0019]
On the other hand, the probe has a structure capable of binding to the surface of the carrier, and it is desirable that the probe be fixed on the carrier via the structure capable of binding. At this time, the structure of the probe that can be bonded to the carrier surface includes an amino group, a mercapto group, a carboxyl group, a hydroxyl group, an acid halide (haloformyl group; -COX), a halide (-X), an aziridine, a maleimide group, and a succinimide. It is preferably formed by a treatment for introducing an organic functional group such as a group, isothiocyanate, sulfonyl chloride (—SO 2 Cl) group, aldehyde (formyl group; —CHO) group, hydrazine, and acetamide iodide. Further, depending on the type of the functional group for binding to the carrier on the probe side, the surface of the carrier may be subjected to necessary treatment.
[0020]
Preferred combinations of such a single-stranded cDNA side functional group and carrier surface treatment include:
(1) a combination in which a thiol group (-SH) is introduced into the single-stranded cDNA side, and the thiol group is reacted with a maleimide group introduced on the surface of the carrier to perform covalent immobilization;
(2) a combination in which an amino group is introduced into the single-stranded cDNA and reacted with an epoxy group introduced into the surface of the carrier to fix the amino acid by a covalent bond; and (3) an amino group is introduced into the single-stranded cDNA. And then reacting it with an aldehyde group introduced on the surface of the carrier to perform covalent immobilization, and (4) introducing an amino group on the single-stranded cDNA side and introducing it on the surface of the carrier. A combination of reacting with the N-hydroxysuccinimide group thus immobilized by a covalent bond. As the carrier in each of the embodiments (1) to (4), a glass substrate can be suitably used from the viewpoints of securing availability and easiness of surface treatment. When a carrier having a surface made of a material that can be surface-treated with a silane coupling agent such as glass is used as the carrier, the carrier surface is reacted with the silane coupling agent, and then the EMCS (N- (6- A method in which a maleimide group is introduced using a maleimidocaprooxy / succinimide) reagent can be suitably used.
[0021]
As the carrier, those having a surface capable of binding to a functional group for binding to a modified carrier at the end of cDNA can be used, and a surface for immobilization is formed from glass, plastic, metal, etc. Shaped materials can be suitably used. Further, the carrier may be entirely composed of a material forming a surface for immobilization. When gold is used as the metal, bonding to a thiol group as a functional group of cDNA enables direct bonding to gold.
[0022]
Various spotting and dot formation methods can be used to supply the single-stranded cDNA to the carrier. Among them, a method of discharging a discharge liquid containing the single-stranded cDNA to a predetermined position on the carrier using an inkjet method is used. preferable. In this case, the length of the single-stranded cDNA that can be suitably applied is preferably a length required for a desired analysis and not more than 5000 bases. The lower limit preferably has a minimum length that can be synthesized by the PCR method.
[0023]
The concentration of the single-stranded cDNA in the ejection liquid is preferably 500 μM or less, more preferably 5 to 10 μM. Those having a concentration range and a base length give a good sequence for forming an array by an ink-jet method, and a higher-density array can be produced.
[0024]
When a single-stranded cDNA having a length exceeding 5000 bases is used, a cDNA array can be prepared by using a pin method or a micropipette method other than the inkjet method.
[0025]
However, at present, the surface treatment of the glass plate is relatively easy, so the glass plate will be described as an example. One of them is a binding reaction between a maleimide group on the glass surface and an SH group at the end of DNA.
[0026]
The liquid medium constituting the ejection liquid used when the single-stranded cDNA is applied to the carrier by the ink-jet method has an effect on the single-stranded cDNA when mixed with the single-stranded cDNA and when ejected. What is necessary is just to provide a discharge liquid which is not substantially given and which can discharge normally. As such a liquid medium, water can be mentioned as a preferable one, and if necessary, at least one of additives such as glycerin, urea, thiodiglycol or ethylene glycol, isopropyl alcohol and acetylene alcohol is added. Can be used. The concentration of these additives is preferably, for example, in the range of 0.01% by weight (wt) to 40% by weight. As a preferred liquid composition for preparing a liquid for ejection, 5 to 10% by mass of urea, 5 to 10% by mass of glycerin, 5 to 10% by mass of thiodiglycol, and acetylene alcohol in water as a liquid medium. A liquid composition containing 0.02 to 5% by mass, more preferably 0.5 to 1% by mass, is suitably used.
[0027]
In consideration of the suitability for ejection by the ink jet method, the ejected liquid preferably has physical properties such that the viscosity is 1 to 15 cps, the surface tension is 30 dyn / cm or more, and the ink satisfies the suitability for inkjet. When the viscosity is 1 to 5 cps and the surface tension is 30 to 50 dyn / cm, the impact position on the solid phase becomes appropriate, and it can be used particularly preferably.
[0028]
Furthermore, when the single-stranded cDNA has a thiol group at one end, it is preferable that the ejection liquid contains a thiol group protecting agent. In this case, the concentration of the thiol group protecting agent may be within the range of the liquid characteristics that allow the resulting solution to be ejected by the inkjet method since the solution obtained by dissolving the probe is ejected by the inkjet method. For example, when a probe solution is ejected from a bubble jet head, it is desirable to add a thiol-based protecting agent so as to satisfy the above-mentioned viscosity range and surface tension value as characteristics of the liquid.
[0029]
Components other than the thiol group protecting agent in the case of using the thiol group protecting agent are not particularly limited, but examples of the liquid composition that satisfies the properties as the ejection solution for bubble jet include glycerin, urea, and glycerin described above. At least one of thiodiglycol, ethylene glycol and acetylene alcohol can be used as an additive.
[0030]
As the thiol group protecting agent, dithiothreitol (DTT), dithioerythritol and 2-mercaptoethanol (β-mercaptoethanol) are preferable. The concentration of DTT may be 10 μM to 10 mM, and the concentration of β-mercaptoethanol may be 100 μM to 50 mM.
[0031]
More specifically, from the viewpoint of the concentration of the single-stranded cDNA contained in the liquid for ejection, the concentration of the thiol-group protecting agent is set as a thiol-group protecting agent when the probe concentration is 100 μmol / L or less. When dithiothreitol is used, the concentration of the protective agent is preferably in the range of 0.1 mmol / L to 10 mmol / L, and more preferably in the range of 0.1 mmol / L to 2 mmol / L. When 2-mercaptoethanol is used as a protective agent at the same concentration of single-stranded cDNA in the same ejection liquid, the concentration of the thiol-based protective agent is preferably in the range of 1 mmol / L to 50 mmol / L, and further, Is preferably in the range of 1 mmol / L to 20 mmol / L.
[0032]
On the other hand, the introduction of the SH group into the single-stranded cDNA is performed by synthesizing a primer using 5′-Thiol-Modifier C6 (manufactured by Glen Research) on an automatic DNA synthesizer, and performing PCR using an unmodified primer set. Perform the reaction to obtain cDNA.
[0033]
When an aldehyde group, an epoxy group, or a succinimide group is introduced toward the surface of the carrier, cDNA having an amino group at the end participates in the binding. As a primer for this, as in the case of the SH group, 5′- Automatic synthesis can be performed using Amino-Modifier C6 (manufactured by Glen Research).
[0034]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
Example 1 cDNA array of p53 gene 1) Preparation of cDNA array (glass substrate treatment)
As a glass substrate for preparing cDNA, a substrate having a maleimide group on the surface was prepared according to the method described in JP-A-11-187900.
(Preparation of cDNA having terminal thiol group)
Each exon of the p53 gene of human genomic DNA (Cosmo Bio Inc.) was amplified by the PCR method, and PCR products of 269, 181, 171 and 229 bp were obtained for exons 5, 6, 7 and 8, respectively.
[0035]
The nucleotide sequences of the primers for each exon used in the PCR reaction are as follows. A thiol group, which is a functional group for binding to a substrate, is bound to the 5 'end of each antisense side.
E5S: 5'-TGTTCACTTGTGCCCTGAACT-3 '(exon 5-sense) (SEQ ID NO: 1);
E5A: 5'-SH-TGAGGAATCAGAGGCCTGG-3 '(exon 5-antisense) (SEQ ID NO: 2);
E6S: 5'-GCCTCTGATCTCCTACTGAT-3 '(exon 6-sense) (SEQ ID NO: 3);
E6A: 5'-SH-TTAACCCTCCTCCCCAGAGA-3 '(exon 6-antisense) (SEQ ID NO: 4);
E7S: 5'-ACTGGCCTCATCTTGGGCCT-3 '(exon 7-sense) (SEQ ID NO: 5);
E7A: 5'-SH-TGTGCAGGGTGGCAAGTGGC-3 '(exon 7-antisense) (SEQ ID NO: 6);
E8S: 5'-TAAATGGGACAGGTAGGACC-3 '(exon 8-sense) (SEQ ID NO: 7);
E8A: 5'-SH-TCCACCGCTTCTTGTCCTGC-3 '(exon 8-antisense) (SEQ ID NO: 8).
[0036]
For the reaction, a cycle of 94 ° C. (30 seconds) to 60 ° C. (45 seconds) was performed 40 times using a PCR reaction solution (50 μl) containing 10 to 25 ng of genomic DNA and 0.4 μM of each primer.
[0037]
As a result of examining the amplified product of the PCR reaction by gel electrophoresis, in addition to a DNA band of an expected length, a slight band was observed at the position of the dimer.
(Printing cDNA by inkjet method)
According to the method described in JP-A-11-187900, the cDNA solution of each of the four types of exons was filled in place of ink and printed. Thereafter, the reaction between the thiol and the maleimide group was completed by leaving the mixture at room temperature for one hour, and the substrate was immersed in warm water at 80 ° C. to remove unreacted cDNA. By this step, the cDNA on the sense side without a thiol group could not be bound to the substrate and was washed away, and only the cDNA on the antisense side bound on the substrate at the 5 'end.
2) cDNA array evaluation (adjustment of cDNA sample)
Rhodamine-labeled single-stranded DNA was obtained by PCR based on the exon 7 gene obtained by the above reaction. That is, a PCR reaction was performed using a primer on the sense side of exon 7, and during the reaction, deoxy UTP (FluoroRed: Amersham Pharmacia Biotech) labeled with tetramethylrhodamine was introduced. In the PCR reaction, a cycle of 96 ° C, 30 seconds to 50 ° C, 30 seconds to 60 ° C, and 4 minutes was performed 25 times. Thereafter, unreacted dye was removed by gel filtration to obtain single-stranded DNA of exon 7 labeled with tetramethylrhodamine.
(Blocking reaction)
After blocking the cDNA array with 2% bovine serum albumin, a hybridization reaction was performed as follows.
(Hybridization reaction)
The cDNA array was immersed in a labeled single-stranded DNA solution (containing a final concentration of 100 mM NaCl) obtained by the PCR reaction, and left at 65 ° C. for 2 hours. Thereafter, the substrate was lightly washed and observed with a microscope. Fluorescence was detected only in the exon 7 cDNA portion.
[0038]
Example 2
(DTT added during PCR reaction)
In the preparation of cDNA having a thiol group at the end in Example 1, DTT (dithiothreitol) was added to the PCR reaction solution to a concentration of 1 mM to carry out the reaction. After completion of the reaction, the PCR reaction product was confirmed by gel electrophoresis. As a result, the dimer band observed in Example 1 had completely disappeared. In addition, as a result of the hybridization reaction using this sample, the fluorescence intensity of the exon 7 part was increased by 20% or more as compared with Example 1.
Example 3
(Detection of mismatch)
A cDNA array was prepared in the same manner as in Example 1. A blocking reaction was performed on the CDNA array in the same manner as in Example 1, and then a hybridization reaction was performed with the following samples.
1) Preparation of labeled target DNA A labeled DNA having a normal sequence of the p53 gene and a length of 18 bases was prepared. The sequence is as shown below, with rhodamine bound to the 5 'end.
[0039]
No. 15 ' Cy3-ATGAACCGGAGGCCCATC 3' (SEQ ID NO: 9)
In addition, a labeled DNA having a sequence that differs from the above sequence by one base was synthesized.
[0040]
No. 25 ' Cy5-ATGAACC A GAGGCCCATC 3' (SEQ ID NO: 10)
These two kinds of labeled oligonucleotides were mixed and used for a hybridization reaction.
2) Hybridization reaction The above-mentioned labeled oligonucleotide solution (containing 100 mM NaCl) was put in a bag containing a DNA array substrate, heated at 70 ° C for 30 minutes first, then the temperature of the incubator was lowered to 40 ° C, and the reaction was allowed to proceed overnight. .
3) Detection The fluorescence of each spot was observed using a fluorescence microscope. Cy3 fluorescence was observed in the exon 7 region. Only one sequence was found to form a hybrid. It is considered that a single base mismatch has been discriminated. No fluorescence was observed at the other exon cDNA spots.
Example 4 and Comparative Example 1) Preparation of cDNA Array A commercially available polylysine-coated slide glass was subjected to PCR using the same primers as in Example 1 to obtain a cDNA solution. However, this primer is a commonly used primer and does not have a thiol group at the end.
[0041]
Each spot corresponding to four types of exons was obtained by the inkjet method in the same manner as in Example 1, and treated at 70 to 80 ° C. for 1 hour. Thereafter, 120 kJ of UV was applied to immobilize the cDNA. The slide glass is immersed in a succinic acid solution (70 mM succinic anhydride, 0.1 M sodium borate (pH 8.0), 1-methyl-2-pyrrolidinone) for 10 to 20 minutes with occasional shaking. It was immersed in boiling pure water for 2 minutes, dehydrated with ethanol, and dried at room temperature.
2) Hybridization reaction A hybridization reaction was performed using two types of labeled oligonucleotides as in Example 3. The conditions are the same as in the third embodiment.
3) Detection The fluorescence of each spot was observed using a fluorescence microscope. The strongest fluorescence of Cy3 was observed at exon 7, but the intensity was about half the amount of fluorescence obtained in Example 3. In exon 7, fluorescence of Cy5 as well as fluorescence of Cy3 was observed to the same extent, indicating that mismatches were not distinguished. In addition, the fluorescence of Cy3 and Cy5 was observed also in the spots of other exons, and the contrast between the spots was generally poor and the S / N ratio was poor.
[0042]
【The invention's effect】
By producing a single-stranded cDNA array in which only the desired strands were immobilized among the double-stranded DNAs constituting the cDNA, a higher fluorescence amount could be obtained as compared with a conventional double-stranded DNA having immobilized double strands. . In addition, the background due to adsorption to other spots was reduced, and a hybridization result with a high S / N ratio could be obtained. Furthermore, since only the ends are fixed, it has become possible to detect a single base mismatch, which was difficult with the conventional method.
[0043]
[Sequence list]
Figure 2004069488
Figure 2004069488
Figure 2004069488

Claims (24)

担体上にcDNAアレイを作成するための方法であって、
(1)既知の配列を有し、一方の端部に前記担体への固定用の官能基が導入された一本鎖cDNAの2種以上を調製する工程と、
(2)前記2種以上の一本鎖cDNAの各々を、各一本鎖cDNAごとの固定化領域が互いに隔離されて配置されるように、各一本鎖cDNAを結合用の官能基を介して担体に結合させて、該固定化領域が所定の配列で配置されたcDNAアレイを作製する工程と、
を有することを特徴とするcDNAアレイの作製方法。
A method for producing a cDNA array on a carrier, comprising:
(1) a step of preparing two or more single-stranded cDNAs having a known sequence and having, at one end, a functional group for immobilization to the carrier,
(2) Each of the two or more single-stranded cDNAs is connected to each other via a functional group for binding such that the immobilized region of each single-stranded cDNA is arranged separately from each other. Producing a cDNA array in which the immobilized region is arranged in a predetermined sequence,
A method for producing a cDNA array, comprising:
前記一本鎖cDNAが、前記官能基を末端に結合したプライマーと官能基を持たないプライマーのセットを用いたPCR反応により調製されることで、一方の端部のみに該官能基を有するものである請求項1に記載の作製方法。The single-stranded cDNA is prepared by a PCR reaction using a set of a primer having the functional group bonded to the end and a primer having no functional group, so that the single-stranded cDNA has the functional group only at one end. The production method according to claim 1. 前記官能基と前記担体表面とが化学反応して前記一本鎖cDNAが前記担体上に固定化される請求項1〜3のいずれかに記載の作製方法。The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the single-stranded cDNA is immobilized on the carrier by a chemical reaction between the functional group and the surface of the carrier. 担体上にcDNAアレイを作成するための方法であって、
(1)既知の配列を有し、前記担体への固定用の官能基が導入されたプライマーと官能基を持たないプライマーのセットを用いたPCR反応により増幅された二本鎖cDNAを2種以上を調製する工程と、
(2)前記2種以上の二本鎖cDNAの各々の溶液を、各cDNAごとの固定化領域が互いに隔離されて配置されるように、担体上に供給する工程と、
(3)二本鎖cDNAのうち、官能基の導入された一本鎖cDNAのみが結合用の官能基を介して担体に化学結合により固定される工程と、
(4)温水中に上記担体を浸し熱変性を行い、担体に結合していない相補鎖を除去して、一本鎖のプローブDNAとする工程と、
を有することを特徴とする該固定化領域が所定の配列で配置されたcDNAアレイを作製方法。
A method for producing a cDNA array on a carrier, comprising:
(1) Two or more types of double-stranded cDNA amplified by a PCR reaction using a set of a primer having a known sequence and having a functional group for immobilization to the carrier and a primer having no functional group Preparing a;
(2) supplying a solution of each of the two or more double-stranded cDNAs to a carrier such that the immobilized regions of each cDNA are arranged separately from each other;
(3) a step in which, of the double-stranded cDNA, only a single-stranded cDNA having a functional group introduced therein is immobilized on the carrier by a chemical bond via a binding functional group;
(4) a step of immersing the carrier in hot water and performing thermal denaturation to remove a complementary strand not bound to the carrier to obtain a single-stranded probe DNA;
A method for producing a cDNA array in which said immobilized regions are arranged in a predetermined sequence.
前記官能基がチオール基である請求項4記載の作製方法。The method according to claim 4, wherein the functional group is a thiol group. 前記PCR反応用の溶液に前記チオール基の保護剤を含む請求項5に記載の作製方法。The production method according to claim 5, wherein the solution for the PCR reaction contains the thiol group protecting agent. 前記チオール基の保護剤がDTT(ジチオトレイトール)である請求項6に記載の作製方法。The method according to claim 6, wherein the thiol group protecting agent is DTT (dithiothreitol). 前記DTTの濃度が10μM〜10mMである請求項7記載の作製方法。The method according to claim 7, wherein the concentration of the DTT is 10 µM to 10 mM. 前記保護剤がβ−メルカプトエタノールである請求項6に記載の作製方法。The method according to claim 6, wherein the protective agent is β-mercaptoethanol. 前記β−メルカプトエタノールの濃度が100μM〜50mMである請求項9記載の作製方法。The method according to claim 9, wherein the concentration of β-mercaptoethanol is 100 μM to 50 mM. 前記担体が、マレイミド基を有する表面を有し、前記一本鎖cDNAがその5’末端がチオール基により修飾されており、該マレイミド基と該チオール基との反応により該一本鎖cDNAが該担体に共有結合により固定される請求項5〜10のいずれかに記載の作製方法。The carrier has a surface having a maleimide group, and the single-stranded cDNA is modified at its 5 ′ end with a thiol group, and the single-stranded cDNA is converted by the reaction between the maleimide group and the thiol group. The method according to any one of claims 5 to 10, which is immobilized on a carrier by a covalent bond. 前記担体がガラス基板であることを特徴とする請求項11記載の作製方法。The method according to claim 11, wherein the carrier is a glass substrate. 前記ガラス表面が、シランカップリング剤との反応後、EMCS(N−(6−Maleimidocaproyloxy)succinimide)試薬によりマレイミド基が導入されたものである請求項11に記載の作製方法。The method according to claim 11, wherein the glass surface has a maleimide group introduced by an EMCS (N- (6-maleimidocaproyloxy) succinimide) reagent after a reaction with a silane coupling agent. 前記担体が金属であることを特徴とする請求項1記載の作製方法。The method according to claim 1, wherein the carrier is a metal. 前記担体が金であり、前記官能基がチオール基であることを特徴とする請求項1記載の作製方法。The method according to claim 1, wherein the carrier is gold, and the functional group is a thiol group. 前記官能基がアミノ基である請求項1〜3のいずれかに記載の作製方法。The method according to claim 1, wherein the functional group is an amino group. 前記担体が、エポキシ基を有する表面を有し、前記一本鎖cDNAがその5’末端がアミノ基により修飾されており、該エポキシ基と該アミノ基との反応により該一本鎖cDNAが該担体に共有結合により固定される請求項16に記載の作製方法。The carrier has a surface having an epoxy group, and the single-stranded cDNA is modified at its 5 ′ end with an amino group, and the single-stranded cDNA is converted by the reaction between the epoxy group and the amino group. 17. The method according to claim 16, wherein the method is covalently immobilized on a carrier. 前記担体が、アルデヒド基を有する表面を有し、前記一本鎖cDNAがその5’末端がアミノ基により修飾されており、該アルデヒド基と該アミノ基との反応により該一本鎖cDNAが該担体に共有結合により固定される請求項16に記載の作製方法。The carrier has a surface having an aldehyde group, and the single-stranded cDNA is modified at its 5 ′ end with an amino group, and the reaction between the aldehyde group and the amino group converts the single-stranded cDNA into a single-stranded cDNA. 17. The method according to claim 16, wherein the method is covalently immobilized on a carrier. 前記担体が、N−ヒドロキシスクシンイミド基を有する表面を有し、前記一本鎖cDNAがその5’末端がアミノ基により修飾されており、該N−ヒドロキシスクシンイミド基と該アミノ基との反応により該一本鎖cDNAが該担体に共有結合により固定される請求項16に記載の作製方法。The carrier has a surface having an N-hydroxysuccinimide group, and the single-stranded cDNA is modified at its 5 ′ end with an amino group, and is reacted by the N-hydroxysuccinimide group with the amino group. 17. The method according to claim 16, wherein the single-stranded cDNA is immobilized on the carrier by a covalent bond. 前記一本鎖cDNAの前記担体への供給が、該一本鎖cDNAを含む吐出用液体をインクジェット法により前記担体の所定位置に付与することにより行われる請求項1〜19のいずれかに記載の作製方法。20. The method according to claim 1, wherein the supply of the single-stranded cDNA to the carrier is performed by applying a discharge liquid containing the single-stranded cDNA to a predetermined position of the carrier by an inkjet method. Production method. 前記インクジェット法がバブルジェット方式によるものである請求項20記載の作製方法。21. The method according to claim 20, wherein the ink jet method is based on a bubble jet method. 前記吐出用液体中の一本鎖cDNAの濃度が300μM以下である請求項20または21に記載の作製方法。22. The method according to claim 20, wherein the concentration of the single-stranded cDNA in the ejection liquid is 300 μM or less. 前記吐出用液体中の一本鎖cDNAの濃度が5〜10μMである請求項22記載の作製方法。The production method according to claim 22, wherein the concentration of the single-stranded cDNA in the ejection liquid is 5 to 10 µM. 前記一本鎖cDNAの長さが5000塩基長以下である請求項1〜23のいずれかに記載の作製方法。The method according to any one of claims 1 to 23, wherein the length of the single-stranded cDNA is 5000 bases or less.
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